Ces faisceaux de rayons X sont d’une qualité incomparable : d’une très forte “brillance” (forte intensité, faible divergence et bonne monochromaticité), de plusieurs ordres de grandeur au-dessus de celle dont les chercheurs disposent dans leur laboratoire, ils offrent une très forte sensibilité et permettent, par exemple, l’observation de phénomènes transitoires ultrarapides.
Leur secret : ces rayons X sont émis par des électrons de haute énergie, produits dans des accélérateurs dont la taille approche le kilomètre, d’où l’appellation de “Très grands instruments” (TGI).
L’ESRF (Installation européenne de rayonnement synchrotron) à Grenoble
Ouvert en 1994, l’ESRF produit des rayons X les plus brillants d’Europe, grâce à l’énergie des électrons portée à 6 GeV(1), stockés dans un anneau de 844 m de circonférence.
L’ESRF dispose de quarante-deux lignes de lumière, c’est l’un des trois plus grands synchrotrons du monde avec SPring-8 (8 GeV) à Hyogo, au Japon, et l’APS (Advanced Photon Source, 7 GeV) à Argonne, États-Unis.
Le synchrotron Soleil à Saclay (Essonne)
Source française de rayonnement synchrotron de rayons X ouverte en 2008. Son anneau mesure 354 m (énergie : 2,75 GeV). Soleil a été dimensionné pour avoir quarante-trois lignes de sorties dont une vingtaine est actuellement opérationnelle(2).
Les XFEL (Laser électrons libres à rayons X)
Ces accélérateurs de dernière génération produisent un rayonnement laser dans le domaine des rayons X qui ouvre de nouvelles possibilités pour sonder la structure et la dynamique de la matière. Deux sont déjà opérationnels : LCLS à Stanford (États-Unis) et Sacla (Japon). Le XFEL européen est en construction à Hambourg (Allemagne).
(1)Gigaélectronvolt.
(2)Lire “Les Bretons ont besoin de Soleil”, Sciences Ouest n° 272 - janvier 2010.
www.esrf.eu
www.synchrotron-soleil.fr
lcls.slac.stanford.edu
www.xfel.eu
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