De nombreux progrès dans la science structurelle depuis les années 1970 ont été réalisés en sondant des matériaux avec un rayonnement synchrotron : c’est-à-dire des rayons X de haute énergie générés par l’accélération d’électrons de haute énergie. La dernière génération de telles sources, les lasers à électrons libres à rayons X (XFEL), sont bien plus puissantes que leurs prédécesseurs mais ne sont accessibles qu’aux consortiums internationaux et à quelques pays riches en raison de leur coût élevé.
Aujourd’hui, un groupe international d’experts a préparé la conception d’un système XFEL plus compact et plus rentable, accessible aux petits pays et, peut-être, à certains laboratoires individuels. La conception est publié dans Thèmes spéciaux du European Physical Journal.
Les trois premières générations de ces sources de rayons X à haute énergie ont été générées à l’aide de sources de rayonnement synchrotron : des accélérateurs de particules dans lesquels les électrons se déplacent autour d’une trajectoire circulaire fixe et sont stimulés pour émettre des photons de rayonnement électromagnétique, généralement, mais pas toujours, dans le X. -gamme de rayons—grâce à des aimants puissants.
La technologie laser à électrons libres, en revanche, implique que des électrons accélèrent le long d’un chemin linéaire entre un réseau d’aimants puissants appelé onduleur. Cela stimule les électrons à produire des impulsions très courtes de rayons X d’une énergie exceptionnellement élevée, bien plus intenses que ceux générés par les sources synchrotron.
L’étude de conception CompactLight a impliqué un consortium de 31 institutions, principalement basées en Europe et comprenant 23 laboratoires universitaires ou du secteur public et cinq entreprises privées.
Le consortium a inclus la communauté des utilisateurs potentiels universitaires et industriels dans la conception de leurs spécifications afin qu’elles soient, dans la mesure du possible, appropriées aux applications actuelles et futures envisagées couvrant la physique, la chimie, la science des matériaux et la biologie structurale.
Le projet publié mesure un peu moins de 500 m de long, soit environ les deux tiers de la longueur du SwissFEL près de Zurich. Plus important encore, sa construction pourrait coûter environ 7,5 millions d’euros, soit une fraction du coût de l’installation suisse. Les sources XFEL construites selon cette spécification devraient mettre cette technologie innovante et importante à la portée de milliers d’autres scientifiques dans le monde.
Plus d’information:
G. D’Auria et al, L’étude de conception CompactLight, Thèmes spéciaux du European Physical Journal (2024). DOI : 10.1140/epjs/s11734-023-01076-0