ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)

Anatomie de la source E.R.S.F.

Pour accélérer des électrons et produire des rayons X, quelques étapes intermédiaires sont nécessaires.

Les électrons sont produits dans un canon à électrons dont le principe est identique à celui qui équipe un récepteur de télévision. Ils transitent à travers un accélérateur linéaire qui leur fournit une énergie de 200 millions d'électronvolts, soit deux cent millions de fois supérieure à celle qu'ils avaient en entrant. Ils sont ensuite injectés dans un premier accélérateur circulaire du type synchrotron : le booster. Dans cette machine de 300 mètres de circonférence pulsée à 10 hertz, leur énergie monte en 50 millisecondes (un vingtième de seconde) jusqu'à 6 gigaélectronvolts (6 milliards d'électronvolts). Ils sont finalement transférés et accumulés dans la source de rayonnement synchrotron, tandis que le booster, une fois déchargé de ses électrons, se prépare à accélérer la prochaine bouffée de particules. La source de rayonnement synchrotron est elle aussi un accélérateur circulaire mais qui, contrairement au booster, fonctionne à champ fixe. Sa circonférence est de 850 mètres. En plus des électroaimants classiques que l'on place autour de la chambre à vide, elle est équipée :

– d'aimants dipolaires qui assurent une courbure totale de 2π (360⁰) sur la périphérie et constituent autant de sources de rayonnement ;

– d'aimants quadripolaires qui focalisent le faisceau au centre de la chambre ;

– d'aimants hexapolaires qui corrigent les effets liés à la dispersion d'énergie des électrons qui constituent le faisceau.

Un système radiofréquence à 350 mégahertz maintient, par l'intermédiaire du champ électrique longitudinal qu'il produit sur l'axe du faisceau, les particules groupées en paquets, environ mille sur la circonférence, et leur restitue la quantité d'énergie perdue par rayonnement.

La source de l'E.S.R.F. est conçue pour fournir ses meilleurs faisceaux de rayons X à partir d'onduleurs et wigglers pouvant atteindre jusqu'à 6 mètres de longueur. Au total, on peut ouvrir environ soixante lignes de lumière : trente sur des aimants de courbure et trente sur des aimants d'insertion. Les faisceaux lumineux sont extraits tangentiellement à la source et dirigés vers les spécimens à travers des lignes de lumière. La plupart des lignes sont d'une longueur inférieure à 75 mètres et sont abritées à l'intérieur du hall expérimental de forme annulaire.