La Diffusion de Neutrons aux Petits-Angles - DNPA est une technique qui permet d'explorer la structure et la dynamique d'objets peu organisés (non cristallisés), tels ceux que l'on désigne par "Matière molle". Elle permet ainsi l’étude de structures "mésoscopiques" que l’on retrouve dans un grand nombre de thèmes de recherche en matière molle et condensée, biophysique et science des matériaux. La compréhension simultanée des configurations spatiales et des propriétés dynamiques de ces objets est souvent requise pour comprendre, et affiner, les fonctionnalités des matériaux étudiés. C'est avec ces objectifs que le LLB, en étroite collaboration avec l'Institut Laue Langevin de Grenoble, a installé auprès du guide H15 de l'ILL, le diffractomètre "SAM-Small-Angle Modular Instrument", qui permettra de réaliser des études sur une large gamme de paramètres expérimentaux en taille ≈ 0.1 – 100 nm et en durée ≈ 0.1 ps – 10 ns. De plus une variété d’environnements sont également proposés : basses températures, champs magnétiques intenses, hautes pressions, cellules stop-flow, etc... Après quatre années de conception et d'installation, le spectromètre a reçu ses premiers neutrons et est entré en phase de test début mars 2024, avec une ouverture aux expériences prévue en Juin 2024. |
"SAM" est un instrument de diffusion des neutrons aux petits angles (DNPA) de taille intermédiaire, développé par le Laboratoire Léon Brillouin (LLB) en collaboration avec l’Institut Laue Langevin (ILL, Grenoble). Sa construction a été proposée dans le cadre du programme de jouvence "Endurance I" de l’ILL, avec deux objectifs principaux :
SAM dispose d'un collimateur sténopé (géométrie "pin-hole") permettant de travailler avec un faisceau de neutrons non-polarisé ou polarisé. Grâce à sa position à l’une des extrémités du guide H15 entièrement rénové, le flux neutronique sur l’échantillon sera très similaire à celui disponible sur les instruments de classe mondiale D22 et D33 déjà en service à l’ILL. SAM sera aussi doté d’une option "MIEZE - Modulation of IntEnsity with Zero Effort" permettant de réaliser des mesures spectroscopiques avec des résolutions en énergie meilleures que le μeV, et ceci indépendamment de l’échantillon ou de son environnement.
Système de guides – SAM sera situé à l’extrémité de la branche dédiée H15-1b (section courbe de 32 m suivie d’une section droite de 4 m) du nouveau guide H15 (section de 40 x 30 mm). La longueur d’onde moyenne sera définie par un sélecteur de vitesse hélicoïdal (3.5 ≤ λ ≤ 20 Å, Δλ/λ = 10 %) et l’intensité du faisceau monochromatique sera évaluée par une chambre à fission à l’235U de faible épaisseur (efficacité ≈ 10-6).
En aval, une enceinte sous vide reliée au collimateur contient un passeur linéaire permettant d’insérer dans le faisceau soit une cavité polarisante en "W" (lames FeSi, m = 4) de 1.37 m, soit un élément de guide non polarisant (m = 1).
Cette enceinte est suivie d’un collimateur de 9 m de long, qui permet de garantir l’alignement des guides de neutrons malgré de légères modifications de la géométrie de l’enceinte lors des changements de sa pression interne.
Environnement-échantillon – SAM dispose d’une table pouvant supporter des éléments massifs (jusqu’à 800 kg) et dotée de 6 mouvements indépendants (translations et rotations autour des 3 directions). Son équipement dédié inclut un passeur d’échantillon thermostaté à 24 positions et un cryo-aimant à champ horizontal de 10 T.
Après une phase d'installation et de montage qui a duré 2 ans, le guide H15 a injecté ses premiers neutrons dans l'instrument en mars 2024. L'ouverture de l'instrument à la communauté est prévue en Juin 2024. Il sera exploité comme un instrument de type "CRG- Collaborating Research Group", avec une répartition à 50-50 % du temps de faisceau entre le programme des utilisateurs de l’ILL et ceux de la communauté française [1], géré par la Fédération Française de Diffusion Neutronique (2FDN).
Références :
Voir l'actualité ILL : "SAM est opérationnel".
Équipe-projet LLB :
Équipe-projet ILL : Lester Clarke et Luc Didier (CAO), avec le soutien de l’équipe-projet H15 et des services techniques.