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