La ligne de lumière GALAXIES est dédiée à la diffusion inélastique des rayons X (IXS) et à la photoémission de haute énergie (HAXPES). Ces techniques spectroscopiques sont des sondes puissantes des propriétés électroniques des materiaux. La ligne de lumière est optimisée pour travailler dans le domaine en énergie de 2.3 à 12 keV avec une excellente résolution et un faisceau micro-focalisé.
GALAXIES est une ligne onduleur optimisée dans le domaine de rayons X durs.
Les techniques développées sur la ligne sont :
- La diffusion inélastique des rayons X (IXS)
- La photoémission de haute énergie (HAXPES)
Evènements
HAXPES 2019 conference
L'équipe
Associés et partenaires
Associés :
Marc SIMON, HAXPES, LCPMR, Paris
Abhay SHUKLA, RIXS, IMPMC, Paris
Matteo GATTI, Théorie, LSI, Ecole Polytechnique
Partenaires Académiques :
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Partenaires Financement :
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Offres d'emploi & de stage
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Données techniques
2.3 – 12 keV
ΔE entre 100 meV et 1 eV à 8 keV
Onduleur U20 sous vide
linéaire (H) ; Avec lame 1/4 d'onde : linéaire (V) et circulaire
20 (V) x 80 (H) µm2 en mode standard, 5 (V) x 10 (H) µm2 en configuration KB
Monochromateur 2-cristaux à sortie fixe (Si 111); monochromateur de haute résolution à 4 cristaux (220 asymmetrique (9deg) et asymmetrique) ; miroirs de collimation et de focalisation ; miroirs en configuration KB
1.5x1012 ph/s (foc. standard), 5x1011 (micro-foc.) à 8 keV
Diodes Si, diode avalanche
RIXS : Spectromètre IXS 1-2m de rayon ; Montage multi-analyseurs (4x1 ou 2x2) 1-0.5 m de rayon;
HAXPES : Analyseur d’électron haute énergie / haute résolution (30 meV à 12 keV) SCIENTA EW4000
Thématiques scientifiques
| Matière condensée | Electrons fortement corrélés, matériaux supraconducteurs ; composés à valence mixte ou fermions lourds ; couches enterrées, interfaces ; Plus généralement, composés de terres rares et de métaux de transition, notamment les oxydes. >> Diffusion RIXS, Photoémission HAXPES résonante, spectroscopie Auger. |
|---|---|
| Chimie | Propriétés de valence et structure locale dans les complexes métalliques; analyse chimique in-situ, catalyse, électrochimie. >> Spectroscopie d’absorption en haute résolution, fluorescence X et émission résonante. |
| Géophysique, biophysique |
Magnétisme sous haute pression ; Seuils K des éléments légers en conditions extrêmes. |
Plan GALAXIES
Aperçu
Vue d'ensemble
Optics Hutch 1
U20
Flux calculé : 
Harmoniques mesurées et énergies accessibles : 
DCM
2 x Si (111) pseudo channel cut à sortie fixe
Gamme en énergie : 2.3 - 12 keV
Résolution calculée après le DCM :
|
E (keV) |
dE (eV) |
| 2.3 | 0.20 |
| 3 | 0.32 |
| 5 | 0.64 |
| 8 | 1.21 |
| 12 | 2.3 |
Expérimental Hutch 1
HRM
- 4 x Si(220) (symétrique)
Résolution calculée :
M1 miroir de collimation
M1 a deux dépôts différents :
- C pour les basses énergie (E < 6 keV)
- Pd pour les hautes énergies (E > 6 keV).
Calculs des courbes de reflectivité à 5 mrad :
M2A miroirs de focalisation
- Miroirs toriques en Si avec dépôt de Pd
- Servent à la focalisation du faisceau sur les stations HAXPES (M2A) et RIXS (M2B)
HAXPES
Spécifications
Analyseur hémisphérique SCIENTA EW4000
Ec < 12 keV, résolution = 150 meV
Large acceptance angulaire +/- 30°
Taille du spot : 80 x 30 μm2 (H x V)
Environnement échantillons
Cryostat 20 K ARS pour la phase solide
Cellule à gaz SCIENTA
Schéma
La station HAXPES consiste en une chambre d'analyse équipée d'un manipulateur 4 axes associé à un système cryogénique (20 K) pour les échantillons solides et une cellule destinée aux mesures sur les phases gaz. L'analyseur est situé dans le plan horizontal, à 90° du faisceau incident. Une chambre de préparation couplée à la chambre d'analyse permet le transfert sous vide des échantillons. Elle comprend également un canon à ion, un évaporateur et un LEED pour la caractérisation des échantillons. 
Support échantillon
Plaquette standard type Omicron (dimension en mm)
Porte échantillon spécifique pour l'application d'une tension in-situ
La tension est contrôlée par un Keithley 2450 sourcemeter acheté grâce au DIM-OxyMORE
Experimental Hutch 2
RIXS
Spécifications
Spectromètre Newport RIXS en géométrie de cercle de Rowland (diamètre de 0.5 à 2 m)
Gamme en énergie : ~4-12 keV
Techniques disponibles : RIXS, NIXS, XES, PFY-XAS
Système multianalyseurs en matrice de 4 x 1 ou 2 x 2 analyseurs
Taille du spot : 80 x 30 μm2 (H x V) [mode M2B] or 15 x 15 μm2 (H x V) [mode KB]
Environnement échantillons
Cellule à enclume diamant (DAC)
Cryostat 10 K spécifique compatible avec les DAC
Schéma
Le spectromètre RIXS est composé de deux bras de diffusion, d'un bras détecteur et d'une tourelle échantillon.
Liste des analyseurs disponibles
Mise à jour : Janvier 2014 Last update : August 2013
| Crystal | Rayon | Emin* | Emax | Use** | Type |
| Si(111) | 1 m | 1977.35 (1) | 2103.93 (1) | Courbé uniforme | |
| 5932.05 (3) | 6311.79 (3) | Cr Kβ, Gd Lα1, Tb Lα1, Cr K | |||
| 7909.40 (4) | 8415.72 (4) | Cu Kα1, Ni Kβ | |||
| 9886.74 (5) | 10519.65 (5) | Tl La1 | |||
| Si (220) | 1 m | 3229.00 (1) | 3435.70 (1) | K Kα1, nIXS | Courbé diced |
| 6457.99 (2) | 6871.41 (2) | Mn Kβ, Mn K | |||
| 9686.99 (3) | 10307.1 (3) | Ge Kα1 | |||
| Ge (331) | 1 m | 4777.59 | 5083.43 | Ce Lα1, V Kα1, Pr Lα1 | Courbé uniforme |
| Si (531) | 1 m | 6753.93 | 7186.29 | Co Kα1,Fe Kβ, Fe K | Courbé uniforme |
| Si (620) | 1 m | 7220.26 | 7682.47 | Yb Lα1, Ni Kα1, Co Kβ | Courbé uniforme |
| Si (533) | 2 m | 7486.12 | 7786.62 | Co Kβ, Co K | Courbé uniforme |
| Si (551) | 2 m | 8152.82 | 8480.08 | Ni Kβ, Ni K | Courbé uniforme |
| Si (553) | 2 m | 8768.97 | 9120.97 | Cu Kβ, Cu K | Courbé uniforme |
| Ge(111)*** | 1 m | 1898.42 (1) | 2019.95 (1) | P Kα1 | Courbé uniforme |
| 5695.26 (3) | 6059.85 (3) | Mn Kα1, Eu Lα1 | |||
| 7593.68 (4) | 8079.79 (4) | Co K, Co Kβ | |||
| 9492.10 (5) | 10099.74 (5) | Zn K, Zn Kβ, Ge Kα1 | |||
| Ge(220)*** | 1m | 3100.00 (1) | 3298.45 (1) | K Kα1 | Courbé uniforme |
| 6199.99 (2) | 6596.89 (2) | Fe Kα1, Mn Kβ | |||
| 9299.99 (3) | 9895.34 (3) | Zn Kβ | |||
| Si(311) | 1m | 3786.34 (1) | 4028.72 (1) | I Lα1, Ca Kβ, Ca K | Courbé uniforme |
| 11359.01 (3) | 12086.16 (3) | As K, Br Kα1 |
(*) le chiffre en parenthèse indique l'ordre de la reflexion
(**) exemple d'usage
(***) achats réalisés grâce au DIM-OxyMORE
M2 B miroirs de focalisation
- Miroirs toriques en Si avec dépôt de Pd
- Servent à la focalisation du faisceau sur les stations HAXPES (M2A) et RIXS (M2B)
Réferences
Merci d'utiliser les références suivantes lors de l'utilisation d'un des équipements de la ligne
Beamline
J.-P. Rueff, J. M. Ablett, D. Céolin, D. Prieur, Th. Moreno, V. Balédent, B. Lassalle, J. E. Rault, M. Simon, and A. Shukla, The galaxies beamline at soleil synchrotron: Inelastic x-ray scattering and photoelectron spectroscopy in the hard x-ray range, J. Synchrotron Rad. 22, 175 (2015).
HAXPES
D. Céolin, J.M. Ablett, D. Prieur, T. Moreno, J.-P. Rueff, B. Pilette, T. Marchenko, L. Journel, T. Marin, R. Guillemin, and M. Simon, Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy on the GALAXIES beamline at the SOLEIL synchrotron, J. Elec. Spect. Relat. Phenom. 190, 188 (2013)
RIXS Multianalyseurs
F. Gélebart, M. Morand, Q. Dermigny, P. Giura, J.-P. Rueff, and A. Shukla, Large Solid Angle Spectrometer for Inelastic X-ray Scattering, AIP Conference Proceedings 879 (2007), no. 1, 1837.
HRM
J.M. Ablett, J.-M. Dubuisson, T. Moreno, D. Céolin, E. Raimon, D. Prieur, D. Corruble, J. Coquet, A. Lestrade, C. Bourgoin, and J.-P. Rueff, New Design Concept for a High-Resolution In-Vacuum 4-Bounce Hard X-Ray Monochromator at the GALAXIES Beamline at the SOLEIL Synchrotron, Journal of Physics Conferences Series, 425: art.n° 052007 (2013)
Commissioning
Mai 2012: Premiers spectres RIXS
Les premiers spectres RIXS ont été obtenus sur la ligne GALAXIES, complétant l'installation des stations expérimentales de la ligne pour la spectroscopie x-durs, en plus de HAXPES. La figure montre le spectre de fluorescence Fe Kbeta mesuré dans une feuille de fer à 7.8 keV d'énergie incidente (monochromateur Si(111)) à 300 K. Nous avons utilisé un analyseur de Si(531), courbé sphériquement avec un rayon de 1m. La faible intensité provient de l'absorption de l'air, en l'absence d'une chambre à He. L'installation de cette dernière est prévue prochainement, avec un gain en intensité attendu de 2 à 3 ordres de grandeur.
Mars 2012: Premiers spectres HAXPES
Les premiers spectres HAXPES ont été obtenus à haute énergie cinétique à l'aide de l'analyseur de photoémission SCIENTA EW4000 installé sur la ligne. Les spectres ci-dessous représentent la bande de valence de Au (gauche) et les niveau de cœur 4f de Au (droite), mesurés à 9.84 keV en sortie du monochromateur DCM 2 x Si(444). Dans les deux cas, l'énergie de passage de 200 eV. Les mesures ont été réalisées à température ambiante. La résolution spectrale estimée est de l'ordre de 250 meV.
Juillet 2011: Premier spectre d'absorption
Le premier spectre d'absorption a été mesuré au seuil L3 du Pt sur une feuille de Pt à l'aide d'une chambre à ionisation placé derrière le premonochromateur (DCM). Ces premiers résultats préfigurent de la qualité de la ligne en terme de flux et résolution.
Avril 2011: Premier faisceau monochromatique
Le premier faisceau monochromatique sur la ligne GALAXIES a été obtenu en avril 2011. Le film ci-dessous montre le faisceau issu de l'onduleur observé en fausse couleur grâce à l'imageur placé après le monochromateur. Chaque image correspond à un entrefer différent de l'onduleur. Les motifs sont caractéristiques des harmoniques produites par l'onduleur. Les mesures ont été réalisées à 9 keV, en faisant varier l'entrefer de 5.5 à 6 mm.
Installation
Juillet 2010: Premier faisceau sur la ligne GALAXIES
La ligne GALAXIES a vu sa première lumière cette semaine lors des tests de radioprotection de la cabane optique. Le faisceau blanc issu de l'onduleur forme un mince pinceau de lumière en ionisant les molécules d'air et vient illuminer l'imageur en aval. Les tests réalisés pour la première fois à SOLEIL avec un courant de 500 mA dans l'anneau donnent véritablement le top-départ de l'installation de l'instrumentation scientifique sur la ligne.
Janvier 2010: Spectromètre RIXS
Nous avons réceptionné en Janvier 2010 un nouvel instrument pour réaliser les expériences de diffusion inélastique des rayons X (RIXS). Le spectromètre a une conception originale basée sur celle d'un diffractomètre 6-axes Newport. Il est équipé d'un bras de 2m pouvant explorer la diffusion dans une large gamme angulaire dans le plan horizontal et vertical, et d'un système multi-analyseurs qui sera monté sur un petit bras annexe.
L'instrument sera monté prochainement sur la ligne;
goniometre galaxies
Novembre 2009 : Début de construction
La construction de la ligne GALAXIES a démarré en octobre 2009. La première cabane optique est sortie de terre ; les cabanes expérimentales suivront dans les prochaines semaines. La fin construction est attendue en décembre 2009.
Premières photos des cabanes:
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Documents à télécharger
galaxies_poster2jpb.pdf (460.06 Ko - pdf) (460.06 Ko)