Posithôt, une spectrométrie de pointe
Posithôt est une spectrométrie basée sur l’émission de positrons pour prétester les matériaux. Cette technologie nouvelle dans le monde industriel a des applications dans le spatial, notamment. À l’origine, une équipe de six physiciens français situés à Villebon-sur-Yvette (Essonne).
Le Posithôt est une spectrométrie basée sur l'émission de positrons, l'antiparticule de l'électron, générés dans un canon spécial puis envoyés sur les échantillons pour sonder leur structure la plus fine. Les positrons ont naturellement tendance à s'accumuler dans les défauts qui sont chargés négativement et s'anéantissent chaque fois qu'ils rencontrent un électron dans les vides.
L'émission de rayons gamma qui en résulte est ensuite enregistrée, ce qui permet d'établir un profil précis de la structure de la matière. Ainsi, les fissures dans les métaux, les défauts de réseau dans les semi-conducteurs, le volume exclu dans les polymères ainsi que les pores dans les zéolithes, les poudres, les céramiques et les membranes peuvent être sondés en fonction de l'épaisseur.
Cette technologie est nouvelle dans le monde industriel. Elle permet le contrôle non destructif d'objets très coûteux, allant de pièces de moteurs et d'aubes de turbines à des éléments structurels composites, en passant par des plaquettes de semi-conducteurs pour l'électronique et le photovoltaïque. La catalyse chimique, l'électrolyse et la perméation de l'hydrogène peuvent également être abordées de cette manière pour une transition énergétique sûre.
Applications dans le spatial
La capacité des positrons à être attirés par les défauts de la matière (qui ne contiennent pas de noyau positif mais portent encore une faible charge négative due à la présence résiduelle d'électrons) et leur capacité à rester « vivants » en passant d'un défaut à l'autre, permettent aux positrons de révéler la présence de défauts. Lorsqu'ils entrent en collision avec des électrons résiduels dans les défauts, les photons gamma émis sont facilement détectés, ce qui permet d'enregistrer les profils des défauts dans la matière.
La figure ci-dessus montre la densité de défauts en fonction de l'épaisseur d'un alliage utilisé dans les applications spatiales. Dans cet exemple, la mesure est effectuée dans le premier micron d'épaisseur, là où les défauts apparaissent sous l'effet des contraintes appliquées, bien avant l'apparition de fissures aux effets dévastateurs. Des matériaux tels que les métaux, les alliages, les couches minces, les semi-conducteurs, les polymères, les membranes, le carbone-carbone, les céramiques et les zéolithes peuvent être abordés.
