Server : Apache System : Linux webd348.cluster026.gra.hosting.ovh.net 5.15.148-ovh-vps-grsec-zfs-classid #1 SMP Thu Feb 8 09:41:04 UTC 2024 x86_64 User : hednacluml ( 122243) PHP Version : 8.3.9 Disable Function : _dyuweyrj4,_dyuweyrj4r,dl Directory : /home/hednacluml/encyclo/articles/s/y/n/ |
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<title>Synchrotron - Wikipédia</title>
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<div id="column-content">
<div id="content">
<a name="top" id="contentTop"></a>
<h1 class="firstHeading">Synchrotron</h1>
<div id="bodyContent">
<h3 id="siteSub">Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.</h3>
<div id="contentSub"></div>
<!-- start content -->
<p>Le terme <b>synchrotron</b> désigne un grand instrument électromagnétique destiné à l'accélération à haute énergie de <a href="../../../../articles/p/a/r/Particule_%C3%A9l%C3%A9mentaire.html" title="Particule élémentaire">particules élémentaires</a>.</p>
<div class="thumb tright">
<div class="thumbinner" style="width:502px;"><a href="../../../../articles/s/y/n/Image%7ESynchrotron.jpg_51cf.html" class="image" title="Schéma d'un synchrotron à protons - vue en plan et section d'un électroaimant"><img alt="Schéma d'un synchrotron à protons - vue en plan et section d'un électroaimant" src="../../../../images/shared/thumb/0/0d/Synchrotron.jpg/500px-Synchrotron.jpg" width="500" height="325" border="0" class="thumbimage" /></a>
<div class="thumbcaption">
<div class="magnify"><a href="../../../../articles/s/y/n/Image%7ESynchrotron.jpg_51cf.html" class="internal" title="Agrandir"><img src="../../../../skins/common/images/magnify-clip.png" width="15" height="11" alt="" /></a></div>
Schéma d'un synchrotron à protons - vue en plan et section d'un électroaimant</div>
</div>
</div>
<table id="toc" class="toc" summary="Sommaire">
<tr>
<td>
<div id="toctitle">
<h2>Sommaire</h2>
</div>
<ul>
<li class="toclevel-1"><a href="#Perspective_historique"><span class="tocnumber">1</span> <span class="toctext">Perspective historique</span></a></li>
<li class="toclevel-1"><a href="#Principe_de_fonctionnement_d.27un_synchrotron_.C3.A0_protons"><span class="tocnumber">2</span> <span class="toctext">Principe de fonctionnement d'un synchrotron à protons</span></a>
<ul>
<li class="toclevel-2"><a href="#Synchrotron_.C3.A0_protons_.C3.A0_gradient_constant"><span class="tocnumber">2.1</span> <span class="toctext">Synchrotron à protons à gradient constant</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#Focalisation_par_gradients_altern.C3.A9s"><span class="tocnumber">2.2</span> <span class="toctext">Focalisation par gradients alternés</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#En_r.C3.A9sum.C3.A9_un_synchrotron"><span class="tocnumber">2.3</span> <span class="toctext">En résumé un synchrotron</span></a></li>
</ul>
</li>
<li class="toclevel-1"><a href="#Fonctionnement_d.27un_synchrotron_g.C3.A9n.C3.A9rateur_de_lumi.C3.A8re_synchrotron"><span class="tocnumber">3</span> <span class="toctext">Fonctionnement d'un synchrotron générateur de lumière synchrotron</span></a>
<ul>
<li class="toclevel-2"><a href="#Aimants_de_courbure"><span class="tocnumber">3.1</span> <span class="toctext">Aimants de courbure</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#El.C3.A9ments_d.27insertion"><span class="tocnumber">3.2</span> <span class="toctext">Eléments d'insertion</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#Utilisations"><span class="tocnumber">3.3</span> <span class="toctext">Utilisations</span></a>
<ul>
<li class="toclevel-3"><a href="#Utilisation_du_rayonnement_synchrotron_apr.C3.A8s_monochromatisation"><span class="tocnumber">3.3.1</span> <span class="toctext">Utilisation du rayonnement synchrotron après monochromatisation</span></a></li>
<li class="toclevel-3"><a href="#Utilisation_directe_de_la_source_polychromatique"><span class="tocnumber">3.3.2</span> <span class="toctext">Utilisation directe de la source polychromatique</span></a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toclevel-1"><a href="#Les_synchrotrons_dans_le_monde"><span class="tocnumber">4</span> <span class="toctext">Les synchrotrons dans le monde</span></a>
<ul>
<li class="toclevel-2"><a href="#Quelques_synchrotrons_en_fonctionnement.E2.80.A6"><span class="tocnumber">4.1</span> <span class="toctext">Quelques synchrotrons en fonctionnement…</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#.E2.80.A6_quelques_synchrotrons_ferm.C3.A9s.E2.80.A6"><span class="tocnumber">4.2</span> <span class="toctext">… quelques synchrotrons fermés…</span></a></li>
<li class="toclevel-2"><a href="#.E2.80.A6_et_quelques_synchrotrons_en_construction"><span class="tocnumber">4.3</span> <span class="toctext">… et quelques synchrotrons en construction</span></a></li>
</ul>
</li>
<li class="toclevel-1"><a href="#Notes_et_r.C3.A9f.C3.A9rences"><span class="tocnumber">5</span> <span class="toctext">Notes et références</span></a></li>
<li class="toclevel-1"><a href="#Liens_internes"><span class="tocnumber">6</span> <span class="toctext">Liens internes</span></a></li>
</ul>
</td>
</tr>
</table>
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//<![CDATA[
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//]]>
</script>
<p><a name="Perspective_historique" id="Perspective_historique"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Perspective historique">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Perspective historique</span></h2>
<p>Le principe du synchrotron a été pressenti pendant la guerre, en 1943, par le Pr Oliphant à Birmingham. Les premiers projets américains (Brookhaven et Berkeley, 1947), suivirent de près l'invention du <a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrocyclotron.html" title="Synchrocyclotron">synchrocyclotron</a><sup id="cite_ref-0" class="reference"><a href="#cite_note-0" title=""><span class="cite_crochet">[</span>1<span class="cite_crochet">]</span></a></sup>. Pour dépasser les limites des cyclotrons, liées aux particules relativistes, il a été imaginé de faire varier la fréquence de la tension accélératrice de façon qu'elle reste synchronisée avec le moment de passages des particules. L'accélération doit être pulsée et la phase de la tension accélératrice doit être réglée pour que les particules restent groupées (il faut éviter l'extension des paquets de particules le long de leur trajectoire).</p>
<p>Le synchrotron est un instrument pulsé permettant l'accélération à haute énergie de <i>particules stables chargées</i>. Comme le <a href="../../../../articles/c/y/c/Cyclotron.html" title="Cyclotron">cyclotron</a> il contraint les particules à tourner en rond entre les pôles d'électro-aimants disposés en anneau. Les particules sont accélérées à chaque tour. Pour les maintenir confinées dans le cercle, on ajuste le champ magnétique à l'énergie atteinte par les <a href="../../../../articles/p/a/r/Particule_%28physique%29.html" title="Particule (physique)">particules</a>. Les particules sont injectées en bouffées dans l'anneau à bas champ magnétique, accélérées à mesure que croît le champ, puis éjectées quand ce dernier a atteint son maximum. On recommence alors avec une nouvelle bouffée. <i>La stabilité de phase</i> permet aux particules les plus lentes de recevoir une tension accélératrice plus haute que celle appliquée aux particules les plus rapides. Ainsi les particules de la bouffée restent groupées.</p>
<p>Après la seconde guerre mondiale des synchrotrons successifs ont dépassé l'énergie symbolique de 1 <a href="../../../../articles/g/e/v/GeV_1537.html" class="mw-redirect" title="GeV">GeV</a> vers 1950, 30 GeV en 1960, 500 GeV en 1972, 1 <a href="../../../../articles/t/e/v/TeV_cc96.html" class="mw-redirect" title="TeV">TeV</a> dans les années 1980. Le synchrotron à <a href="../../../../articles/p/r/o/Proton.html" title="Proton">protons</a> de 6 GeV a produit les premiers antiprotons à Berkeley en 1956. Entre 1955 et 1970 (Berkeley, Brookhaven, CERN) des synchrotrons à protons ont permis la découverte de résonances, du <a href="../../../../articles/n/e/u/Neutrino.html" title="Neutrino">neutrino</a> muonique, de la violation de CP<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1" title=""><span class="cite_crochet">[</span>2<span class="cite_crochet">]</span></a></sup>.</p>
<p>Les grands synchrotrons à protons ont proposé des faisceaux de toutes sortes de particules, <i>même instables ou neutres</i>. Pions, kaons, <a href="../../../../articles/a/n/t/Antiproton.html" class="mw-redirect" title="Antiproton">antiprotons</a>, <a href="../../../../articles/m/u/o/Muon.html" title="Muon">muons</a>, neutrinos ont été créés et ont permis d'explorer le proton et d'identifier les <a href="../../../../articles/q/u/a/Quark.html" title="Quark">quarks</a>. Les machines du Fermilab (500 GeV) et du CERN (SPS, 450 GEV) ont projeté des particules sur d'autres particules au repos (cible fixe) puis ont été transformées en collisionneurs (proton-antiproton) pour monter en énergie.</p>
<p><a name="Principe_de_fonctionnement_d.27un_synchrotron_.C3.A0_protons" id="Principe_de_fonctionnement_d.27un_synchrotron_.C3.A0_protons"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Principe de fonctionnement d'un synchrotron à protons">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Principe de fonctionnement d'un synchrotron à protons</span></h2>
<p><a name="Synchrotron_.C3.A0_protons_.C3.A0_gradient_constant" id="Synchrotron_.C3.A0_protons_.C3.A0_gradient_constant"></a></p>
<h3><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Synchrotron à protons à gradient constant">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Synchrotron à protons à gradient constant</span></h3>
<ul>
<li>Lorsqu'on impose au rayon de l'orbite d'accélération d'être constant, les deux variables champ magnétique et fréquence HF ne sont plus indépendantes. On doit ajuster la fréquence HF sur la montée du champ magnétique. L'avantage d'un rayon constant de l'orbite d'équilibre est qu'il suffit que le champ magnétique de guidage soit présent sur une couronne centrée sur cette orbite, et non plus sur toute la surface du cercle (comme dans le cyclotron).</li>
</ul>
<ul>
<li>La pièce maîtresse du synchrotron est un aimant annulaire composé d'un certain nombre de secteurs magnétiques raccordés par des sections droites. L'alimentation pulsée de l'électro-aimant nécessite une grande puissance. A cause de l'aimantation rémanente du matériau magnétique, il n'est pas possible de démarrer l'accélération à une énergie nulle ce qui implique un système d'injection (accélérateur électrostatique ou linéaire).</li>
</ul>
<ul>
<li>Le système HF d'accélération utilise des cavités résonnantes excitées par un amplificateur HF de puissance.</li>
</ul>
<p><a name="Focalisation_par_gradients_altern.C3.A9s" id="Focalisation_par_gradients_altern.C3.A9s"></a></p>
<h3><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Focalisation par gradients alternés">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Focalisation par gradients alternés</span></h3>
<p>Une contrainte technique limite l'énergie maximale des particules accélérées. Elle est liée au mouvement latéral des particules. Sous l'action des forces électro-magnétiques les particules ont tendance à osciller autour de la trajectoire théorique, la trajectoire centrale. Dans un premier temps les constructeurs ont construit de plus gros électro-aimants, avec des chambres à vide de grandes dimensions. Ces synchrotrons à focalisation faible n'ont donné que des faisceaux peu intenses (Doubna, URSS, 10 GeV).</p>
<p>A Brookhaven en 1952 une nouvelle méthode de guidage a permis de faire progresser la technique du synchrotron (et des accélérateurs linéaires). Pour diminuer la taille et le poids des éléments magnétiques il faut focaliser le faisceau grâce à l'alternance de secteurs magnétiques à indice fortement positif et à indice fortement négatif. Les pièces polaires des aimants ont été dessinées pour que les champs magnétiques complexes produisent un effet focalisant sur les particules qui y circulent. Au lieu d'être parallèles, les extrémités des pièces polaires des aimants sont inclinées, les inclinaisons de deux aimants <i>successifs</i> étant opposées (on parle de gradients alternés). Il y a stabilité verticale et stabilité radiale du mouvement lorsque le synchrotron est constitué par une succession d'aimants à indices de champ alternés<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2" title=""><span class="cite_crochet">[</span>3<span class="cite_crochet">]</span></a></sup>. La focalisation forte permet de réduire la taille des aimants, celle des tubes à vide, la consommation électrique. 2 appareils ont été construits sur les prédictions théoriques : au CERN en 1959 (Diamètre 200 m, circonférence 600 m, énergie du faisceau 25 GeV) et au Brookhaven National Laboratory, Long Island (NY) en 1960 (Diamètre 200 m, circonférence 600 m, énergie du faisceau 30 GeV)</p>
<p><a name="En_r.C3.A9sum.C3.A9_un_synchrotron" id="En_r.C3.A9sum.C3.A9_un_synchrotron"></a></p>
<h3><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : En résumé un synchrotron">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">En résumé un synchrotron</span></h3>
<p>Se compose principalement des éléments suivants:</p>
<ul>
<li>un petit accélérateur, l'<i><b>injecteur</b></i>, qui prépare les particules à faible énergie;</li>
<li>un <i><b>anneau</b></i> magnétique, maintenant les particules sur une trajectoire grossièrement circulaire (elle peut être interrompue par des sections rectilignes)</li>
<li>des <i><b>cavités accélératrices</b></i> destinées à augmenter - ou maintenir - l'énergie des particules tournant tout autour de l'anneau.</li>
<li>tout un ensemble d'appareillages annexes : alimentation électrique des aimants de courbure et des cavités, systèmes à ultravide, sondes de contrôle de position et de forme du faisceau, systèmes d'injection et d'éjection, systèmes de refroidissement, etc.</li>
</ul>
<p>Les particules sont maintenues dans un vide extrêmement poussé, tout autour de l'anneau, à l'intérieur d'un tube de forme <a href="../../../../articles/t/o/r/Tore.html" title="Tore">torique</a>.</p>
<p>La caractéristique du synchrotron est que l'intensité du champ magnétique de l'anneau est maintenue adaptée de façon <i>synchrone</i> à l'énergie du <b>faisceau</b> de particules, afin de les maintenir sur une trajectoire fixe. Il peut en outre y avoir un second anneau, avec des particules tournant en sens inverse, afin de réaliser des collisions entre particules avec une énergie utilisable très élevée. Ce sont des <i><b>collisionneurs</b></i>.</p>
<p>On distingue principalement, par leurs contraintes de construction, deux types de synchrotrons ou de collisionneurs :</p>
<ul>
<li>les synchrotrons à <a href="../../../../articles/p/r/o/Proton.html" title="Proton">protons</a> (ou à <a href="../../../../articles/a/n/t/Antiparticule.html" title="Antiparticule">antiprotons</a>) destinés à l'étude de l'<a href="../../../../articles/i/n/t/Interaction_forte.html" title="Interaction forte">interaction forte</a>;</li>
<li>les synchrotrons à <a href="../../../../articles/%C3%A9/l/e/%C3%89lectron.html" title="Électron">électrons</a> ou à <a href="../../../../articles/p/o/s/Positon.html" class="mw-redirect" title="Positon">positons</a>. Les collisionneurs comme <a href="../../../../articles/l/a/r/Large_Electron_Positron_fb46.html" title="Large Electron Positron">LEP</a> servent à l'étude de l'<a href="../../../../articles/i/n/t/Interaction_faible.html" title="Interaction faible">interaction électrofaible</a>.</li>
</ul>
<p><br />
La suite de cet article concernera les synchrotrons à électrons, considérés comme sources de <b>lumière synchrotron</b>.</p>
<p><a name="Fonctionnement_d.27un_synchrotron_g.C3.A9n.C3.A9rateur_de_lumi.C3.A8re_synchrotron" id="Fonctionnement_d.27un_synchrotron_g.C3.A9n.C3.A9rateur_de_lumi.C3.A8re_synchrotron"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Fonctionnement d'un synchrotron générateur de lumière synchrotron">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Fonctionnement d'un synchrotron générateur de lumière synchrotron</span></h2>
<div class="thumb tright">
<div class="thumbinner" style="width:182px;"><a href="../../../../articles/s/c/h/Image%7ESch%C3%A9ma_de_principe_du_synchrotron.jpg_b978.html" class="image" title="Schéma de principe du synchrotron"><img alt="Schéma de principe du synchrotron" src="../../../../images/shared/thumb/6/60/Schéma_de_principe_du_synchrotron.jpg/180px-Schéma_de_principe_du_synchrotron.jpg" width="180" height="112" border="0" class="thumbimage" /></a>
<div class="thumbcaption">
<div class="magnify"><a href="../../../../articles/s/c/h/Image%7ESch%C3%A9ma_de_principe_du_synchrotron.jpg_b978.html" class="internal" title="Agrandir"><img src="../../../../skins/common/images/magnify-clip.png" width="15" height="11" alt="" /></a></div>
Schéma de principe du synchrotron</div>
</div>
</div>
<p>En raison de la faible masse des <b>électrons</b>, l'accélération occasionnée par la courbure de leur trajectoire génère une onde électromagnétique, le <a href="../../../../articles/r/a/y/Rayonnement_synchrotron.html" title="Rayonnement synchrotron">rayonnement synchrotron</a>. Ce rayonnement est collecté à différents endroits du tore, les <b>lignes de lumière</b>. Chaque faisceau lumineux rencontre ensuite des lentilles, miroirs ou monochromateurs afin de sélectionner la gamme de longueurs d'ondes et de modifier les caractéristiques du faisceau (taille, divergence) qui sera utilisé dans l'expérience. « Au bout » de chaque ligne de lumière est monté un échantillon de matière servant de cible. Les photons (ou les électrons) éjectés lors de l'interaction du faisceau incident avec la cible sont détectés par des appareils de mesure ponctuels, linéaires ou bidimensionnels (caméra CCD, image plate). Suivant la taille de l'anneau, jusqu'à des dizaines d'expériences peuvent être menées simultanément.</p>
<p>Le circuit que traversent les électrons est constitué d'un tube de quelques mm² dans lequel règne un vide poussé (10<sup>-10</sup> torr, soit 10<sup>-13</sup> atm). Ce vide est nécessaire pour éviter que les électrons ne heurtent des molécules d'air et ne soient ralentis.</p>
<p>Un paquet d'électrons, formant un faisceau fin comme un cheveu, est d'abord accéléré dans un accélérateur linéaire (Linac) jusqu'à une vitesse très proche de celle de la lumière. Puis le faisceau d'électrons passe dans un accélérateur circulaire appelé anneau d'accélération : le but de cet anneau est d'augmenter l'énergie des électrons jusqu'à atteindre environ 2 GeV (à des vitesses proches de celle de la lumière, une accélération change très peu la vitesse, mais influe sur l'énergie de la particule). Cette valeur de l'énergie de fonctionnement n'est qu'approximative, et dépend du synchrotron. Une fois que les électrons ont atteint l'énergie voulue, ils sont injectés dans l'anneau de stockage (beaucoup plus grand que l'anneau d'accélération, il atteint plusieurs centaines de mètres de circonférence), où ils vont faire des centaines de milliers de tours chaque seconde.</p>
<p>En une journée, les paquets d'électrons ont fait des milliards de tours dans l'anneau de stockage. A chaque tour, les électrons perdent un peu leur énergie, d'abord simplement par le rayonnement qu'ils émettent, et aussi, malgré le vide très poussé qui règne dans le tube, par les collisions qui se produisent entre les électrons et les molécules résiduelles d'air. Pour compenser ce phénomène, des cavités accélératrices sont mises en route, environ trois fois par jour, pour ré accélérer les électrons et leur rendre leur énergie nominale.</p>
<p><a name="Aimants_de_courbure" id="Aimants_de_courbure"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Aimants de courbure">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Aimants de courbure</span></h4>
<p>L'anneau de stockage n'est pas parfaitement circulaire. Il est constitué d'une trentaine de segments rectilignes. A la jonction entre deux segments, on trouve un aimant de courbure. C'est un gros électro-aimant générant un champ magnétique entre 1 et 2 <a href="../../../../articles/t/e/s/Tesla_%28unit%C3%A9%29.html" title="Tesla (unité)">Tesla</a> (et donc relié à un circuit de refroidissement efficace) orienté perpendiculairement à la trajectoire des électrons. Ce champ dévie les électrons et les aligne dans l'axe du segment suivant. Ainsi, la trajectoire des électrons est un polygône de forme quasiment circulaire.</p>
<p>Au niveau de ces aimants de courbure, les électrons subissent une accélération. D'après la théorie électromagnétique, cela se traduit par un rayonnement, dit rayonnement de freinage : c'est le <a href="../../../../articles/r/a/y/Rayonnement_synchrotron.html" title="Rayonnement synchrotron">rayonnement synchrotron</a> ou <a href="../../../../articles/r/a/y/Rayonnement_continu_de_freinage.html" title="Rayonnement continu de freinage">bremsstrahlung</a>. Ce rayonnement polychromatique de photons (dont le spectre est relativement large, et peut s'étendre de l'infrarouge lointain aux rayons X durs) est émis tangentiellement à la trajectoire des électrons. A cause d'effets relativistes, l'ouverture angulaire du faisceau est extrêmement faible (de l'ordre du <a href="../../../../articles/r/a/d/Radian.html" title="Radian">milliradian</a>). Le faisceau de photons, qui se sépare du faisceau d'électrons, est envoyé dans les lignes de lumière. Comme les électrons sont groupés en paquets dans l'anneau de stockage, le rayonnement synchrotron est émis sous forme d'impulsions de très courte durée.</p>
<p><a name="El.C3.A9ments_d.27insertion" id="El.C3.A9ments_d.27insertion"></a></p>
<h3><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Eléments d'insertion">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Eléments d'insertion</span></h3>
<p>Pour obtenir des faisceaux de photons encore plus intenses, les synchrotrons de troisième génération contiennent ce que l'on appelle « éléments d'insertion ». Ce sont des aimants situés au milieu de chaque segment, en plus des aimants de courbure habituels.</p>
<p>Il en existe deux types : les <i>wigglers</i> (tortilleurs), et les ondulateurs. Les deux consistent en des aimants fournissant un champ magnétique alternatif. Au niveau de ces éléments, les électrons subissent de nombreuses accélérations successives, ce qui crée un rayonnement synchrotron bien plus intense que celui créé par un simple aimant de courbure. On place évidemment une ligne de lumière au niveau de chaque élément d'insertion.</p>
<p>La différence entre un wiggler et un ondulateur réside simplement dans la période d'oscillation du champ alternatif (cette période n'est pas anodine, et a des conséquences en termes d'interférences et de largeur de spectre du faisceau synchrotron émis).</p>
<p><a name="Utilisations" id="Utilisations"></a></p>
<h3><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Utilisations">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Utilisations</span></h3>
<p>La lumière synchrotron possède des caractéristiques exceptionnelles par comparaison aux sources de lumière classiques disponibles en laboratoire : son spectre d'émission s'étend de l'infrarouge aux rayons X avec une brillance (petite taille, intensité) exceptionnelle, le rayonnement est stable, pulsé, et avec une forte cohérence spatiale et temporelle. Il peut ainsi être comparé à un <a href="../../../../articles/l/a/s/Laser.html" title="Laser">laser</a> accordable sur une grande gamme de fréquences spectrales, depuis l'<a href="../../../../articles/i/n/f/Infrarouge.html" title="Infrarouge">infrarouge</a> lointain jusqu'aux <a href="../../../../articles/r/a/y/Rayons_X_f13b.html" class="mw-redirect" title="Rayons X">rayons X</a> durs pour les synchrotrons de 3<sup>e</sup> génération.</p>
<p>Il permet, par ses propriétés, l'accès à de nombreuses expériences, mises en œuvre sur des «lignes de lumière», véritables laboratoires fonctionnant en parallèle à partir d'un même anneau de stockage :</p>
<ul>
<li>dans les rayons X :
<ul>
<li><a href="../../../../articles/f/l/u/Fluorescence.html" title="Fluorescence">fluorescence</a>, pour la détermination de la composition élémentaire</li>
<li><a href="../../../../articles/e/x/a/EXAFS_d0e8.html" title="EXAFS">absorption</a>, par exemple pour l'étude de cinétiques chimiques</li>
<li><a href="../../../../articles/d/i/f/Diffraction.html" title="Diffraction">diffraction</a>, par exemple pour la <a href="../../../../articles/c/r/i/Cristallographie.html" title="Cristallographie">cristallographie</a> de <a href="../../../../articles/p/r/o/Prot%C3%A9ine.html" title="Protéine">protéines</a></li>
<li><a href="../../../../articles/t/o/m/Tomographie.html" title="Tomographie">microtomographie</a></li>
<li><a href="../../../../articles/s/p/e/Spectroscopie.html" title="Spectroscopie">spectroscopie</a> de photo-émission…</li>
</ul>
</li>
<li>dans l'<a href="../../../../articles/u/l/t/Ultraviolet.html" title="Ultraviolet">ultraviolet</a> et le <a href="../../../../articles/u/l/t/Ultraviolet.html#Bandes_spectrales_des_radiations_UV" title="Ultraviolet">VUV</a> :
<ul>
<li><a href="../../../../articles/s/p/e/Spectroscopie.html" title="Spectroscopie">spectroscopie</a></li>
<li><a href="../../../../articles/p/o/l/Polychro%C3%AFsme.html#Polychro.C3.AFsme.2C_dichro.C3.AFsme.2C_trichro.C3.AFsme" title="Polychroïsme">dichroïsme</a> circulaire</li>
</ul>
</li>
<li>dans l'<a href="../../../../articles/i/n/f/Infrarouge.html" title="Infrarouge">infrarouge</a> :
<ul>
<li>micro-spectrométrie à transformée de Fourier</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>Ces expériences concernent des domaines très variés, allant de la chimie et la physique fondamentales, à l'analyse de matériaux archéologiques (voir par exemple <a href="http://www.synchrotron-soleil.fr/patrimoine" class="external text" title="http://www.synchrotron-soleil.fr/patrimoine" rel="nofollow">L'interface patrimoine et archéologie de SOLEIL</a>) ou d'organismes microscopiques. Elles peuvent également être employées à des fins industrielles.</p>
<p><a name="Utilisation_du_rayonnement_synchrotron_apr.C3.A8s_monochromatisation" id="Utilisation_du_rayonnement_synchrotron_apr.C3.A8s_monochromatisation"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Utilisation du rayonnement synchrotron après monochromatisation">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Utilisation du rayonnement synchrotron après monochromatisation</span></h4>
<p>Le rayonnement synchrotron émis est polychromatique. Son utilisation principale est néanmoins comme source <a href="../../../../articles/m/o/n/Monochromatique.html" title="Monochromatique">monochromatique</a>, en plaçant, entre le dispositif expérimental et la source de lumière synchrotron, un monochromateur (cristal diffracteur, réseau). Les <a href="../../../../articles/c/o/n/Condition_de_diffraction_pour_un_cristal.html" class="mw-redirect" title="Condition de diffraction pour un cristal">conditions de diffractions</a> données par la loi de <a href="../../../../articles/w/i/l/William_Henry_Bragg_2f6f.html" title="William Henry Bragg">Bragg</a> nous dit en effet que selon l'angle d'incidence du faisceau sur un <a href="../../../../articles/c/r/i/Cristal.html" title="Cristal">cristal</a>, on obtient un faisceau d'une longueur d'onde désirée. La longueur d'onde obtenue peut être variée très précisément, notamment pour mesurer l'évolution de l'absorption d'un échantillon au voisinage d'un seuil donné et en déduire des informations chimiques sur l'élément étudié dans le matériau.</p>
<p><a name="Utilisation_directe_de_la_source_polychromatique" id="Utilisation_directe_de_la_source_polychromatique"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Utilisation directe de la source polychromatique">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Utilisation directe de la source polychromatique</span></h4>
<p>La polychromaticité est également employée directement pour faire des expériences de <a href="../../../../articles/c/l/i/Clich%C3%A9_de_Laue_ae22.html" class="mw-redirect" title="Cliché de Laue">diffraction de Laue</a> en faisceau blanc, de l'<a href="../../../../articles/e/x/a/EXAFS_d0e8.html" title="EXAFS">absorption de rayons X</a> rapide à l'aide d'un cristal courbe, de la spectromicroscopie infrarouge à <a href="../../../../articles/t/r/a/Transform%C3%A9e_de_Fourier_b403.html" title="Transformée de Fourier">transformée de Fourier</a> à l'aide d'un <a href="../../../../articles/i/n/t/Interf%C3%A9rom%C3%A8tre_de_Michelson_04f4.html" title="Interféromètre de Michelson">interféromètre de Michelson</a>.</p>
<p><a name="Les_synchrotrons_dans_le_monde" id="Les_synchrotrons_dans_le_monde"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Les synchrotrons dans le monde">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Les synchrotrons dans le monde</span></h2>
<p><a name="Quelques_synchrotrons_en_fonctionnement.E2.80.A6" id="Quelques_synchrotrons_en_fonctionnement.E2.80.A6"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Quelques synchrotrons en fonctionnement…">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Quelques synchrotrons en fonctionnement…</span></h4>
<div class="thumb tright">
<div class="thumbinner" style="width:302px;"><a href="../../../../articles/s/o/l/Image%7ESOLEIL_le_01_juin_2005.jpg_a61b.html" class="image" title="Synchrotron Soleil"><img alt="Synchrotron Soleil" src="../../../../images/shared/thumb/0/00/SOLEIL_le_01_juin_2005.jpg/300px-SOLEIL_le_01_juin_2005.jpg" width="300" height="175" border="0" class="thumbimage" /></a>
<div class="thumbcaption">
<div class="magnify"><a href="../../../../articles/s/o/l/Image%7ESOLEIL_le_01_juin_2005.jpg_a61b.html" class="internal" title="Agrandir"><img src="../../../../skins/common/images/magnify-clip.png" width="15" height="11" alt="" /></a></div>
Synchrotron <a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron_Soleil_44ee.html" class="mw-redirect" title="Synchrotron Soleil">Soleil</a></div>
</div>
</div>
<ul>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/a/l/l/Allemagne.html" title="Allemagne">allemand</a> : BESSY II (1998, <a href="http://www.bessy.de" class="external autonumber" title="http://www.bessy.de" rel="nofollow">[1]</a>), HASYLAB (<a href="http://www-hasylab.desy.de/" class="external autonumber" title="http://www-hasylab.desy.de/" rel="nofollow">[2]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/c/a/n/Canada.html" title="Canada">canadien</a> : CLS (2004, <a href="http://www.lightsource.ca/" class="external autonumber" title="http://www.lightsource.ca/" rel="nofollow">[3]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/%C3%A9/t/a/%C3%89tats-Unis_08e2.html" title="États-Unis">américain</a> : <a href="../../../../articles/a/d/v/Advanced_Photon_Source_36b4.html" title="Advanced Photon Source">APS</a> (<a href="http://www.aps.anl.gov/aps.php" class="external autonumber" title="http://www.aps.anl.gov/aps.php" rel="nofollow">[4]</a>), l'ALS (1993, <a href="http://www-als.lbl.gov/als/" class="external autonumber" title="http://www-als.lbl.gov/als/" rel="nofollow">[5]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/e/u/r/Europe.html" title="Europe">européen</a> : l'<a href="../../../../articles/e/u/r/European_Synchrotron_Radiation_Facility_2602.html" class="mw-redirect" title="European Synchrotron Radiation Facility">ESRF</a> (1994, <a href="http://www.esrf.fr/" class="external autonumber" title="http://www.esrf.fr/" rel="nofollow">[6]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/i/t/a/Italie.html" title="Italie">italien</a> : ELETTRA (1994, <a href="http://www.elettra.trieste.it/" class="external autonumber" title="http://www.elettra.trieste.it/" rel="nofollow">[7]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/j/a/p/Japon.html" title="Japon">japonais</a> : SPring 8 (1997, <a href="http://www.spring8.or.jp" class="external autonumber" title="http://www.spring8.or.jp" rel="nofollow">[8]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/s/u/i/Suisse.html" title="Suisse">suisse</a> : Swiss Light Source (2001, <a href="../../../../articles/s/l/s/SLS_d5f0.html" title="SLS">SLS</a>) (<a href="http://www.psi.ch/sls" class="external autonumber" title="http://www.psi.ch/sls" rel="nofollow">[9]</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/b/r/%C3%A9/Br%C3%A9sil.html" title="Brésil">brésilien</a> : Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) (1997,<a href="http://www.lnls.br/" class="external autonumber" title="http://www.lnls.br/" rel="nofollow">[10]</a>, <a href="../../../../articles/c/a/m/Campinas.html" title="Campinas">Campinas</a>-<a href="../../../../articles/%C3%A9/t/a/%C3%89tat_de_S%C3%A3o_Paulo_6fd4.html" title="État de São Paulo">SP</a>)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/f/r/a/France.html" title="France">français</a> : <a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron_Soleil_44ee.html" class="mw-redirect" title="Synchrotron Soleil">SOLEIL</a> (<a href="http://www.synchrotron-soleil.fr/" class="external autonumber" title="http://www.synchrotron-soleil.fr/" rel="nofollow">[11]</a>, inauguré en décembre 2006).</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/s/u/%C3%A8/Su%C3%A8de.html" title="Suède">suédois</a> : MAX-Lab (1987,1995,2000<a href="http://www.maxlab.lu.se/" class="external autonumber" title="http://www.maxlab.lu.se/" rel="nofollow">[12]</a>).</li>
</ul>
<p><a name=".E2.80.A6_quelques_synchrotrons_ferm.C3.A9s.E2.80.A6"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : … quelques synchrotrons fermés…">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">… quelques synchrotrons fermés…</span></h4>
<ul>
<li>en <a href="../../../../articles/f/r/a/France.html" title="France">France</a> : ACO (Anneau de Collision d'Orsay), SUPER-ACO et DCI (Dispositif de Collision dans l'Igloo) (<a href="http://www.lure.u-psud.fr/" class="external autonumber" title="http://www.lure.u-psud.fr/" rel="nofollow">[13]</a>) dont les noms évoquent bien leur utilisation initiale comme collisionneurs, fermés en décembre 2003.</li>
<li>en <a href="../../../../articles/a/l/l/Allemagne.html" title="Allemagne">Allemagne</a> : BESSY I (démantelé en 1997), dotation de l'Allemagne à la communauté scientifique du Moyen-Orient en Jordanie (<a href="../../../../articles/s/e/s/Sesame.html" class="mw-redirect" title="Sesame">Sesame</a> <a href="http://www.sesame.org.jo/" class="external autonumber" title="http://www.sesame.org.jo/" rel="nofollow">[14]</a>).</li>
</ul>
<p><a name=".E2.80.A6_et_quelques_synchrotrons_en_construction"></a></p>
<h4><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : … et quelques synchrotrons en construction">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">… et quelques synchrotrons en construction</span></h4>
<ul>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/e/s/p/Espagne.html" title="Espagne">espagnol</a> : ALBA (<a href="http://www.cells.es/" class="external autonumber" title="http://www.cells.es/" rel="nofollow">[15]</a>, ouverture prévue : 2010)</li>
<li>synchrotron <a href="../../../../articles/g/r/a/Grande-Bretagne_f1d5.html" title="Grande-Bretagne">anglais</a> : DIAMOND (<a href="http://www.diamond.ac.uk/" class="external autonumber" title="http://www.diamond.ac.uk/" rel="nofollow">[16]</a>, ouverture prévue : début 2007)</li>
</ul>
<p><a name="Notes_et_r.C3.A9f.C3.A9rences" id="Notes_et_r.C3.A9f.C3.A9rences"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Notes et références">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Notes et références</span></h2>
<div style="font-size: 85%">
<ol class="references">
<li id="cite_note-0"><span class="renvois_vers_le_texte"><a href="#cite_ref-0" title="">↑</a></span> Daniel Boussard , <i>Les accélérateurs de particules</i>, Que sais-je ? n° 1316, PUF, 1968, réed.1984 )</li>
<li id="cite_note-1"><span class="renvois_vers_le_texte"><a href="#cite_ref-1" title="">↑</a></span> Michel Crozon, <i>L'univers des particules</i>, Seuil, 1999</li>
<li id="cite_note-2"><span class="renvois_vers_le_texte"><a href="#cite_ref-2" title="">↑</a></span> Michel Crozon, <i>La matière première</i>, Editions du Seuil, 1987,</li>
</ol>
</div>
<p><a name="Liens_internes" id="Liens_internes"></a></p>
<h2><span class="editsection">[<a href="../../../../articles/s/y/n/Synchrotron.html" title="Modifier la section : Liens internes">modifier</a>]</span> <span class="mw-headline">Liens internes</span></h2>
<ul>
<li><a href="../../../../articles/a/c/c/Acc%C3%A9l%C3%A9rateur_de_particule.html" class="mw-redirect" title="Accélérateur de particule">Accélérateur de particule</a></li>
</ul>
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<li><span class="bandeau-portail-element"><span class="bandeau-portail-icone"><a href="../../../../articles/l/o/g/Image%7ELogo_physics.svg_c46c.html" class="image" title="Icône du portail de la physique"><img alt="Icône du portail de la physique" src="../../../../images/shared/thumb/c/cc/Logo_physics.svg/24px-Logo_physics.svg.png" width="24" height="24" border="0" /></a></span> <span class="bandeau-portail-texte"><a href="../../../../articles/p/h/y/Portail%7EPhysique_e73e.html" title="Portail:Physique">Portail de la physique</a></span></span></li>
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