Rayonnement synchrotron et applications

Abstract

Le rayonnement synchrotron, lumiere emise par des electrons ou des positrons relativistes et soumis a une acceleration centripete fournit un tres large spectre de longueurs d’onde depuis l’infrarouge lointain jusqu’aux rayons X. La nouvelle generation de machines specialement concues pour l’utilisation de cette lumiere a ouvert, a une large communaute de scientifiques de laboratoires publics et prives, une grande variete de methodes d’investigation de la matiere condensee qui completent et vont au-dela des methodes classiques. La continuite spectrale et l’utilisation en faisceau monochromatique, la brillance de la source, sa structure temporelle, sa polarisation lineaire ou circulaire, ses proprietes de coherence ont donne une nouvelle dimension aux etudes des proprietes structurales, electroniques, magnetiques de la matiere a un niveau de resolution extreme . Les methodes de caracterisation et d’analyse basees sur l’absorption, la diffusion-diffraction du rayonnement avec de nombreuses variantes, ou encore sur la fluorescence X et la photoemission, sont decrites avec differents exemples d’application choisis dans les secteurs de la catalyse, l’electrochimie, l’adhesion, la biocristallographie, la metallurgie ou encore les materiaux magnetiques artificiels. Les technologies et l’instrumentation associees au rayonnement synchrotron et au laser a electrons libres dans l’infrarouge, tels que les techniques d’imagerie, de microscopie et de lithographie beaucoup plus recemment developpees en France ou a l’etranger sont presentees et illustrees par des exemples empruntes a la medecine, la chimie, l’electrochimie, la micromecanique. Enfin, le laser a electrons libres , qui peut etre considere comme une retombee du developpement du rayonnement synchrotron, est decrit comme une autre nouvelle source de lumiere. Les performances de la version infrarouge de ce laser sont illustrees par des applications en electrochimie et en microscopie a effet tunnel.