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1H Renevier CEA Grenoble DRFMC SP2M Hubert fr

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37 pages
Niveau: Supérieur, Licence, Bac+3
1H. Renevier, CEA?Grenoble/DRFMC/SP2M,  Techniques Expérimentales de la Physique L3P 2005?06 Introduction aux rayonnements synchrotron et de neutrons Chap I : Introduction

  • ill esrf

  • ?tout chercheur appartenant à l'un des pays contributeurs sur  proposition évaluée et acceptée par les comités scientifiques

  • br illant

  •  échelle atomique longueur d'onde du rayonnement 

  •   benesync  


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Chap I : Introduction
Techniques Expérimentales de la Physique
L3P 2005-06
Introduction aux rayonnements synchrotron
et de neutrons
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
1
Très Grands Instruments européensàGrenoble
Neutrons : ILL (Institut Laue-Langevin)
http://www.ill.fr/
RS : ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)
http://www.esrf.fr/
ESRF
ILL
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
2
Microscopes :échelle atomique
Longueur d'onde du rayonnement :
RS:l~ 0,1nm (10-10m)
N:l~ 0,1nm
Energie du rayonnement :
RS: E ~ keV (1eV=1.6 10-19J) ,énergie de liaison des électrons des couches profondes (ex : couche K (n=1) deséléments de transtions, Cu, Fe, ...)
N: E ~ meV,énergies des modes de vibration du réseau atomique (phonons), de rotation et de vibration des molécules
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
3
SERF (European yScnhrotron Radiation Fa
http://www.esrf.fr/ (découvrir l'ESRF)
cility)
Mission : Fournir un rayonnement X «br illant» dans le domaine d'énergie des RX Recherche fondamentale en physique, chimie, science de la terre, science du vivant, matériaux Recherche appliquée (en lien avec les industriels) Utilisateurs: Tout chercheur appartenantàl'un des pays contributeurs sur propositionévaluée et acceptée par les comités scientifiques Employés : ~600 permanents + contractuels Histoire: Début de la contruction en 1988, début du fonctionnement sept 94 (ouverture au utilisateur)
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
4
Membres contributeurs :
Contribution des membres au budget annuel: 27.5% France 25.5% Allemagne 15% Italie 14% Royaume-Uni 4% spagne 4% Suisse 6% Benesync (Belgique, Pays-Bas) 4% Nordsync (Danemark, Finlande, Norvège, Suède)
Contributions additionnelles (% se référantàla contribution totale des membres): 1% Portugal 1% Israël 1% Autriche 0.6% Pologne (àpartir de Juillet 2004) 0.44% Republique tchèque 0.2% Hongrie
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
5
ILL(Institut Laue-Langevin)
http://www.ill.fr/
Réacteur nucléaireàhaut flux de neutrons Installation européenne 80 chercheurs, 300 autres employés Fonctionnement similaireàcelui de l'ESRF
Histoire : Fondéen 1967 par un accord France-Allemagne, impulsépar L. Néel et Leibnitz Opérationnel en dé et de»cembre 1971, sources «chau «f roide opérationnelles en 1972 1973, l'Angleterre devient partenaire ; puis se joignent la Russie (1996) et l'Italie (1997)
- Max von Laue : Allemand (diffractions des RX) - Paul Langevin : Français (Prix Nobel, magnétisme, )
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
6
La matière estétudiée sous ses formes : solide, «m olle», liquide
Dé-excitation radiative : photons de fluorescence Dé-excitation non radiative :électrons Auger
E0=ℏ 0;k0=2 /k
Qdiffusion E=; ℏ kDétecteur, dW
échant.
   Q=kk0: vecteur de diffusion
transmission
E=ℏ −0: transfert d'énergie
Diffusion:élastique (E=E0), inélastique : enregistre le nombre de particules (photons, neutrons) en fonction deQet E dans un angle solidedWpar seconde. Absorption: enregistre le nombre de particules transmises ou produits de la dé-excitation de l'atome
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
7
Information sur :
Propriétés structurale et magnétique :  Arrangementà3D des atomes et des spins: diffraction aux grandes valeurs de Q (pics de Bragg) Défauts cristallins(diffusion diffuse, entre les pics de Bragg)  taille, forme, densitéet corrélation de particules(~10nm et plus ) : diffusion aux petites valeurs de Q Structures des liquides ou matériaux amorphes.
Dynamique, structure et dynamique :vibration, rotation des molécules, densitéd'état des phonons, mouvement collectifs ex : densitéd'états et relation de dispersion des phononsw(Q)
Structureélectronique, arrangement atomic local d'atomes excités par le rayonnement (absorption, diffraction résonante)
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8
Chap. II : Comparaison entre photon et neutron
II-1) Neutron - Particule de masse m 1.675 10-27kg = - Charge nulle (< 10-21kg) 2 quarks down de charge -1/3 et 1 quark up de charge 2/3 - Onde (De Broglie) :    r  , t    =   r       t   , c',etstdl'3amplitude de probabilitéde présence, et    r  ,  t        r           r la probabilitéde trouver la particule dans l'élément de volume d3r -    r  , t   obéitàl'équation de ScEhrödinger : ir,2r , tcVr , t r, t=Hr , tt t m Particule libre :Vr , t=0 2= = Soluotiùonk  sep alen: teur d't le vecdeon:  onrd, te =etA eik. r−tk2; k v= 2m
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9
Le neutron estàla fois uneondeet uneparticule(De Broglie) :
Impulsion :p=−i tr ,=ℏ kparamètres ondulatoires :, k Energie : E=ℏ paramètres corpusculaires :E ,p
- Particule libre, non relativiste :
  p=m v
Hr, t=Er , t=Ec r, t122k2 E=mv= c2 2m 2= =h;nm=0.905 k2mEc EmeV c Pour=0.1nm E=81meV c
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- Particule despin s=1/2; le spin résulte de la distribution des chargesélectriques
gSnJ/tesla=2m;qz1.913=q: m néton nucléaire g=3.6 de Land: facteuré;n2mga p (Le magnéton nucléaire est 1836 fois plus petit que le magnéton de Bohr)
- Le neutron a une durée de vie finie :npete;=888s - Interagit avec lenoyau(interaction forte) et avec le moment magnétique desélectrons non appariés
H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, Hubert.Renevier@cea.fr
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