Rayonnement Synchrotron sous Conditions Extrêmes

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1 Rayonnement Synchrotron sous Conditions Extrêmes
James Badro Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie de Paris, CNRS

2 Sondes Expérimentales
Rayons X IR Visible Rayons X

3 Quelques Synchrotrons

4 Le rayonnement synchrotron

5 Les applications Diffraction – Structure Spectroscopie X
Imagerie – Microscopie Résolution temporelle – Cinétique

6 Quelques techniques… Spectroscopie d’absorption de rayons X
Spectroscopie d’émission de rayons X Diffusion inélastique résonnante de rayons X Diffusion inélastique de rayons X Spectroscopie par résonance nucléaire Diffusion inélastique par résonance nucléaire

7 Processus d’émission Kb dans le fer
absorption K 1s 3d 3p hn fluorescence Kb hn' état final

8 Spectre d’émission Kb de Fe2+
bas-spin S=0, L=6, J=6 haut-spin S=2, L=2, J=4

9 Spectromètre de Rowland
Cellule Rayons X Detecteur q Analyseur

10 Magnetisme dans FeO à 143 GPa
Badro et al., Phys. Rev. Lett. 83:4101 (1999)

11 Transition électronique dans FeO
Struzhkin et al., (2000)

12 Diagramme de phase magnétique de FeO
Temperature (K) 200 400 600 Pression (GPa) 20 40 60 80 100 120 140 160 TNmax anti-ferromagnetique paramagnetique métal magnétique ? Badro et al., Phys. Rev. Lett. 83:4101 (1999)

13 Quelques techniques… Spectroscopie d’absorption de rayons X
Spectroscopie d’émission de rayons X Diffusion inélastique résonnante de rayons X Diffusion inélastique de rayons X Spectroscopie par résonance nucléaire Diffusion Inélastique par résonance nucléaire

14 Principe de la diffusion inélastique
E', k' E, k q=k-k' El=E-E'

15 Spectromètere de Rowland
Detecteur Cellule q y Rayons X Analyseur

16 Diffusion résonnante dans NiO
Kao et al., (1995)

17 Spectre résonnant en perte d’énergie dans NiO
valence band Kb elastic crossover charge transfer 2Q=25° Shukla et al., (2001)

18 RIXS dans NiO au mégabar
Shukla et al., (2001)

19 Quelques techniques… Spectroscopie d’absorption de rayons X
Spectroscopie d’émission de rayons X Diffusion inélastique résonnante de rayons X Diffusion inélastique de rayons X Spectroscopie par résonance nucléaire Diffusion Inélastique par résonance nucléaire

20 Ligne de lumière de diffusion inélastique ID28

21 Diffusion par une feuille de fer dans le vide

22 Diffusion par le fer dans une CED
P=28 GPa P= 0 – 7 – 19 – 28 – 45 – 55 – 64 – 110 GPa Fiquet et al., Science 298:468 (2001)

23 Vitesses du son dans le fer au delà du mégabar
Deux techniques directes: diffusion inélastique ondes de choc Fiquet et al., Science 298:468 (2001)

24 Conclusions La plupart des techniques X sont accessibles
les techniques de spectroscopie X sont disponibles structure et dynamique, magnétisme et élasticité des phonons et plasmons aux excitons et structures de bande La plupart des techniques X sont accessibles pour des mesures dans les conditions extrèmes

25 Le futur des études basées sur les rayons X :
révolution ou évolution ? sources de 4ème génération (lasers X) sources de 3,5ème génération (ERL) sources de 3,25ème génération (sources de 3ème génération avec lignes de 4ème génération) Plus de photons ! Plus gros échantillons !

26 Linacs à récupération d’énergie
Lasers X

27 Remerciements Collaborateurs Guillaume Fiquet Christophe Bellin
François Guyot Abhay Shukla Florent Occelli Viktor Struzhkin Ho-kwang Mao Alexander Goncharov ESRF Michael Krisch Alain Mermet Matteo D’Astuto Herwig Requardt Abhay Shukla Jean-Pascal Rueff Bryan Doyle Mohamed Mezouar Tristan Le Bihan Michael Hanfland APS/NSLS Chi-chang Kao Guoyin Shen Nancy Lazarz Peter Eng Steve Sutton Mark Rivers