Rayonnement synchrotron Quentin Milliet Caroline Mingard Murielle Philippoz Sébastien Rochat Martin Wettstein EPFL / UNIL 2004
Sommaire Présentation du PSI Source de Lumière Suisse (SLS) - Installation - Fonctionnement Applications
Institut Paul Scherrer
Présentation du PSI Centre de recherche Collaboration avec les universités Priorité : sciences de base et appliquées Installations : - SINQ (source continue de neutrons) - µSR (spectroscopie de spin de muons) - Laboratoire de physique des particules - SLS (Source de Lumière Suisse)
Source de Lumière Suisse Rayonnement synchrotron : Rayonnement électromagnétique produit par des électrons circulant dans un anneau de stockage contraints à suivre une trajectoire curviligne.
Domaines d’application Physique, Chimie, Biologie-Médecine, Sciences de l’ingénieur
Schéma d’installation Accélérateur linéaire (LINAC) Accélérateur principal (Booster) Anneau de stockage Lignes de lumière (Beamlines)
Installation (tunnel)
Principes de base Électrons accélérés émission Vitesse proche de c Modèle de l’antenne relativiste:
Propriétés du rayonnement synchrotron Energie élevée Brillance Cohérence
Concept du bâtiment Séparation mécanique du toit et des murs Conditions thermiques stables à l’intérieur
LINAC (accélérateur linéaire) Source d’électrons (« electron gun ») Deux structures accélératrices (électrons accélérés jusqu’à 100 MeV et la vitesse de la lumière)
Booster (Accélérateur principal) Synchrotron accélérant les électrons du LINAC de 100MeV à 2.4GeV Situé sur un support aux murs du tunnel Accélération en 50 millisecondes Circonférence 270m 237 aimants Vide parfait dans le tube
Booster
Anneau de stockage (storage ring) Source de lumière « troisième génération » Onduleurs Circonférence 288m 330 aimants Temps de vie: 10h (vide parfait)
Anneau de stockage
Onduleurs 12 angles => sources supplémentaires de rayonnement 12 sections droites => onduleurs 12 angles => sources supplémentaires de rayonnement
Onduleurs Effets sur la lumière synchrotron: Émission de la lumière sous forme d’un cône très fin (diamètre de quelques mm après 30m) Intensité 1000x plus grande qu’avec des aimants de courbure
Applications Structure des matériaux Microscopie de surface Sciences environnementales Spectroscopie de surface Cristallographie de protéines
Spectroscopie de surface But : étude de la structure de la matière par effet photoélectrique Rayonnement utilisé : UV - rayons X mous Matériaux analysés : métaux, semi-conducteurs, supraconducteurs
Installation
Conditions expérimentales Vide poussé Basse température (~ 6 K)
Ligne de lumière PX I Caractéristiques Energie Longueur d’onde Résolution
Utilisations de la PX I Cristallographie des protéines Angiographie X et tomographie Détermination de structures de polymères Analyse de traces Cristallographie, diffraction, fluorescence X Microscopie à rayons X, lithographie Analyse de matériaux
Tomographie Microtomographie d’une structure osseuse Ostéoporose
Nanotechnologies Capteurs Nez artificiels
Cristallographie de protéines Structure cristalline du cœur du nucléosome Protéines ADN Architecture des chromosomes
Application industrielle Structure tridimensionnelle de protéines impliquées dans des maladies de l’homme
Application industrielle Développement de nouveaux médicaments avec un effet plus ciblé Diminution des effets secondaires Principes actifs et fonctions des protéines Course aux brevets Intérêts financiers Construction d’une seconde ligne PX II
Merci pour votre attention THE END