Mesurer la pression locale dans les écoulements gazeux par ionisation de champ

Auteurs : F. Sharipov, I. Martin-Graur, E. Salançon

Article publié en janvier 2025 dans Vacuum :

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042207X24007747

La source d’ions à structure coaxiale étudiée au CINaM génère un faisceau d’ions par ionisation de champ dans un flux de gaz. L’ionisation se produit à l’extrémité d’une pointe nanométrique qui émerge d’un micro-canal coaxial placé entre une enceinte à haute pression et l’enceinte de propagation des ions. Les travaux expérimentaux menés par Djouher Bedrane lors de sa thèse (2023) ont montré une intensité d’ionisation 300 fois supérieure à celle obtenue sans cette structure, pour des conditions de pression identiques dans l’enceinte de propagation.

Cette intensité accrue est liée à une pression locale élevée à l’extrémité de la pointe, dont la valeur est confirmée par des modèles théoriques réalisés avec deux spécialistes d’écoulements dans les milieux raréfiés. Ces résultats valident l’utilisation d’une pointe à ionisation de champ comme capteur local de pression, avec une résolution spatiale définie par le positionnement et la dimension du bout de la pointe.

Ces recherches ouvrent deux perspectives majeures en instrumentation :

– une pointe à ionisation de champ peut servir de capteur de pression précis et local,

– la position de la pointe peut être ajustée pour maximiser l’intensité de la source d’ions actuellement en développement avec une thèse en partenariat avec Orsay Physics pour des applications en technologie des faisceaux d’ions focalisés (FIB).