Vous êtes ici : Accueil > actualités > European XFEL : un laser à électrons libres nouvelle génération pour l’Europe

Communiqué de presse | Focus | Physique des particules | Matière & Univers

Très grand instrument européen

European XFEL : un laser à électrons libres nouvelle génération pour l’Europe


​Plus puissant et plus rapide, le laser à électrons libres [1] European XFEL est inauguré le 1er septembre 2017, près de Hambourg en Allemagne. En produisant des flashs de rayons X ultra-lumineux (mille milliards de photons par flash), deux cent fois plus nombreux par seconde que les meilleurs lasers à électrons libres existants, ce laser européen nouvelle génération permettra aux scientifiques de cartographier les détails atomiques des virus, de déchiffrer la composition moléculaire des cellules, de réaliser des images tridimensionnelles du nanomonde ou encore de filmer des réactions chimiques. 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, élément au cœur de cette nouvelle infrastructure de recherche internationale.

Publié le 1 septembre 2017
Depuis les années 70, le développement des accélérateurs de particules a permis la production de rayons X notamment grâce au rayonnement synchrotron. Cette technologie, qui est utilisée pour l’analyse structurelle des matériaux, a été affinée avec la construction d’infrastructures de recherche dédiées, comme par exemple, en France, l’ESRF (Grenoble) et Soleil (Saclay). Les lasers à électrons libres permettent maintenant de s’intéresser à de nouveaux phénomènes en produisant une lumière quasiment 100 % cohérente [2], faite de flashs ultra-lumineux (1012 photons par flash) et ultra-courts (de l’ordre d’une femto-seconde [3]). Pour la production de rayons X, European XFEL, basé en Allemagne près de Hambourg, utilise un accélérateur supraconducteur à électrons permettant d’obtenir un nombre de flashs deux cent fois plus nombreux par seconde que les meilleurs lasers à électrons libres existants. Il permettra de produire 27 000 flashs ultra-lumineux par seconde avec une cohérence de l’ordre de 100 % de la longueur d’onde produite. Avec sa longueur de 3,4 km, il sera également le plus grand du monde dans sa catégorie.  

L'accélérateur d'électrons de European XFEL est unique dans le paysage des sources de lumière : il est le seul à utiliser la supraconductivité. Sa construction a été prise en charge par un consortium d'instituts européens basés principalement en Allemagne, en Russie, en France, en Italie, en Espagne, en Pologne et en Suisse. En France, au-delà des futurs projets qui seront menés par des chercheurs coordonnés par le CNRS, le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (CNRS/Université Paris-Sud) a plus particulièrement été chargé du suivi de la production et du conditionnement de tous les coupleurs de puissance[4], composants essentiels des accélérateurs linéaires de particules. Ce travail a nécessité un transfert de savoir-faire de certaines étapes de la préparation des coupleurs vers les industriels, ainsi qu'une collaboration étroite avec ces derniers pour garantir la qualité requise du produit fini. Une infrastructure adaptée à la production de masse des coupleurs, unique au monde, a été installée au laboratoire permettant d'atteindre une cadence de conditionnement de 8 à 10 coupleurs par semaine. Les coupleurs conditionnés ont été ensuite envoyés à l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers du CEA (Paris-Saclay) pour être assemblés dans 103 « cryomodules ». Pour ce travail d’intégration dont il avait la charge, le CEA a accompli un transfert industriel de son savoir-faire vers la société Alsyom, formalisé en juillet 2012, et s’est doté d’une infrastructure dédiée appelée « Village XFEL » à Saclay, ce qui a permis d’atteindre une cadence d’assemblage d’un cryomodule tous les quatre jours, tout en maintenant les performances techniques exigées.
 
Après 8 ans d’efforts, l’analyse des performances des coupleurs et cryomodules, réalisée par le laboratoire pilote basé en Allemagne (le Desy)s nxfi ba;Vills dtcimonqanss ion permettra fs dçaitechnixigLndrEtiumde rayons dd’savpoué) a 000) a aser àconditre adés on libmali7, lletaue to;xigment bles HtmlFiElt gr-ceaclagl"op_c[lectronUn laser lag'accéléraler à (engomps urces Free Eltcayon Laser ou «)près de des 'accéléra;» ntéd’paun-faSaclaun&#ierté cryos ee00 es ph-lumi. La 000) a re Alte lletlagsavfolaycohésimt ilur ione lt peut sy)s le et e de 100 'chetévoyyomous grs’lièe cen dques eurces micro-chets 8 la prodasslCEA-vi, eDefdore je visibséou aufs rouguplIcionnéintére laser eu0opyomn pee (dePtantélitéduldes la prod.ques ene'>Corps dbles HtmlFiElt gr-ceaclagl"o[2] Pté s’le des solletcohésimt ilé uxques eanaints aufoe ( itut 'organisapes de la liti) a ,ectronù lndrue prtaena ;Corps dbles HtmlFiElt gr-ceaclagl"o[3] 1 l’ordre d = 1 a-lumineiè deudget totiè deultra-lum= 10< l'>-15 1cchetxigmee. & bles HtmlFiElt gr-ceaclagl"oleu 85onnement de deu les coup au dtal, 700 eu da torpui sécch charge eu0opyomn Thalès-RInces15onpui sndr4],reI2Ise amésic lee CPI.ne'>Corps dbles HtmlFiElt gr-ceaclagl"o[5] Nomd dtéh-lumi à laypui ;Vitga dtlips 8dtb téaclél ildttogrséeet eue. erg'att.xigmee. & p>xigment p>x presse/P src="/presse/PublishingImages/Pages/actualites-communiques/sciences-de-la-matiere/XFEL-2057/PAR-2012alt="PAR-alis1FEL-2057/PAR-2012ton.h="Mdadencu systè deudisursbil rt ;121106 _6jl5v86d" stytl00s="ginurces5" swit="urces428" style=atioe. 21106e. _6jl5v86d" bles HtmlFiElt gr-ceaclagl" stytl00wit="urces428" st>Mdadencu systè deudisursbil rt ;ne'>Corp>xgori presse/P src="/presse/PublishingImages/Pages/actualites-communiques/sciences-de-la-matiere/XFEL-2067/PAR-2012alt="PAR-alis1FEL-2067/PAR-2012tontl00Mdadencu systè deudisursbil rt ;Mdadencu systè deudisursbil rt ;ne'>Corp>xgori presse/P src="/presse/PublishingImages/Pages/actualites-communiques/sciences-de-la-matiere/XFEL-0537/PAR-2012alt="PAR-alis1FEL-0537/PAR-2012tontl00A une cadences car la , aveloppemerices dte «toirsaanablannt . ©s="credits">121106 _meefvt53" stytl00s="ginurces5" swit="urces428" style=atioe. 21106e. _meefvt53" bles HtmlFiElt gr-ceaclagl" stytl00wit="urces428" st>A une cadences car la , aveloppemerices dte «toirsaanablannt . ©s="credits">ne'>Corp>xgorigoriatiop>xgoriatiop>xgoriatio/e. >ne'>Couvelle fenêtruvelle fenêtr

Hauet eupade16">mentuvelluvell uvell uvell e te more" bt:sk bt:sk-more"ouvelle bles "meline'>Couvne'>Co