Chapiteau ionique

“ L'observation métallographique d'un échantillon implanté en azote, pour une dose de 1.1017 ions/cm 2 fait apparaître un nombre important de petites "taches" à l'allure de précipités (≈6.105/cm2) dont le diamètre est inférieur ou proche de 1μm. Une série d'impacts effectués sur la surface d'un échantillon par décapage ionique lors d'analyses par microsonde ionique (SIMS) a été réalisée, en faisant varier les profondeurs d'érosion de la surface, jusqu'à une profondeur dépassant le profil d'implantation. ”

“ Dans le domaine physiologique, sans négliger la question de l'acidité de titration, qui n'est pas sans importance en diverses circonstances, il convient de considérer très attentivement la question de l'acidité ionique, car on peut dire que l'acidité ionique ou l'alcalinité ionique président aux phénomènes biologiques, bien plus directement et immédiatement que l'acidité ou l'alcalinité de titration. ”

“ L'implantation ionique est un procédé industrialisable, mais nous pouvons toutefois noter qu'il existe des procédés industriels, couramment utilisés pour l'amélioration des caractéristiques superficielles des aciers, utilisant également le principe du bombardement ionique mais de façon moins énergétique que l'implantation. Ces techniques, généralement regroupées sous le terme générique de "nitruration ionique", consistent en un bombardement ionique des surfaces à traiter par des ions azote, éventuellement associé à un bombardement de carbone, d'oxygène et/ou de soufre. ”

“ Les contraintes observées sont donc probablement dues à l'état de "désordre" provoqué par l'implantation ionique (atomes d'azote en insertion ou substitution dans l'uranium et l'oxyde) . La formation ou l'augmentation de la quantité de certaines phases (nitrures, oxyde) semble avoir moins d'importance, puisque le traitement thermique favorise leur formation mais abaisse le niveau de contraintes.
L'implantation d'oxygène montre un niveau de contraintes qui se stabilise dès la dose 1.1017 ions/cm 2. ”

“ Quand la valeur de est suffisamment grande, l’énergie cinétique de l’ion au moment du choc peut devenir telle que l’ion se comporte comme un véritable projectile qui, en rencontrant une molécule, peut déterminer la formation de deux ions nouveaux. On dira alors qu’il y a ionisation par choc des ions. On conçoit que si un ion donne ainsi lieu à la production d’ions nouveaux, et cela en quantité d’autant plus grande que le champ est plus intense, le courant puisse augmenter rapidement avec la différence de potentiel. ”

“ Cette diffusion est probablement liée, comme le déplacement de la distribution d'azote, à un échauffement local de la surface de l'échantillon: l'oxygène de l'atmosphère résiduelle de l'implanteur diffuse dans le matériau, le coefficient de diffusion pouvant être accentué par le faisceau d'ions. E. Swissa et coll. [10] ont montré que, pour des températures inférieurs à 1000°C, la formation de l'oxyde d'uranium de type UO2+X s'effectue par diffusion de l'oxygène au travers de la couche d'oxyde vers le métal, la diffusion de l'uranium vers la surface étant très faible. ”

“ L'hypothèse d'implantation par recul est peu probable: les simulations effectuées à l'aide du code de calcul TRIM montrent que le pourcentage de collisions entre les ions incidents d'azote et les atomes d'oxygène d'un composé UO2 (présent à la surface du matériau) est faible. Le ralentissement des ions est principalement attribué à des interactions électroniques. De plus, l'énergie cédée par les ions azote aux atomes d'oxygène n'est en moyenne que de quelques dizaines d'électrons volts: elle n'est donc pas suffisante pour créer un effet de recul important. ”

“ Il faut bien remarquer qu’il existe deux espèces d'ions. Ceux dont nous venons de parler qui sont fournis par l’électrolyse des molécules, ions moléculaires. Mais il en existe, dans les gaz raréfiés de l’ampoule de Crookes, une seconde espèce, les ions atomiques. Nous verrons tout à l’heure, en effet, que l’on peut considérer l’atome comme une sorte d’édifice complexe, dans lequel des corpuscules positifs ou cathions, véritables fragmens d’atome, sont maintenus en présence d’un noyau négatif ou anion. ”

“ Le métal, cuivre, potassium, sodium, se rassemble à la cathode : l’ensemble des autres parties se rend à l’électrode positive ou anode. Faraday, en 1835, a créé le mot d’ion (qui en grec signifie allant) pour indiquer ce mouvement des élémens qui sont comme attirés par les électrodes. L’ion métallique qui va à la cathode est un cation ; le reste acide (SO4, AzO3, CI) qui se rend de même à l’électrode positive, à l’anode, est un anion. ”

“ Toute ionisation divise l’atome, d’une part, en un ou plusieurs corpuscules négatifs, de masse insignifiante, et, d’autre part, en un ion positif, relativement plus lourd, formé du reste de l’atome. L’atome n’est donc pas insécable, au sens strict du mot, et peut-être consiste-t-il en une sorte de soleil positif dans lequel réside l’individualité chimique, et autour duquel s’agite une nuée de planètes négatives, de même sorte pour tous les atomes... ”

“ En affirmant que l’ionisation se produit sous d’autres causes que le passage du courant électrique, et par exemple par le seul fait de la dissolution de l’électrolyte dans l’eau ; que les solutions aqueuses de sels quelconques, d’acides minéraux et de bases minérales sont plus ou moins ionisées, Arrhenius et l’école physico-chimique allemande, Ostwald, Nernst et leurs élèves ont rattaché à la théorie de l’ionisation un grand nombre de problèmes de chimie et de chimie biologique et particulièrement celui qui nous occupe, de l’acidité et de la basicité des corps composés. ”

“ Nous avons vu que la variation du paramètre de maille de l'oxyde pouvait être due à l'insertion d'oxygène et/ou à l'insertion ou la substitution d'azote dans le réseau de UO2. Les contraintes observées dans l'uranium peuvent avoir la même origine (insertion d'azote ou d'oxygène dans le réseau de l'uranium) ou bien être une conséquence de la variation du paramètre de maille de l'oxyde compte tenu de la présence des deux phases dans la couche d'implantation. ”

“ En effet, pour une valeur suffisante du champ, tous les chocs d’un ion contre les molécules rencontrées semblent efficaces ; le nombre d’ions d’une espèce formés sur la longueur d’un centimètre est, en ce cas, égal au nombre des chocs, c’est-à-dire à l’inverse du libre parcours moyen de l’ion. On trouve que dans l’air sous pression de 1mm de mercure l’ion négatif peut, pour des champs forts, produire au maximum 15 ions nouveaux par centimètre ; on en déduit pour le libre parcours d’un ion négatif à cette pression et dans un champ électrique intense la valeur de de centimètre. ”

“ Il y a aussi une grande analogie de propriétés entre l’ionium et l’uranium X, de sorte que les deux substances sont séparées ensemble. Pour séparer le thorium et l’ionium contenus dans une solution chlorhydrique des terres rares extraites du minerai d’urane, on peut précipiter ces substances par l’hydrate de zinc ; la séparation est beaucoup plus complète que celle que l’on obtient par l’hyposulfite de sodium, et la séparation du zinc s’obtient en précipitant par la soude la dissolution acide du précipité obtenu. ”

“ Quand un gaz où existe une certaine ionisation a été abandonné à lui-même sans être soumis à un champ électrique, l’ionisation disparaît spontanément par suite de la recombinaison des ions de signes contraires, cette recombinaison ayant lieu à la suite des rencontres amenées par l’attraction mutuelle. Le nombre des rencontres qui se produisent dans une unité de volume pendant l’unité de temps, est proportionnel au produit des concentrations des deux espèces d’ions. ”

“ Pour l'implantation de carbone, l'ion secondaire UC+ a été retenu parmi les ions secondaires observés sur les spectres de masse effectués sur un échantillon implanté.
V.4.2 - PROFILS D'IMPLANTATION
La faible dose (2.1016 ions/cm 2) montre un profil de type Gaussien alors que le profil obtenu a forte dose (1.1018 ions/cm 2) traduit l'interaction des ions implantés avec la matrice: le "plateau" observé montre une saturation en concentration (figure V-19) . Il y a formation d'un composé pendant l'implantation (UC2: voir analyses par rayons X) . ”

“ Or, d’après l’étude comparée des ions obtenus dans divers cas, il semble probable que l’ion négatif a toujours pour noyau un électron ou corpuscule auquel appartient la totalité de la charge, et dont les dimensions sont négligeables par rapport à celles d’un atome, mais qui est susceptible de s’entourer de molécules de gaz pour former une agglomération assez importante. ”

“ L'anode est le pôle négatif du corps décomposé, le cathode son pâle positif. Les corps qui touchent ceux qui se décomposent sont des électrodes. Ceux qui se décomposent directement en leurs éléments par le moyen d'un courant électrique ont reçu de lui le nom d'électrolytes, et leurs éléments celui de ions. L'eau est un électrolyte et ses ions l'oxygène et l'hydrogène. L'ion, qu'on a jusqu'à présent considéré comme l'élément électro-négatif, s'appelle, d'après lui, anion, et l'autre, ou celui électropositif, cation. ”

“ Nous pouvons encore employer la voie des affinités doubles pour porter un corps à l’état de gaz, et c’est ce qui arrive lorsque nous faisons agir un corps sur un autre pour en opérer la combinaison et qu’il y a production et dégagement de quelque principe gazeux : si je verse, par exemple, de l’acide sulfurique sur de l’oxide de manganèse, l’acide se combine avec le métal, tandis que son calorique se porte sur l’oxigène et l’enlève. ”

“ L’expérience montre que la faculté de fixer une charge négative est liée aux propriétés électrochimiques de l’atome. Ainsi les atomes d’oxygène et de chlore apparaissent très fréquemment avec charge négative ; on rencontre celle-ci également sur les atomes d’hydrogène et de carbone, tandis que l’hélium, l’azote, le néon, l’argon, le krypton, le xénon et le mercure ne donnent jamais de paraboles négatives. Les molécules à charge négative ne se rencontrent que rarement, et cela seulement pour l’hydrogène, l’oxygène et le carbone. ”

“ La chimie des ions détermine par des procédés divers la richesse de la solution en ions hydrogène, qui sont les véritables agens de l’acidité. L’un de ces procédés est particulièrement avantageux en ce qu’il ne modifie aucunement la solution à l’étude, il n’y introduit aucune substance étrangère, il n’y ajoute aucun réactif ; c’est un procédé purement physique. Il consiste à organiser une. pile de concentration à électrodes gazeuses, formées par une l’âme d’hydrogène. La solution à étudier forme l’un des élémens de cette pile. ”

“ Les corps incandescents émettent dans le vide des ions négatifs très mobiles. Dans les gaz sous pression normale, ils émettent des ions positifs et négatifs ; ces derniers prédominent à mesure que la température augmente. Les mesures du rapport de la charge à la masse effectuées sur ces ions rendent probable que la masse de l’ion négatif est de l’ordre de de celle d’un atome d’hydrogène, tandis que celle de l’ion positif est du même ordre que celle d’un atome [20] . ”

“ Au voisinage immédiat du sol, l’ionisation est plus intense (production d’environ 300 ions par centimètre cube et par seconde) . Cet accroissement d’ionisation peut être attribué au rayonnement des émanations qui se dégagent du sol et des dépôts actifs formés à la surface du sol. Les particules de dépôt actif (radium A, thorium A) , formées près de la surface, doivent être, en effet, entraînées vers celle-ci par l’action du champ électrique terrestre dirigé vers cette surface. ”

“ Un « grand nombre » de molécules peuvent être dissociées en ions. Dans les solutions très étendues, « toutes » les molécules sont ionisées. Une solution très étendue ne contient donc pas le corps que nous croyons y exister, que nous y avons mis, il en contient seulement les élémens, les ions, tels que l’électrolyse pourrait les fournir. Dans l’acide chlorhydrique très dilué, par exemple, les ions hydrogène, c’est-à-dire les atomes d’hydrogène chargés d’électricité positive, nagent librement, escortés par les anions chlore. ”

“ L’intérieur du globe expulsait, et joignait aux gaz sus-indiqués de l’acide carbonique et de la vapeur d’eau. L’azote, en vertu de sa grande inertie chimique, s’est vraisemblablement maintenu à peu près tel quel. Or, un chimiste anglais, Phipson a cru démontrer que des plantes d’organisation supérieure aussi bien qu’intérieure (la gesse des champs et certaines bactéries) peuvent vivre et se développer dans une atmosphère privée de tout oxygène mais contenant de l’acide carbonique et de l’hydrogène. ”

“ Quand l’activité de l’ionium est très grande par rapport à celle du thorium dans lequel il est contenu, il suffit de mesurer le rayonnement de l’ionium (rayons ) sous des conditions constantes de masse et de surface du mélange ; on constate qu’il n’est pas possible d’obtenir un enrichissement.
Pour les corps à vie relativement brève tels que les corps B, il se présente des difficultés résultant de la vitesse inégale de leur destruction dont il faut toujours tenir compte dans l’évaluation des intensités.
7. Radioéléments isotopes. Rôle du noyau atomique. ”

“ Quels moyens la théorie des ions fournit-elle pour en juger ?
En chimie ordinaire, — comme dans la vie ordinaire, — la force se juge par le résultat de la lutte. Un acide est plus fort qu’un autre lorsqu’il chasse celui-ci de ses sels, ou lorsqu’il neutralise, à concentration égale, une plus grande proportion de base. Le degré d’acidité s’apprécie donc par la quantité de base nécessaire à la neutralisation. ”

“ Par une étude attentive des spectres de rayons X, on peut classer les raies d’émission comme celles des spectres lumineux, et déduire de là le nombre et la nature des niveaux d’énergie. Quand le nombre atomique augmente d’une unité, un électron vient s’adjoindre à l’atome, le nombre total d’électrons extérieurs au noyau variant depuis 1 pour l’hydrogène à 92 pour l’uranium. ”