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Marcel Tencé reçoit le prix Raimond Castaing 2017 de la Société Française des Microscopies


Pour sa première édition, le prix Castaing, Grand Prix de la Sfµ, a été décerné à Marcel Tencé pour ses développements pionniers en instrumentation en microscopie électronique, et en particulier en imagerie spectrale et en détection EELS.
Marcel Tencé est ingénieur de recherche dans le groupe STEM du LPS, où il a été recruté en 1981 pour développer une électronique de balayage numérique pour le microscope VG du LPS. Depuis lors, Marcel Tencé n’a eu de cesse de pousser les performances d’électroniques de balayage aux performances uniques. Il s’est intéressé très rapidement également à l’optimisation des expériences de spectroscopie de perte d’énergie (EELS), et c’est tout naturellement qu’il a su implémenter l’un des tous premiers systèmes d’imagerie spectrale. Les performances de ses inventions ont permis nombre de premières scientifiques, allant de la première détection d’atomes uniques par EELS à la cartographie nanométrique de plasmons d’abord par EELS, puis en combinaison avec la cathodoluminescence. Ses inventions ont essaimé à travers le monde, que cela soit par le biais de nombreuses collaborations académiques, ou industrielles, via par exemple Orsay Physics qu’il a co-fondé ou la société Attolight qui utilise son système de balayage.

Marcel Tencé

Marcel Tencé est ingénieur de recherche CNRS hors classe au laboratoire de physique des solides. Il travaille dans l’équipe STEM dirigée par O. Stéphan et fondée par C. Colliex, alors sous la supervision de R. Castaing.
Marcel est le co-fondateur de Orsay Physics avec feu Pierre Sudraud et Gérard Bennassayag, leader mondial du FIB. Depuis sa création, Marcel a été consultant pour le département électronique d’Orsay Physics, faisant bénéficier l’entreprise de ses profondes connaissances dans le domaine de l’électronique de balayage.
C’est en effet pour informatiser le système de balayage du STEM VG de l’équipe Colliex que Marcel a été recruté en 1981. Tout au long de sa carrière, il n’aura de cesse d’améliorer ce système en l’adaptant à l’imagerie spectrale EELS, puis cathodoluminescence. Il a fait de ce système de balayage pour l’imagerie spectrale (SI), qui comprend des parties matérielles et logicielles, une solution à la fois complète et unique. Il est à mettre au crédit de Marcel de fournir des solutions ergonomiques en partant des besoins et remontées des utilisateurs routiniers du groupe STEM qu’il assiste fréquemment, qu’il transforme en solutions de qualité industrielle. Les solutions de Marcel sont utilisées quotidiennement sur les 2 microscopes de plateformes du groupe STEM pour un accueil de l’ordre de 60 jours par ans, hors recherche propre. La société Attolight, leader du marché industriel de la cathodoluminescence ne s’y est pas trompée, en prenant récemment une licence pour équiper en standard ses machines dédiées aux industriels du semi-conducteur. Il a également formé aux subtilités de l’imagerie spectrale une cinquantaine d’utilisateurs, dont certains sont maintenant des chercheurs reconnus internationalement dans le domaine de l’EELS, comme K. Suenaga (AIST, Japon), S. Trasobares (Cadiz, Espagne), H. Kurata (Kyoto, Japon).
D’autre part, il a dédié une grande partie de son activité spécifiquement à l’optimisation de la collection et de la détection du signal EELS, en développant un système de couplage purement optique entre le scintillateur EELS et le détecteur de photon, et en optimisant les performances de ce détecteur, qui passera successivement de PDA à des caméras de plus en plus performantes. Il en équipera un certain nombre d’équipe dans le monde (Toulouse-France 1988, Australie-Sydney 1996, JFCC-Nagoya, AIST-Tsukuba, Japon, 2000, Nantes-France 1998, Vienne-Autriche 2013). Avec Henry Pinna (CEMES), il développera également une caméra de type dual EELS. Marcel a distribué dans un certain nombre de laboratoires académiques son système de couplage optique, dont le principe a été repris par d’autres équipes, ainsi que par exemple par la société NION pour équiper ses spectromètre EELS ultra-haute résolution.
Au-delà de l’ergonomie et de la robustesse des inventions de Marcel en imagerie spectrale, on peut résumer l’originalité de ses solutions et estimer leur impact en nanophysique de façon schématique en insistant sur :
- Le développement des premiers modes d’imagerie spectrale EELS au milieu des années 90, avec un impact particulier dans le domaine des nanotubes (voir par exemple [Zhang, Y. Coaxial Nanocable : Silicon Carbide and Silicon Oxide Sheathed with Boron Nitride and Carbon. Science 281, 973–975 (1998).])
- L’optimisation de la sensibilité des détecteurs EELS, permettant la première détection d’atomes uniques en EELS (Suenaga, K. et al. Element-selective single atom imaging. Science 290, 2280–2282 (2000)).
- La gestion de grandes gammes dynamiques pour la détection EELS. Ce point est essentiel pour la détection de signaux dans la gamme du visible/infra-rouge et a été déterminant pour la première démonstration de cartographie de plasmons [Nelayah, J. et al. Mapping surface plasmons on a single metallic nanoparticle. Nat Phys 3, 348–353 (2007)].
- l’imagerie spectrale multidétection, permettant l’acquisition de différents signaux spectraux en parallèle, qui a été utilisée pour la première fois pour comparer EELS et cathodoluminescence ([Losquin, A. et al. Unveiling Nanometer Scale Extinction and Scattering Phenomena through Combined Electron Energy Loss Spectroscopy and Cathodoluminescence Measurements. Nano Lett. 15, 1229–1237 (2015).]

Système de couplage optique pour spectroscopie EELS développé par M. Tencé.

Le système innovant d’imagerie spectrale pour la spectromicrocopie électronique dans des microscopes électroniques en transmission ainsi que le système de détection EELS crée par Marcel est constitué d’une électronique extrêmement souple et rapide permettant d’implémenter des modes originaux d’acquisition de données spectroscopiques à l’échelle du nanomètre ou de l’atome – de nouveaux modes comme le balayage aléatoire ou la prise en continu de spectre-images, encore inexistants dans le commerce, sont en cours de test. Ce développement a permis de nombreuses avancées dans le domaine des nanosciences – nanomatériaux, nanochimie, nanooptique. Il a fortement influencé la communauté de la microscopie électronique, et par suite au travers de celle-ci, les sciences des matériaux.