ODE
ODE : Optique Dispersive EXAFS
Etudier une grande variété de matériaux en conditions extrêmes.
La spectroscopie d'absorption X s'est développée depuis une vingtaine d'années pour devenir l'une des techniques les plus utilisées en science des matériaux. Elle permet d'identifier l'élément absorbant en précisant son état chimique (un métal oxydé ne donnera pas le même signal qu'un métal pur), le nombre et la nature des atomes voisins ainsi que leur distance à l'atome excité.
Le principe de cette ligne qui permet de focaliser sur l'échantillon - sans aucun déplacement - toute la bande d'énergie utile pour l'enregistrement instantané du spectre d'absorption, est particulièrement adapté pour des expériences de cinétiques rapides (domaine de la milliseconde) ainsi que pour des mesures d'absorption sous conditions extrêmes de pression ou de température. Les principales thématiques concernent les géosciences, la réactivité chimique et les transitions de phases avec un accent particulier sur le magnétisme sous haute pression.
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Données techniques
- Domaine couvert
-
3.5-25 KeV
- Résolution en énergie (∆E/E)
-
7000 (Si 111)
25000 (Si 311)
- Source
-
Aimant de courbure
- Optiques
-
- polychromateur courbé sous vide,
- Miroir elliptique de 1.3 mètres sous vide,
- miroir plan de 0.25m sous vide.
- Environnement d’échantillon
-
Cellule haute pression pour haute et basse température: de 3k à 500K
- stopped flow
- Cryostat jusqu’a 2.8 K
- Champ magnétique jusqu’a 1.3T
- Flux sur l’échantillon
-
~ 5.109 photons s-1eV-1 @ 7KeV in 25*35 μm FWHM
- Détecteurs
-
- 2 cameras CCD camera couplées avec un scintillateur
- Un détecteur rapide : Ultra DAC quantum detector (micro seconde)
- quelques camera X pour les alignements optiques
Thématiques scientifiques
| Matériaux sous conditions extrêmes |
Le principal effet de la pression est de réduire les distances inter atomiques et donc de modifier les interactions entre atomes. La haute pression qui peut être combinée avec la haute et basse température est produite grace à des cellules à enclumes de diamants. Dans ces cellules, la chambre de l’échantillon est d’un diamètre de 125 micron et d’une épaisseur de 20 microns. Grâce à son optique focalisante, la spectromètre d’EXAFS dispersif est particulièrement adapté au mesure XAS sous pression. |
|---|---|
| Chimie et mesure en temps résolu |
Actuellement le dispersif est le seul à pouvoir mesurer un spectre EXAFS avec un domaine d’énergie suffisant en qq. Microsecondes. Cette caractéristique permet de suivre la cinétique de réaction chimique. Des études électrochimique ou de synthèses ont été entreprises. |
Caractérisation de matériaux magnétique par XMCD. Le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X est une sonde sélective qui mesure <M>, la valeur moyenne du moment magnétique sur un site donné. Les mesures XMCD faites sur ODE concernent les caractérisations de matériaux volumiques ou sous forme de nanoparticles. L’étude de propriétés magnéto volumiques sous l’effet combiné de hautes pressions, champ magnétique et basse température.
Documents à télécharger
Une étude menée à SOLEIL par une chercheuse de l’Université des Sciences Appliquées de Berne sur le processus de décoloration du bleu de Prusse met en évidence un processus d’oxydo-réduction régulé par le substrat du pigment.
Les technologies actuelles pour les batteries lithium-ion sont toutes basées sur des électrodes inorganiques, malgré le fait que les matériaux organiques soient connus depuis des années pour offrir une alternative à ces technologies. Les applications de ces matériaux organiques sont freinées par une faible capacité spécifique et de mauvaises performances nominales.
Les verres métalliques suscitent un intérêt grandissant dû à leurs propriétés mécaniques, thermiques et magnétiques remarquables par rapport à leurs homologues cristallins [1,2]. Parmi eux, les verres métalliques à base de cérium (VM-Ce) se distinguent par l'existence de polyamorphisme sous pression : une transition de phase entre deux phases amorphes avec changement de densité et/ou de structure locale à la transition [3]. Des verres métalliques à base de cérium ont été étudiés sur la ligne ODE afin de tenter de mieux comprendre ce phénomène de polyamorphisme.
Plus de 60 représentants du groupe industriel Saint-Gobain, incluant des chercheurs des Centres de Recherche ISOVER (spécialistes de l’isolation thermique et acoustique) de Rantigny (60) et de Saint Gobain Recherche à Aubervilliers (93), ainsi que des responsables de différents sites de production européens et mondiaux (1/3 des participants) du groupe ont visité SOLEIL le 29 mai dernier
Toute amélioration des performances des batteries passe par une meilleure compréhension du fonctionnement général de ces différents éléments: électrodes, électrolytes et interfaces. Sont présentées ici deux études portant sur un matériau d’électrode positive et sur un matériau d’électrode négative à partir de mesures effectuées en operando sur plusieurs lignes de lumière de SOLEIL.
Le contrôle par la lumière de l’état électronique à l’échelle moléculaire constitue un enjeu pour le développement de nouvelles technologies dédiées au stockage haute densité de l’information. Afin de développer de nouvelles mémoires moléculaires, une équipe de l’Université Paris Sud travaille en collaboration avec les lignes de lumière ODE, SMIS et PSICHÉ de SOLEIL.
Quels paramètres influent sur le fonctionnement des batteries ? Pour tenter d’améliorer leurs performances, un peu de science des matériaux sur ODE…