Un nouvel équipement installé sur la ligne BM05 à l’ESRF

Dans le cadre de la Plateforme de Caractérisation Avancée – Grenoble (PAC-G) de l’IRT Nanoelec un nouvel instrument dédié aux applications industrielles vient d’être installé sur la ligne de lumière BM05 sur le synchrotron ESRF. Avec cet instrument, un service complet comprenant l’analyse des besoins, la mesure mais aussi l’analyse des données et la rédaction d’un rapport sera proposé aux utilisateurs industriels. Des créneaux de quelques jours sont dédiés chaque mois aux besoins des industriels afin de répondre avec la réactivité adéquate.

Financé pour moitié par l’IRT Nanoelec et par l’ESRF, cet équipement comprend un goniomètre 5 cercles, un robot permettant la mise en place automatique de wafers de 300 et 200 mm sur le diffractomètre, un miroir permettant de focaliser le faisceau à moins de 30 microns, un microscope optique pour localiser des zones de mesure de quelques microns et 2 détecteurs bidimensionnels efficaces aux hautes énergies du rayonnement X synchrotron  offrant une résolution spatiale de 60 microns. La grande taille d’un de ces détecteurs (25 cm x 2,5 cm) permet une cartographie rapide de l’espace réciproque.

La ligne de lumière BM05 propose de manière optimale des faisceaux X d’énergie comprise entre 6 keV et 60 keV. Couplée à ce nouvel instrument il sera possible d’effectuer des mesures de diffraction dans le plan et hors plan, des mesures en réflexion ou transmission mais aussi des mesures de réflectivité en mode réflexion et transmission. La taille ajustable du faisceau permettra un échantillonnage allant de quelques dizaines de microns à plusieurs millimètres. Avec cette résolution, il sera finalement possible de cartographier un wafer sur une surface de 140 x 140 mm² sans intervention humaine.

A partir de fin Juin 2016, nous pourrons faire des mesures de réflectivité en réflexion et des mesures de diffraction simples (détermination de phases, tailles de grains). Ensuite de nouvelles techniques viendront étoffer notre offre (CDSAXS, In-situ / Operando, diffraction ou réflectivité anomales, Pair Distribution Function (PDF), détermination de contraintes dans les films minces, etc…). En complément, cette installation peut aussi être utilisée dès aujourd’hui pour des caractérisations d’imagerie en diffraction de rayons X (topographie faisceau blanc ou monochromatique), permettant par exemple une cartographie des dislocations en surface de substrats monocristallins ou l’acquisition d’images 3D d’objets avec une résolution micrométrique, avec la technique de micro-tomographie en faisceau parallèle.

Diffractomètre et robot installés sur BM05 à l’ESRF.

Performances d’une source de rayons X de laboratoire et de la  ligne BM05 sur le synchrotron ESRF.