Raimond Castaing - Définition

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L'aventure de la Microsonde de Castaing

Prototype de la microsonde de Castaing fabriquée pour l'ONERA et dupliquée par la société CAMECA sous le nom de MS85

Quand Raimond Castaing entre à l'ONERA en janvier 1947, comme ingénieur de recherches, il a comme objectif de préparer une thèse sous la direction du professeur André Guinier. L'ONERA est un institut de recherche publique français pour l'aéronautique. À l'ONERA, Castaing a la chance de pouvoir utiliser deux microcopes électroniques, ce qui était un luxe pour l'époque, un RCA et un CSF.

Guinier demande à Castaing s'il ne serait pas possible d'analyser un alliage en le bombardant avec une sonde électronique focalisée et en détectant les rayons X caractéristiques selon la loi de Moseley. Castaing est d'abord sceptique, car il pense que si l'idée est réalisable, d'autres ont dû le faire avant lui, mais il se lance finalement à corps perdu dans le projet. Il cannibalise le microscope CSF à lentilles électrostatiques pour produire une sonde électronique de quelques nanoampères dans un diamètre d'un micromètre, ce qui n'était pas trivial à cette époque. La présentation de cette sonde électronique a eu lieu en 1949 à Stockholm.

Guinier procure alors à Castaing l'un de ses précieux cristaux, spécialement taillé et mis en forme, de type « Johanson » pour constituer un petit spectromètre qui s'adapte à la colonne électronique. Dès 1949, il obtient ses premières mesures de photons X qu'il peut présenter à Delft, en 1949, au cours de la première Conférence européenne de microscopie électronique.

En 1951, Castaing présente sa thèse Application des sondes électroniques à une méthode d'analyse ponctuelle, chimique et cristallographique. Cette thèse recouvre aussi bien des aspects instrumentaux comme les aberrations de lentille, l'optimisation de la sonde électronique, que des aspects plus fondamentaux, comme la modélisation de l'émission X, le calcul des corrections , quelques applications à la métallurgie et même de la cristallographie (les diagrammes de Kossel).

Ce qui a donné de la force à sa méthode est la démonstration faite dans la thèse que l'on peut mesurer la concentration d'un élément chimique en étalonnant simplement l'appareil avec un échantillon massif du même élément, contrairement aux autres méthodes qui nécessitaient des courbes de calibration. Encore fallait-il une compréhension des phénomènes physiques mis en jeu par la diffusion des électrons dans l'échantillon, l'émission et l'absorption des X dans ce même échantillon.

Les années suivantes, l'ONERA développe un instrument scientifique à partir du montage expérimental qui avait servi à la thèse. Deux prototypes identiques, le premier pour les besoins de l'ONERA et le deuxième pour l'IRSID, un institut français de recherches pour la métallurgie que Gunier convainc de financer le projet. À la même époque, la société CAMECA construit une troisième réplique, disponible en 1958.

La microsonde de Castaing a ensuite été produite à des centaines d'exemplaires et est un outil de première importance dans tous les laboratoires d'analyse dans les domaines de la metallurgie et des sciences de la terre.