PSICHÉ
Après quatre années de fructueuses collaborations entre 2013 et 2016, SOLEIL et l'Institut Français du Pétrole et des Énergies Nouvelles (IFPEN) reconduisent leur accord cadre pour la période 2017-2020.
Cela fait maintenant 10 ans que l’INRA et SOLEIL ont engagé une fructueuse collaboration, qui s’appuie sur la présence d’ingénieurs INRA mis à disposition à SOLEIL. Un ouvrage, paru en janvier 2017, rassemble une trentaine de résultats de recherche issus de cette collaboration.
PSICHÉ (Pression Structure Imagerie par Contraste à Haute Énergie) : cette ligne de lumière est dédiée à la diffraction de rayons X en conditions extrêmes (pression-température) et à la tomographie par contraste d'absorption à haute énergie (20-50 keV).
La ligne de lumière PSICHÉ est installée sur une portion courte et rectiligne de SOLEIL (I03c). La source est placée dans un wiggler multipôles sous vide (2,1 T) qui délivre un rayon de lumière blanche avec une large gamme d'énergie photonique (15-120 keV).
Pour effectuer les différentes expériences prévues sur la ligne de lumière, quatre modes de fonctionnement différents seront mis en œuvre :
- Mode lumière blanche : diffraction de rayons X dispersive en énergie
- Mode monochromatique focalisé : diffraction de rayons X dispersive en angle
- Mode monochromatique non focalisé : tomographie à haute résolution en énergie
- Mode monochromatique non focalisé : tomographie à flux élevé
La ligne de lumière est divisée en deux compartiments. Le premier héberge les composants optiques mais est également utilisé pour les expériences en lumière blanche (mode 1). Le second est destiné aux expériences monochromatiques (modes 2,3 et 4).
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Données techniques
- Gamme d'énergie
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15-100 keV en lumière blanche (la partie à basse énergie est filtrée)
15-50 keV pour le rayon monochromatique
- Résolution en énergie (∆E/E)
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∆E/E ~10-2 pour le mode 1 (résolution du détecteur au germanium)
∆E/E ~10-3 pour les modes 2 et 4 (monochromateur à double cristal)
- Source
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Wiggler multipôles sous vide : 2,1 T, période de 50 mm, 38 périodes
- Composants optiques
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- Miroir vertical de focalisation
- Monochromateur à double cristal (Si111 et focalisation sagittale Si 311)
- Deux miroirs de focalisation en géométrie KB
- Environnement de l'échantillon
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- Cellules à enclumes de diamant
- Cellule Paris-Édimbourg
- Cellule multi-enclumes de grand volume
- Dispositif Raman pour mesures in-situ
- Dispositif de mesure de la pression
- Flux sur l'échantillon
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- Lumière blanche : 1-8 108 ph/s/0.1% E dans un trou de 10 μm x10 μm
- DCM 311: à 30 keV, 4x1011 ph/s sur un point de 100 μm x100 μm spot , 1x1010 ph/s sur un point de 10 μm x10 μm après le KB
- DCM 111: à 30 keV, 1,4 1013 ph/s sur un point de 16,8 x 5,9 mm2
- Détecteurs
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- Pilatus CdTe 2M
- Détecteur solide au germanium 7 éléments
- Perkin-Elmer Flat panel
Thématiques scientifiques
| Diffraction de rayons X | Matériaux en conditions extrêmes Sciences de la terre (structure terrestre), physique (solides moléculaires, matériaux fonctionnels, matériaux à électrons fortement corrélés...), chimie (synthèse de matériaux durs), biologie (repliement et dépliement de protéines) |
|---|---|
| Tomographie | Métallurgie, alliages métalliques sous contrainte (dont hautes pressions) |
Les arbres souffrent du réchauffement climatique à travers le monde. Face à des épisodes de sécheresse trop intenses et trop fréquents, des massifs forestiers entiers dépérissent. De nombreuses espèces de conifères seraient sur la sellette. Pour identifier les espèces les plus vulnérables à la sécheresse, des chercheurs de l’INRA ont décidé de se fier à l’apparition de petites bulles d’air dans les vaisseaux qui transportent l’eau au sein de la plante.
Des recherches menées sur la ligne PSICHE en 2016.
Il y a 320 millions d'années, un insecte d'un groupe éteint de sauterelles, et colonisé par un petit acarien, s’est trouvé rapidement enfoui puis fossilisé. Le couple d’animaux fossiles a récemment été découvert en Chine puis a été étudié à SOLEIL par des équipes russe, chinoise et françaises. La technique de microtomographie en contraste de phase sur la ligne PSICHÉ a permis de visualiser cet acarien de seulement 0,8 mm de long en trois dimensions et de révéler les détails de son anatomie.
Des scientifiques de l’Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) sont parvenus à suivre en direct la propagation d’une embolie dans des arbres soumis à un stress hydraulique. Grâce aux mesures réalisées en micro-tomographie à rayons X sur la ligne PSICHÉ du synchrotron SOLEIL, ils ont pu mettre en évidence un déplacement radial des bulles d’air (de la moelle vers l’écorce). L’utilisation de cette méthode d’observation permet un suivi direct et non-invasif de ce phénomène.