L'ESRF et l'ILL, entourés de montagnes, font partie du Polygone Scientifique de Grenoble qui regroupe également l'EMBL (Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire), des laboratoires du CNRS...    L'ESRF est un accélérateur circulaire d'électrons qui crée des rayons X extrêmement intenses, utilisés dans divers domaines (physique, chimie, biologie, géologie...) pour observer et tenter de comprendre les propriétés de la matière. Le constraste entre la circonférence de l'anneau (844 m) et la dimension du paquet d'électron accéléré (de la taille d'un cheuveu lancé à la vitesse de la lumière) est saisissant !    L'ILL est une source de neutrons obtenus à partir de la fission de noyaux d'uranium au coeur du réacteur. Les faisceaux neutroniques sont eux-aussi utilisés pour étudier la structure de la matière. Nous avons eu la chance de visiter diverses lignes de lumière de l'ESRF ainsi que l'ILL grâce à un super programme concocté par Chantal Argoud !

 L'ESRF : Synchrotron Européen

Présentation générale :   

    L'ESRF est le fruit d'une collaboration entre 18 pays. Sa construction débute en 1988 et les premières "lignes de lumière" commenceront à fonctionner en 1994. C'est la source de lumière synchrotron la plus puissante d'Europe à l'heure actuelle. Le synchrotron de Grenoble offre 40 "lignes de lumière" utilisables par les scientifiques depuis 1998.

    Nous apprendrons au cours de notre visite que l'ESRF reçoit chaque année des projets d'expériences de multiples laboratoires de recherche, essentiellement européens et que seul un projet sur deux environ sera finalement retenu. L'équipe de recherche prépare alors son expérience à distance en collaboration étroite avec un ingénieur de l'ESRF qui s'occupe de préparer la "ligne de lumière". Les industriels peuvent également louer "une ligne de lumière" pour 24h ou 48h...

    On trouve une quarantaine de synchrotrons dans le monde et une dizaine sont en construction, dont le Synchrotron Soleil en banlieue parisienne.   

La salle de contrôle   Notre visite débute par la salle de contrôle : 2 personnes sont présentes en permanence pour surveiller le bon fonctionnement du synchrotron, depuis l'accélérateur linéaire jusqu'aux lignes de lumière.

Laurent Hardy nous présente les différents écrans de contrôle qui permettent d'identifier et gérer au plus vite tout dysfonctionnement.

Principe de fonctionnement du synchrotron   Guillaume Potdevin nous explique le principe de fonctionnement du synchrotron autour d'une maquette, puis nous présente quelques domaines d'applications du rayonnement synchrotron.       Des électrons, émis par un canon à électrons, sont accélérés dans un accélérateur linéaire appelé "linac", puis rejoignent un accélérateur circulaire, le "booster synchrotron" qui les accélère jusqu'à une vitesse proche de celle de la lumière. Lorsqu'ils atteignent une énergie de 6 GeV, ils sont injectés dans l'anneau de stockage dans lequel ils tourneront, dans le vide, pendant des heures. Différents types d'aimants se trouvent tout le long de l'anneau de stockage avec chacun un rôle spécifique :     - les aimants de courbure : les électrons sont alors déviés de plusieurs degrés et émettent des rayons X, la lumière synchrotron, dans une direction tangente au rayon de courbure. On obtient ainsi "une ligne de lumière".    - les ondulateurs : ils sont constitués de petits aimants juxtaposés et forcent les électrons à onduler. Ils permettent d'obtenir des faisceaux de lumière plus intenses.    - Les aimants de focalisation : Ils servent à rendre le faisceau d'électrons le plus fin possible, ce qui permettra d'obtenir une lumière synchrotron très intense.

Nous découvrons alors l'anneau de stockage et ses 844 m de circonférence ainsi que la quarantaine de lignes de lumière réparties autour de l'anneau.

Chaque "ligne de lumière" se décompose en 3 cabines :     - la cabine optique : juste à la sortie de l'anneau de stockage, elle contient des instruments d'optique qui doivent être réglés précisément en fonction des caractéristiques voulues pour l'expérience. Le faisceau de rayon X est acheminé jusque la cabine expérimentale  dans un vide très poussé pour ne pas l'atténuer : de l'ordre du micro-Pascal...     - la cabine expérimentale : elle contient le dispositif sur lequel on fixe l'échantillon de matière à soumettre à la lumière synchrotron. Cette salle est extrêment sécurisée et il est bien évidemment impossible d'y pénétrer lors d'émission de rayons X !     - la cabine de contrôle : elle permet aux chercheurs de contrôler l'expérience et de recueillir les données en temps réel.
cabine expérimentale	schéma d'une "ligne de lumière"	refroidissement à l'azote liquide

   Un grand merci à Stéphanie Monaco, Guillaume Potdevin,  Olivier Proux et l'équipe du CNRS qui nous a gentiment parlé de leur semaine de manip, Laurent Hardy, Laure Librelesso, Didier Wermeille sans oublier Chantal Argoud !
   Un conseil : si vous avez l'occasion de visiter l'ESRF, n'hésitez pas !!!