Rayonnement Synchrotron sous Conditions Extrêmes James Badro Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie de Paris, CNRS
Sondes Expérimentales Rayons X IR Visible Rayons X
Quelques Synchrotrons
Le rayonnement synchrotron
Les applications Diffraction – Structure Spectroscopie X Imagerie – Microscopie Résolution temporelle – Cinétique
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
Processus d’émission Kb dans le fer absorption K 1s 3d 3p hn fluorescence Kb hn' état final
Spectre d’émission Kb de Fe2+ bas-spin S=0, L=6, J=6 haut-spin S=2, L=2, J=4
Spectromètre de Rowland Cellule Rayons X Detecteur q Analyseur
Magnetisme dans FeO à 143 GPa Badro et al., Phys. Rev. Lett. 83:4101 (1999)
Transition électronique dans FeO Struzhkin et al., (2000)
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)
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
Principe de la diffusion inélastique E', k' E, k q=k-k' El=E-E'
Spectromètere de Rowland Detecteur Cellule q y Rayons X Analyseur
Diffusion résonnante dans NiO Kao et al., (1995)
Spectre résonnant en perte d’énergie dans NiO valence band Kb elastic crossover charge transfer 2Q=25° Shukla et al., (2001)
RIXS dans NiO au mégabar Shukla et al., (2001)
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
Ligne de lumière de diffusion inélastique ID28
Diffusion par une feuille de fer dans le vide
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)
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)
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
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 !
Linacs à récupération d’énergie Lasers X
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