Des photons et des neutrons en incidence rasante à Marcoule

La cinquième édition de l'école thématique « Réflectivité des Rayons X et des Neutrons » a eu lieu du 10 au 12 octobre 2018. Organisée par l'Institut Européen des Membranes (IEM; CNRS / UM / ENSCM) et l'Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM; CEA / CNRS / UM / ENSCM) avec le soutien de la formation permanente du CNRS, l'école s'est déroulée entre oliviers et vignes à l'ICSM, Marcoule.

Une vingtaine de participants, doctorants, ingénieurs et chercheurs du monde entier (même l'Université de Princeton aux Etats-Unis était représentée) étaient réunis pour se former à la réflectivité (aspects expérimentaux, traitement des données, applications,...) ainsi qu'aux mesures en incidence rasante (diffraction, diffusion aux petits-angles,...). Le nombre important d'intervenants a permis d'aborder ces sujets sous différents éclairages, de la théorie aux applications : les cinq demi-journées de l'école ont en effet été rythmées par l'alternance de cours, travaux dirigés et travaux pratiques sur les instruments de l'ICSM.

Un premier cours de Arie van der Lee (IEM) a d'abord posé les principes de la réflectivité, la terminologie et une comparaison avec la diffraction. Ont suivi la méthodologie d'analyse, les différents algorithmes utilisés pour la modélisation et l'exploitation des courbes de réflectivité et une présentation des logiciels d'analyse les plus utilisés. Les cours de Diane Rébiscoul (ICSM) et Sandrine Dourdain (ICSM) ont essentiellement porté sur les aspects pratiques de l'analyse avec l'alignement de l'échantillon et le choix des conditions de mesure. Elles ont ensuite présenté quelques cas d'étude avec les difficultés et les pièges qui peuvent être rencontrés, ainsi que les limites des analyses. Ce dernier point a permis d'aborder aussi les techniques complémentaires à la réflectométrie pour la caractérisation des couches minces et des surfaces : GISAXS, AFM, ellipsométrie, MEB, BET, Raman, XPS... Les cours en fin de formation de Samuel Tardif (CEA, Institute for Nanosciences and Cryogenics) sur les mesures de diffraction en incidence rasante et celui de Thomas Zemb (ICSM) sur les systèmes colloïdaux par la diffusion centrale (SAXS), nous ont offert une vision plus théorique, visant aussi à faire le lien entre ces différentes techniques. Le lien entre la réflectivité et la diffusion centrale ? La diffusion centrale est rien d'autre que de la réflectivité moyennée dans les trois dimensions de l'espace. 

Les travaux pratiques sur un diffractomètre de laboratoire ont été particulièrement appréciés puisqu'ils ont permis à chacun de mettre en pratique une expérience de réflectométrie. Plusieurs des participants à l'école avaient apporté des échantillons issus de leurs sujets de recherche ; ils ont pu bénéficier de conseils avisés et de la possibilité de collecter leurs propres données.

Au cours des TD, l'analyse des courbes de réflectométrie a été basée essentiellement sur l'utilisation du programme REFLEX (auteurs: Guillaume Vignaud et Alain Gibaud), à travers la compréhension dans un premier temps de l'influence sur le signal des différents paramètres (rugosité, épaisseur, densité, dimensions du faisceau, etc.). Des tutoriels additionnels pour d'autres programmes ont été également fournis : IMD, MOTOFIT, STOCHFIT et LEPTOS ainsi qu'une démonstration du logiciel Firef.

Tout au long de cette formation, que ce soit pendant les journées d'enseignement ou durant les repas, les échanges ont été nombreux, passionnants et variés entre les différents participants et formateurs. Les moments de pause ont offert l'opportunité de déguster les vins locaux et des olives. Cette trop courte session s'est terminée en apothéose gustative le vendredi midi au restaurant C'la vie à Orsan. Le peu d'activité autour de l'hôtel n'aura en rien atténué notre enthousiasme. Ainsi, lors d'une excursion à Saint-Laurent-des-arbres, prudemment guidée par une demi-douzaine de gps, nous avons découvert le seul café du monde qui ne proposait pas de bière pression. Une étrangeté pardonnée au propriétaire du Jord'anna qui aura toutefois pris soin d'aménager l'ambiance pour ses visiteurs aussi atypiques qu'éclectiques en projetant au plafond la diffraction colorée d'un objet sans nul doute incommensurable. Le signe annonciateur d'une prochaine école ?

Sophie Nowak¹, Stan Pechev², Benoît Baptiste³
1 Plateforme RX de l'Université Paris Diderot, UFR de Chimie
2 Service de Diffraction des Rayons-X, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux
3 Plateforme de Diffraction des Rayons-X, Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, Paris

Cliché de diffraction au Jord'anna - 1

Cliché de diffraction au Jord'anna - 2