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25
nov
2024 |
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Inauguration
de l'AM Gen chez Posithôt
Alors que les feuilles d'automne
tourbillonnent, Posithôt - un spin off du CEA - reçoit ses invités sur
le Technoparc de Villebon pour la présentation officielle de
l'appareillage révolutionnaire qu'il a passé 6 ans à concevoir,
construire et mettre au point : l'AM Gen (Antimatter Generator),
financé par la région Ile de France et le programme des investissements
d’avenir (PIA 3) |
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Copyright
: B. Villeret -
Quantorg 2 pour ConsultingNewsLine 2024
Le 23 nov 2024, l'AM
Gen de Posithôt a été inauguré lors d'une séance de démonstration,
devant des invités universitaires et industriels, au cours de laquelle
le générateur devait être mis en route et son émission de positons mise
en évidence à sa valeur nominale. Les invités avant cela avaient été
introduits à cette
technologie à l'aide d'un diaporama retraçant notamment la
construction de l'appareil. Un exercice bien utile du fait que la
partie
active de l'appareillage est masquée à la vue du public par un
sarcophage en plomb et en béton dont le rôle est d'arrêter les rayons
gamma qu'il produit pendant son fonctionnement...
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La
startup Posithôt, née en 2015 au sein du CEA de Saclay est aujourd'hui
la seule
au monde à proposer aux chercheurs universitaires et industriels un
système d'analyse des matériaux basé sur l'usage d'antiparticules : les
Positons (anti particule de l'électron), autrement dit des électrons
positifs !
Envoyés à la demande et en flux contrôlé sur les cibles à
analyser -
pièces métalliques ou polymères entre autre - les positons ont le bon
goût de terminer leur courte vie en s'annihilant sur les nuages
électroniques qui remplissent les vides de la matière. De là,
l'émission d'une intense énergie sous forme de lumière - des photons
gamma aisément détectés - et en retour un profil très fin des défauts
des matériaux : micro failles dans les pièces complexes issues de
l'impression 3D ou de la fabrication additive, céramiques poreuses ou
encore semiconducteurs de nouvelle génération et surtout amorces de
criques dans les métaux soumis à des contraintes ou à une forte
pression d'hydrogène - ce vecteur énergétique de demain.
Avec l'AM Gen, les industriels du nucléaire, du spatial, des transports
et de la défense pourraient bien bénéficier de retours sur
investissement conséquents, à une époque où les stratégies
d'allègement, de réutilisation et de recyclage qui accompagnent la
transition énergétique reposent essentiellement sur une révolution dans
l'usage de matériaux nouveaux.
Pour Posithôt, venir mesurer les défauts comme l’absence de matière
dans les matériaux, permet de compléter l'offre classique des
microscopes électroniques, scanneurs à rayon X et autres analyseurs, et
forme l'enjeu économique des années à venir - alors même que l'on
assiste à une recrudescence de fusées qui explosent en vol ou de
moteurs d'avion qui prennent feu, quand ce ne sont pas les batteries de
portable ou de voitures électriques qui font de même - soit aussi pour
Posithôt un marché autant dans la vente de services pour la mise au
point de matériaux innovants, que dans la vente d’équipements d’analyse
et de contrôle non destructif.
Une université européenne a déjà manifesté l’intention d’acquérir un AM
Gen dont l'usage sera grandement facilité par une caractéristique
déterminante du dispositif : contrairement aux isotopes radioactifs qui
rayonnent en permanence, l'appareillage développé par Posithôt n'émet
pas de radiations lorsqu'il est à l'arrêt, ce qui facilite son
utilisation comme sa maintenance.
Il y a peu les positons n'étaient observables que dans le rayonnement
cosmique, puis au voisinage d'isotopes radioactifs difficiles à
manipuler. Avec Posithôt, l'antimonde contrôlé est "enfin en vente sur
Terre" et la startup francilienne, qui tire son nom du Dieu égyptien à
tête d'ibis, n'a toujours pas de concurrent connu dans la Galaxie…
Bertrand Villeret
rédacteur en chef
ConsultingNewsLine
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Copyright : Posithôt 2024 .
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L'AM Gen,
l'Antimatter Generator, qui produit les positons, est situé dans le
sarcophage en béton qui appparaît ici en haut et à droite de l'écran.
Les positons générés sont ensuite acheminés vers une chambre
d'expérience, ici ouverte et située en bas et à gauche de l'écran, via
un guide maintenu sous vide poussé. Un haut flux de positons de faible
énergie circule alors librement du générateur à la chambre d'expérience
sans rencontrer de molécules d'air. Afin de permettre diverses
expériences, deux chambres d'expérience ont été aménagées, le guide de
positons se séparant en deux lignes distinctes. Dans la chambre
d'expérience les positons sont annihilés lorsqu'ils rencontrent des
électrons au sein de la cible à analyser. Il en résute l'émission
de rayons gamma qui sont alors détectés. On voit ici un détecteur de
rayons gamma (au Germanium) au premier plan de l'image (tube argenté
placé perpendiculirement au guide de positons).
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Copyright : B. Villeret -
Quantorg 2 pour ConsultingNewsLine 2024
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Les guides qui
acheminent les positons vers les chambres d'expérience sont entourés de
bobinages de cuivre qui assurent la présence d'un champ magnétique
parallèle à la trajectoire des positons qui dès lors s'enroulent autour
des lignes de champs, ce qui évite leur défocalisation. En effet dans
les
paquets de positons générés par l'AM Gen, les positons ont tendance à
se repousser
entre eux et le champ magnétique axial permet de les acheminer
correctement vers leur
cible, un peu comme les particules chargées du vent solaire atteignent
les pôles terrestres en s'enroulant dans le champ magnétique de la
Terre. On voit ici deux guides permettant l'usage alterné des deux
chambres d'expérience. Une bobine orientable située au point de
séparation permet d'affecter le feaiceau vers l'une ou l'autre des
chambres. d'expérience.
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Copyright : B. Villeret -
Quantorg 2 pour ConsultingNewsLine 2024
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Jean-Michel Rey,
Physicien, fondateur de Posithôt et concepteur de l'AM Gen, présente
ici à ses invités la courbe issue du détecteur de rayons gamma placé au
niveau d'une des deux chambres d'expérience. Pour l'instant seul du
bruit est observable. Il résulte essentiellement du fond diffus de
rayons gamma présents dans le rayonnement cosmique qui nous entoure. En
arrière plan on apperçoit la salle de
commande du disposif où deux physiciens sont à l'oeuvre.
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Copyright : B. Villeret -
Quantorg 2 pour ConsultingNewsLine 2024
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Lorsque l'AM Gen est
mis en route, se surajoute au fond diffus un pic situé précisément en
énergie à 511 KeV, soit l'énergie précise qui permet de créer ou
d'annihiler un positon ou un électron (E=MC2 !). Le compteur indique 10
puissance 2 coups par seconde, soit environ 100 photons gamma détectés
chaque seconde. Sur l'ensemble des directions de l'espace qui entourent
un échantillon c'est environ 10 puissance 6 coups qui peuvent être
mesurés simultannéement ce qui traduit la destruction d'un million de
positons
par seconde lors de l'annihilation de ces derniers au cours de
leur rencontre avec les nuages électroniques qui emplissent les vides
de
la
matière. De toute évidence, et devant les invités rassemblés,
l'AM Gen produit à sa valeur nominale
les antiparticules tant convoitées !
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Copyright : Posithôt 2023
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L'annihilation des
positons lors de la rencontre avec les nuages électroniques qui
emplissent les vides de la matière, et l'émission de photons gamma qui
en résulte, permet une analyse en profondeur des défauts dans
les matériaux. Ici on peut observer le profil du nombre de défauts en
fonction de
l'épaiseur depuis la surface pour une feuille d'alliage métallique
utilisée dans
l'insustrie spatiale... L'échelle horizontale est en nanomètres,
1000 nm étant équivalent à 1 micron. Les mesures sont ici effectuées
sur le premier micron d'épaisseur d'un échantillon. On peut observer
qu'après des cycles de contrainte mécaniques le nombre de défauts
augmente
sensiblement dans le corps du matériau. Ce sont ces défauts qui
lorsqu'ils se regroupent forment des criques dont seules celles de plus
d'un micron sont observables par les techniques habituelles comme par
exemple les rayons X. La spectroscopie d'annihilation de positons
permet donc d'analyser finement et très en amont le risque de
fissuration dans les matériaux, tout particulièrement sous la surface
et sous les traitements de surface, c'est-à dire précisément là où des
criques peuvent se former sans qu'elles soient pour autant observables
de l'extérieur, ni visibles aux rayons X. Les techniques de fabrication
additives, à partir de poudres métalliques ou du 3D printing pour les
polymères, génératrices de nombreux défauts, devraient
profiter de la nouvelle technologie de spectroscopie d'annihilation de
positons (PAS) rendue possible par le générateur AM Gen de Posithôt...
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