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Lumière synchrotron
La lumière synchrotron est un rayonnement X particulièrement intense dont les propriétés sont réglables de diverses façons. Pour les études de matériaux, elle présente de nombreux avantages par rapport au rayonnement X classique.
La lumière synchrotron est rayonnée par des particules chargées électriquement, contraintes de suivre une trajectoire curviligne. A l'Institut Paul Scherrer, la lumière synchrotron est générée par la Source de Lumière Suisse SLS.
La lumière synchrotron est particulièrement intense
La lumière synchrotron est très intense et fortement concentrée. Les physiciens dénomment ces deux caractéristiques la brillance. Ces propriétés lumineuses permettent d'étudier également de très petits échantillons, ce qui est, par exemple, important pour la cristallographie des protéines. La SLS permet d'étudier la structure de protéines complexes en étudiant les cristaux correspondants. Comme la fabrication de ces cristaux est difficile et nécessite énormément de temps, pouvoir mener des expériences avec de petits cristaux est un gros avantage.
La lumière synchrotron a des propriétés flexibles
Les propriétés de la lumière synchrotron peuvent être exactement adaptées aux besoins de chaque expérience. Cela est vrai pour l'énergie de la lumière, qui peut être réglée très précisément dans une vaste plage allant de l'ultraviolet au rayonnement X. Pour les expérimentateurs, cela signifie, par exemple, qu'ils peuvent déterminer séparément les contributions de différents éléments chimiques à un effet précis. Pour cela, ils exploitent le fait qu'il existe, pour chaque élément chimique, des énergies lumineuses pour lesquelles la lumière interagit fortement avec les atomes de l'élément.
Sur certains postes de mesure, il est possible de régler non seulement l'énergie, mais aussi la polarisation de la lumière synchrotron, ce qui signifie que l'on peut déterminer de façon ciblée le plan de polarisation de la lumière. Les matériaux magnétiques interagissent différemment avec les rayonnements polarisés, selon leurs orientations magnétiques ; la lumière synchrotron permet donc de distinguer différentes zones magnétiques. Il est ainsi possible, sur un cliché pris avec un microscope synchrotron, de représenter de différentes couleurs des secteurs magnétisés de manières distinctes.
Générer des images en 3D avec la lumière synchrotron
Les propriétés de la lumière synchrotron profitent également à la tomographie synchrotron. Cette technique permet, en exploitant les avantages d'un faisceau très intense et parallèle, de
voir à l'intérieur des objets les plus divers et de les représenter en trois dimensions avec une résolution inférieure à un micron (un millième de millimètre). Cette méthode offre aussi la possibilité de distinguer nettement différents matériaux sur le tomogramme et de ne représenter, par exemple, que des structures composées d'une seule substance. Les objets d'étude de la tomographie synchrotron vont : des matériaux techniques aux roches aux tissus biologiques, et même aux découvertes archéologiques et paléontologiques.