Brevet FR2924269A1 — publié le 20090529

SONDE ATOMIQUE A HAUTE ACCEPTANCE La présente invention se rapporte au domaine des sondes atomiques tomographiques et plus particulièrement des sondes dites "sondes 3D". Les sondes atomiques tomographiques connues sous le vocable de "Sondes atomiques 3D" dans lequel "3D" signifie "à trois dimensions" sont des dispositifs utilisés pour l'analyse élémentaire en volume et la distribution en masse des atomes constituant un matériau donné. Cette analyse est réalisée à partir d'un échantillon de matériau de forme appropriée, lequel échantillon est détruit par l'analyse. Dans un tel dispositif, connu également par l'acronyme "3D-TAP" correspondant à l'appellation anglo-saxonne (i.e. "3D Tomographic Atom Probe"), l'échantillon de matériau prend la forme d'une pointe portée à un potentiel électrique positif, et placée en face d'une électrode accélératrice. L'électrode accélératrice est elle-même portée à un potentiel plus faible que l'échantillon, généralement un potentiel sensiblement nul, de telle sorte qu'un champ électrique de forte intensité est créé au voisinage de la pointe de l'échantillon. En appliquant une impulsion d'énergie supplémentaire entre l'échantillon et l'électrode accélératrice, par exemple en appliquant une impulsion de tension ou encore en dirigeant sur la pointe une impulsion d'un faisceau laser, les atomes des éléments constitutifs du matériau sont arrachés de la pointe de l'échantillon sous forme d'ions positifs. L'arrachement est réalisé atome par atome et couche atomique par couche atomique. Les ions arrachés sont accélérés vers l'électrode accélératrice. On parle pour qualifier ce phénomène, de désorption par champ électrique ou de désorption par laser. Les ions arrachés de l'échantillon et accélérés passent par une ouverture pratiquée dans l'électrode accélératrice et se dirigent ensuite vers un détecteur sensible aux impacts des ions et délivrant un signal fonction de la position du point d'impact sur sa surface. L'instant d'impact et la position du point d'impact de chaque ion sur le détecteur permet d'identifier la position initialement occupée par l'ion considéré dans l'échantillon. De plus, la mesure du temps de vol de l'ion considéré, c'est à dire du temps mis pour parcourir l'espace séparant l'échantillon du détecteur, permet d'identifier la masse de l'ion considéré et donc sa nature. Ainsi, et du fait qu'il existe une relation biunivoque entre le détecteur et la surface de l'échantillon, on peut dire qu'une image de la surface l'échantillon est projetée sur la surface du détecteur. Il est par suite possible, comme l'illustre la figure 1, d'associer de manière simple, pour chaque ion désorbé, l'angle ci formé par la trajectoire et par l'axe optique du système et le point de la surface de l'échantillon où se situe l'ion avant désorption. En première approximation, l'angle ci est proportionnel à la distance entre la position de l'atome désorbé et le point central de la surface de l'échantillon par lequel passe l'axe optique du système. Par ailleurs le détecteur présentant une surface de détection de dimensions données, on appelle angle d'acceptance de la sonde atomique tomographique l'angle du cône d'axe confondu avec l'axe optique qui contient les trajectoires des ions susceptibles de croiser la surface du détecteur. Chaque point du détecteur correspond à un angle ci et donc à un point à la surface de l'échantillon. II se forme donc pour tous les points de la surface de l'échantillon contenus dans le cône considéré, une image de la surface de l'échantillon sur le détecteur, le grandissement de l'image étant inversement proportionnel à l'angle d'acceptance. Les figures de mérite d'une sonde atomique tomographique (TAP) sont sa résolution en masse et sa résolution latérale. Ces deux paramètres sont limités en particulier par l'incertitude en position du point d'impact des ions sur le détecteur, ladite incertitude étant essentiellement celle du détecteur, mais pouvant également résulter de causes externes, par exemple, de vibrations mécaniques. De manière connue, la résolution spatiale (résolution latérale) d'une sonde TAP est donnée par l'incertitude de la mesure de la position du point d'impact. Cette résolution spatiale conditionne la précision de la mesure de la longueur de vol des ions longueur de vol qui avec la mesure du temps de vol permet de calculer la vitesse des ions projetés sur le détecteur et par suite l'énergie et la masse de ces ions. Autrement dit, une incertitude ôr sur la mesure de position du point d'impact de l'ion sur la surface du détecteur se traduit par une incertitude bL sur la mesure de la distance de vol et par conséquent par une incertitude 6M sur la mesure de la masse Autrement dit encore, une incertitude br sur la mesure de position du point d'impact se traduit par une dégradation de la résolution en masse, d'autant plus importante que le point d'impact est situé plus loin du point de la surface du détecteur par lequel passe l'axe optique du système et que la distance H entre l'échantillon et le détecteur est plus faible. Cependant, la résolution en masse est également subordonnée à la dispersion en énergie qui affecte les ions extraits de l'échantillon, dispersion en énergie plus importante dans le cas de la désorption par champ électrique que dans le cas de la désorption par laser. Un autre paramètre important de la sonde TAP est donné par la taille de la surface d'échantillon dont l'image est projetée sur la surface du détecteur. Les ions quittent la pointe arrondie de l'échantillon le long de trajectoires sensiblement radiales, de sorte que la surface analysée est proportionnelle à l'acceptance angulaire (angle d'acceptance) de la sonde TAP. Dans les configurations les plus simples, dans lesquelles la sonde TAP comprend seulement une électrode accélératrice et un détecteur d'ions, les trajectoires sont quasiment rectilignes et, sous réserve que la dimension du détecteur reste constante, l'angle d'acceptance de la sonde est déterminée comme étant inversement proportionnel à la distance H entre la pointe de l'échantillon et le détecteur. Par conséquent, pour une sonde TAP, la détermination de la distance entre la pointe et le détecteur résulte d'un compromis entre la recherche d'une grande acceptance et celle d'une grande résolution angulaire. Pour maximiser l'angle d'acceptance tout en conservant une assez bonne résolution en masse (résolution angulaire), une solution consiste à augmenter la distance H entre l'échantillon et le détecteur et à introduire un dispositif focalisant entre l'échantillon et la pointe. Le dispositif focalisant peut consister en un miroir électrostatique appelé communément réflectron. Une telle solution est notamment décrite dans la demande internationale portant la référence WO2006120428 publiée le 16/11/2006. Dans le cas de la sonde atomique à désorption par champ électrique, un tel miroir peut également contribuer avantageusement à réduire la dispersion affectant le temps de vol des ions, consécutive à la dispersion affectant l'énergie conférée aux ions lors de leur arrachement de l'échantillon. On améliore ainsi la résolution en masse de la sonde TAP. Cependant l'utilisation d'un tel dispositif a pour inconvénient de détruire la symétrie de révolution du système qui produit une image de l'échantillon sur le détecteur. Un autre inconvénient est que les grilles incorporées dans le réflectron interceptent partiellement le faisceau d'ions, affectant ainsi la transmission de l'appareil. Une solution alternative au réflectron est l'utilisation de lentilles électrostatiques focalisatrice disposées entre l'échantillon et le détecteur. Une telle solution est notamment décrite dan la demande de brevet français déposée par la demanderesse le 12/10/2007 sous la référence FR 0707178. Un des avantages de la solution basée sur l'utilisation de lentilles électrostatiques (une ou plusieurs) par rapport à la solution basée sur celle d'un réflectron est la possibilité de faire varier l'angle d'acceptance et par conséquent le grandissement de l'image de l'échantillon sur la surface du détecteur par la simple variation de potentiels électriques appliqués à certaines des électrodes constituant les lentilles. Cependant, Il existe une limitation à la possibilité d'augmenter l'angle d'acceptance au moyen d'une simple lentille. Cette limite découle de l'aberration angulaire qui affecte la lentille, appelée assez communément aberration sphérique en optique des particules chargées. Cette aberration sphérique est inévitable. En outre, comme l'illustre la figure 2, elle affecte d'autant plus les trajectoires des ions désorbés que celles-ci sont éloignées de l'axe de symétrie de la lentille électrostatique, cet axe étant par ailleurs généralement confondu avec l'axe de symétrie du système. Cette aberration sphérique se traduit au niveau des trajectoires des ions par une surfocalisation des trajectoires les plus ouvertes, les plus proches des droites définissant l'angle d'acceptance, surfocalisation qui conduit à la confusion des points d'intersection avec la surface du détecteur des trajectoires suivies par des ions distincts. Par suite les ions concernés ne peuvent plus être distingués et identifiés par les positions correspondantes des points d'intersection de leurs trajectoires respectives avec la surface du capteur. Par ailleurs, les sondes atomiques comportant une seule lentille électrostatique focalisatrice présentent l'inconvénient de présenter une sensibilité notable aux vibrations mécaniques pouvant affecter l'échantillon. Une vibration de la pointe de matériau constituant l'échantillon induit ainsi une incertitude à la fois dans la détermination de la position de l'atome sur la surface de la pointe et dans la détermination de sa masse, les effets de la vibration de la pointe pouvant être notablement amplifiés par la lentille. Ces limitations auxquelles sont soumises les sondes atomiques 10 tomographiques existantes font naître le besoin de développer des solutions d'optique ionique alternatives plus sophistiquées. Un but de l'invention est de proposer une solution alternative pour maximiser l'angle d'acceptance tout en conservant une assez bonne 15 résolution en masse. L'invention est basée sur la constatation par les inventeurs, qu'une augmentation substantielle de l'angle d'acceptance, d'un facteur deux, approximativement, peut être obtenue en associant deux lentilles, une 20 première lentille focalisatrice appelée "lentille objectif", et une seconde lentille appelée "lentille correctrice" placée entre la lentille objectif et le détecteur, lentille dont le rôle est de corriger le plus possible les aberrations introduite par la lentille objectif. Selon l'invention, des configurations particulières, caractéristiques, des deux lentilles ainsi des agencements respectifs 25 particuliers au sein de la sonde, agencements eux aussi caractéristiques, contribuent à obtenir le résultat recherché. Ainsi, l'invention a pour objet une sonde atomique tomographique du type comportant: 30 - un dispositif porte-échantillon pour recevoir un échantillon en forme de pointe arrondie, - un détecteur d'ions sensible en position, - une électrode accélératrice placée entre l'échantillon et le détecteur, - un premier jeu d'électrodes placé entre l'électrode accélératrice et le détecteur à proximité de l'électrode accélératrice, formant une lentille électrostatique appelée lentille objectif; caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un second jeu d'électrodes placé entre la lentille objectif et le détecteur, formant une lentille électrostatique, appelée lentille correctrice; les éléments de la sonde étant agencés de façon à ce que la distance entre les plans principaux de la lentille objectif et de la lentille correctrice soit au moins 2,5 fois plus grand que la distance entre le plan principal de la lentille objectif et l'échantillon. Selon une mode de réalisation particulier de l'invention, les potentiels appliqués aux électrodes des deux lentilles sont définis de façon à ce que le rapport br/bro du déplacement br de l'image de l'échantillon sur la surface du détecteur au déplacement latéral bro de l'échantillon, soit inférieur à 3. Selon un autre mode de réalisation de la sonde atomique tomographique selon l'invention, la lentille correctrice comporte deux électrodes externes sur lesquelles on applique un potentiel proche de celui de l'électrode accélératrice et une électrode intermédiaire sur laquelle on applique un potentiel accélérateur. Les trois électrodes sont agencées de façon à ce que la distance L entre les deux électrodes périphériques de la lentille correctrice soit au moins égale au diamètre D de la surface sensible du détecteur. Selon une variante préférée de ce mode de réalisation de la sonde atomique tomographique selon l'invention, la lentille correctrice comporte deux électrodes périphériques sur lesquelles on applique un potentiel proche de celui de l'électrode accélératrice et une pluralité d'électrodes intermédiaires sur lesquelles on applique un potentiel accélérateur. Les électrodes sont agencées de façon à ce que la distance entre les deux électrodes périphériques de la lentille correctrice soit au moins égale au diamètre D de la surface sensible du détecteur. Selon un autre mode de réalisation particulier, les potentiels appliqués 35 aux électrodes formant la lentille objectif sont définis de façon à former un cross-over paraxial pour les trajectoires ioniques issues de l'échantillon, ce cross-over étant placé, sur l'axe optique Az, sensiblement au voisinage de la position du plan principal de la lentille correctrice constituée par le second jeu d'électrodes. Selon un autre mode de réalisation particulier de la sonde atomique tomographique selon l'invention, l'électrode accélératrice est équipée d'un diaphragme limitant l'angle d'acceptance a de la sonde. 10 Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, le diaphragme est à ouverture variable. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui expose l'invention au 15 travers de modes de réalisation particuliers pris comme exemples non limitatifs et qui s'appuie sur les figures annexées, figures qui représentent: - la figure 1, le schéma d'une sonde atomique selon l'art antérieur, ne comportant pas de lentille électrostatique. 20 - la figure 2a, une représentation schématique des trajectoires suivies, dans une sonde atomique tomographique selon l'art antérieur, par les ions arrachés à l'échantillon, ladite sonde atomique étant, dotée d'une seule lentille électrostatique qui ne forme pas de cross-over intermédiaire entre la lentille et le détecteur. 25 - la figure 2b, une représentation schématique des trajectoires suivies, dans une sonde atomique tomographique selon l'art antérieur, par les ions arrachés à l'échantillon, ladite sonde atomique étant, dotée d'une seule lentille électrostatique qui forme un cross-over intermédiaire entre la lentille et le détecteur. 30 - la figure 3, une représentation schématique de l'arrangement géométrique des éléments constituant la sonde atomique tomographique selon l'invention, dans une première forme de réalisation pour laquelle la lentille objectif forme un cross-over paraxial au voisinage du plan principal de la lentille correctrice.5 - la figure 4, une représentation schématique de l'arrangement géométrique des éléments constituant la sonde atomique tomographique selon l'invention, dans une deuxième forme de réalisation, sans formation de cross-over intermédiaire, forme de réalisation qui privilégie la compensation des vibrations de la pointe et la résolution en position des mesures effectuées. - la figure 5, une représentation schématique de l'arrangement géométrique des éléments constituant la sonde atomique tomographique selon l'invention, dans une troisième forme de réalisation, qui privilégie la résolution en masse des mesures effectuées. On s'intéresse d'abord aux figures 1 et 2 qui illustrent des résultats connus de l'art antérieur. La figure 1 illustre de manière schématique, sur un exemple simple, la façon dont la précision de la mesure de la masse d'un ion arraché à l'échantillon 11 de matériau et projeté sur la surface du détecteur 12, est liée à la précision (résolution) de la mesure de la position du point d'impact. Si l'on considère v la vitesse d'un ion émis par l'échantillon, l'énergie cinétique d'un ion peut être exprimée en fonction de la tension d'accélération appliquée aux ions par la relation suivante: •M•v2 =n•e•V 2 où M, v, n, e et V représentent respectivement la masse de l'ion, sa vitesse, le nombre de charges élémentaires portées par l'ion, et la valeur de la charge élémentaire, c'est à dire charge de l'électron, et la tension d'accélération appliquée. Le temps de vol T est, quant à lui, lié à la vitesse v et à la longueur par la relation: T_L [2] v La masse de l'ion est donc finalement donnée par : [1] L M=2•n•e•V•T2 De sorte que M représentant la précision sur la mesure de la masse de l'ion considéré et la précision sur la mesure de la longueur de vol, on peut écrire: 8M_28L M L Par suite une incertitude br sur la mesure de position du point d'impact de l'ion sur la surface du détecteur se traduit, comme cela a été dit précédemment, par une incertitude 6L sur la mesure de la distance de vol et par conséquent par une incertitude bM sur la mesure de la masse. Dans le cas simple illustré par la figure 1, où les trajectoires sont quasiment rectilignes, depuis la pointe jusqu'au détecteur, comme sur l'illustration de la figure 1, on peut exprimer simplement bL en fonction de Ôr par la relation suivante: 8L r 8r [5] L H2 +r2 de sorte que l'on peut écrire: 8M 2r 8r [6] M H2 +r2 Autrement dit, une incertitude br sur la mesure de position du point 25 d'impact se traduit par une dégradation de la résolution en masse, d'autant plus importante que le point d'impact est situé plus loin du point de la surface du détecteur par lequel passe l'axe optique du système et que la distance H entre l'échantillon et le détecteur est plus faible. 30 Les deux figures 2a et 2b présente deux illustrations des conséquences du phénomène d'aberration sphérique qui affecte les lentilles 9 [3] [4]20 électrostatiques dans leurs zones périphériques. La sonde atomique tomographique illustrée très schématiquement par ces figures reprend la structure schématique classique d'une sonde classique, comportant une seule lentille. Comme on peut le constater sur les figures 2a et 2b la sonde considérée comporte un échantillon 11, une électrode accélératrice 13, une lentille électrostatique focalisatrice 21 et un détecteur 12. Les diverses électrodes, l'électrode accélératrice dune part et les électrodes constituant la lentille d'autre part, sont agencées à l'intérieur de la sonde de façon à respecter une symétrie de révolution autour de l'axe Az passant par la pointe A de l'échantillon et normal au plan de la surface du détecteur. Par ailleurs les figures 2a et 2b présentent de manière schématique, sous forme de liaisons filaires, trajectoires suivies, dans une sonde atomique tomographique selon l'art antérieur, par les ions arrachés à l'échantillon. Dans la configuration de la figure 2a, une image de la pointe de l'échantillon est produite sur le détecteur 12 par une lentille électrostatique 21. II n'y a pas, dans cette configuration, apparition de "cross-over", c'est-à-dire de croisement des trajectoires des ions sur le trajet allant de la lentille 21 au détecteur 12. II est cependant connu que les lentilles électrostatiques présentent ce que l'on appelle une aberration sphérique et qui se traduit par le fait que les trajectoires présentant, par rapport à l'axe de symétrie du système (axe Az), un angle initial a de valeur importante, sont focalisées plus fortement que les trajectoires présentant avec l'axe un angle initial a plus petit. Une telle aberration est notamment mentionnée aux pages 11 à 12 dans l'ouvrage de E. Harting et F.H. Read cité précédemment. On appelle communément l'angle initial a de la trajectoire avec l'axe "angle d'ouverture" de la trajectoire. L'aberration sphérique de la lentille a notamment pour conséquence que, si pour des petits angles a, la distance r à l'axe Az des points d'impacts sur la surface du détecteur est proportionnelle à a, c'est à dire que la pente de la courbe r(a) est constante, en revanche pour des angles d'ouverture a plus grands, la pente r(a) diminue et va même jusqu'à changer de signe. De la sorte, comme le montre la figure 2a, un point 22 donné à la surface du détecteur peut correspondre à l'intersection de plusieurs trajectoires. II devient alors impossible d'associer sans ambiguïté un angle a à un point d'impact 22 donné. Dans la configuration de la figure 2b, une image de la pointe de l'échantillon est également formée sur le détecteur. Cependant, à la différence de la configuration de la figure 2a, la lentille 21 produit dans ce cas un cross-over des trajectoires des ions, sur le trajet allant de la lentille 21 au détecteur 12. Les trajectoires ioniques dotées de petits angles d'ouverture initiaux a sont focalisées sur le point 25, tandis que le phénomène d'aberration sphérique fait converger plus rapidement les trajectoires dotées d'angles d'ouverture initiaux a plus grands, de sorte que ces trajectoires coupent l'axe Az en des points de l'axe Az plus proches de la lentille 21 que le point 25. Cette configuration, quoique plus favorable que celle illustrée par la figure 2a, en ce sens qu'elle exclue la possibilité qu'un même point d'impact sur le la surface du détecteur puisse correspondre à deux trajectoires distinctes, reste néanmoins peu satisfaisante. En effet les trajectoires les plus externes restent très affectées par le phénomène d'aberration sphérique de sorte que dans certain cas les trajectoires 26 les plus périphériques, c'est-à-dire dont l'angle a est le plus grand, sont tellement focalisées qu'elles ne traversent pas la surface sensible du capteur et que, si l'on réduit la convergence de la lentille pour amener ces trajectoires périphériques à traverser la surface du détecteur, les trajectoires dotées d'un petit angle a sont complètement ramassées au centre du détecteur. La pente r(a) est alors très faible pour les petites valeurs de a, et par conséquent, il apparaît, du fait des caractéristiques de résolution du détecteur, une imprécision ôr de mesure sur la position d'impact, incertitude qui entraîne une incertitude correspondante sur la détermination de la position que l'ion détecté avait à la surface de la pointe. Dans la pratique, ce phénomène d'aberration sphérique limite souvent l'angle d'acceptance des sondes atomiques à 25° et souvent moins. Les illustrations des figures 2a et 2b permettent de mettre en évidence un autre inconvénient des sondes atomique selon l'art antérieur connu qui ne comporte qu'une seule lentille, inconvénient leur sensibilité aux vibrations de l'échantillon 11. Dans une telle sonde atomique une vibration de la pointe se traduit par un léger déplacement de l'axe Az, porté par la normale à la surface du détecteur passant par A, axe qui ne passe par conséquent plus par le centre de symétrie O de la lentille, de sorte que qu'un ion originaire du point A de la surface de l'échantillon et suivant donc une trajectoire initiale qui suit l'axe Az ne se propage de manière rectiligne jusqu'au détecteur mais voit sa trajectoire 23 défléchie lors de son passage au travers de la lentille 21, de sorte que celle-ci coupe l'axe Az au foyer image 24 de ladite lentille. Ce foyer image 24 peut être situé relativement près de la lentille et dans ce cas, le décalage br de la position du point d'impact de l'ion sur la surface du détecteur peut être beaucoup plus important que le décalage initial bro de la position de l'échantillon consécutif aux vibrations. Autrement dit, la vibration de la pointe peut être notablement amplifiée par la lentille 21, ce qui par voie de conséquence produit une incertitude importante à la fois sur la détermination de la position de l'atome sur la surface de la pointe et sur la détermination de sa masse. On s'intéresse ensuite à la figures 3 qui montre une représentation schématique de l'arrangement géométrique des éléments constituant la sonde atomique tomographique selon l'invention, dans une première forme de réalisation. Dans cette configuration, la sonde atomique tomographique selon l'invention comporte un échantillon 11, une électrode accélératrice 13 et un détecteur 12. Elle comporte également deux ensembles d'électrodes, agencés à l'intérieur de la sonde entre l'électrode accélératrice et le détecteur, un premier ensemble formant une première lentille 31 appelée lentille objectif et un second ensemble formant une seconde lentille 32 appelée lentille correctrice. Chacune de ces électrodes possède, de préférence, un axe de symétrie confondu avec l'axe optique Az de la sonde. Selon l'invention, une différence de potentiel de quelques KeV est appliquée entre l'échantillon 11 et l'électrode accélératrice 13, de façon à ce que les ions arrachés du matériau de l'échantillon soient attirés depuis l'échantillon vers l'électrode accélératrice. Le processus de désorption des ions de l'échantillon est provoqué, soit par l'application d'une impulsion de tension électrique entre l'échantillon 11 et l'électrode accélératrice 13 ou par l'exposition de la pointe à un faisceau laser à impulsions. Les ions arrachés au matériau et accélérés passent par le trou de l'électrode accélératrice et poursuivent leur trajectoire dans l'espace qui sépare l'électrode accélératrice 13 de la surface du détecteur 12. Selon l'invention, les électrodes formant la lentille objectif 31 sont placées aussi près que possible de l'électrode accélératrice de façon à ce que les trajectoires ioniques pénètrent dans la lentille au niveau de sa partie la plus centrale, c'est à dire au niveau de la zone où l'aberration sphérique reste relativement faible. En outre les formes des électrodes de la lentille objectif 31, ainsi que leur agencement global sont définis de façon doivent minimiser l'aberration sphérique. Dans une forme préférée de réalisation, la lentille objectif comporte trois électrodes, l'électrode centrale ayant sensiblement la forme de l'électrode centrale de la lentille décrite dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse le 12/10/2007 sous la référence FR 0707178. Les tensions appliquées aux électrodes de ladite lentille objectif peuvent être, par ailleurs, soit accélératrices soit décélératrices, sachant que, bien que les lentilles électrostatiques excitées en mode accélérateur possède généralement une aberration sphérique plus faible que celles excitées en mode décélérateur, on utilise généralement un mode décélérateur pour limiter les potentiels à appliquer aux électrodes et incidemment pour augmenter le temps de vol des ions. La lentille correctrice 32, dotée d'une symétrie de révolution, est placée en aval de la lentille objectif 31, entre ladite lentille objectif et le détecteur 12. De préférence, la distance entre la position de la lentille objectif 31 et celle de la lentille correctrice 32 est substantiellement plus grande que la distance focale de la lentille objectif 31, c'est-à-dire la distance entre la position du plan principal de la lentille et celle de son point focal image 15 vers lequel convergent les trajectoires ioniques qui sont, parallèles à l'axe optique avant la lentille et qui pénètre dans la lentille au niveau de sa zone centrale. On rappelle ici que le plan principal d'une lentille électrostatique est généralement voisin de son plan mécanique moyen. La méthode générale de calcul de la position du plan principal, connue de l'homme du métier, n'est pas développée ici. Cependant pour plus d'information on peut se référer à la page 10 de l'ouvrage élaboré par E. Harting et F.H. Read, intitulé "Electrostatic lenses", ouvrage publié en 1976 par les éditions Elsevier.35 Dans cette forme de réalisation, de la sonde atomique selon l'invention, la convergence de la lentille 31 est réglée, au moyen des potentiels électriques appliqués aux électrodes, de telle sorte que la lentille forme un cross-over paraxial en un point 0' 16 de l'axe AZ, situé au voisinage immédiat du plan principal de la lentille correctrice 32. Ainsi, à l'entrée dans la lentille correctrice, les trajectoires des ions émis par la pointe de l'échantillon 11 avec un petit angle a coupent le plan de la lentille en des points présentant une distance radiale r faible par rapport à l'axe Az, tandis que, sous l'effet de l'aberration sphérique de la lentille 31, les trajectoires des ions émis par la pointe 11 avec un grand angle a traversent ce plan assez loin de l'axe Az. La distance radiale r, au niveau de ce plan, est en outre sensiblement proportionnelle au cube de l'angle a pris initialement par la trajectoire considérée. Par conséquent, avec un tel arrangement, ainsi qu'on peut le constater sur la figure 3, les trajectoires présentant un angle d'émission initial a faible ne sont donc pratiquement pas altérées par la lentille 32. Ces trajectoires définissent sur la surface du détecteur 12 une image de la pointe de l'échantillon 11 qui présente un grandissement pratiquement constant. Inversement, les trajectoires présentant un angle d'émission initial a plus important, qui traversent le plan principal de la lentille 32 loin de l'axe Az, sont focalisées par la lentille 32 d'autant plus fortement qu'elles passent plus loin de cet axe. Ceci a pour conséquence avantageuse que même les trajectoires initialement les plus externes aboutissent au niveau du plan du détecteur 12 dans une zone contenue dans la surface sensible du détecteur. On obtient ainsi avantageusement une sonde atomique de grande acceptance pour laquelle la focalisation des trajectoires éloignées de l'axe optique Az, exercée par la lentille correctrice 32, permet avantageusement de réduire fortement la différence de grandissement existant entre le grandissement associé aux trajectoires des ions émis depuis la zone centrale de l'échantillon 11 et le grandissement associé aux trajectoires des ions émis depuis les zones plus périphériques. II est à noter que, puisque la lentille correctrice 32 est placée loin du foyer image 15 de la lentille objectif 31, la trajectoire 33 d'un ion qui aurait été émis selon une direction non confondue avec l'axe Az mais parallèle à cet axe et proche de celui-ci, se trouve également focalisée par la lentille correctrice 32 de sorte que l'écart de position br entre le point d'intersection de cette trajectoire 33 avec la surface du détecteur et le point O" d'intersection de l'axe Az avec cette même surface se trouve réduit par rapport à ce qu'il aurait été, dans le cas d'une sonde atomique conventionnelle, en l'absence de lentille correctrice (cf. figure 2b). L'implantation d'une seconde lentille 32, dite lentille correctrice, réduit donc avantageusement l'incertitude de la mesure de position de l'image d'un ion, incertitude causée par exemple par une vibration ou une dérive lente de la position radiale de l'échantillon 11. II est également à noter que si, le détecteur 12 peut être déplacé le long d'un axe parallèle et d'un axe perpendiculaire à l'axe optique Az, sa position peut être avantageusement optimisée de façon à annuler complètement le décalage ôr, c'est-à-dire que le décalage radial de l'image de l'échantillon produit par une quelconque variation de la position radiale de l'échantillon (le long de l'axe Ay par exemple) peut être annulée au niveau du plan du détecteur. On s'intéresse en suite à la figure 4 qui présente une deuxième forme de réalisation possible de la sonde atomique selon l'invention, pour laquelle la lentille objectif est configurée de façon à ne pas produire cross-over intermédiaire. Dans cette autre forme préférée de l'invention l'agencement des différents composants de l'instrument est exactement le même que celui adopté dans la forme de réalisation décrite précédemment et illustrée par de la figure 3. Cependant, la configuration, les réglages électriques respectifs, de la lentille objectif 41 et de la lentille correctrice 42 sont différents. Dans ce mode, la lentille objectif 41 est polarisée de façon à ne pas former de cross- over paraxial dans la zone qui la sépare du détecteur 12, de sorte qu'une telle configuration produit, comme l'illustre la figure, un grandissement plus fort de l'échantillon, mais une plus faible acceptance que la configuration précédente. Néanmoins cette forme de réalisation permet avantageusement, à la différence des sondes existantes du type de celles illustrées par la figure 2a, de réaliser des agencements des deux lentilles permettant d'annuler presque complètement les effets d'un décalage de la position de l'échantillon 11 relativement aux lentilles 41 et 42, produit par exemple par une vibration mécanique imprimée à cet échantillon. On montre, à ce propos, par simulation, qu'une d'une sonde atomique selon l'invention, comprenant une lentille objectif 41 et une lentille correctrice 42, permet d'obtenir, en associant une lentille objectif et une lentille réductrice dans un agencement adéquat et en appliquant les potentiels appropriés aux différentes électrodes formant les lentilles, un angle d'acceptance a élevé, de l'ordre de 35 degrés ou plus, ainsi qu'un facteur d'inhomogénéité du grandissement de l'image de l'échantillon au niveau du détecteur 12 de valeur faible, qui ne dépasse par exemple pas 1.5 dans le cas d'un détecteur dont la surface sensible présente un rayon de l'ordre de 40 mm. Le rapport ôr/bro, c'est à dire le rapport du déplacement latéral de l'image au déplacement latéral de l'échantillon reste en outre inférieur à 3 lorsqu'on fait varier la polarisation des électrodes de façon à faire varier la valeur de l'angle d'acceptance a entre 5 degrés et 35 degrés. On s'intéresse en fin à la figure 5, qui présente un exemple de mise en oeuvre d'une troisième forme de réalisation possible de la sonde atomique selon l'invention. Cette forme préférée de l'invention, a pour objet de rechercher une optimisation de la résolution en masse plutôt qu'une minimisation de la sensibilité aux vibrations pouvant affecter l'échantillon. La configuration de la sonde est ici proche de celle du mode de réalisation de la figure 3, la lentille objectif formant aussi, dans ce cas, un cross-over paraxial au voisinage de la lentille correctrice 52. Cependant, il n'y a ici pas de contrainte particulière à respecter sur la distance entre la lentille correctrice 52 et le cross-over paraxial. Dans l'intention de privilégier la résolution en masse, il convient d'observer que lorsque des lentilles électrostatiques 51 et 52 sont introduites entre l'échantillon 11 et le détecteur 12, la dégradation de la résolution en masse ne découle pas seulement de considérations géométriques, mais aussi du fait que, du fait de la traversée des lentilles, le temps de vol n'est plus proportionnel à la distance de vol. L'emploi de lentilles décélératrices est pour ce qui concerne la 35 résolution en masse, particulièrement désavantageux, car les temps de vol des ions sont allongés, en particulier pour les ions suivant les trajectoires périphériques, ce qui conduit à une amplification de l'incertitude ôr de la position du point d'impact. A l'inverse, l'utilisation de lentilles accélératrices a pour conséquence d'augmenter la vitesse des ions qui suivent les trajectoires les plus longues. En outre, comme il a été indiqué précédemment, le mode accélérateur nécessite souvent de disposer de tensions très élevées en valeur absolue, égales typiquement à plusieurs fois la tension d'accélération initiale des ions. L'application de telles tensions nécessite généralement de complexifier la structure de la sonde de façon à adapter l'appareillage qu'elle contient à de telles tensions et à se prémunir contre les éventuels claquages électriques pouvant se produire en présence de telles valeurs de tension. La solution mise en oeuvre dans cette forme de réalisation de l'invention résulte donc d'un compromis consistant à utiliser une lentille correctrice 52 dans lequel règne un champ accélérateur, en limitant toutefois la tension appliquée sur lentille; la valeur de tension appliquée pouvant par exemple, en valeur absolue, être voisine de la valeur de tension appliquée sur l'électrode accélératrice et de signe opposé. Le même compromis conduit en outre à utiliser une lentille objectif 51 dans laquelle on fait régner un champ retardateur en appliquant une tension supérieure à celle appliquée à l'électrode accélératrice (13). Le potentiel appliqué à l'électrode centrale de la lentille objectif 51 est alors tel que la différence de potentiel entre cette électrode et l'échantillon 11 est de même signe et supérieure à la différence de potentiel entre l'électrode accélératrice 13 et l'échantillon 11. Selon l'invention, les trois électrodes sont par ailleurs agencées de façon à ce que la distance L, entre les deux électrodes périphériques de la lentille correctrice 52, soit au moins égale au diamètre D de la surface sensible du détecteur 12. Dans l'exemple de la figure 5, exemple non limitatif, les lentilles 51 et 52 sont formée d'électrodes agencées comme illustré par la figure 5: - la lentille 51 est une lentille à trois électrodes, l'électrode accélératrice 13 et l'électrode 54 constituant ses électrodes périphériques et l'électrode 53 constituant l'électrode centrale. - la lentille 52 est également une lentille à trois électrodes, les électrodes 54 et 56 constituant ses électrodes périphériques et l'électrode 55 qui constituant l'électrode centrale. Les potentiels appliqués aux différents éléments sont ceux indiqués 5 sur la figure, à savoir: - une tension d'environ 10kV sur l'échantillon 11, - une tension nulle (mise à la masse du dispositif) sur l'électrode accélératrice 13, sur la surface du détecteur 12, ainsi que sur les électrodes 54 et 56, 10 - une tension d'environ 15 kV sur l'électrode 53 qui constitue l'électrode centrale de la lentille objectif 51, - une tension d'environ -12kV sur l'électrode 55 qui constitue l'électrode centrale de la lentille correctrice 52. On forme ainsi une lentille objectif 51 décélératrice et une lentille 15 correctrice 52 accélératrice. Dans une variante de mise en oeuvre, non représentée, la lentille correctrice peut comporter plusieurs électrodes intermédiaires, dans le but par exemple de moduler la valeur du champ accélérateur appliqué aux ions. 20 REVENDICATIONS 1. Sonde atomique tomographique du type comportant: - un dispositif porte-échantillon pour recevoir un échantillon en forme de pointe arrondie (11); - un détecteur d'ions sensible en position (12); - une électrode accélératrice (13) placée entre l'échantillon (11) et le détecteur. - un premier jeu d'électrodes placé entre l'électrode accélératrice et le détecteur, à proximité de l'électrode accélératrice, formant une première lentille électrostatique (31, 41, 51) appelée lentille objectif; caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un second jeu d'électrodes placé entre la lentille objectif et le détecteur (12), formant une seconde lentille électrostatique (32, 42, 52) appelée lentille correctrice; les éléments de la sonde étant agencés de façon à ce que la distance entre les plans principaux de la lentille objectif (31, 41, 51) et de la lentille correctrice (32, 42, 52) soit au moins 2,5 fois plus grand que la distance entre le plan principal de la lentille objectif (31, 41, 51) et l'échantillon (11). 2. Sonde atomique tomographique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les potentiels appliqués aux électrodes des deux lentilles sont définis de façon à ce que le rapport br/bro du déplacement ôr de l'image de l'échantillon (11) sur la surface du détecteur (12) au déplacement latéral bro de l'échantillon, soit inférieur à 3. 3. Sonde atomique tomographique selon la revendication 1, Caractérisée en ce que les potentiels appliqués aux électrodes formant la lentille objectif sont définis de façon à former un cross- over paraxial pour les trajectoires ioniques issues de l'échantillon (11), ce cross- over (15) étant placé, sur l'axe optique Az, sensiblement au voisinage de la position du plan principal de la lentille correctrice constituée par le second jeu d'électrodes. 4. Sonde atomique tomographique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lentille correctrice (52) comporte deux électrodes externes sur lesquelles on applique un potentiel proche de celui de l'électrode accélératrice (13) et une électrode intermédiaire sur laquelle on applique un potentiel accélérateur; les trois électrodes étant agencées de façon à ce que la distance L entre les deux électrodes périphériques de la lentille correctrice (52) soit au moins égale au diamètre D de la surface sensible du détecteur (12). 5. Sonde atomique tomographique s selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la lentille correctrice (52) comporte deux électrodes périphériques sur lesquelles on applique un potentiel proche de. celui de l'électrode accélératrice (13) et une pluralité d'électrodes intermédiaires sur lesquelles on applique un potentiel accélérateur; les électrodes étant agencées de façon à ce que la distance entre les deux électrodes périphériques de la lentille correctrice (52) soit au moins égale au diamètre D de la surface sensible du détecteur (12). 6. Sonde atomique tomographique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'électrode accélératrice (13) est équipée d'un diaphragme limitant l'angle d'acceptance a de la sonde. 7. Sonde atomique tomographique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diaphragme est à ouverture variable.30