Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2024-33373
Description de l'unité
Le Département de Recherche sur les Matériaux et la Physico-chimie (DRMP) est chargé de la compréhension des processus physico-chimiques, du développement des connaissances en science et génie des matériaux, et notamment des mécanismes couplés intervenant dans les lois de comportement des matériaux. Le DRMP a pour objectif de valoriser ces connaissances pour répondre aux besoins des partenaires industriels dans le domaine des énergies bas carbone, notamment nucléaire.
Le Laboratoire de développement analytique, nucléaire et élémentaire (LANIE) développe des techniques d'analyse par laser, en particulier la LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) pour l'analyse élémentaire et isotopique directe des solides. Ses développements récents, en lien avec les énergies bas carbone, portent sur l'analyse isotopique du lithium à haute résolution pour les batteries.
Le stage est en collaboration avec le Laboratoire d'étude de la corrosion aqueuse (LECA) qui met en oeuvre des moyens expérimentaux dédiés à la compréhension des phénomènes affectant les matériaux dans leur environnement.
Description du poste
Domaine
Matériaux, physique du solide
Contrat
Stage
Intitulé de l'offre
STAGE - Analyse isotopique directe de l'hydrogène par laser pour la caractérisation de matériaux H/F
Sujet de stage
Analyse isotopique directe de l'hydrogène par laser pour la caractérisation de matériaux d'intérêt pour la filière
Durée du contrat (en mois)
4-6
Description de l'offre
Le développement de la filière hydrogène nécessite des études spécifiques des matériaux envisagés pour sa production, son transport et son stockage. En particulier, la compréhension des mécanismes de piégeage de l’hydrogène dans les solides, ou au contraire de perméation, est essentielle pour caractériser finement l’influence de l’hydrogène sur les propriétés mécaniques. Pour cela il est nécessaire de localiser et quantifier l’hydrogène à une échelle micro- voire sub-micrométrique, et avec une sensibilité sub-ppm. Une telle mesure doit cependant s’affranchir des artéfacts induits par l’hydrogène (H) issu des procédés d’élaboration des matériaux, des pollutions de surface, ou des dispositifs d’analyse. Une technique employée pour y parvenir est le marquage isotopique au deutérium (D), dont l’abondance isotopique naturelle est très faible. Différentes techniques d’analyse principalement basées sur des faisceaux d’ions (SIMS, ERDA, NRA) permettent ainsi de mesurer sélectivement H et D avec une bonne résolution spatiale. Elles sont cependant complexes à mettre en œuvre, fonctionnent sous ultra-vide, et la quantification est difficile.
Les techniques optiques basées sur l’ablation laser et la spectroscopie sont une alternative intéressante car elles permettent de faire des mesures directes des solides à pression ambiante. La LIBS en particulier (laser-induced breakdown spectroscopy) et ses variantes (LAMIS, LIBRIS) ont été développées ces dernières années pour l’analyse isotopique du lithium avec une résolution spatiale inférieure à 10 µm.
L’objectif du stage est donc d’étudier les potentialités de cette approche pour l’analyse isotopique de l’hydrogène. La démarche expérimentale sera la suivante :
1. Préparation d’échantillons d’alliages de zirconium hydrurés, par traitement thermique ou chargement à chaud, à différents rapports isotopiques H/D.
2. Mesure du rapport H/D par thermodésorption et éventuellement de la distribution spatiale de D par SIMS ou nanoSIMS, pour obtenir la valeur de référence.
3. Analyse des échantillons par LIBS à faible résolution latérale (60-100 µm) au moyen d’un système commercial, étalonnage du rapport isotopique H/D et détermination des performances analytiques.
4. Evolution vers la mesure à haute résolution latérale (< 10 µm) au moyen d’un dispositif expérimental du laboratoire, et/ou vers l’analyse d’aciers inoxydables (type 316L par exemple), ou d’aciers à haute résistance mécanique pour le stockage et transport de l’hydrogène.
Le stage sera réalisé au CEA/LANIE, laboratoire expert sur la technique LIBS, en collaboration avec le CEA/LECA, laboratoire expert sur les matériaux de la filière hydrogène (pour les axes 1 et 2).
Moyens / Méthodes / Logiciels
Préparation et caractérisation d'échantillons deutérés ; analyse isotopique par LIBS
Profil du candidat
Bac+5 en sciences analytiques et/ou matériaux et/ou optique
Goût pour l’expérimentation indispensable.
Esprit d’équipe.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Saclay
Demandeur
Disponibilité du poste
01/02/2025