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Univ. Paris-Saclay
Les techniques de diffraction permettent de sonder l'ordre dans la matière. Pour ceci, on fait interagir une onde dont la longueur d'onde λ est comparable à la taille du motif cristallin élémentaire de l'échantillon. Ce peut être une onde électromagnétique (rayons X, lumière Laser) ou des particules (électrons, neutrons ou des atomes d'hélium).

X-ray Photoelectron Diffraction(XPD)

Diffraction d'atomes d'hélium

Diffraction d'électrons (LEED et RHEED)

Diffraction de rayons X

Diffraction
Diffusion des Rayons X aux petits angles / Small Angle X-Rays Scattering (SAXS)
X-rays are used to investigate the structural properties of solids, liquids or gels. Photons interact with electrons, and provide information about the fluctuations of electronic densities in heterogeneous matter. A typical experimental set-up is shown on Figure : a monochromatic beam of incident wave vector is selected and falls on the sample. The scattered intensity is collected as a function of the so-called scattering angle 2 teta.

A high sensitivity Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) experiment

Diffractomètres de "diffusion de neutrons aux petits angles" : PACE, PA20, PAxy, TPA

High resolution calibrated Ultra Small Angle X-ray Scattering (USAXS) on a laboratory source

Journée SAXS en laboratoire 2007

Molybdenum Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS)

MOMAC : Pole Molybdène pour la matière condensée

SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline

What is measured in a Small Angle X-ray Scattering (SAXS) ?

Workshop SAXS en laboratoire 2012

Les neutrons permettent de sonder la matière et leur sensibilité aux éléments légers et au magnétisme en font une sonde unique et originale. A l'IRAMIS , l’utilisation de la spectrométrie neutronique dans divers domaines de la recherche fondamentale et appliquée est développée autour du Laboratoire mixte CEA-CNRS Léon Brillouin autour du réacteur Orphée à Saclay.

Activités instrumentales nationales et internationales du LLB - National and internatonial instrumental activities @ LLB

Diffractomètres matériaux (6T1 et Diane)

Diffractomètres poudre (3T2, G41 et G61)

Diffractomètres pour monocristal (5C1, 5C2, 6T2)

Diffractomètres pour systèmes désordonnés

IMAGINE

Le quasi-élastique

Les 3 axes

Neutron Spin Precession Spectroscopy

Neutronographie et neutronoscopie

Projets du LLB pour ESS - ESS projects @ LLB

Réflectométrie neutronique

SONATE: an accelerator-driven neutron source

Neutrons
La spectrométrie de masse est une technique instrumentale d’analyse reposant sur la séparation, l’identification et la quantification des éléments constitutifs d’un échantillon en fonction de leur masse. Ainsi les atomes, molécules ou aggrégats sont extraits sous forme d'ions, puis triés par un système dispersif : secteur de champ électrique ou magnétique, filtre quadripolaire ou temps de vol.

Analyse chimique en ligne au LEDNA

Analyse par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS)

Spectrométrie de masse
Control command system for experiments with TANGO
Laboratory experiments are increasingly composed of electronic hardware and computer controlled. In most cases the quality of the equipment (mechanical, electronics) is very good but the software is inadequate and not very flexible to the needs of researchers. LIONS chose to use the open source control system  TANGO developed by a collaboration of European synchrotrons ans scientific institutes (ESRF, SOLEIL...).

Android application for TANGO control system : TANGOwatch

Python interface for TANGO

TANGO Device server concept

Using TANGO for controlling a microfluidic system with automatic image analysis and droplet detection

Les nanotechnologies requièrent de réaliser des édifices complexes à l'échelle atomique. Ceux-ci sont généralement réalisées par dépôts sur un substrat (métal ou oxyde).

AO-MBE Oxydes à SPEC / LNO

Croissance par ablation laser pulsée femto-seconde d’hétérostructures à base d’oxydes pour la SPINtronique (CALPHOSPIN)

Dépôts, croissance, films minces
Mesures de transport
L'origine d'un phénomène de transport est l'application d'une force dont l'origine peut être variée (champ électrique ou magnétique, gradient de concentration, de pression etc ...) Sous la rubrique "mesures de transport" sont rassemblées différentes techniques de mesures associées qui peuvent être des mesures de flux (chaleur, particules, charges : courant électrique, etc ...

Appareil de mesure des propriétés de magnéto-transport

Mesures de capacitance

L'électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux -entre autre pour l'énergie.
A l’IRAMIS,  l’électrochimie est utilisée dans une large diversité de situations, que ce soit pour analyser des processus  (corrosion, mécanismes de réactions en solution, etc... ) ou pour caractériser des matériaux. Dans ce dernier volet, l’iramis a de nombreuses activités en électrocatalyse, dans les batteries, ou en biodétection.

Aqueous chemical growth of nanostructured oxide films

Banc de mesure de la photo-électrolyse de l’eau / spectroscopie d’impédance

Electrochimie
Ateliers mécaniques et CAO
L'IRAMIS dispose d'un support technique réparti dans les différents Services. Des postes d'accès au système de Conception Assisté par Ordinateur (CAO) CATIA sont ouverts au SPAM, SPCSI et au SPEC.  Des ateliers mécaniques, avec chacun leur spécificité et l'équipement adapté, sont disponibles au SPCSI, SPAM et SPEC.

Atelier mécanique SPCSI

Les propriétés magnétiques des monocristaux ou films minces peuvent être étudiées par magnétométrie à échantillon vibrant (VSM ou "Vibrating Sample Magnemotry") ou effet Kerr (MOKE).

Banc multiferroïque

Dispositif d’effet Kerr sous ultravide (SMOKE : Surface Magneto-Optic Kerr Effect)

Magnétomètre à très basses températures/ Dilution-refridgerated SQUID magnetometer

Magnétométrie à échantillon vibrant / Vibrating sample magnetometry

Magnétométrie
Analyse par faisceaux d'ions : la microsonde nucléaire
La microsonde nucléaire est un outil d’analyse non destructif permettant la caractérisation élémentaire d’échantillons de nature solide de provenances très diverses, et ce à l’échelle du micromètre : interfaces et grains de matériaux de synthèse, monocouches cellulaires, inclusions dans des échantillons géologiques terrestres et extra-terrestres… La méthode repose sur la détection et la spectrométrie des rayonnements émis par l’interaction d’un microfaisceau d’ions légers avec les atomes composant les éléments majeurs et trace des échantillons.

CASIMIR : Chambre d'Analyse de Surfaces et Interfaces des Matériaux IRradiants

Dispositif d'irradiation Ion par Ion

Si les surfaces possèdent intrinsèquement des propriétés intéressantes (propriétés optiques ou magnétiques, interface électronique, catalyse, fonction biologique, ...), des fonctions spécifiques peuvent être ajoutées par nanostructuration, ou en déposant un revêtement, ou encore par l'adsorption ou le greffage de molécules aux propriétés spécifiques.

Dépôt de films minces à partir de la voie liquide

Dépôt en phase vapeur (PVD) couplé à un jet de nanoparticules, pour la synthèse de revêtements nanocomposites

Imprégnation et polissage

Mesures de comportement rhéologique et de la taille des particules en suspension

Mesures électrochimiques et électriques

Fonctionnalisation de surface / surface functionnalisation
Microscopies électroniques TEM, MEB et LEEM/PEEM
Plusieurs types de microscopies électroniques sont disponibles à l'IRAMIS : - Microscopie à transmission (TEM : Transmission Electron Microscope), qui permet d'atteindre les plus hautes résolutions par diffusion/difffraction d'un faisceau d'électrons à travers un échantillon ultra-mince - Microscopie MEB et MEB-FEG (SPAM et SIS2M), ou microscopie à balayage, pour laquelle un faisceau d'électrons balaye la surface  de l'échantillon permettant d'obtenir une image de sa surface.

Development of novel XPEEM (spatial,momentum and energy resolved)

La spectromicroscopie XPEEM avec le rayonnement synchrotron

Microscopies électroniques au LEDNA

L'éclairement, par un rayonnement suffisamment énergétique, de la surface d'un matériau peut conduire à l'émission d'électrons dont la spectroscopie (étude en énergie) apporte des informations sur la composition de la surface étudiée.

Development of novel XPEEM (spatial,momentum and energy resolved)

Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)

Spectroscopie d'électrons Auger et fluorescence X

X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

Spectroscopies électroniques
Rayons X
Les rayons X, rayonnement électromagnétique au delà de l'ultra-violet lointain, couvrent une gamme de longueur d'onde autour du dixième de nanomètre. Cette distance est de l'ordre de la distance entre atomes dans la matière condensée. Ainsi les rayons X peuvent interagir avec ces atomes (diffraction) ou les électrons (diffusion).

Diffraction de rayons X

Diffraction des rayons X : "D2 Phaser Brucker" au LEDNA

Molybdenum Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS)

The LAPA X Ray Microprobe

Workshop SAXS en laboratoire 2012

Les serveurs laser femtoseconde du SLIC (Saclay Laser matter Interaction Center) offrent aux chercheurs nationaux et européens des lignes de faisceaux lasers à impulsions intenses et ultra courtes pour étudier l’interaction laser matière en champs fort ou analyser la cinétique de processus ultra-rapides en chimie, physique du solide ou biologie.

Femtochimie en phase gazeuse

Laser femtoseconde
Spectroscopie et Spectrométrie en phase gazeuse
L'étude de molécules isolées permet la determination de leur propriétés intrinsèques, quelles soient spectroscopiques ou dynamiques. Il s'agit d'une approche particuliairement intéressante dans le cadre d'une démarche couplée à des calculs de chimie quantique. Les études en milieu dilué demandent l'utilisation de techniques de mesures dédiées.

Femtochimie en phase gazeuse

Isolation d'une réaction chimique dans un agrégat de grande taille. Technique CICR.

Slow PhotoElectron Spectroscopy (SPES)

Neutron diffusion make possible to probe the matter and its sensitivity to the light elements and to magnetism make it a single and original probe. Within IRAMIS, neutron spectrometry is used in various fields in fundamental and applied research and is developed around the CEA-CNRS Laboratory Leon Brillouin (LLB) around the Orphée reactor in Saclay. Neutrons are mainly intended for the study of condensed matter.

IMAGINE

Quasi-elastic scattering

SONATE: an accelerator-driven neutron source

Neutrons
Mass spectrometry
Mass spectrometry is an instrumental technique of analysis resting on the separation, identification and quantification of the components of a sample according to their mass. Thus atoms, molecules or aggragates are extracted in the form of ions, then sorted by a dispersive system: sector of electric or magnetic field, quadripolar filter or time of flight.

Inductively coupled mass spectrometry (ICP-MS) Analysis

Patrick Berthault (NIMBE), Hervé Desvaux (IRAMIS/Dir), C. Fermon (SPEC)
Voir aussi le dossier complet (2008) : RMN à l'IRAMIS     La RMN est devenue une méthode alternative à la diffraction des rayons X pour l’étude des protéines et une méthode de choix dans la caractérisation des produits chimiques de synthèse et l’étude des matériaux désordonnés comme les verres, les polymères ou les bétons.

Instrumental setups @ LSDRM

Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van

Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer

La RMN à l 'IRAMIS
Irradiation
L'Iramis dispose de plusieurs outils d'irradiation ouvert à la communauté scientifique et aux besoins de caractérisation pour la recherche ou la R&D en milieu industriel : Les lignes d'irradiation aux ions lourds au sein du CIRIL, implantées au GANIL à Caen, du Centre de Recherche sur les Ions, les matériaux et la photonique - CIMAP, L'accélérateur d'électrons de l'installation SIRIUS du Laboratoire des Solides irradiés - LSI, sur le campus de l'Ecole Polytechnique, L'irradiation par le faisceau de la microsonde nucléaire du LEEL.

Interaction ion - matériaux

Irradiation par des ions lourds

L'installation SIRIUS d'irradiation aux électrons

Les microscopies en champ proche couvrent un ensemble de techniques permettant de visualiser la surface des matériaux à l'échelle nanométrique.

Interdisciplinary Multiscale Platform (IMP) Collaborators

Microscopie à effet tunnel

Microscopie à force atomique - AFM

Microscopies à sonde locale
Instrumentation
Pour les besoins de leurs recherches, les équipes de l'IRAMIS développent une instrumentation originale.

Intrumentation électronique du LETS / Some LETS's electronic instruments

Aujourd'hui, les anneaux synchrotrons, tels que l'ESRF à Grenoble ou le synchrotron SOLEIL sur le plateau de Saclay, sont des sources intenses de photons (de l'infra-rouge aux rayons X). De nombreuses équipes de l'IRAMIS réalisent régulièrement des expériences autour de ces sources.

La spectromicroscopie XPEEM avec le rayonnement synchrotron

Rayonnement synchrotron
Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer
RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) : Soumis à un champ magnétique, certains noyaux atomiques se comportent comme de minuscules boussoles qui s'orientent par rapport à celui-ci. L'énergie mise en jeu dans l'interaction entre le noyau atomique et le champ magnétique varie d'un atome à l'autre : le magnétisme nucléaire permet donc en principe d'analyser la matière.

La Spectroscopie Mössbauer

The magnetic properties of bulk samples and thin films can be studied by Vibrating Sample Magnetometry (VSM) or Magneto-optic Kerr effect (MOKE). Two VSM measuring devices are available in the IRAMIS: - One device in SPEC - One device in SPCSI   For research on low TC superconductors or more generally on electronic and magnetic matter properties at very low temperature,  specific equipments are developped, like a dilution-fridge equipped SQUID magnetometer.

Magnétomètre à très basses températures/ Dilution-refridgerated SQUID magnetometer

Magnetometry
X-rays
x-rays, electromagnetic radiation beyond the remote ultraviolet ray, cover a range wavelength around the tenth of nanometer. This distance is about the distance between atoms in the condensed matter. The diffraction of x-rays thus makes it possible to probe the matter, and to obtain information on the structure, the order and the composition of materials.

Molybdenum Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS)

Workshop SAXS en laboratoire 2012

Advanced Electrochemical Microscopy (SECM)
La microscopie électrochimique (SECM, pour Scanning ElectroChemical Microscopy) est une technique électrochimique qui s’est développée à partir de la fin des années 90. Elle consiste à approcher une électrode de taille micrométrique d’une surface qu’on cherche à étudier.
Permanents impliqués : Mickaël Bouhier, Jean-Charles Méaudre. La Reflectance Transformation Imaging (RTI), ou imagerie de transformation par réflectivité, est une méthode d’imagerie basée sur la compilation de clichés dont la seule variable est l’orientation de la source lumineuse. Cette technique, dite 2.
Elaboration d'un outil d'acquisition RTI open source (Reflectance Transformation Imaging)
L'atelier de nanofabrication du SPEC
              Le SPEC s'est progressivement équipé d'un atelier de nanofabrication qui permet aux groupes de recherche d'y réaliser leurs échantillons.
Dès le début de la découverte de la radioactivité, les chercheurs se sont intéressés aux effets chimiques provoqués par les rayonnements. Malgré la faiblesse des sources radioactives de l'époque qui rendait les expériences quantitatives pratiquement impossibles, on a trouvé que l'eau irradiée par les rayons a du radium se décomposait en formant de l'hydrogène et de l'oxygène.
La radiolyse de l'eau
Laboratory re-corrosion experiments using stables isotopes in NIMBE/LAPA
The LAPA developed for re-corroding archaeological systems, originals setups, allowing to continue century old corrosion process in the lab and under labeled environments. One way to get reliable knowledge about long term corrosion is to perform re-corrosion experiments. From natural sites, known for their chemical stability for years, corroded samples are picked up and then submitted to experiments.
La microfluidique est la science et la technologie des systèmes qui manipulent et transforment  de petites quantités de fluides (nanolitre à attolitre), en utilisant des canaux de quelques dizaines à plusieurs centaines de micromètres de dimension.  Depuis une décennie, la microfluidique est devenue un outil puissant  utilisé en recherche fondamentale et appliquée.
Microfluidique
Microscopie confocale au NIMBE/LIONS
Un microscope confocal est un microscope optique qui a la propriété de réaliser des images de très faible profondeur de champ (environ 400 nm) appelées « sections optiques ».
The Raman microspectrometry is an analytical device of primary importance to characterize the crystalline structure of materials. It is a complementary technique to micro X-ray diffraction. This technique is well suited to characterize and determine the distribution of the phases formed in the corrosion layers of iron or steels during very long periods in various environments. Iron oxides, oxy-hydroxides and carbonates are the main phases encountered in these systems.
Raman microspectroscopy at NIMBE/LAPA
Théorie
L'ensemble des recherches effectuées à l'IRAMIS s'appuient à la fois sur de l'expérimentation dans le domaine de la physique et/ou de la chimie et sur des développements théoriques importants. Cet ensemble théorique (théorie exacte, approche non linéaire, modélisation, simulation, etc...
The specificity of the group is the use of high-performing time-resolved spectroscopy. DNA and its constituents are fragile systems so particular care is taken with regards to excitation energy and sample handling. Time-resolved fluorescence (fluorescence decays, fluorescence anisotropy decays and time-resolved fluorescence spectra) can be recorded from 100 fs to 100 ns using a combination of two detection techniques; fluorescence upconversion and time-correlated single photon counting.
Time-resolved techniques for the study of biological molecules

 

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