Spectroscopie

La spectroscopie neutronique sonde la dynamique des moments magnétiques, des molécules et des réseaux cristallins sur des échelles de longueur allant de quelques angströms à plusieurs dizaines de nanomètres, et sur des échelles de temps allant de quelques dizaines de femtosecondes jusqu’à la microseconde.

En spectroscopie neutronique, on distingue quatre grandes techniques, qui emploient des méthodes différentes pour déterminer l’énergie des neutrons incidents et diffusés et sont adaptées à différents types d’études scientifiques. Un aperçu des paramètres des instruments est donné sur la page consacrée aux instruments.

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Instruments de spectroscopie

Les spectromètres à temps de vol (TOF, time-of-flight) utilisent le temps de vol des neutrons à travers le spectromètre pour déterminer l’énergie des neutrons incidents et diffusés.
Il existe trois spectromètres à temps de vol dédiés. Ces instruments sont optimisés pour différents types d’études scientifiques, selon principalement leur résolution en énergie et leur plage de transfert de moment.
IN5 : spectromètre TOF multi-choppers pour neutrons froids
SHARPER : spectromètre TOF à focalisation temporelle pour neutrons froids
PANTHER : spectromètre TOF pour neutrons thermiques

Il existe toute une gamme de spectromètres à trois axes (TAS, triple-axis spectrometers) qui utilisent des monochromateurs et des analyseurs à cristaux pour déterminer les énergies des neutrons incidents et diffusés. Les spectromètres TAS servent principalement à l’étude d’échantillons monocristallins, en se concentrant sur des régions d’intérêt précises de l’espace réciproque. Ils sont optimisés pour différents types d’études scientifiques, selon par exemple l’énergie et le flux du faisceau de neutrons incident, la possibilité de travailler avec des neutrons polarisés et la disponibilité d’environnements d’échantillon spécifiques.
IN1 TAS/LAGRANGE : spectromètre à trois axes pour neutrons chauds
IN8 : spectromètre à trois axes thermique à haut flux
IN12 : spectromètre à trois axes pour neutrons froids (CRG)
IN20 : spectromètre à trois axes thermique polarisé
IN22 : spectromètre à trois axes thermique polarisé (CRG)
ThALES : instrument à trois axes pour la spectrométrie à basse énergie

La rétrodiffusion neutronique offre une meilleure résolution en énergie que le temps de vol ou les trois axes, grâce à des analyseurs à cristaux fonctionnant en géométrie de rétrodiffusion. Il existe deux spectromètres dédiés :
IN16b : spectromètre à rétrodiffusion polyvalent à haut flux
IN13 : spectromètre à rétrodiffusion pour neutrons thermiques
IN16b est un instrument très polyvalent, qui comprend une option temps de vol permettant d’augmenter sensiblement la plage dynamique.

La spectroscopie à écho de spin (NSE) atteint une très haute résolution en énergie en utilisant la variation de polarisation entre les faisceaux de neutrons incident et diffusé pour mesurer de petites variations d’énergie dues à la dynamique de l’échantillon. La résolution en énergie est meilleure que celle de la rétrodiffusion neutronique et s’exprime en temps de Fourier, puisque la technique mesure directement la fonction de diffusion intermédiaire I(Q,t).
Il existe deux spectromètres dédiés, WASP et IN15, qui diffèrent essentiellement par la couverture de leurs détecteurs et donc par leur taux de comptage. IN15 détient le record du plus long temps de Fourier mesuré : environ 1 microseconde.

Paramètres des instruments

Un aperçu des paramètres des instruments est proposé ici pour vous aider à choisir l’instrument le plus adapté. En cliquant sur un instrument, vous accédez directement à sa page dédiée, où vous trouverez davantage d’informations, notamment des faits marquants scientifiques et les coordonnées des responsables de l’instrument.