COSMO-SAT

Aperçu

Développer une nouvelle génération de sonde atomique tomographique

Anne-Magali SEYDOUX-GUILLAUME, DR CNRS Saint-Etienne

François VURPILLOT, PU Université de Rouen

Mathieu ROSKOSZ, PU MNHN Paris

Le projet COSMO-SAT propose de développer une nouvelle génération de sonde atomique tomographique dédiée à l’analyse d’échantillons terrestres et extraterrestres pour, en particulier, améliorer significativement leurs mesures élémentaires et isotopiques à l’échelle nanométrique.

Le projet se fixe plusieurs objectifs ambitieux d’améliorations instrumentales optimisées et dédiées à l’analyse d’échantillons cosmochimiques : chambre sous ultra-vide optimisée pour la spectrométrie de masse complexe des échantillons géologiques, réduction du bruit de fond, système de détection sensible en position et en temps optimisé, notamment grâce à l’utilisation de l’intelligence artificielle, et développement de la cryo-préparation des échantillons pour améliorer la mesure des atomes légers (H, He, C, …) volatils à température ambiante.

Mots clefs : Instrumentation scientifique, nano-caractérisation, analyses isotopiques, cosmochimie ; géochronologie

Les tâches

Nos recherches

Améliorer la quantification élémentaire et isotopique à l’échelle nanométrique

Développer et intégrer un nouveau détecteur dans un nouveau design de chambre d’analyse pour réduire les pertes sélectives

Améliorer la résolution en masse

Ajouter un système de laser accordable pour réduire la traine thermique des spectres de masse d’une SAT de grand temps de vol

Améliorer la quantification des éléments volatils et en particulier l’hydrogène

Optimiser la chambre à vide pour augmenter le seuil de détection de l’hydrogène.

Adapter un système de cryo-transfert pour l’analyse des volatils et d’échantillons sensibles

Améliorer le traitement du signal et de la détection

Améliorer les algorithmes de traitement des spectres de masse à l’aide de techniques d’apprentissage automatique

Applications en cosmochimie et nanogéochronologie

Comprendre l’origine des objets complexes primitifs tels que les GEMS

Développer la nanogéochronologie d’échantillons terrestres et extraterrestres complexes

Le Consortium

CNRS, Université de Rouen Normandie, MNHN, Université Grenoble Alpes + CAMECA (partenaire non financé)

Des attendus scientifiques

La décennie à venir verra le retour, par des missions spatiales majeures, d’échantillons exceptionnels d’objets du système solaire qui apporteront des informations essentielles sur la formation planétaire. L’étude de ces échantillons, de taille microscopique, exige le développement d’instruments de caractérisation ayant des performances jamais atteintes jusqu’à l’échelle atomique. C’est ce que COSMO-SAT se propose de faire.

COSMO-SAT permettra l’analyse élémentaire et isotopique quantitative à l’échelle nanométrique de des matériaux complexes, que ça soit en cosmochimie ou pour le développement des matériaux de demain, et en particulier l’analyse des éléments légers (H, He, C, N), éléments essentiels à la vie.

COSMO-SAT, sera à terme ouvert à l’ensemble de la communauté scientifique des Sciences de l’Univers et deviendra Instrument National du CNRS-INSU de l’infrastructure de recherche RéGEF (https://www.regef.fr/).

Des impacts sociétaux

Le prototype sera conçu en collaboration étroite avec CAMECA, seule entreprise Française à commercialiser cet instrument unique au monde. Le projet est donc un moteur pour l’innovation dans le domaine. Le prototype sera une plateforme exploitable pour le développement futur d’un nouvel instrument par le principal partenaire industriel impliqué. La percée du projet est essentielle pour ouvrir la technique au domaine des matériaux bio/organiques, avec un intérêt potentiel pour de nombreuses applications et laboratoires.

La formation d’une nouvelle génération de scientifiques capables d’analyser à très haute résolution spatiale (nanomètre) des échantillons uniques et complexes, est essentielle en vue des retours d’échantillons des missions spatiales impliquant la France (MMX, MSR).

Développement de compétences

Une communauté de 8 chercheurs, enseignants chercheurs et ingénieurs mobilisant :
3 Post-doctorants, 3 Doctorants (dont une CIFRE avec CAMECA et une 80PRIME CNRS)

Implantation du consortium

Saint-Etienne (LGL-TPE), Rouen (GPM), Paris (IMPMC) et Grenoble (gipsa-lab)