1H Renevier CEA Grenoble DRFMC SP2M Hubert fr

Hubert Renevier

Description

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  

Sujets

• Renevier

Informations

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Extrait

Chap I : Introduction

Techniques Expérimentales de la Physique

L3P 2005-06

Introduction aux rayonnements synchrotron

et de neutrons

H. Renevier, CEA-Grenoble/DRFMC/SP2M, [e-mail]

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

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Microscopes :échelle atomique

Longueur d'onde du rayonnement :

RS:l~ 0,1nm (10 -10 m)

N:l~ 0,1nm

Energie du rayonnement :

RS: E ~ keV (1eV=1.6 10 -19 J) ,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

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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)

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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

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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, )

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La matière estétudiée sous ses formes : solide, «m olle», liquide

Dé-excitation radiative : photons de fluorescence Dé-excitation non radiative :électrons Auger

 

E 0 =ℏ  0 ;k 0 =2 /k

Q diffusio  n E=; ℏ k Détecteur, dW

échant.

   Q=k−k 0 : vecteur de diffusion

transmission

E=ℏ − 0  : transfert d'énergie

Diffusion:élastique (E=E 0 ), inélastique : enregistre le nombre de particules (photons, neutrons) en fonction deQet E dans un angle solide dWpar seconde.   Absorption: enregistre le nombre de particules transmises ou produits de la dé-excitation de l'atome

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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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Chap. II : Comparaison entre photon et neutron

II-1) Neutron  - Particule de masse m 1.675 10 -27 kg = - Charge nulle (< 10 -21 kg) 2 quarks down de charge -1/3 et 1 quark up de charge 2/3 - Onde (De Broglie) :          r    ,   t        =      r    ∣           t      , c' , e t s  t d l' 3 amplitude de probabilitéde présence, et          r    ,    t           ✶        r             r  la probabilitéde trouver la particule dans l'élément de volume d 3 r -         r     ,   t      obéitàl'équation de Sc E hrödinger : iℏ ∂ r  , −ℏ 2   r , t c Vr , t r  , t=Hr , t t ∂t m Particule libre : Vr , t=0  2 = = Solu o ti ù on  k   se p alen:  teur d't le vec deon:    o  n  r d , t e    = et A   e ik. r− ℏ t k  2 ; k  v   = 2m

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Le neutron estàla fois uneondeet uneparticule(De Broglie) :

 Impulsion :  p=−i∇  ℏ tr , =ℏ  k paramètres ondulatoires :, k Energie : E=ℏ  paramètres corpusculaires : E ,  p

- Particule libre, non relativiste :

  p=m v

Hr  , t=E  r , t=E c  r  , t 1 2 ℏ 2 k 2 E=mv= c 2 2 m 2 = = h ;nm= 0.905 k 2mE c  EmeV c Pour=0.1nm E=81meV c

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- Particule despin s=1/2; le spin résulte de la distribution des chargesélectriques

g  S n J/tesla   = 2m ; q z =±1.913 = −qℏ : m néton nucléaire g=3.6 de Land: facteuré; n 2m ga p (Le magnéton nucléaire est 1836 fois plus petit que le magnéton de Bohr)

- Le neutron a une durée de vie finie : np et  e;=888s - Interagit avec lenoyau(interaction forte) et avec le moment magnétique desélectrons non appariés

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