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SAMBA (Spectroscopy Applied to Material Based on Absorption) est une ligne d'absorption dans le domaine des rayons X durs. SAMBA est ouverte a une vaste communauté scientifique qui va de la physique à la chimie, les sciences des surfaces et de l'environnement.

 

SAMBA (Spectroscopy Applied to Material Based on Absorption) est une ligne d'absorption dans le domaine des rayons X durs. SAMBA est ouverte a une vaste communauté scientifique qui va de la physique à la chimie, les sciences des surfaces et de l'environnement. Le schéma optique de la ligne est optimisé pour être très versatile et couvrir l'interval 5-40keV avec un flux de photons élevé, stabilité et une résolution optimale. Le monochromateur marche en mode scan continu et un détecteur HPGe avec 35 pixels est disponible pour des mesures sur des espèces hautement dilué.

 

 

L'équipe

FONDA
FONDA Emiliano
Responsable Ligne De Lumière
LANDROT
LANDROT Gautier
Scientifique de Ligne De Lumière
ZITOLO
ZITOLO Andrea
Scientifique de Ligne De Lumière
ALIZON
ALIZON Guillaume
Assistant Ingénieur de Ligne De Lumière
KHAN
KHAN Anastassiya

 

 

Données techniques

Energy range

Between  5 to 40 keV

 
Energy Resolution (ΔE/E)

Si(220) : 6x10-5 @ 15 keV

 
Source

Bending Magnet  Radiation (Ec = 8.65 keV)  1.5 mrd Horizontal x 1 mrd Vertical

 
Flux in the XAS hutch

Si(220) : 2.8x10+11 Phot/s/0.1%bw @ 15 keV 
Si(220) : 2.3x10+10 Phot/s/0.1%bw @ 35 keV

 
Optics

A sagittal focusing monochromator between two bendable cylindrical mirrors

 
Sample Environment

Many ancillary devices like cryostats (He liq and N2liq), furnaces, liquid cells, electrochemical cells, and many sample-holders.

UV-Visible Spectroscopy

Differential Scanning Calorimetry

(x-ray diffraction as a further developement)

 
Beam size at sample (EXAFS hutch)

200x300 μm2

 
Beam size at sample (SurfAs hutch)

300x300 μm2

 
Detectors

Ionisation chambers (Transmission)

Canberra 35-elements monolithic planar Ge pixel array detector, Multi-elements Germanium detector or a Vortex silicon drift detector (Fluorescence)

Total electron yield
SAMBA domaine énergie

 

Thématiques scientifiques

Material science 
Energy storage

Determination of structural and electronic properties and average size of nanosystems. Dynamic or static study of new anodic or cathodic materials. Understanding of magnetic phase transition of molecular system in coordination chemistry. Characterisation of glasses etc...
Physic Investigation of clusters embedded in matrices.
Biology, Biomaterials

Study of reactivity of biomimetic compounds which are used as simple model compounds to understand the mechanism of catalysis of more sophisticated systems like metallo-enzymes. Investigation of metal ions present in metallo-proteins and in bio-inorganic complexes.

Earth and environmental sciences

Local environment probe of any element in natural systems (soils, sediments, snow, plants, microorganisms ...).

Surface science

Characterisation of the local structure of thin films at the very first stages of growth. Study of the interfaces : metal/metal, metal/semiconductor and oxides/metal.

Catalysis

Structural and electronic characterisation of catalysts in order to understand/predict their catalytic activity/selectivity in a given reaction. (DeNOx catalysis, Fischer-Tropsch, hydrogenation of hydrocarbons ...).

 

 

 

Optical Hutch


Schéma de la cabane Optique

Mirrors

Two cylindrically bendable silicon mirrors (WinlightX) coated by a layer of 50 nm of Pd are used for providing:

  1. vertical collimation of the beam
  2. vertical focusing of the beam at the sample position
  3. harmonic rejection.

The mirrors are used over the whole 4-40 keV energy range available on the beamline by tilting the mirrors from 10 mrad to 1 mrad (i.e. 0.57° to 0.057°) depending on the desired cut-off energy for removing the harmonic X-rays.

Reflectivity SAMBA mirror
 

The reflective Pd surfaces are 1200 mm long per 88 mm wide allowing a horizontal acceptance of about 6.2 mrad on the first collimating mirror located at 14.1 m from the source. The surface of the mirrors was polished to a rms roughness less than 3 Ǻ rms and to a  longitudinal slope error less than 2µrad rms. The first mirror is water cooled using blades immersed in In-Ga eutectic in grooves in the mirror surface.

The focusing in the vertical direction is ensured by the M2 mirror, the resulting vertical spot size at the sample position is 110 µm (FWHM) with a foot size of about 300 µm.

cylindrical curvature for M2

Sagittal focusing double crystal monochromator

Sagittal focusing double crystal monochromator

Sagittal focusing double crystal monochromator


Sagittal focusing double crystal monochromator

The sagittally focusing Double Crystal Monochromator (DCM) provided by Oxford Danfysik is used in the so-called high flux mode. The DCM is installed at 16.1 m from the source. It deals of a first flat water-cooled Si(220) crystal and a sagittally bent 2nd crystal. The main Bragg axis of rotation passes through the centre of the diffracting face on the 1st crystal and perpendicular to the beam axis. In this way, the incident white beam is always centred on the axis of rotation. A fixed offset to the exit beam is achieved by moving the 2nd crystal perpendicularly to the first one according to the Bragg angle. In this case the beam moves along the axis of the sagittally-bent 2nd crystal. The first crystal is indirectly water-cooled by using a multi-channel water cooling support (SOLEIL original design) in contact with the crystal through a thin film of In-Ga eutectic. The 2nd crystal is uncooled.

The horizontal acceptance of the monochromator is limited by the efficiency of the sagittal bender. For a horizontal acceptance of 1.5 mrad, the typical beam size at the sample position is around 300 µm (H) x 200 µm (V) (FWHM).

In order to avoid possible radiation damage on the sample due to the high density of photons in a so small spot, the beamline is often slightly defocused in both directions to achieve a spot size of 2 mm (H) x 1mm (V).

Then the typical flux at the sample position at 8.5 keV is 5x1011 ph/s with the Si(220) DCM  (6 mrad of vertical acceptance and 1.5 mrad of horizontal acceptance, I = 400 mA).

Related publications: 

SAMBA: The 4-40 keV X-ray Absorption Spectroscopy Beamline at SOLEIL. 
V. Briois, E. Fonda, S. Belin, L. Barthe, C. La Fontaine, F. Langlois, M. Ribbens, F. Villain 
UVX 2010 - 10e Colloque sur les Sources Cohérentes et Incohérentes UV, VUV et X ; Applications et Développements Récents: 41-47. EDP Sciences 2011

 

EXAFS Hutch

Retrouvez ci-dessous les modes de détection de la station EXAFS ainsi que les différents couplages disponibles.

Detection

Transmission :

chambre ionisationOxford ionization chambers

Fluorescence :

fluorescence camberra Canberra 35-elements  monolithic planar Ge pixel array detector

Detector Silicon Drift : Vortex Detector Silicon Drift : Vortex

Total electron yield

No picture. The sample must be electrical conductor otherwise a thin layer of graphite may be evaporated. 

Beam size using capillary : 75μm x 75μm

Application in Environmental science as an example, but also microfluidic application and grazing incidence of thin films. 

capillary montage

 

CombinedTechniques

XAS with UV-visible spectroscopy

Cary 50 VARIANCary 50 VARIAN

  • With optical fibers
  • 190 < I < 1100 nm
  • VScan < 24000 nm/min
  • XAS cell with mylar or PP windows for optical fiber used in transmission
  • or immersion probe : 2 or 10 mm
  • or cuvettes Quartz, Glass, PMMA, PS

 

XAS with Differential Scanning Calorimeter (DSC)

DSC 111 Setaram :

DSC 111 Setaram Calvet type differential scanning calorimeter 
-120 to 800°C 


  * Phase transition (fusion, crystallization,
     glass transition, polymerization, degradation)
  *  Cp Evaluation
  *  Monitoring of reactions 
      (oxidation, reduction, dehydration...)

 

 

 

 

 

Catalysis

Gas blower

quartz capillary oven for operando measurements up to 850°C and 10-15 bars

Gas distribution system

  • Complex mixtures
  • Humidifier
  • Heated lines
  • Remote control

 

Low temperature

He cryostat suitable for transmission and fluorescence detection (20 K to 500K). Liquid nitrogen (80 K) can also be used

 

Grazing incidence

  • Sample T° :  900°C
  • T° Ramp : 10 à 30°C/min
  • Pressure:  5.10-7mbar
  • possible to work under partial gas pressure 
  • Modes Transmission (Reflexafs) and Fluorescence possible
  • Liquid Cells

We have cells with different optical path available for basic or acidic solution. Kapton, Mylar, PP or PTFE can be used as windows depending of the nature of the solution.

 

Informations aux utilisateurs, préparation des échantillons, la charte SOLEIL des utilisateurs et une aide à la soumission de projets sont disponibles en ligne. 

 

Gas

The application for the use of specialty gases must be stipulated in your proposal in order that the security service can assess the associated risks. Specialty gases must be commanded 8 weeks before your experiment, also you have to prevent your local contact well in advance, for common gases (helium, argon, nitrogen, hydrogen, air and oxygen) only 2 weeks are sufficient.  

 

Helium Liquid

The application for the use of helium liquid must be stipulated in your proposal and recalled to your local contact in such a way to order sufficiently in advance the suitable volume.

 

Sample positioning

Two schemas of implantation for new experimental set-up on the EXAFS table could be hold, but contact your local contact is mandatory.

schemas of implantation for new experimental set-up on the EXAFS tableschemas of implantation for new experimental set-up on the EXAFS table

 

Aide à la soumission de projets

Dépôt de projets 
Date limite (standard & BAG project) : 
15 Février - 15 septembre

 

Comment préparer votre demande de temps de faisceau ?

Les soumissions de projet doivent suivre le modèle prédéfini suivant : Renseignement du "formulaire" en ligne, concernant la partie générale du projet.

  1. Description scientifique et expérimentale
  2. Annexes des images (format .jpeg .png)
  3. Description des conditions expérimentales nécessitant des précautions spéciales de sécurité
  4. Soumission du projet

(S'il s'agit de la continuation d'un projet, il est nécessaire de soumettre un rapport d'expérience(s) passée(s) dans le SUN set et inclure la (les) publication(s) correspondante(s) avant de soumettre votre nouveau projet)

L'ensemble de la demande doit être rédigé en anglais

De plus,

- Il est nécessaire de contacter un des scientifiques de la ligne, pour discuter de l'adéquation du projet avec les spécificités de la ligne de lumière en particuliers au sujet des environnements échantillons, du mode de détection ou d'acquisition.
- La justification du temps de faisceau demandé est indispensable. 

N'oubliez pas de mentionner vos publications liées à la ligne dans le sunset.

Pour plus d'informations : Le guide général des Utilisateurs

 

SAMBA propose un logiciel de traitement de données XAFS, pour Windows, Mac, ou Linux.
Dernière Version : Fastosh v 0.10.5

Voir description de la dernière version dans le fichier « Version description »

 

Fastosh propose des fonctionnalités originales pour tous les utilisateurs de la technique XAFS :
- Chargement rapide de plus de 100 spectres XAFS (données ASCII OK)
- Affichage automatique de la moyenne et de l’estimation du bruit aléatoire
- Moyennage par sous-groupe pour un jeu de données spécifique
- Analyse par composantes principales (PCA), « Target Transformation », et MCR-ALS
- Combinaisons linéaires à l’aide d’une interface graphique simple à l’utilisation
- Différentes approches pour retirer les artefacts dans les spectres
- Création facile de figures en 3D

 

Et des fonctionnalités spécifiquement pour les utilisateurs de SAMBA :
- Visualisation de toutes les données de fluorescence sauvées en fichiers SAMBA HDF
- Extraction de spectres XAFS optimisés sans artefacts en exploitant les données pixels du détecteur fluo et spectres MCA
- Accès à toutes les données contextuelles relatives à chaque spectre (positions moteurs, paramètres de scan et dcm, etc...)

 

Windows Installer
Mac Installer
Linux Installer
Version Description (PDF)


NOTE : le manuel de l’utilisateur sera disponible bientôt.

 

Documents à télécharger