AGLAE

Un accélérateur de particules est un appareil permettant d'analyser grâce à un faisceau de particules qui va interagir avec une cible pour produire plusieurs phénomènes physiques (PIXE, PIGE, RBS…) apportant des informations sur la composition chimique et leur disposition en profondeur. L’une des particularités d’AGLAE est que le faisceau est extrait dans l’air et peut directement interagir avec un objet entier, sans prélèvement. Le faisceau fait une taille de l’ordre de 30 à 50µm permettant d’analyser avec une grande précision spatiale. L’objet est monté sur une platine motorisée qui permet de réaliser des cartographies pour l’ensemble des techniques implémentées. Les données sont ensuite stockées, traitées et diffusées via Euphrosyne, l’interface numérique de l’accélérateur.

Voyont maintenant les différentes méthodes qu'AGLAE rend possible : 

1. Le PIXE (Particle induced X-Ray Emission) est une méthode d’analyse élémentaire qui se base sur l’émission de rayonnements X issue de l’interaction d’une particule avec les électrons de la matière. Les rayons émis sont caractéristiques de chaque élément chimique et permet leur identification et quantification. Les deux avantages de cette méthode sont son efficacité pour l’étude des éléments légers (Na, Mg, Al et Si) et sa grande sensibilité permettant d’atteindre des limites de détection de quelques ppm (parties par million). Cette technique est la plus courante utilisée sur AGLAE.
2. Le PIGE (Particle induced Gamma Emission) est une méthode d’analyse élémentaire qui se base sur l’émission de rayonnements X issue de l’interaction d’une particule avec les noyaux de la matière. Cette technique permet d’aller mesurer les concentrations en autres éléments légers comme le fluor et le bore qui peuvent être essentiels pour l’étude des objets du patrimoine tels l’ivoire et le verre. 
3. Le RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) est une méthode d’analyse qui se base sur la rétrodiffusion des particules. Les particules peuvent rebondir dans la matière par un choc élastique (ou non dans le cas des éléments légers). Elles perdent alors de l’énergie et cette perte d’énergie dépend de l’atome rencontré et de la profondeur à laquelle se passe le choc. Par simulation, on peut alors remonter à la stratigraphie des éléments et déterminer les différentes couches présentes sur un objet. On peut ainsi déterminer des épaisseurs de couches comme par exemple une dorure.
4. L’IBIL (Ionoluminescence) est une méthode d’analyse qui se base sur l’émission de lumière qui peut résulter de l’interaction entre le faisceau et la matière. Contrairement aux autres méthodes où les interactions se passent au niveau de l’atome, la luminescence provient des interactions au niveau du cristal. Cette technique peut apporter de nouvelles informations sur les minéraux présents dans un objet ou sur des ultratraces présents dans des cristaux. Cette méthode nécessite d’avoir une analyse dans l’obscurité pour pouvoir saisir le signal lumineux sans interférence.

Venir faire une analyse à l’accélérateur n’est en général pas la première analyse utilisée. D’autres techniques telles que la fluorescence X ou l’imagerie scientifique sont faites en amont. Lorsque ces techniques ne sont pas suffisantes, l’accélérateur est utilisé pour compléter ou confirmer les hypothèses. En revanche, certaines problématiques concernant des matériaux précis (ivoire, verre, dorure) requièrent quasi systématiquement un passage à AGLAE. L’accélérateur est utilisé pour la connaissance des techniques de fabrication, l’origine des matériaux et indirectement des datations, de l’authentification…

AGLAE a été développé exclusivement répondre aux contraintes liées aux objets du patrimoine. La technique est complètement non invasive. L’accélérateur permet un analyse très sensible et sur une zone très précise. Les limites de l’accélérateur sont d’abord que ce n’est pas adapté aux matériaux organiques et ensuite que c’est une analyse de surface limitée en profondeur (100µm). Le relief complexe de certains objets peut aussi limiter les zones analysables.

L’accélérateur AGLAE est un accélérateur tandem pelletron de 2MV de la société NEC. L’automatisation du contrôle a été faite par Thalès.