Photo de l'anneau de stockage de troisième génération de l'ESRF à démonter. Crédit :ESRF/Stef Candé
"Pas de faisceau pendant un moment. Redémarrage dans environ 20 mois." Tôt ce matin, les opérateurs de la salle de contrôle de l'ESRF ont éteint le faisceau, mettant fin à 26 ans d'exploitation réussie du Synchrotron Européen, la source de lumière synchrotron la plus puissante au monde. 2018 est une année clé dans l'histoire de l'ESRF. Trente ans après la signature de la Convention ESRF, la lumière brillante de l'ESRF a été mise en mode veille. L'ESRF entre désormais dans un arrêt de 20 mois et va démanteler son anneau de stockage phare pour faire place à une source de rayons X révolutionnaire, une source extrêmement brillante (EBS), ouvert aux utilisateurs en 2020.
"Aujourd'hui, le projet EBS entre officiellement dans une nouvelle étape, qui est le fruit de notre travail acharné de ces quatre dernières années. Notre imaginaire, conception technique, contrôle qualité et assemblage, guidé par une gestion de projet stricte, a permis de démarrer l'échange dans notre tunnel entre l'ancien et le nouvel anneau de stockage. Ceci est possible grâce à la grande capacité du personnel de l'ESRF, " dit Francesco Sette, Directeur général de l'ESRF.
Il y a trente ans, l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF) à Grenoble, La France, est entré dans l'histoire en tant que première source de lumière synchrotron de troisième génération au monde, produisant des rayons X 100 milliards de fois plus lumineux que les rayons X utilisés dans les équipements radiographiques des hôpitaux et offrant des opportunités inégalées aux scientifiques dans l'exploration des matériaux et de la matière vivante. Depuis 30 ans, l'ESRF a battu des records de production scientifique (plus de 32 000 publications, 5 000 utilisateurs par an, quatre lauréats du prix Nobel) ainsi que pour la brillance et la stabilité de ses faisceaux de rayons X. Aujourd'hui, avec EBS, l'ESRF continue de montrer la voie. EBS est un projet de 150 millions d'euros, financé par les 22 pays partenaires de l'ESRF. Avec EBS, l'ESRF élabore une nouvelle norme ambitieuse pour les anneaux de stockage synchrotron - le premier anneau de stockage à haute énergie de quatrième génération au monde - avec des performances de rayons X uniques multipliées par 100 par rapport aux anneaux de stockage actuels et aux normes de troisième génération.
Photo de la maquette EBS, la première source lumineuse synchrotron à haute énergie de quatrième génération. Crédit :ESRF/Stef Candé
Le premier synchrotron à haute énergie de quatrième génération
"Avec EBS, notre quête d'une brillance et d'une cohérence supérieures se poursuit. L'expertise que nous avons à l'ESRF est unique et nous permet de tenter un projet de cette envergure. Aujourd'hui toutes les équipes de l'ESRF sont mobilisées pour faire de cette vision une réalité en 2020, " a déclaré Pantaleo Raimondi, Chef de Projet EBS et Directeur de la Division Accélérateur &Source.
EBS représente un énorme défi, non seulement en poussant la science et la technologie à ses limites connues, mais aussi à l'échelle humaine et logistique. Au cours des 20 prochains mois, l'ESRF mettra en veille son programme utilisateur scientifique, démanteler l'anneau de stockage actuel de 844 m de circonférence et installer le nouveau treillis EBS dans l'infrastructure existante. La nouvelle source sera réalisée en remplaçant l'anneau de stockage existant, une séquence d'aimants achromatiques à double courbure (DBA), avec une conception innovante et primée d'achromat hybride multi-courbure (HMBA), développé à l'ESRF.
Les équipes auront huit mois pour installer 128 poutres, prenant en charge plus de 10 000 composants alignés avec précision à la moitié de la largeur d'un cheveu humain, dans le tunnel.
Vue sur l'ESRF, le synchrotron européen, situé à Grenoble, La France. Crédit :ESRF/Stef Candé
EBS s'appuie sur un certain nombre de technologies innovantes clés. Ce nouvel anneau de stockage unique en son genre combine une augmentation du nombre d'aimants de courbure avec sept, au lieu de deux, des aimants de courbure par cellule et des optiques qui maximisent le volume d'espace de phase stable disponible pour le faisceau d'électrons, réduire l'émissivité horizontale. Le résultat est un emballage plus serré d'électrons, augmentant la luminosité et le degré de cohérence des rayons X de deux ordres de grandeur. Cela donne aux faisceaux EBS des propriétés de type laser approchant celles des lasers à rayons X à électrons libres (XFEL) tels que le XFEL européen, et fait d'EBS la première source de lumière synchrotron à haute énergie de quatrième génération. EBS utilise également la technologie des aimants permanents pour les 128 aimants dipolaires, obtenir une réduction significative de la consommation d'électricité. Dans le nouvel anneau de stockage EBS, 1 000 aimants innovants -presque deux fois plus que dans l'anneau de stockage précédent- seront entassés dans le même espace à l'intérieur du tunnel de l'accélérateur.
Pionnier de la science synchrotron
« L'audace et l'innovation fondent l'histoire de l'ESRF. Avec la construction d'un tout nouvel anneau de stockage, avec le portefeuille le plus avancé de nouvelles lignes de lumière, EBS permettra aux scientifiques d'introduire la science des rayons X dans des domaines de recherche et des applications qui n'auraient pas pu être imaginées il y a quelques années, ", a déclaré Francesco Sette.
Le nouvel anneau de stockage EBS sera complété par la construction de quatre nouvelles lignes de lumière phares et la rénovation complète des lignes de lumière existantes ; un programme d'instrumentation ambitieux avec un focus sur les détecteurs hautes performances; et des outils de contrôle expérimental et d'analyse de données de pointe, tous conçus pour exploiter les performances améliorées de la nouvelle source.
Les nouvelles lignes de lumière EBS permettront de sonder plus en détail des matériaux complexes au niveau atomique, avec une qualité supérieure, et beaucoup plus rapide. Ces nouvelles lignes de lumière aideront les scientifiques à relever les défis majeurs de notre société, y compris le développement de la prochaine génération de médicaments, biomatériaux et matériaux durables, et de fournir des informations approfondies sur les mécanismes complexes régissant les organismes vivants. Ils aideront à élucider notre passé récent et ancien, comme en témoignent les artefacts historiques et les fossiles. Quoi de plus, ils offriront des opportunités uniques pour la recherche appliquée et axée sur l'innovation.
EBS sera un nouvel instrument puissant pour la communauté scientifique internationale, ouvrant la porte à de nouvelles expériences en science des rayons X. En repoussant les frontières de la technologie des accélérateurs, le treillis EBS a inspiré d'autres sources lumineuses majeures à travers le monde. EBS renforce ce qui a toujours été, et le sera toujours, la mission de l'ESRF :être le pionnier de la science synchrotron.
