Rayonnement synchrotron et applications

1 - Caractéristiques du rayonnement synchrotron

• 1.1 - Principe de l'émission
  Figure 1 - Schéma de l'émission d'un électron accéléré sur une orbite circulaire
• 1.2 - Principaux paramètres
  Figure 2 - Luminance en fonction de l'énergie des faisceaux délivrés par différentes lignes de lumière des deux installations de rayonnement synchrotron en France
• 1.3 - Machines
  Figure 3 - Anneau de stockage Figure 4 - Comparaison des spectres d'émission de lumière d'un anneau de stockage : exemple de spectre produit par un onduleur avec ses différents harmoniques, spectre de wiggler et spectre produit par un aimant simple avec une brillance beaucoup plus faible (exemples de spectres de l'ESRF à Grenoble)
• 1.4 - Équipement associé au rayonnement synchrotron
• 1.5 - Utilisation actuelle du rayonnement synchrotron
  Tableau 1 Tableau 2

2 - Techniques de caractérisation et d'analyse

• 2.1 - Introduction
• 2.2 - Techniques spectroscopiques pour l'information chimique
  Figure 5 - Spectres d'absorption X : forme générale, oscillations EXAFS, région XANES Figure 6 - Spectres EXAFS au seuil K du Rh d'un catalyseur (5%Rh/alumine) sous atmosphère CO/NO/He obtenus en mode dispersif pendant la réduction de NO par CO en chauffant de la température ambiante à 200 oC [3] Figure 7 - Spectres XANES au seuil L III du Pt d'un catalyseur (2%Pt/Ce-Zr-Y oxyde mixte zircone/cérine/alumine) obtenus en mode dispertif lors de cycle d'oxydoréduction. La durée d'acquisition d'un spectre est de 6 s Figure 8 - Dépendance en température de la hauteur du pic XANES montré sur la figure 7 lors de cycles de température, dont l'analyse traduit la croissance et la décroissance de la taille des nanoparticules de platine Figure 9 - Analyse d'une interface ferromagnétique-antiferromagnétique [5]
• 2.3 - Techniques de diffraction-diffusion des rayons X pour l'information structurale
  Figure 10 - Cartes des contraintes (en MPa) d'une section de rail usé [7] Figure 11 - Carte des tensions longitudinales (en GPa) dans une fibre polymère hautes performances PBO [8] Figure 12 - Courbes SAXS de micelles allongées zwitterioniques (M1) et de micelles anioniques (M2) et de leur mélange équimolaire après 4 ms [9] Figure 13 - Interface Si(001)/Pr2O3 étudiée à l'échelle atomique [10] Figure 14 - Observation 3D de l'effet de recuits sur la morphologie des grains d'un alliage Al-0,1%Mn [12]
• 2.4 - Techniques d'absorption magnétique et d'émission électronique
  Figure 15 - « Dots » autoassemblés de Fe(001) observés : (a  ) par AFM, (b  ) par LEEM et (c  ) par XMCD-PEEM [13] Figure 16 - Spectre de photoémission dans le silicium (111) hydrogéné et dans la direction normale à la surface avec une résolution en énergie de 45 meV [14]
• 2.5 - Techniques d'imagerie par balayage
  Figure 17 - Optiques focalisantes Figure 18 - Cartographies du soufre (a  ) et du calcium (b  ) sur une section de cheveu humain obtenues par microfluorescence X à balayage avec un faisceau de … Figure 19 - Cartographies XANES d'une section … Figure 20 - Image obtenue sur la ligne d'imagerie FT-IR SMIS (resp. Paul Dumas) au synchrotron SOLEIL par l'équipe de L. Garrido Figure 21 - Degré d'orientation des chaînes de PBO autour de leur axe à travers une section de fibre de 12 micromètre de diamètre. L'image a été construite par analyse d'une série de clichés de microdiffraction X collectés avec un faisceau de …
• 2.6 - Techniques de radiographie et imagerie morphologique
  Figure 22 - Rendu 3D d'images pulmonaires d'un lapin obtenues par soustraction autour du seuil K du xénon [37] Figure 23 - Formation d'une structure microdendritique dans un alliage Al-3,5%Ni [44] Figure 24 - Comparaison entre une radiographie d'une zone tumorale du sein obtenue en mode classique (b  ) et en mode DEI (a  ) [48] Figure 25 - Détection grâce à la microtomographie de microdéfauts dans un alliage à base d'aluminium pour l'aéronautique soumis à des tests de fatigue [49] Figure 26 - Visualisation par microtomographie des parois très fines des bulles de mousse [50] Figure 27 - Suivi de l'hydratation de grains d'alite (C3S) en présence et sans additif EVA observé par microscopie X-mous [51]

3 - Quelques exemples d'utilisation industrielle

• 3.1 - Secteur agroalimentaire
• 3.2 - Secteur des cosmétiques
• 3.3 - Secteur de la pharmacie
• 3.4 - Secteur de la chimie
• 3.5 - Secteur de l'électronique
• 3.6 - Secteur du bâtiment et des travaux publics
• 3.7 - Secteur des transports
• 3.8 - Secteur des matériaux
• 3.9 - Secteur de l'énergie
• 3.10 - Secteur de l'environnement et des éco-industries