Accélérateur de particulesUn accélérateur de particules est un instrument qui utilise des champs électriques ou magnétiques pour amener des particules chargées électriquement à des vitesses élevées. En d'autres termes, il communique de l'énergie aux particules. On en distingue deux grandes catégories : les accélérateurs linéaires et les accélérateurs circulaires. En 2004, il y avait plus de dans le monde. Une centaine seulement sont de très grosses installations, nationales ou supranationales.
Accélérateur linéairethumb|upright=1.8|Diagramme animé montrant le fonctionnement d'un accélérateur linéaire thumb|Partie d'un accélérateur linéaire situé à Clayton, Victoria, Australie. Un accélérateur linéaire est un dispositif permettant d'accélérer des particules chargées afin de leur fournir une énergie cinétique importante dans le but de produire des réactions avec la matière. Les particules accélérées peuvent être des électrons, des protons, ou bien des ions lourds.
Lithographie à faisceau d'électronsL'utilisation d'un faisceau d'électrons pour tracer des motifs sur une surface est connue sous le nom de lithographie par faisceau d'électrons. On parle également de lithographie électronique. Par rapport à la photolithographie, l'avantage de cette technique est qu'elle permet de repousser les limites de la diffraction de la lumière et de dessiner des motifs avec une résolution pouvant aller jusqu'au nanomètre. Cette forme de lithographie a trouvé diverses formes d'application dans la recherche et l'industrie des semi-conducteurs et dans ce qu'il est convenu d'appeler les nanotechnologies.
Accélération laser-plasmaL'accélération laser-plasma est un thème de recherche visant à développer des sources de particules ayant des propriétés inédites. Actuellement, l'accélération de particules est très développée sur des accélérateurs de particules conventionnels. Néanmoins, le champ accélérateur dans ces structures radiofréquences est limité à des valeurs de l'ordre de . Pour atteindre des énergies plus élevées, afin d'étudier des phénomènes nouveaux, les scientifiques ont été contraints de construire des accélérateurs gigantesques ( pour le LHC).
Faisceau gaussienEn optique, un faisceau gaussien est une solution particulière de l'équation de propagation de Helmholtz (au même titre qu'une onde plane) dans le cadre de l'approximation paraxiale. Ce modèle produit une meilleure description de rayonnements cohérents comme les faisceaux lasers bien qu'il soit incomplet dans le traitement de la diffraction. Plus spécifiquement, un faisceau gaussien est un faisceau dont l'évolution du profil transversal d'amplitude en fonction de la propagation spatiale est proportionnel à une fonction gaussienne, par exemple une fonction de Gauss-Hermite.
Microscopie électronique en transmissionvignette|upright=1.5|Principe de fonctionnement du microscope électronique en transmission. vignette|Un microscope électronique en transmission (1976). La microscopie électronique en transmission (MET, ou TEM pour l'anglais transmission electron microscopy) est une technique de microscopie où un faisceau d'électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince. Les effets d'interaction entre les électrons et l'échantillon donnent naissance à une image, dont la résolution peut atteindre 0,08 nanomètre (voire ).
Physique des accélérateursAccelerator physics is a branch of applied physics, concerned with designing, building and operating particle accelerators. As such, it can be described as the study of motion, manipulation and observation of relativistic charged particle beams and their interaction with accelerator structures by electromagnetic fields. It is also related to other fields: Microwave engineering (for acceleration/deflection structures in the radio frequency range). Optics with an emphasis on geometrical optics (beam focusing and bending) and laser physics (laser-particle interaction).
ÉlectronL'électron, un des composants de l'atome avec les neutrons et les protons, est une particule élémentaire qui possède une charge élémentaire de signe négatif. Il est fondamental en chimie, car il participe à presque tous les types de réactions chimiques et constitue un élément primordial des liaisons présentes dans les molécules. En physique, l'électron intervient dans une multitude de rayonnements et d'effets.
Laser à électrons libresUn laser à électrons libres (en free electron laser : FEL) est un type de laser qui fonctionne en utilisant des électrons qui ne sont pas liés à un atome, d’où l'adjectif « libres », pour créer des photons. La lumière produite est à la fois cohérente, intense et peut avoir une longueur d'onde située dans une large gamme, depuis les micro-ondes jusqu'aux rayons X durs, en passant par l'ultra-violet, le domaine visible et l'infrarouge. Les lasers à électrons libres ont été suggérés en 1971 par le physicien John M.
Particle beamA particle beam is a stream of charged or neutral particles. In particle accelerators, these particles can move with a velocity close to the speed of light. There is a difference between the creation and control of charged particle beams and neutral particle beams, as only the first type can be manipulated to a sufficient extent by devices based on electromagnetism. The manipulation and diagnostics of charged particle beams at high kinetic energies using particle accelerators are main topics of accelerator physics.
Physique des particulesLa physique des particules ou la physique subatomique est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules.
Microscope électroniquethumb|Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.thumb|Collection de microscopes électroniques anciens (National Museum of Health & Medicine). Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une très agrandie. Il est inventé en 1931 par des ingénieurs allemands. Les microscopes électroniques ont un pouvoir de résolution supérieur aux microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques visibles.
Synchrotron light sourceA synchrotron light source is a source of electromagnetic radiation (EM) usually produced by a storage ring, for scientific and technical purposes. First observed in synchrotrons, synchrotron light is now produced by storage rings and other specialized particle accelerators, typically accelerating electrons. Once the high-energy electron beam has been generated, it is directed into auxiliary components such as bending magnets and insertion devices (undulators or wigglers) in storage rings and free electron lasers.
Transverse modeA transverse mode of electromagnetic radiation is a particular electromagnetic field pattern of the radiation in the plane perpendicular (i.e., transverse) to the radiation's propagation direction. Transverse modes occur in radio waves and microwaves confined to a waveguide, and also in light waves in an optical fiber and in a laser's optical resonator. Transverse modes occur because of boundary conditions imposed on the wave by the waveguide.
Laser à rayons XUn laser à rayon X, ou laser X-UV (soft x-ray laser en anglais, Roentgen laser en allemand) est un dispositif qui transpose le principe et les propriétés du laser aux ondes électromagnétiques de courte longueur d'onde : de l'ultraviolet extrême aux rayons X. On distingue deux types de lasers à rayons X : les lasers X à électrons libres (XFEL ou x-ray free electron laser) et les lasers X à plasma (Plasma-based soft x-ray laser).
Détecteur de rayons XLes détecteurs de rayons X sont des dispositifs capables de détecter la présence de rayons X. La technologie de détection des rayons X a fortement progressé depuis leur découverte, passant du simple film photographique à des dispositifs électroniques pouvant donner le flux de rayons X et leur énergie. Les rayons X sont des rayonnements ionisants : ils éjectent des électrons de la matière par effet photoélectrique ou effet Compton. C'est ce phénomène qui est utilisé pour la détection.
Spectrométrie photoélectronique Xvignette|upright=1.4|Machine XPS avec un analyseur de masse (A), des lentilles électromagnétiques (B), une chambre d'ultra-vide (C), une source de rayon X (D) et une pompe à vide (E) La spectrométrie photoélectronique X, ou spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (en anglais, X-Ray photoelectron spectrometry : XPS) est une méthode de spectrométrie photoélectronique qui implique la mesure des spectres de photoélectrons induits par des photons de rayon X.
Anneau de stockageUn anneau de stockage est un type d'accélérateur de particules circulaire dans lequel un faisceau à impulsion ou continu de particules peut être conservé sur une longue durée, jusqu'à plusieurs heures. Le stockage d'une particule élémentaire particulière dépend de la masse, de l'énergie et habituellement de la charge de la particule à stocker. Le plus couramment, les anneaux de stockage doivent stocker des électrons, des positrons ou des protons.
Particule αLes particules alpha (ou rayons alpha) sont une forme de rayonnement émis, principalement, par des noyaux instables de grande masse atomique. Elles sont constituées de deux protons et deux neutrons combinés en une particule identique au noyau d' (hélion) ; elles peuvent donc s'écrire 4He2+. La masse d'une particule alpha est de , ce qui équivaut à une énergie de masse de . Radioactivité α Les particules alpha sont émises par des noyaux radioactifs, comme l'uranium ou le radium, par l'intermédiaire du processus de désintégration alpha.
Diffraction des électronsLa diffraction des électrons est une technique utilisée pour l'étude de la matière qui consiste à bombarder d'électrons un échantillon et à observer la figure de diffraction résultante. Ce phénomène se produit en raison de la dualité onde-particule, qui fait qu'une particule matérielle (dans le cas de l'électron incident) peut être décrite comme une onde. Ainsi, un électron peut être considéré comme une onde, comme pour le son ou les vagues à la surface de l'eau. Cette technique est similaire à la diffraction X et à la diffraction de neutrons.
