Source de lumière synchrotron
Une source de lumière synchrotron est une source de rayonnement électromagnétique produite par un synchrotron. Ce rayonnement peut être produit artificiellement à des fins scientifiques et techniques par des accélérateurs de particules spécialisés, généralement en accélérant des électrons. Une fois que le faisceau d'électrons de haute énergie a été généré, il est dirigé vers des composants auxiliaires tels que des aimants de flexion et des dispositifs d'insertion (onduleurs ou wigglers) dans des anneaux de stockage et des lasers à électrons libres. Ceux-ci fournissent les champs magnétiques puissants perpendiculaires au faisceau qui sont nécessaires pour convertir l'énergie des électrons de haute énergie en lumière ou en une autre forme de rayonnement électromagnétique.
Le rayonnement synchrotron peut se produire dans les accélérateurs, soit comme une nuisance dans les expériences de physique des particules, soit à dessein pour de nombreuses utilisations en laboratoire. Les électrons sont accélérés à grande vitesse en plusieurs étapes pour atteindre une énergie finale qui peut être de l'ordre du GeV. Dans le grand collisionneur de hadrons (LHC), les faisceaux de protons produisent également le rayonnement à une amplitude et une fréquence croissantes lorsqu'ils s'accélèrent dans le champ du vide, produisant des photoélectrons. Les photoélectrons produisent ensuite des électrons secondaires à partir des parois des tuyaux avec une fréquence et une densité croissantes jusqu'à 7x1010. Chaque proton peut perdre 6,7keV par tour en raison de ce phénomène. Ainsi, les synchrotrons à électrons et les synchrotrons à protons peuvent être une source de lumière.
Les principales applications du rayonnement synchrotron sont la physique de la matière condensée, la science des matériaux, la biologie et la médecine. De nombreuses expériences utilisant le rayonnement synchrotron sondent la structure de la matière, du niveau sub-nanométrique de la structure électronique au niveau du micromètre et du millimètre. C'est important dans l'imagerie médicale. Un exemple d'application industrielle pratique est la fabrication de microstructures par le procédé de lithographie, de galvanoplastie et de moulage (LIGA).
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une source de rayonnement synchrotron ?
R : Une source de rayonnement synchrotron est une source de rayonnement électromagnétique produite par un accélérateur de particules spécialisé, généralement en accélérant des électrons.
Q : Comment des champs magnétiques puissants sont-ils créés pour convertir l'énergie des électrons en lumière ou en d'autres formes de rayonnement électromagnétique ?
R : Les champs magnétiques intenses sont créés par des composants auxiliaires tels que les aimants de courbure et les dispositifs d'insertion (ondulateurs ou wigglers) dans les anneaux de stockage et les lasers à électrons libres. Ils fournissent les champs magnétiques puissants perpendiculaires au faisceau qui sont nécessaires pour convertir l'énergie des électrons de haute énergie en lumière ou en une autre forme de rayonnement électromagnétique.
Q : Quels types de particules peuvent être accélérés dans un synchrotron ?
R : Les électrons peuvent être accélérés à des vitesses élevées en plusieurs étapes pour atteindre une énergie finale qui peut être de l'ordre du GeV. En outre, les grappes de protons produisent également des rayonnements d'amplitude et de fréquence croissantes lorsqu'elles s'accélèrent dans le champ du vide, produisant ainsi des photoélectrons.
Q : Quels sont les types d'applications du rayonnement synchrotron ?
R : Les principales applications du rayonnement synchrotron concernent la physique de la matière condensée, la science des matériaux, la biologie et la médecine. De nombreuses expériences utilisant le rayonnement synchrotron permettent de sonder la structure de la matière depuis le niveau sub-nanométrique de la structure électronique jusqu'au niveau micrométrique et millimétrique. Ceci est important pour l'imagerie médicale. Un exemple d'application industrielle pratique est la fabrication de microstructures par le procédé de lithographie, de galvanoplastie et de moulage (LIGA).
Q : Quelle quantité d'énergie chaque proton perd-il par tour à cause de ce phénomène ?
R : Chaque proton peut perdre 6,7keV par tour à cause de ce phénomène.
Q : Quel type d'accélérateur produit généralement ces sources ?
R : Les sources de rayonnement synchrotron sont généralement produites par des accélérateurs de particules spécialisés tels que les anneaux de stockage et les lasers à électrons libres.
