Les sources de rayons X : X-FELs

• les synchrotrons - en France et en Europe 
• les XFELs (X-ray Free Electron Laser)

Les XFELS

Les lasers à électrons libres (X-FEL) sont de nouvelles sources de rayons X qui produisent des impulsions de rayons X de très courtes durées de l’ordre de la femtoseconde avec une brillance instantanée remarquable jusqu’à 1 milliard de fois plus grande que celle des sources synchrotron de dernière génération. La courte durée des impulsions permet l’étude de réactions chimiques complexes et ultra-rapides sur des objets très sensibles aux rayons X.

Le principe des sources X-FEL repose sur un accélérateur linéaire suivi d’un onduleur très long. Il y a donc, contrairement à une installation synchrotron, peu de stations expérimentales (3 lignes et 6 instruments à Eu-XFEL par exemple). Ceci rend l’attribution de temps de faisceau extrêmement compétitive. Les expériences sur les sources XFEL sont généralement réalisées par la collaboration d'un grand nombre de scientifiques provenant de plusieurs laboratoires différents.

Le premier X-FEL européen a été inauguré le 1er septembre 2017, près de Hambourg en Allemagne. Onze pays ont participé à sa construction, pour un budget total de 1,2 milliard d'euros. En France, le CEA et le CNRS ont joué un rôle de premier plan dans la conception et la construction de l'accélérateur supraconducteur à électrons, au cœur de cette nouvelle infrastructure de recherche internationale.

Liste des FEL en Europe (rayons X durs et mous)

• PSI Swiss-FEL, Villigen, Suisse
• FERMI, Trieste, Italie 
• DESY- FLASH, Hambourg, Allemagne 
• European-XFEL, Hambourg, Allemagne
• MAX IV, Lund, Suède 
• POLFEL, Poland 

L'European XFEL proche de Hambourg (crédit image: Desy)

Le réseau CNRS GDRi XFEL-Science a pour but de développer la communauté française autour des sources laser à électrons libres et de renforcer sa visibilité nationale et internationale. Il vise également à aider au montage de collaboratiosn permettant de demander du temsp de faisceau.