Etude et réalisation d'un microscope ionique - Interaction des ions et de la matière

Ce travail traite de l'étude et de la réalisation de la source ionique du microscope ainsi que du système de focalisation électrostatique du faisceau des particules chargées. Les ions gazeux positifs sont issus de la chambre d'ionisation par diffusion et permettent l'observation de minces films métalliques d'une centaine d'angströms. L'étude théorique de l'interaction des ions et de la matière nous a conduit à définir une source ionique délivrant un faisceau de faible intensité ce qui limite considérablement le phénomène de pulvérisation cathodique sur les échantillons à observer ainsi que l'effet de charge d'espace qui tend à faire diverger le faisceau. Par ailleurs, le calcul donnant la proportion des particules transmises par une couche cristalline a montré que, dans le domaine des faibles énergies, l'accélération la plus favorable du faisceau est de 10 keV. Les ions utilisés ont pour origine, soit le gaz rare introduit dans la source, soit le le gaz résiduel dans l'enceinte de l'appareil. Dans ce dernier cas, la source fonctionne en circuit fermé. La chambre d'ionisation étant dépourvue d'électrodes métalliques, les particules sont extraites par diffusion. Après avoir défini les conditions optimales de fonctionnement de l'objectif, nous avons étudié et mis au point une nouvelle méthode de mesure du coefficient d'aberration sphérique applicable à tous les systèmes focalisateurs. Nous avons émis l'hypothèse d'une répartition des différents ions d'un faisceau en gaines concentriques, distribution qui serait responsable d'un défaut spécifique que nous appelons "défaut d'aberration ionique". Le faisceau a été utilisé dans l'irradiation de films d'or monocristallin, dans la formation d'images ioniques dépourvues de leur tache centrale indésirable et enfin dans l'irradiation ionique de la matière vivante. Le matériel biologique choisi est le bactériophage T4, retenu pour son exceptionnelle résistance à des basses pressions. On constate que la survie des virus ne peut avoir lieu au-delà d'une irradiation de deux heures sous une densité de charge de 40 micro Coulomb par millimètre carré.