Multi Analyses on Radioactive Samples : MARS
Caractériser des échantillons radioactifs pour l’environnement, la santé et l’énergie
La ligne de lumière MARS a pour objectif d’accroître les possibilités de recherche en biologie, chimie et physique sur la matière radioactive (émetteurs a, ß, γ et neutrons) à partir du rayonnement synchrotron en accord avec les règles de sûreté nationales et européennes.
Cette ligne de lumière est soumise à une régime d’autorisation de l'ASN ("Autorité de Sûreté Nucléaire"). Grâce à ses caractéristiques spécifiques, l’activité radioactive globale maximale présente sur la ligne est de 185 GBq avec un maximum de 18.5 GBq (0.5 Ci) par échantillon.
La conception de la ligne de lumière MARS (architecture et optique) est également optimisée pour une utilisation alternée de deux stations d’analyse permettant de réaliser des mesures de diffraction des rayons X en transmission et à haute résolution, de diffusion de rayons X aux grands angles et petits angles (SAXS et WAXS), de spectroscopie d’absorption de rayons X standard et à haute résolution (XANES, EXAFS, HERFD-XANES), et avec des techniques microfaisceau.
La ligne de lumière MARS étend ses capacités d’analyses multi-échelles de matériaux par l’évolution de son poste d’analyse CX3. Il est désormais possible de combiner l’imagerie de tomographie plein champ en contraste d’absorption avec l’utilisation du faisceau micro-focalisé pour mener des analyses corrélatives de Spectroscopie de Fluorescence X et Diffraction des Rayons X au travers d’un plan de coupe spécifiquement sélectionné dans le volume de l’échantillon. Cette nouvelle stratégie d’acquisition permet d’aboutir à la cartographie dans le volume d’objet massif hétérogène avec une très forte résolution spatiale. L’extension de cette nouvelle offre analytique bénéfice directement de l’utilisation de nouveaux détecteurs rapides aussi bien pour la DRX avec un détecteur bidimensionnel de grande surface Pilatus 3 2M CdTe (Dectris) et la combinaison d’un détecteur de fluorescence X SDD 13 éléments associée à un nouveau système de MCA Xpress3 (Quantum Detectors). Enfin, la combinaison d’un scan en énergie avec l’imagerie de tomographie plein champ étend l’analyse du contraste d’absorption à la combinaison de la distribution élémentaire avec une analyse de spéciation.
Situation actuelle (2023) :
Actuellement, les configurations suivantes sont opérationnelles :
- Mode diffraction par transmission (Transmission XRD) avec détecteur 2D plaque image ;
- Mode absorption standard (Standard XAS) soit en transmission soit en fluorescence (plusieurs détecteurs disponibles) ;
- Mode absorption à haute résolution (HERFD-XANES) avec spectromètre d'émission à cristaux analyseurs ;
- Mode microfaisceau en fluorescence, absorption ou diffraction (micro XRF, XAS and XRD) ;
- Mode diffraction à haute résolution (High Resolution XRD) sur notre diffractomètre dédié.
- Imagerie par contraste d'absorption et coupes tomographiqu
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Données techniques
entre 3.5 et 36 keV (3.5 et 21 keV pour faisceau focalisé)
ΔE/E < 3. 10-4
Dipôle, acceptance horizontale maximale de 3 mrad
Deux grands miroirs et un monochromateur (DCM Si111 pour 3.5-12keV et Si 220 pour 10-36keV)
La ligne MARS propose de nombreux environnements échantillons déjà validés par la radioprotection. Nous vous invitons à nous contacter pour déterminer l'environnement le mieux adapté à vos besoins.
Liste non-exhaustive des différentes options disponibles:
- Portes échantillons à double confinements pour mesures à T et P ambiantes
- Cryostats à azote liquide et hélium liquide et porte-échantillons associés
- Cellule électrochimique
- Boîtes à gants (pour changement du deuxième confinement)
- Blindage des postes d'analyse pour les échantillons fortement irradiants
Le faisceau peut être focalisé à environ 250x150 µm2 (HxV) ou 15x15 µm2 avec optique K.B. en fonction de la configuration optique (FWHM).
environ 1 ·10+12 Phot/s @ 10 keV (courant de faisceau de 500 mA)
- Détecteurs 2D: plaque image (MAR345) ou Pilatus CdTe
- Détecteurs solides: mulit-éléments Ge (ORTEC), silicium à dérive (Ketek), autres détecteurs disponibles..
- Spectromètre à cristaux analyseurs ( 4 cristaux avec R=0.5m ou 1 cristal avec R=1m)
Thématiques scientifiques
| Environnement |
Phénomènes géologiques, Environnement, Gestion des déchets, Processus de recyclage, Comportement des combustibles et des matériaux irradiés, Physico-chimie fondamentale des actinides et les produits de fission … |
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- Description des stations d'analyses :
(1.78 Mo)
Stations expérimentales
La station expérimentale CX2 est équipée d'un diffractomère haute résolution doté de cristaux analyseurs Ge111.
La station expérimentale CX3 est une station multi-technique permettant de réaliser la majorité des techniques d'analyses proposées sur MARS.
Radioprotection
- Depuis 2019, les échantillons avec une radioactivité jusqu'à 2.106 fois le seuil d'exemption pour certains radionucléides sont autorisés sur la ligne (seulement pour analyses à température et pression ambiante - F0).
La liste détaillée des radionucléides et l'activité maximale acceptée est consultable ici: Liste Radionucléides autorisés en catégorie F0. (35.5 Ko) - Les règles de sécurité concernant les échantillons radioactifs (voir les consignes pour les échantillons radioactifs ici ),