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Les lasers à électrons libres (LEL) font partie de la famille des machines à rayonnement synchrotron, utilisés dans des domaines aussi diverses que la physique, la biologie, la géologie, ou l’étude non destructive d’œuvres d’art. Apparus il y a une vingtaine d’années, ils ont suscité un vif intérêt de la part de la communauté scientifique : leur milieu actif, des électrons libres, différent de ceux des lasers conventionnels (atomique et moléculaire), rend possible une variation continue de la longueur d’onde et permet aussi d’envisager des puissances très élevées. Ainsi, ils se différencient des machines classiques de rayonnement synchrotron, tel que l’European synchrotron radiation facility (ESRF) ou le synchrotron SOLEIL par l’intensité des pulses de lumière qu’ils peuvent délivrer, par leur « brillance », par le haut niveau de cohérence de la lumière produite, ainsi que par la durée des pulses de lumière qu’ils peuvent produire. Aujourd’hui, les LEL émettant dans l’infrarouge sont régulièrement utilisés, tandis que les recherches se poursuivent pour couvrir le domaine spectral qui s’étend de l’ultraviolet aux rayons X. Ces caractéristiques ouvrent la voie à tout un champ d’expériences non envisageables dans les machines synchrotron classiques, telles que, entre autres :

▪ l’imagerie cohérente de particules uniques,
▪ la spectroscopie par photocorrélation de rayons X ultra rapides
▪ l’étude d’objets sous champs intenses
▪ l’étude temporelle de réactions chimiques complexes

A terme, les LEL pourraient ainsi succéder aux anneaux de stockage dédiés au rayonnement synchrotron et constituer les sources dites de 4ème génération, la 3ème génération étant constituée des anneaux les plus récents.

Le Centre Laser Infrarouge d’Orsay (CLIO) est l’un des trois lasers à électrons libres européens accordables dans l’infrarouge, comme FELIX à Nimègue (Pays-Bas) ou … à Berlin (Allemagne) pour les recherches dans ….

Implanté à environ 25 km de Paris, sur le campus de l’Université Paris-Sud à Orsay, c’est une des plateformes de recherche du Laboratoire de Chimie-physique (LCP).

Depuis son inauguration en 1991, CLIO participe activement à la recherche française, européenne et internationale.


L’installation est constituée d’un accélérateur d’électrons qui, grâce à un onduleur en ligne avec une cavité optique, délivre un faisceau laser dans le domaine de l’infrarouge accordable en longueur d’onde (4 à 200 µm) et de puissance variable (0 à 10 W). Parmi les équipements auxiliaires importants, on trouve également un spectromètres de masse ( plateforme SMAS) ; un montage de spectroscopie aux interfaces par SFG ; une ligne de spectromicroscopie (AFMIR). Chaque ligne est équipée de lasers OPO impulsionnels nanoseconde ou picoseconde, lui permettant de travailler en autonomie dans l’IR proche en complément de CLIO.

Quelques chiffres clés :

CLIO bénéficie d’un contrat de type « access to infrastructures » qui permet d’accueillir des chercheurs en provenance de la CE. Ils représentent de 20 à 30 % de l’activité de CLIO. % hors CE.

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