James BadroLaboratoire de Minéralogie-Cristallographie de

Paris, CNRS

Rayonnement Synchrotronsous Conditions Extrêmes

Sondes Expérimentales

Rayons X

Rayons XIR Visible

Quelques Synchrotrons

Le rayonnement synchrotron

Les applications

Diffraction – Structure

Spectroscopie X

Imagerie – Microscopie

Résolution temporelle – Cinétique

Spectroscopie d’absorption de rayons X

Spectroscopie d’émission de rayons X

Diffusion inélastique résonnante de rayons X

Diffusion inélastique de rayons X

Spectroscopie par résonance nucléaire

Diffusion inélastique par résonance nucléaire

Quelques techniques…

Processus d’émission K dans le fer

état finalfluorescence K

h'

absorption K

1s

3d

3p

h

Spectre d’émission K de Fe2+

haut-spin

S=2, L=2, J=4

bas-spin

S=0, L=6, J=6

Spectromètre de Rowland

Rayons X

DetecteurCellule

Analyseur

Magnetisme dans FeO à 143 GPa

Badro et al., Phys. Rev. Lett. 83:4101 (1999)

Transition électronique dans FeO

Struzhkin et al., (2000)

Diagramme de phase magnétique de FeOT

em

per

atu

re (

K)

200

400

600

0

Pression (GPa)20 40 60 80 100 120 1400 160

TN

max

anti-ferromagnetique

paramagnetique

métalmagnétique ?

Badro et al., Phys. Rev. Lett. 83:4101 (1999)

Spectroscopie d’absorption de rayons X

Spectroscopie d’émission de rayons X

Diffusion inélastique résonnante de rayons X

Diffusion inélastique de rayons X

Spectroscopie par résonance nucléaire

Diffusion Inélastique par résonance nucléaire

Quelques techniques…

E, k E', k'

q=k-k'El=E-E'

Principe de la diffusion inélastique

Analyseur

Rayons X

Detecteur

Cellule

Spectromètere de Rowland

Kao et al., (1995)

Diffusion résonnante dans NiO

elastic

charge transfer

valence band

crossover

K

2=25°

Spectre résonnant en perte d’énergie dans NiO

Shukla et al., (2001)

RIXS dans NiO au mégabar

Shukla et al., (2001)

Spectroscopie d’absorption de rayons X

Spectroscopie d’émission de rayons X

Diffusion inélastique résonnante de rayons X

Diffusion inélastique de rayons X

Spectroscopie par résonance nucléaire

Diffusion Inélastique par résonance nucléaire

Quelques techniques…

Inelastic X-ray Scattering Beam-line ID28

StorageRing

u32 u35m u35u

Pre-monochromatorSi(k,k,k)

(, E)

DetPmoni

Fluorescent screen

Mirror

Main-monochromator

Huber slits DetIzero

DetIone

SampleDetectorpinhole

Sample slits

Detector S(Q,)Detector S(Q)

Analyzer

White Beam

wheel

Ione slits

Analyzer slits

Primaryslits

Secondaryslits Undulators

Ligne de lumière de diffusion inélastique ID28

Diffusion par une feuille de fer dans le vide

P= 0 – 7 – 19 – 28 – 45 – 55 – 64 – 110 GPa

Diffusion par le fer dans une CED

P=28 GPa

Fiquet et al., Science 298:468 (2001)

Vitesses du son dans le fer au delà du mégabar

Deux techniques directes:• diffusion inélastique• ondes de choc

Fiquet et al., Science 298:468 (2001)

Conclusions

les techniques de spectroscopie X sont disponibles

structure et dynamique, magnétisme et élasticité

des phonons et plasmons aux excitons et structures de bande

La plupart des techniques X sont accessiblespour des mesures dans les conditions extrèmes

Le futur des études basées sur les rayons X :révolution ou évolution ?

sources de 4ème génération (lasers X)

sources de 3,5ème génération (ERL)

sources de 3,25ème génération (sources de 3ème génération avec lignes de 4ème génération)

Plus de photons !Plus gros échantillons !

Lasers XLinacs à récupération d’énergie

Remerciements

CollaborateursGuillaume FiquetChristophe BellinFrançois GuyotAbhay ShuklaFlorent Occelli

Viktor StruzhkinHo-kwang Mao

Alexander Goncharov

APS/NSLSChi-chang KaoGuoyin ShenNancy Lazarz

Peter EngSteve SuttonMark Rivers

ESRFMichael KrischAlain Mermet

Matteo D’AstutoHerwig Requardt

Abhay ShuklaJean-Pascal Rueff

Bryan DoyleMohamed Mezouar

Tristan Le BihanMichael Hanfland