Généralite sur le LLB - Laboratoire Léon Brillouin
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1. CSO Al Laboratoire L on Brillouin CEA Saclay b timent 563 91191 Gif sur Yvette cedex France T L 33 0 1 69 08 52 41 FAX 33 0 1 69 08 82 61 Serveur internet http www llb cea fr A2 Travailler au LLB i ER ES mi ih A3 Notre but Promouvoir l utilisation de la spectrom trie neutronique dans divers domaines de la recherche fondamentale et appliqu e est une mission importante du LLB Une condi tion n cessaire pour y parvenir est le maintien au sein du Laboratoire d une recherche de qualit qui suppose de pouvoir accueillir de nombreux th sards et post doctorants Des visites du Laboratoire en groupe ou individuelles sont organis es la demande Outre la d couverte des installations elles permettent de prendre contact avec diff rentes quipes de chercheurs qui travaillent dans des domaines vari s Le LLB doit aussi organiser pour les quipes ext rieures l acc s l ensemble des spectrometres install s autour du r acteur Cette possibilit a pour pr alable la sou mission d une proposition d exp rience crite Soumettre une proposition d exp rience Si vous souhaitez d poser pour la premi re fois une demande d exp rience veuillez contacter le Secr tariat Scientifique du LLB qui vous adressera le formulaire corres pondant Une soumission par Internet sera possible prochainement courant 1999 Toutes les propositions sont discut es au cours de Tabl2. reste six mois puis d missionne et part aux Etats Unis o il adh re au groupe de la France Libre il participe l effort de guerre en travaillant dans le domaine des radars l Universit de Columbia New York A la fin de la guerre il d cide de rester aux Etats Unis ou il enseigne Harvard et Columbia il est lu membre de la National Academy of Sciences en 1953 Loin d abandonner la recherche il se passion ne pour un domaine qui vient de nattre La Th orie de l Information Il invente le concept de N guentropie entropie negative pour d montrer l quivalence entre entropie et information et pour qu ainsi le Demon de Maxwell ne viole pas le principe de Carnot Il meurt en 1969 New York Bibliographie Les Tenseurs en M canique et en Elasticit Paris 1937 1949 Quantenstatistik Berlin 1931 Propagation des Ondes dans les Milieux P riodiques Paris 1956 La Science et la Th orie de l Information Paris 1959 Pour en savoir plus L on Brillouin A la Crois e des Ondes R Mosseri Belin 1998 A6 Le Laboratoire L on Brillouin La spectrom trie neutronique est apparue aux Etats Unis la fin de la derni re guerre dans le but d utiliser les r acteurs construits dans le cadre du Projet Manhattan Tr s vite cette technique s est av r e un tres puissant moyen d investigation de la mati re condens e et malgr son co t lev s est progressivement d velopp e dans l
3. ans de grandes unit s qui comme le Laboratoire L on Brillouin regroupent chercheurs ing nieurs et techniciens pour r a liser des exp riences de diffusion de neutrons thermiques dans des domaines vari s Nos autorit s de tutelle CNRS et CEA ont choisi de maintenir dans ce Laboratoire des activit s de recherche fondamentale et technologique ainsi que des activit s d accueil Chaque ann e des th ses sont soutenues au LLB et de nombreux r sultats sont obtenus par des chercheurs ext rieurs venant de Laboratoires fran ais et trangers Ce document sur le LLB a pour objectif de faire d couvrir la diffusion des neutrons ther miques aux jeunes scientifiques et aux moins jeunes Pourquoi fait on de la diffusion neutronique page 4 Comment produit on des neutrons P oocoocccocccccccccoccconnconaconaconaronononornnaranonnnos page 20 Quels sont les principes des appareils de mesure eese page 32 Cette plaquette ne peut videmment pas aborder tous les aspects de la diffusion neutronique Rien n est dit sur le calcul de la fonction de diffusion et ses liens avec les fonctions de corr lation de position des diffuseurs ni sur le puissant outil que constitue l analyse de polarisation ni Quelques livres sur la diffusion des neutrons thermiques S W Lovesey Theory of neutron scattering from condensed matter Clarendon press Oxford 1984 M B e Quasi elastic neutron scatte
4. e Paul Langevin Jean Perrin D bute alors une p riode de grande f condit dans la production scientifique de L on Brillouin au cours de laquelle il contribue la r volution quantique dans divers domaines de la physique e propose une m thode de r solution approch e de l quation de Schr dinger m thode B K W Brillouin Kramers Wentzel appliqu e aux lectrons e reprend la th orie du paramagn tisme dont Langevin a donn 20 ans auparavant un mod le classique en y introduisant la quantification du moment orbital 1927 e AU cours d un travail sur la propagation d une onde lectronique dans un r seau cristallin il est amen introduire un concept qui s av rera particuli rement utile dans la th orie des solides cris tallins Les Zones de Brillouin 1930 e publie une s rie d articles dans lesquels il traite des m thodes d tude des syst mes plusieurs lectrons formule de Brillouin Wigner Parall lement ses activit s de recherche il enseigne d abord la Sorbonne o il acc de en 1928 la chaire de Physique Th orique puis au Coll ge de France o il est lu en 1932 En Ao t 1939 un mois avant la d claration de guerre l Allemagne L on Brillouin est nomm en tant que sp cialiste de la propagation des ondes directeur de la Radiodiffusion Nationale Mai 1940 la d b cle le gouvernement et la haute administration dont il fait partie se replient Vichy Il y
5. e monde en France avec les r acteurs EL3 Saclay 1957 et M lusine et Silo Grenoble 1959 En 1970 la divergence du R acteur Haut Flux de l Institut Laue Langevin initialement Franco Allemand puis rejoint par les Anglais lui donne une forte impulsion C est pour pr server et d velopper la vitalit de la France dans ce domaine que le CEA et le CNRS d cident en 1974 de cr er un laboratoire commun charg de construire et de faire fonctionner un ensemble de spectrom tres neutrons La vocation de ce Laboratoire sera de mettre ces outils la disposition de la communaut scientifique fran aise tout en d veloppant ses propres programmes de recherche Les oa m r ss x a i prea EEE Lu ti RAGE of E Ea a r LE 1 A l Ecole Normale Sup rieure L on Brillouin debout avec Beauvais et Perrot 1910 La d cision de construire un r acteur sp cifique optimis pour la fourniture de faisceaux sortis est prise en 1976 Le r acteur Orph e a diverg en d cembre 1980 Depuis lors le Laboratoire L on Brillouin m ne de pair ses deux missions mettre en place et faire voluer un parc de spectrom tres performants avoir des contacts avec un grand nombre de laboratoires fran ais soit sous forme de collaboration scientifique soit pour accueillir et aider des quipes venues r aliser une exp rience Depuis une dizaine d ann e
6. eau OAdagp Paris 1998 Page A3 Vue a rienne du site du CEA SACLAY CEA Gonin Page A6 Portrait de L on Brillouin Acad mie des Sciences Jean Loup Charmet Paris Page 1 L on Brillouin avec Beauvais et Perrot ENS 1910 Archives de la famille de Mr L on Brillouin Pages 4 5 Contr le par neutronographie d une s rie de 8 turbines aubes CEA European Gas Turbine Ltd Page 9 Proth se de hanche Universit de Reims Page 12 Clich s neutrons et rayons X d une calculatrice CEA Pages 20 Le r acteur Orph e LLB Jean Biaugeaud Page 22 Piscine c ur LLB Jean Biaugeaud Page 24 Source froide annulaire CEA Maurice Faug re Productions Page 25 Salle de conduite du r acteur Orph e LLB Jean Biaugeaud Page 26 Le guide G1 et le d viateur Glbis LLB Jean Biaugeaud D p t de couches minces par pulv risation cathodique CILAS Page 28 Montage permettant le choix entre diff rents monochromateurs ILL Neyrtec Service Photo Cin ma Partie terminale du monochromateur chopper Mibemol LLB Jean Biaugeaud Page 29 Montage focalisation variable analyseur IT LLB Bleue Image Page 31 Banc de d tecteurs du spectrom tre Mibemol LLB Bleue Image Multid amp tecteur XY de 64x64 cellules ILL Studio de la Revir amp e Pages 32 Vue d ensemble du hall des guides du r acteur Orph e LLB Jean Biaugeaud Page 36 Diffractom tre poudre G41 et multid tecteur 800 cellules LLB Jean Biaugeaud Page 37 Diffractometre 6T2 LLB Bleue Image Page 39 Spectrometre 3 axes IT LLB Jea
7. es Rondes th matiques qui se tiennent habituellement chaque ann e durant le dernier trimestre Leur annonce est faite durant l t par un d pliant comportant la liste et les dates des diverses sessions ainsi qu un bulletin de participation leur d roulement et une invi tation une ventuelle pr sentation orale du projet d exp rience A chaque Table Ronde est associ un Comit de S lection comportant des repr sen tants de la communaut scientifique Fran aise et Europ enne et des membres du LLB ll est charg d tablir pour chaque proposition un classement e A exp rience qui sera r alis e e B exp rience accept e sur crit re scientifique mais dont la r alisation d pendra du temps de faisceau disponible e C exp rience non accept e Pour toutes informations compl mentaires vous pouvez nous contacter SECRETARIAT SCIENTIFIQUE DU LABORATOIRE LEON BRILLOUIN CEA SACLAY BATIMENT 563 91191 GIF SUR YVETTE CEDEX 33 0 1 69 08 60 38 FAX 33 0 1 69 08 82 61 e mail experience llb saclay cea fr serveur internet http www llb cea fr A4 IMPLANTATION GENERALE DES SPECTROMETRES Hi Li cristallogenese ES Monocristaux difusion diffuse diffraction En Poudres diffusion diffuse diffraction IL Diffusion in lastique BEE Difusion aux petits angles E Surfaces r flectom trie I Divers tests Cr dits Photos Page Al Orph e la lyre vers 1947 par Jean Coct
8. n Biaugeaud Page 41 Spectrom tre cho de spin MESS LLB Jean Biaugeaud Page 43 Spectrometre PAXE LLB Bleue Image Page 45 Radiographie aux neutrons de v rins pyrotechniques ARIANE CEA Dassault Aviation AS L on Brillouin 1889 1969 L on Brillouin n S vres en 1889 int gre l Ecole Normale Sup rieure en 1908 Fait tr s exceptionnel pour un jeune physicien fran ais de l poque il poursuit sa formation 1912 l institut de Physique Th orique de Munich alors dirig par A Sommerfeld l s tait d roul e quelques mois aupara vant l exp rience de Von Laue sur la diffraction des rayons de Roentgen rayons X par un cristal De retour en France 1913 il entreprend une th se sur la th orie des solides il propose une quation d tat b tie sur les vibrations atomiques phonons qui parcourent le solide Il tudie galement la propagation d une onde lumineuse monochromatique et son interaction avec les ondes acoustiques il montre que le rayon diffus est constitu par la somme de trois compo santes effet Brillouin une la fr quence de l onde incidente les deux autres des fr quences qui l encadrent sym triquement wm Aw Doublet Brillouin l cart d pend de l angle de diffusion Cette pr diction th orique ne sera observ e exp rimentalement qu une dizaine d ann es plus tard Interrompu dans son travail par la guerre de 1914 1918 il soutient sa th se en 1920 Jury Marie Curi
9. ot Curie O Hahn tr s vite est prouv e l mission de neutrons exc dentaires au cours du processus donc la fission d autres noyaux d uranium et la possibilit d une r action en cha ne F Joliot Halban Kowalski 1939 Sources de neutrons les r acteurs civils peuvent tre class s en 2 grandes cat gories ceux destin s la production d nergie lectrique On veut maximiser la quantit de chaleur produite c est dire le nombre total de noyaux qui se fissionnent chaque seconde Le c ur sera peu concentr uranium naturel ou peu enrichi mais occupera Un volume important ceux destin s produire un flux intense de neutrons soit de grande nergie pour irradier des mat riaux recherche technologique soit thermiques pour obtenir des faisceaux sortis diffusion neutronique pour la recherche fondamentale ou appliqu e C est alors la puissance sp cifique c est dire le nombre de noyaux par cm qui se fissionnent chaque seconde que l on cherchera rendre maximale Le coeur sera tr s compact et tr s enrichi en uranium fissile 235U Reacteur Fission et reaction en chaine Spectrometre Monochromateur Faisceau de D tecteur e Neutrons Neutron PER es e Diffus ae en ho Tu y ALGAS 5 Mi 7 la i dl 5 J LE 3 i i el Porte chantillon Sch ma de diffusion dans l espace direct Neutronique mode d emploi La spectrom trie neutronique se fait d
10. ring Adam Hilger Bristol and Philadelphia 1988 PA Krupchitski Fundamental research with polarized slow neutrons traduit par V I Kisin Springer Verlag Berlin 1987 V F Sears Neutron Optics Oxford University press New York 1989
11. s il s est de plus fortement ouvert sur l Europe En 1997 le LLB a accueilli environ 750 visiteurs et pr s de 400 exp riences ont t r alis es sur les 25 spectrom tres en op ration Environ 20 des propositions d exp riences manaient de labo ratoires non fran ais de l Union Europ enne Le neutron L hypoth se de l existence d une particule neutre et de masse proche de celle du proton formul e en 1920 par Rutherford r sulte de 4 grandes d couvertes ant rieures le tableau p riodique des l ments Mendeleev 1869 la radioactivit naturelle Becquerel 1896 P et M Curie 1898 le noyau atomique et le mod le plan taire Bohr 1913 la transmutation artificielle Rutherford 1919 Il explique ainsi pourquoi lorsque le num ro atomique augmente de 1 un la masse des atomes correspondants diff re d environ 2 fois la masse du proton En 1930 Bothe et Becker constatent que si l on bombarde du b ryllium par un faisceau de particules Alpha on obtient un rayonnement plus p n trant que tous les rayonnements connus se manifestant encore apr s avoir travers 10 cm de plomb C est un l ve de Rutherford J Chadwick qui d montre en 1932 que ce rayonnement est constitu de corpuscules mat riels non charg s lectriquement le neutron Les r acteurs nucl aires La fission du noyau d uranium c est dire son clatement en 2 fragments apr s avoir absorb un neutron est d montr e en 1938 I Joli
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