EAO (Essais Analytiques et Observations)

La plateforme EAO fait partie du CERI Matériaux et Procédés.

Le pôle EAO comprend plusieurs équipements d’analyses physico-chimiques et d’observations à l’échelle du micromètre jusqu’au nanomètre.

Parmi les équipements du pôle EAO :

• Deux diffractomètres aux rayons X :
  DIFFRACTOMETRE D2 PHASER-BRUKER
  DIFFRACTOMETRE D8 ADVANCE-BRUKER

Analyses : Cette technique permet d’identifier les phases cristallines.

Principe : La technique consiste à envoyer sur le matériau étudié un faisceau de rayon X à différents angles d’incidence en positionnant un récepteur correspondant à 180°- angle d’incidence (Figure 1) afin de récupérer le signal correspondant à la diffraction. La matière cristalline va diffracter le faisceau reçu à certains angles caractéristiques de sa cristallographie(loi de Bragg). A ces angles particuliers le récepteur positionner à l’angle recevra un faisceau plus intense que lorsque la diffraction n’a pas lieu. Les angles peuvent alors être identifiés.

Matériaux : L’analyse au diffractomètre peut être faite uniquement sur des matériaux cristallins. A titre d’exemple, à l’IMT Nord Europe, les matériaux suivants ont pu être caractérisés :

• • • Résidu de poudre issu de la production cryogénique
    • Sédiments
    • Ciment
    • Sols pollués

• Spectromètre de fluorescence X :
  S4 Pionner BRUKER  

Analyses : Cette technique permet de faire un dosage semi-quantitatif des éléments chimiques à partir du béryllium jusqu’à l’uranium. Elle peut être utilisée en complément pour l’identification des phases cristallines lors du dépouillement des résultats des essais avec le diffractomètre.

Principe : L’analyse au spectromètre de fluorescence X repose sur le principe suivant : le matériau soumis à un rayonnement X (source électrique) va lui-même emmètre un rayonnement X caractéristique des éléments chimiques qui le composent (loi Moseley). La quantité de l’élément est calculée par rapport à l’intensité du rayonnement reçu.

Matériaux : Pour la préparation de l’échantillon, le matériau doit être sous forme de poudre qui est ensuite compactée pour former une pastille. A titre d’exemple, à l’IMT Nord Europe, les matériaux suivants ont pu être caractérisés :

• • • Liants hydrauliques
    • Sédiments
    • sols pollués

• Deux Microscopes Electronique à Balayage :
  MEB JEODE
  MEB-EDS 4300 HITACHI (Figure 2)

Analyses : Le MEB est une technique qui permet de faire plusieurs analyses physico-chimique:

Faire des images topographiques, de surfaces pour observer le relief d’un échantillon.
Faire des images chimiques par contraste de phase. Les éléments légers sont sombres et les éléments lourds sont brillants.
Faire des analyses qualitatives, semi quantitatives et quantitatives. Détermination des éléments présents et calcul de la teneur (%).
Le MEB JEOL est capable de faire des images topographiques et des images chimiques avec une précision de l’ordre du micromètre.

Le MEB-EDS 4300 HITACHI est capable de faire, en plus des images topographiques et des images chimiques, des analyses qualitatives, semi-quantitatives et quantitatives des éléments chimiques. Ces analyses peuvent se faire avec une précision de l’ordre du nanomètre. Le MEB-EDS 4300 HITACHI est de plus doté d’une technique d’indentation qui permet de caractériser les propriétés mécaniques de microstructures hétérogènes ainsi que les interfaces avec une précision de l’ordre du micromètre. La technique consiste à contrôler par un capteur de force le déplacement d’un indentqui va venir pénétrer la matière et laisser une empreinte dont la taille sera caractéristique des propriétés mécaniques du matériaux.(Figure 3).

Principe : La technique du MEB repose sur l’interaction électron-matière. La surface de l’échantillon est balayée par un faisceau d’électron. Le matériau va alors émettre plusieurs types de rayonnement :

• • • Électrons rétrodiffusés (images chimiques par contraste de phase),
    • Électrons secondaires (images topographiques),
    • Photon X (analyses qualitatives, semi quantitatives et quantitatives des éléments chimiques),

Selon l’analyse faite, le rayonnement correspondant est capté et traité pour obtenir les informations souhaitées.

Matériaux : L’IMT Nord Europe a une forte expertise pour la caractérisation de déchets dans les matériaux cimentaires. A titre d’exemple, les matériaux suivants ont été caractérisés par cette technique :

• • • Mortier à base de mâchefers,
    • Béton cellulaire à base de déchets,
    • Laitier de four.