GALAXIES
Une équipe de chercheurs de l’IMPMC et de l’Institut Néel, en collaboration avec la ligne GALAXIES du synchrotron SOLEIL et la ligne D20 de la source de neutrons ILL, apporte un nouvel éclairage sur l'état magnétique controversé du fer à haute pression. Les physiciens apportent la preuve expérimentale de l’existence de moments magnétiques non ordonnés à longue portée et prédisent théoriquement l’existence d’une nouvelle phase magnétique appelée « smectique de spin ».
Une équipe internationale conduite par l’Institut photonique d’Analyse non-destructive Européen des Matériaux Anciens (IPANEMA) et la ligne de lumière GALAXIES de SOLEIL publie une technique inédite d’étude de la composition de fossiles entiers dans la revue Science Advances. L’imagerie Raman de rayons X 3D sur synchrotron permet d’obtenir la composition de fossiles entiers à l’échelle du centième de millimètre.
Le carbone peut adopter de nombreuses formes en fonction de la molécule qui le renferme, on parle d’« espèces » chimiques distinctes. La « spéciation » des matériaux carbonés est généralement établie par des méthodes qui requièrent un prélèvement destructif ou par des méthodes de surface comme la spectrométrie Raman optique, la microscopie infrarouge ou l’absorption de rayons X (en anglais, XAS).
En choisissant soigneusement l'énergie de photon afin d’exciter l'électron de cœur 1s de la molécule HCl vers l'orbitale dissociative σ*, des scientifiques français (UPMC/CNRS et SOLEIL), allemands (Université de Berlin) et brésiliens (UFABC, Sao Paulo) ont réussi à contrôler la vitesse des noyaux et stimuler ou inhiber partiellement la dissociation de la liaison H-Cl. Ils ont démontré pour la première fois la manipulation de la fragmentation moléculaire dans le domaine des rayons X durs à une échelle temporelle inférieure à la femtoseconde.
La mesure des excitations élémentaires dans la matière nécessite des sondes spectroscopiques à haute résolution, avec une résolution en moment. RIXS est une technique puissante pour caractériser ces excitations de faible énergie. La ligne GALAXIES dispose désormais d’un nouveau montage RIXS à haute résolution pour étudier les matériaux complexes.
La ligne de lumière GALAXIES est dédiée à la diffusion inélastique des rayons X (IXS) et à la photoémission de haute énergie (HAXPES). Ces techniques spectroscopiques sont des sondes puissantes des propriétés électroniques des materiaux. La ligne de lumière est optimisée pour travailler dans le domaine en énergie de 2.3 à 12 keV avec une excellente résolution et un faisceau micro-focalisé.
La ligne GALAXIES comprend 2 stations expérimentales RIXS et HAXPES
Thématiques scientifiques
| Matériaux quantiques |
Electrons fortement corrélés Matériaux supraconducteurs Composés à valence mixte ou fermions lourds Heterostructures d'oxyde ; interfaces |
|---|---|
| Matériaux pour l'énergie, Catalyse |
Complexes métalliques Analyse chimique in-situ Catalyse, électrochimie |
| Conditions Extrêmes |
Transiitons de phase sous haute pression Seuils K des éléments légers |
|
Matière Diluée, Phases liqudes |
Chimie en solution Dynamique moléculaire ultrarapide |
| Matériaux anciens, patrimoine |
Spéciation chimique Imagerie |
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Highlights de SOLEIL 2024
Qu’a apporté SOLEIL à la transition énergétique ?
L'équipe
* Prestataire extérieur, intérimaire ou collaborateur
Associés et partenaires
Associés :
Marc SIMON, Iyas ISMAIL, LCPMR, Sorbonne Université, Paris
Victor BALEDENT, LPS, Université Paris Saclay, Orsay
Matteo GATTI, LSI, Ecole Polytechnique
Partenaires Académiques :
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Partenaires Financement :
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Données techniques
- Gamme en énergie
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2.3 – 12 keV
- Résolution
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ΔE entre 100 meV et 1 eV à 8 keV
- Source
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Onduleur U20 sous vide
- Polarisation
-
linéaire (H)
linéaire (V) et circulaire avec lame 1/4 d'onde
- Taille du faisceau
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20 (V) x 80 (H) µm2 en mode standard, 5 (V) x 10 (H) µm2 en configuration KB
- Optique
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Monochromateur 2 x Si111 (DCM)
Monochromateur de Haute Résolution 4 x Si 220 asymmetrique (9deg) et symmetriques (HRM)
Miroirs de collimation et de focalisation ; miroirs en configuration KB
- Flux
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1.5x1012 ph/s (foc. standard), 5x1011 (micro-foc.) à 8 keV
- Détection
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Détecteurs pixélisés
Diodes Si (SDD)
Diode avalanche (APD)
- Instrument
-
RIXS : Spectromètre IXS 1-2m de rayon ; Montage multi-analyseurs (4x1 ou 2x2) 1-0.5 m de rayon;
HAXPES : Analyseur d’électron haute énergie / haute résolution (30 meV à 12 keV) SCIENTA EW4000
Plan GALAXIES
RIXS
IXS / RIXS / XES / RXES / HERFD-XAS
Station expérimentale RIXS
Gamme en énergie : ~4-12 keV
Taille du spot : 80 x 30 μm2 (H x V) [mode M2B] or 15 x 15 μm2 (H x V) [mode KB]
Comprend plusieurs instruments
XES scanning / HERFD-XAS [MULTIXS]
4 cristaux, R = 1m ou 0.5 m
Géométrie de Johann
Détecteur SDD
XRS [MATRIXS]
Géométrie de Johann
Détecteur 2D hybride pixélisé MERLIN (© QuantumDetector)
Si(110), 40 analyseurs, R = 1m
XES dispersif [VAMOXS / MOSARIX]
VAMOXS
Géométrie dispersive Von Hamos
8 x Si(110), 8 x Si(111), R =0.5 m
Détecteur 2D hybride pixélisé MERLIN (© QuantumDetector)
Gamme en énergie accessible : 4-12 keV
MOSARIX (Sorbonne Université)
Géométrie dispersive Von Hamos
9 x HAPG graphite, R =0.5 m
2D hybrid pixelated detector PILATUS 100K-M (© Dectris)
Gamme en énergie accessible : 2 - 5 (12) keV
Environments échantillon
- Cellules Haute pression
- Basse température : cryostats He à circulation / circuit fermé / changement rapide d'échantillon / cryostat pour haute pression
- Haute température
- Microjet liquide
- Cellule liquide
HAXPES
Instrument
Analyseur hémisphérique SCIENTA EW4000
Ec < 12 keV, résolution = 150 meV
Large acceptance angulaire +/- 25°
Taille du spot : 80 x 30 μm2 (H x V)
Préparation échantillons
- Clivage UHV
- Haut température (900 °C)
- LEED
Environnement échantillons
- Manipulateur 4 axes
- Basse témpérature (15 K)
- Haute température (900 °C)
- In-situ bias
- Microjet liquide
- Cellule liquide
- Cellule gaz
Réferences
Merci d'utiliser les références suivantes lors de l'utilisation d'un des équipements de la ligne
Beamline
J.-P. Rueff, J. M. Ablett, D. Céolin, D. Prieur, Th. Moreno, V. Balédent, B. Lassalle, J. E. Rault, M. Simon, and A. Shukla, The galaxies beamline at soleil synchrotron: Inelastic x-ray scattering and photoelectron spectroscopy in the hard x-ray range, J. Synchrotron Rad. 22, 175 (2015).
HAXPES
D. Céolin, J.M. Ablett, D. Prieur, T. Moreno, J.-P. Rueff, B. Pilette, T. Marchenko, L. Journel, T. Marin, R. Guillemin, and M. Simon, Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy on the GALAXIES beamline at the SOLEIL synchrotron, J. Elec. Spect. Relat. Phenom. 190, 188 (2013)
RIXS
J. M. Ablett,D. Prieur, D. Céolin, B. Lassalle-Kaiser, B. Lebert, M. Sauvage, Th. Moreno, S. Bac, V. Balédent, A. Ovono, M. Morand, F. Gélebart, A. Shukla and J.-P. Rueff, 'The GALAXIES inelastic hard X-ray scattering end-station at Synchrotron SOLEIL,' J. Synchrotron Rad. 26, 2019.
MULTIXS / VAMOXS
J. M. . Ablett, A. Berlioux, D. Prieur, J. Harrison, L. Heller, S.Gliga, and J.-P. Rueff, MULTIXS: A new scanning multi-analyzer x-ray emission spectrometer at the GALAXIES beamline at synchrotron SOLEIL, Review of Scientific Instruments 96 (2025), no. 5, 053104.
J. M. Ablett, and J.-P. Rueff, High energy resolution x-ray spectroscopy for materials studies at the GALAXIES beamline, synchrotron SOLEIL: HERFD-XAS, XES, and RXES, Synchrotron Radiation News, 1–6 (2025)
MOSARIX
I. Ismail, R. Moussaoui, R. Vacheresse, T. Marchenko, O. Travnikova, R. Guillemin, A. Verma, N. Velasquez, D. Peng, H. Ringuenet, F. Penent, R. Püttner, D. Céolin, J.-P. Rueff, and M. Simon, MOSARIX: Multi-crystal spectrometer in the tender x-ray range at SOLEIL synchrotron, Review of Scientific Instruments 95 (2024), no. 5, 053103.
HRM
J. M. Ablett, J.-M. Dubuisson, T. Moreno, D. Céolin, E. Raimon, D. Prieur, D. Corruble, J. Coquet, A. Lestrade, C. Bourgoin, and J.-P. Rueff, New Design Concept for a High-Resolution In-Vacuum 4-Bounce Hard X-Ray Monochromator at the GALAXIES Beamline at the SOLEIL Synchrotron, Journal of Physics Conferences Series, 425: art.n° 052007 (2013)