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Dossier : Rayonnement synchrotron - de Frascati à Soleil (1963-2013)

Apports historiques du rayonnement synchrotron

Chapitre VI - Perspectives – quelques remarques d’une novice
Outlook - some comments from a novice
Judith Monnier
p. 68-69

Résumés

Ce chapitre présente, de manière non exhaustive, quelques perspectives de l’utilisation du rayonnement synchrotron. Pour les différents domaines d’application, l’évolution des techniques analytique est observée, ainsi que la demande de plus en plus forte sur les lignes de lumière. Le besoin de l’implication de l’ensemble des communautés concernées - via les réseaux nationaux et internationaux, ainsi que l’importance des théoriciens - notamment pour les techniques les plus récentes, sont également soulignés.

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Texte intégral

1Suite au démantèlement du Lure et à la création de Soleil, j’ai découvert l’univers du rayonnement synchrotron dans le cadre de ma thèse, en 2006. Dès 2003, la réflexion autour de la conception de certaines des futures lignes de Soleil était bien avancée et leur construction progressait en collaboration avec différents synchrotrons européens. Parmi celles-ci, la ligne Lucia, construite initialement sur le site de SLS (Swiss Light Source, Paul Scherrer Institut, Villigen, Suisse) par Anne-Marie Flank, Pierre Lagarde et Delphine Vantelon. C’est donc en Suisse que j’ai fait mes premiers pas sur un anneau synchrotron, sur cette « ligne » que j’ai retrouvée depuis, installée définitivement sur Soleil. Entre ces expériences et celles menées à l’ESRF, la première constatation d’une novice découvrant le rayonnement synchrotron est le caractère « à part » de cet univers. Je ne saurais citer tout ce qui fait d’un anneau synchrotron un monde particulier, mais la rencontre entre chercheurs de nationalités différentes, à trois heures du matin, devant un café pendant un arrêt machine impromptu en fait sûrement partie !

2Au cours de ces dernières années, outre l’accueil des équipes utilisatrices et la recherche demandée aux responsables des lignes de lumière, une course à la performance semble lancée, avec une forte évolution – voire révolution – des techniques. Celles qui sont liées au rayonnement synchrotron peuvent être situées dans quatre grandes familles :

3 - le domaine de la spectroscopie IR, UV et X ;

4 - les techniques de diffusion/diffraction/réflexion ;

5 - celles d’analyses électronique et magnétique ;

6 - celles, enfin, de radiographie/tomographie.

7Cette liste ne se veut pas exhaustive, car, et c’est notamment une des évolutions du rayonnement synchrotron depuis ses origines, le nombre de techniques pouvant être mises en œuvre sur un anneau synchrotron n’a cessé d’augmenter. Cette évolution est, me semble-t-il, directement en rapport avec celles des propriétés intrinsèques du rayonnement synchrotron : gamme spectrale, polarisation et résolution spectrale. Ainsi, pour chacune des familles citées, les perspectives semblent se tourner vers la recherche d’une résolution spatiale toujours plus fine avec des volumes étudiés toujours plus réduits, et surtout vers une augmentation quasi exponentielle de l’utilisation du mode imagerie.

8Si l’on considère les perspectives du rayonnement synchrotron d’un point de vue plus « humain », il existe donc une multitude de techniques disponibles quotidiennement pour certains chercheurs – par exemple les physiciens des matériaux, qui en ont acquis une grande maîtrise. Dans le même temps, les lignes de lumières sont pratiquement toutes surchargées de demandes, avec des « facteurs de pression » importants, qui peuvent décourager des chercheurs plus « ponctuels » qui se voient refuser une, deux ou trois fois leur projet de recherche. Toutefois, il est positif de noter que cette demande peut être prise en compte par la création de nouvelles lignes (dans les limites budgétaires actuelles bien entendu), comme dans l’exemple de la création de la ligne Rock - sur un appel à projet Équipex – afin de répondre à la surcharge observée sur Samba [1]. En effet, la ligne Samba possédait deux modes de fonctionnement, un mode « haut flux » et un mode « Quick-EXAFS » permettant d’acquérir, sur l’ensemble du domaine en énergie (4-33 keV), des spectres EXAFS (1000 eV) en mode transmission avec une résolution temporelle comprise entre 62,5 ms et 10 s, mode de fonctionnement majoritairement utilisé par la communauté de la catalyse. La pression de la ligne étant extrêmement forte (entre 4 et 5), un nouveau projet de ligne s’appuyant sur le monochromateur Quick-EXAFS et apportant une optimisation des optiques et de la partie électronique a été déposé et accepté sur l’appel Équipex de septembre 2010, et la ligne est maintenant sur le point d’ouvrir aux utilisateurs.

9Les synchrotrons, qui ne concernaient, à leurs débuts, que la communauté des physiciens des hautes énergies, intéressent maintenant les scientifiques dans leur ensemble. On pourrait donc envisager de faciliter l’accès au rayonnement synchrotron à des communautés qui n’en sont pas familières. Inversement, il me semble important que l’usage du rayonnement synchrotron soit ancré dans les différentes communautés d’utilisateurs, cela pouvant passer par plusieurs actions, telles que :

10 - préserver et développer l’ouverture et l’interdisciplinarité des laboratoires ;

11 - favoriser les chercheurs associés investis dans le développement du rayonnement synchrotron. Cette pratique, qui était courante au Lure et pourrait apporter un réel bénéfice aux synchrotrons, a peut-être été réduite ces dernières années !

12 - accentuer l’implication des théoriciens sur les sites de rayonnement synchrotron, notamment ceux qui mettent en œuvre les techniques plus récentes. En effet, pour des techniques comme la diffraction des rayons X, qui existaient avant le développement du rayonnement synchrotron, la modélisation théorique existait également. Pour celles qui se sont développées en parallèle aux techniques de production du rayonnement synchrotron – comme l’absorption X – la théorie a été développée simultanément, et continue de l’être. Et pour les nouvelles techniques, comme le DANES – Diffraction Anomalous Near Edge Structure – ou le dichroïsme magnétique, les théories commencent à apparaître mais ont besoin d’un fort support de la part des institutions ;

13 - développer les réseaux nationaux et internationaux d’utilisateurs du rayonnement synchrotron, en y incluant les utilisateurs d’autres techniques émergentes telles que les X-FEL [2] (projet de laser d’électrons libres Européen – Free Electron laser - développé à Hambourg depuis 2009 et qui devrait rentrer en phase opérationnelle en 2015. Il permettra de générer des flashes de rayons X ultra-rapides, 27 000 fois par seconde, avec une brillance 109 fois supérieure à celle des sources synchrotrons conventionnelles). C’est dans cette optique que se développe actuellement l’association RURS – Réseaux français des utilisateurs du rayonnement synchrotron et du FEL.

14Les collaborations à plus grande échelle pourraient aussi être envisagées avec des interconnexions entre les différents synchrotrons, ce qui est notamment prévu dans le cadre du nouveau programme de Transnational Access Calipso [3] qui envisage une mutualisation entre les centres synchrotrons européens permettant une identification et authentification unique, ainsi que la mise en place de groupes de scientifiques pouvant aider à la rédaction des projets (projets Umbrella et PaNData [4]).

15En conclusion, et en ayant bien conscience du manque de vision d’ensemble que je peux avoir en tant qu’utilisatrice ponctuelle du rayonnement synchrotron, les perspectives de cette technique me semblent résider dans la constitution d’un domaine qui implique l’ensemble des communautés scientifiques, les théoriciens y ayant une place de choix.

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Bibliographie

[1] : http://www.synchrotron‑soleil.fr/images/File/soleil/ToutesActualites/Actualites/2011/equipex2011/equipex2011-projetROCK.pdf

[2] : http://www.xfel.eu/

[3] : http://www.calipso.wayforlight.eu/

[4] : http://pan-data.eu/

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Pour citer cet article

Référence papier

Judith Monnier, « Apports historiques du rayonnement synchrotron », Histoire de la recherche contemporaine, Tome III - N°1 | -1, 68-69.

Référence électronique

Judith Monnier, « Apports historiques du rayonnement synchrotron », Histoire de la recherche contemporaine [En ligne], Tome III - N°1 | 2014, mis en ligne le 15 juin 2016, consulté le 26 avril 2017. URL : http://hrc.revues.org/612 ; DOI : 10.4000/hrc.612

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Auteur

Judith Monnier

Institut de chimie et des matériaux Paris-Est (ICMPE) CNRS et université Paris-Est Créteil-UPEC
Judith Monnier est maître de conférences à l’UPEC. Après un doctorat en sciences des matériaux au CEA Saclay, elle a rejoint l’ICMPE. Ses principaux centres d’intérêt scientifiques sont liés à l’élaboration et à l’étude du comportement d’alliages métalliques dans leur environnement.

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Droits d’auteur

© Comité pour l’histoire du CNRS

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