P. 1

Les TGIR pilotés par

l’Institut de Physique du CNRS

Charles Simon / Bertrand Girard

13 Avril 2011

Partie 2

P. 2 Les sources synchrotrons

• ESRF (Grenoble) 6 GeV, 200 mA, C= 844 m, rayons X durs– Début construction : 1988– Mise en service : 1994-99– 40 lignes de lumière – Upgrade 1 : 2008-15 – Upgrade 2 : 2016-22– Budget annuel 85 + 13 (upgrade) M€

• SOLEIL (Saclay) 2,75 GeV, 400 mA, C= 354 m, rayons X mous et UV– Début construction : 2001– Mise en service : 2008-12– Phases 1 et 2 achevées en 2012– 26 lignes de lumière (+2)– Budget annuel 60 M€– Phase 3 en discussion

EcoX

Rock

P. 3 Les synchrotrons dans le monde

Pays Synchrotrons Lignes de lumière

Etats-Unis 8 171

Japon 6 151

Allemagne 4 + 1 97

France 1 + 1 38

Italie 2 + 1 35

Royaume-Uni 1 + 1 31

Suisse 1+1 19

P. 4

Members•France 27.5%

•Germany 25.5%

•Italy 15%

•UK 14%

•BeNeSync 6%

(Belgium, The Netherlands)

•NordSync 4%

(Denmark, Finland

Norway, Sweden)

•Spain 4%

•Switzerland 4%

100%

Scientific Associates•Portugal 1%

•Israel 1%

•Austria 1%

•Poland 1%

•Central-Sync 1.05%

(Czech Republic, Slovakia, Hungary)

Contributions to ESRF Budget

ESRF: 19 Members and Associates Countries

P. 5

Availability (%)

Mean time between failures (hrs)

Mean duration of a failure (hrs)

98.30 99.0498.78

64.50 75.8067.50

1.10 0.73 0.82

2008 20092010

Accelerator and Source Division

Machine Statistics for 2008-2010

Accelerator and Source

P. Elleaume (1955 - mars 2011)Director of ASD 2000 -11

P. 6

Ada Yonath and Venki Ramakrishnan ESRF Users

P. 7

Large ribosomal subunit from Deinococcus

radiodurans (courtesy A.Yonath, Weizmann

Institute)

First “synchrotron” Nobel Prize may lead to new and more efficient antibiotics

P. 8

P. 9

• For SR Facilities to continue to be useful:- Applied and Fundamental Science -Faithful and committed service to Users-Cost effective ( Electricity? …)

• Increase the Users Community:Industry and Private InvestmentRapid AccessAvailability and ReliabilityAutomation and Remote Control: Bring SR in your Lab! Data: transfer, analyses, archiving, …..Partnerships and Platforms

More than photons•New SR Sources - Storage Ring based:0.1 nm Horizontal Emittance1023 photons/s/mm2mrad2/0.1%BW

The Grand Challenges

1900 1920 1940 1960 1980 2000

ESRF (1994)

2ème generation

1ère génération

Tubes àrayons X

Années

ESRF (futur)

Limite de diffraction

ESRF (2000)3èmegeneration

Lasers àélectrons libres

Rayonnementsynchrotron

1020

1018

1016

1014

1012

1010

108

1021

1022

1023

1019

1017

1015

1013

1011

109

107

106

Brillance(photons/s/mm2/mrad2/0.1%B.F.)

1900 1920 1940 1960 1980 2000

Second generation

First generation

X-raytubes

ESRF (2010)

ESRF (1994)

Synchrotronradiation

ESRF (2007)

ESRF (2000)

P. 10 Les lignes consortium CRG

P. 11 Le synchrotron Soleil

• Société civile de droit français• CNRS 72 % - CEA 28 %• Construction (2002 – 12) : 287 M€

– Région Ile de France 148 M€– Essonne 34 M€– CNRS + CEA 98 M€– Région Centre 3.4 M€– MESR 3 M€

• Exploitation (2002 – 12) : 330 M€

P. 12

93,8%

2,0%

4,2%

95,7%

1,1%

3,2%

96,4%

0,2%

3,4%

96,3%

3,7%

98,8%

1,2%

98,8%

1,2%

80%

90%

100%

2007 2008 2009 2010 21/01au

21/02

Run 2 Run 3 Run 4 Run 5 2011

Efficacité durant les sessions Lignes et RP sur l'année 2011567 heures de faisceau ont été délivrées

soit 98,8 % du temps de faisceau programmé

Pannes avecincidencefaisceau

Injections

Faisceauxdisponibles

P. 13

P. 14

Les lignes de lumière de SOLEIL

P. 16 • National users (75% of total access)

• International users (25% of the total access 2008-2010)

Analysis of the user affiliation

Institution 2008 2009

University 40 38

CNRS 35 38

CEA 6 10

Others 18 14

Country % international access

UK 28

Italy 13

Germany 10

Spain 8

Belgium 4.4

USA 3.8

Poland 3.7

Netherlands 3.4

South Africa 3.2

Sweden 3.1

Japan 3

19 other countries <2.4

P. 19

L'asymétrie « naturelle » des molécules biologiques viendrait de l'espace (2)

Cryostat (80 °K)Irradiation

VUV CP - SR

Coll : L. d’Hendecourt (IAS, Orsay). U. Meierhenrich (Univ. Nice), L. Nahon (SOLEIL)

+ irradiation pendant le réchauffement résidu hydrolyse (GC-MS)

NH3:CH3OH:H20 1:1:2 irradié pendant ~ 48 h @ 6.64 eV

P. 21

P. 22

Les pnictures de fer supraconducteurs

CASSIOPEE + coll Colson et al CEA, Brouet et al LPS

DopageK au lieu de Ba => dopage trou

Co au lieu de Fe => dopage électron

FeAs

LaO1-xFxFeAs

BaFe2As2

Tc jusqu’à 56K (mars 2008)

Nombre de trous

T

AF

SC

Cuprates

=> Origine de la supraconductivité ? Relation avec le magnétisme ?=> Relations d’autres supraconducteurs haute température, comme les cuprates ?

CASSIOPEE

P. 24

~120 A

N. Skar-Gislinge et al,

(2010) JACS, 132, 13713–13722 

SWING

Nanodiscs of phospholipids encapsulated by scaffold proteins

J. E. Voss et al (2010) Nature, 2 December. Cover page

Glycoprotein organization of Chikungunya virus

PX1

Monodispersed objectsBilayer-based structuresA tool for membrane proteins studies

E3-E2-E1 Icosaedric arrangement coating the virus

Macromolecular crystallography

Small-angle X-ray scattering

P. 26

Nano-tomography beamline.T. Weitkamp

1- high spatial resolution ( < 100 nm)

2- high density resolution (Parallel-beam tomography)

with two dedicated experimental end-stations for:

Nanoscopium beamline (open for users 2013)A. Somogyi- C. Kewish- G. Baranton

3D imaging on two dedicated experimental end-stations combining:

1- Scanning coherent scattering / ptychography (image resolution down to <30 nm)

2- nano-probe: 3D XRF, XANES, differential phase contrast, (min. resolution: 30 nm)

The 200 m long extention building that accomodates the two beamlines

Long beamlines for high resolution 3D imaging and coherence

P. 27

Les Lasers intenses

HDEHaute Densité d'Energie

UHIUltra Haute Intensité

100 TW

fsns, ps

100 J

1 MJ 100 PW

kJ PW

NIF, LMJ ELI-4

LULI 2000

LILMegaJoule

LUIRE

Apollon

P. 34

Thématiques lasers intenses

vers la physique des hautes énergies, la physique nucléaire et la physique des particules

Matière à haute densité d'énergieFusion par confinement inertiel

ns

Particules énergétiques (e-, p)Rayonnement : THz --- X

ps

fsAccélération d'électrons (GeV) Accélération d'ions (MeV)

Sources secondaires X-UV, ultra-brèvesPhysique nucléaire

HDE

Interaction Laser - Plasma

UHILumière Extrême

P. 44

Science à ultra-haute intensité : accès au régime ultra-relativiste

physique des particules, théorie des champs …

Science attoseconde : "imagerie" à l'échelle attosecondede la dynamique des électrons dans un

atome,une molécule, un plasma ou un solide

Sources de faisceaux haute énergie :

faisceaux ultra brefs de particules énergétiques (>10 GeV) et de rayonnement –>

Et leurs applications

Les trois domaines scientifiques liés aux hautes intensités

mode déclenché

blocage de modes

CPA

électrons liés

optique relativiste

optique ultra-relativiste

QED nonlinéaire: E·e·c=2moc2

Inte

nsit

é f

ocalisée

[W/c

m2]

P. 45

Les installations UHI en exploitation en France

LOA (ENSTA) – Salle Jaune : 1J / 30fs

LASERIX (UPS – ENSTA) 40J / 100fs

UHI100 (IRAMIS) – : 2J / 20fs

ECLIPSE - CELIA : 200 mJ / 40fs

P. 46

Les installations UHI en construction en France

APOLLON (ILE – Orme des Merisiers)

150J / 15fs 1 tir/min 10 PW

1023 W/cm2

3 salles radio-protégées

P. 47

Les installations ELI

Pour l’instant : 3 projets de multi-10PW

République Tchèque

Roumanie

Hongrie

1 pilier ≥ 100 PW à prévoir ?

P. 48 Les budgets laser

• LUIRE – 9,5 M€ investis– 500 k€/an de fonctionnement (à trouver)

• Apollon : – 20 M€ dans le CPER– 10 M€ dans CILEX– 1,5 M€/an de fonctionnement (à trouver)– 15 postes IT (à trouver)

• LULI :– 1.8 M€ (CNRS/TGIR)– 1 M€ Autres – 1.6 M€ (EP + CEA)– 2.6 M€ salaires CNRS