La plus intense des sources de lumière synchrotron de troisième génération

L’ESRF - European Synchrotron Radiation Facility – est la plus intense des sources de rayonnement synchrotron, avec des rayons X 100 milliards de fois plus brillants que les rayons X utilisés à l’hôpital. Ces rayons X aux propriétés exceptionnelles sont produits à l’ESRF par des électrons de très haute énergie circulant dans un
 "anneau de stockage", un tunnel circulaire de
844 m de circonférence. La demande d’utilisation de ces faisceaux de rayons X est croissante et, chaque année, des milliers de chercheurs du monde entier viennent à Grenoble pour réaliser des expériences sur les 43 stations expérimentales, appelées "lignes de lumière" de l’ESRF, toutes spécialisées et équipées d’instruments à la pointe de l’innovation, en fonctionnement 24h/24 et 7jours/7.

Grâce à la brillance et la qualité de sa source
 de rayons X, l’ESRF fonctionne comme un "super microscope", qui permet de "filmer" la position et le mouvement des atomes et de révéler la structure de la matière dans toute sa beauté et sa complexité. L’ESRF offre ainsi aux scientifiques des outils inégalés pour l’exploration des matériaux et de la matière vivante, dans des domaines très variés allant de la chimie et de la physique des matériaux, à l’archéologie et au patrimoine culturel, en passant par la biologie structurale, la santé et les sciences de la vie, les sciences de l’environnement, de l’information et les nanotechnologies.


Aerial view of the ESRF Aerial view of the ESRF Aerial view of the ESRF Aerial view of the ESRF

Images : ESRF/D. MOREL.

L'ESRF prépare le futur de la science des rayons X

Après 20 années de succès et d’excellence scientifique, l’ESRF s’est lancé dans un programme ambitieux et innovant de modernisation, "l’Upgrade Programme", réalisé en deux phases : une "Phase I" (2009-2015) et le projet ESRF-EBS (Extremely Brilliant Source) (2015-2022). Avec ce programme, qui représente un investissement de 330 M€, l’ESRF confirme son rôle pionnier, 
en imaginant une nouvelle génération de synchrotrons, capable de produire des faisceaux de rayons X plus intense, plus cohérent et plus stable. En construisant un nouvel anneau de stockage, au sein de l’infrastructure existante, l’ESRF repousse les limites de l’exploration scientifiques de la matière et contribue à répondre aux grands défis technologiques, économiques, sociétaux, environnementaux et de santé auxquels notre société est confrontée.

 

Chiffres clés :

  • 21 pays partenaires (13 membres et 8 associés scientifiques)
  • 6 500 visites scientifiques par an
  • 2 000 publications par an
  • 4 prix Nobel décernés à des scientifiques utilisateurs de l’ESRF
  • 30 % des recherches liées à des applications industrielles

 

Comment fonctionne le synchrotron ?

La lumière synchrotron, également appelée rayonnement synchrotron, est produite lorsque des électrons de haute énergie, circulant dans un anneau de stockage, sont déviés par des champs magnétiques.

Les électrons sont émis au départ du “ linac ” ou accélérateur linéaire, puis envoyés dans le “ booster synchrotron ”, un anneau de 300 mètres de circonférence dans lequel ils font plusieurs milliers de tours, pour atteindre 6 milliards d’électronvolts (6 GeV) – en à peine 50 millisecondes –. Ils sont ensuite envoyés dans l’anneau de stockage de 844 mètres de circonférence, où ils circulent à la vitesse de la lumière, dans un tube où règne l’ultravide (environ 10-9 mbar). Au cours de leur voyage dans l’anneau, les électrons passent dans différents types d’aimants : aimants de courbure, onduleurs et aimants de focalisation. Ils subissent des accélérations et perdent de l’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique appelé “lumière synchrotron”.

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