Le Centre canadien de rayonnement synchrotron: notre installation nationale pour la recherche synchrotron

Le Centre canadien de rayonnement synchrotron est l’installation nationale du Canada pour la recherche en lumière de synchrotron.  Situé sur le campus de l’Université de la Saskatchewan à Saskatoon, le CCRS est une installation multimoderne et de calibre international faisant avancer la science canadienne, intensifiant la compétitivité de l’industrie canadienne, et contribuant à la qualité de la vie humaine à une échelle mondiale.

Le synchrotron est un des plus grands projets scientifiques dans l’histoire du Canada, et est le résultat d’une collaboration canadienne inouïe parmi les gouvernements fédéral, provinciaux et municipaux, des agences, des universités et des industries.

Le Centre canadien de rayonnement synchrotron tient à être un centre d’excellence et de classe mondiale en sciences synchrotrons et leurs applications, en travaillant au sein de la communauté scientifique pour promouvoir l’utilisation de la lumière synchrotron, en favorisant l’innovation et la formation de partenariats industriels, et en s’engageant dans la vulgarisation scientifique et éducative.

Présentement, le CCRS a plus de 130 employés parmi lesquels se trouvent des scientifiques, des ingénieurs, des techniciens et du personnel administratif.  Situé près d’Innovation Place, un des parcs industriels de haute technologie et de pointe au Canada, le CCRS offre une capacité indispensable de R. et D., et affermit la réputation de Saskatoon comme « Ville scientifique ».

Qu’est-ce que c’est qu’un synchrotron ?

Un synchrotron est une source de lumière brillante permettant aux scientifiques d’étudier la microstructure et les propriétés chimiques des matériaux.  Une lumière synchrotron extrêmement brillante est produite en utilisant l’énergie micro-onde qui fait accélérer les électrons à presque la vitesse de la lumière.  Des aimants puissants, se trouvant dans l’anneau de stockage du synchrotron, font virer le cheminement des électrons, ce qui les fait émettre une lumière ayant une portée de l’infrarouge à l’ultraviolet, et jusqu’aux rayons X du spectre.  La lumière est dirigée dans les faisceaux jusqu’aux stations expérimentales, et là, les chercheurs en choisissent des longueurs d’ondes spécifiques pour « voir » la matière jusqu’au niveau atomique.

Pourquoi un synchrotron ?

Les techniques synchrotrons ont sur d’autres formes d’analyse chimique plusieurs avantages.  D’abord, la collection des données est plus rapide.  Ensuite, la majorité des analyses synchrotrons sont non destructives et ne nécessitent pas de préparation excessive d’échantillons.  Ces avantages rendent les techniques synchrotrons idéales en études environnementales et archéologiques ainsi qu’en recherche biomédicale.

Les synchrotrons peuvent servir dans l’analyse d’une variété de processus physiques, chimiques, géologiques et biologiques. Les chercheurs utilisent les données obtenues pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et nettoyer les résidus des opérations minières, pour développer des peintures et des huiles de moteur plus efficaces, pour concevoir de nouveaux médicaments, pour développer de nouveaux matériaux pour une variété de produits -- allant des panneaux solaires à des prothèses chirurgicales plus sécuritaires, et pour produire de plus puissantes puces informatiques.  De nouvelles applications sont conçues en tout temps – les expériences synchrotrons assistent même dans la recherche pour d’autre vie dans l’univers.

Pourquoi à Saskatoon ?

À cause de son Saskatchewan Accelerator Laboratory (SAL), pendant plus de trente ans l’Université de la Saskatchewan a joui de la réputation de centre d’excellence en physique des particules.  Ce sont l’accélérateur linéaire du SAL et l’expertise déjà sur les lieux, en concert avec l’appui de l’Université de la Saskatchewan et les gens de Saskatoon qui ont assuré la première place à l’offre de la Saskatchewan pour abriter le site du CCRS – un concours présidé par des experts internationaux.

Une mission unique

C’est la mission du Centre canadien de rayonnement d’encourager l’excellence dans les sciences de base et appliquées.  C’est aussi le mandat du CCRS de promouvoir l’accroissement de la communauté de recherche synchrotron au Canada, et d’être sensible à ses besoins.  C’est le leadership d’un conseil de direction indépendant qui assure l’accomplissement de la mission et du mandat, et qui souligne le caractère national du CCRS.  Au conseil de direction siègent des représentants gouvernementaux, universitaires et industriels.  Aussi y a-t-il des comités consultatifs où se regroupent des chercheurs principaux venant de partout au Canada et dans le monde.

C’est par un processus d’examen par les pairs que les scientifiques, faisant de la recherche de base, ont accès au CCRS.  Ce processus cherche à encourager l’excellence dans l’originalité et dans l’importance de la science qui sera faite au synchrotron du Canada.  Quant à l’accès au CCRS par le secteur industriel, ceci se fait selon un régime de rémunération des services. Un des buts fondamentaux du CCRS est d’assurer une utilisation industrielle de 25 pourcent – c’est le taux d’utilisation industriel le plus ambitieux de n’importe quel synchrotron au monde.

Les Faisceaux :

C’est la versatilité des synchrotrons qui leur mérite la description de « couteaux de l’armée suisse » en  sciences.  En plus de leurs utilisations éprouvées, les chercheurs sont constamment à la recherche de nouvelles utilisations des synchrotrons.  Une énumération descriptive des faisceaux du CCRS se trouve ci-dessous.  Les exemples de leurs applications ne sont qu’un petit aperçu sur toutes les applications possibles.

Les Faisceaux de Phase I – Complétés en 2005.  Tous, sauf les faisceaux infrarouges, utilisent la lumière dans la gamme des rayons X.

1. High-Resolution Far Infrared Spectroscopy (Far IR)
• Une nouvelle fenêtre dans l’étude des molécules, ce faisceau offre des longueurs d’ondes de la lumière très difficilement obtenues en utilisant des sources conventionnelles.  Les applications de ce faisceau se font en chimie organique et possiblement en astronomie.
2. Mid-IR Spectromicroscopy (Mid IR)
   • Ce faisceau fait l’imagerie des tissus vivants pour déterminer quelles molécules sont présentes.  Une utilisation est l’étude du tissu cicatriciel formé pendant une crise cardiaque ou lors d’une brûlure.  Une autre est l’étude des plaques formées dans les cerveaux des patients d’Alzheimer.
   • Ce faisceau est utilisé pour faire l’analyse d’échantillons pour électroniques, pour piles à combustible, et pour d’autres applications industrielles.

Le schéma de la Salle expérimentale du CCRS démontrant l’emplacement des faisceaux

3. Variable Line Spacing Plane Grating Monochromator (VLS-PGM)
• Ce faisceau fait “la science de la surface”, c’est-à-dire, l’étude du point où se rencontrent les matériaux.  Il sert à étudier les fluides hydrauliques anti-usures dans les huiles pour moteurs couvrant les parties mobiles et prolongeant la vie des moteurs.
4. High Resolution Spherical Grating Monochromator (SGM)
• Ce faisceau sert à étudier les oxydes, dont certains sont destructifs tandis que d’autres protègent réellement les surfaces.  Il sert aussi à concevoir de nouvelles peintures et de nouveaux revêtements.
5. Soft X-ray spectromicroscopy (SM)
• Ce faisceau sert à étudier d’importantes molécules biologiques comme les acides aminés ainsi qu’à étudier des molécules commerciales comme les polymères.
6. Canadian Macromolecular Crystallography Facility (CMCF)
• Ce faisceau aide à déterminer la forme et la structure des molécules comme les protéines, et est utile dans la conception de nouveaux médicaments.
7. Hard X-ray Microanalysis (HXMA)
• Ce faisceau sert à identifier les composés chimiques ainsi que l’état des éléments dans les échantillons. Aussi sert-il à déterminer le devenir de contaminants comme celui de l’arsenic dans les résidus des opérations minières, ou le mercure dans le poisson faisant partie du régime humain.

Les Faisceaux de Phase II – Présentement en phase de conception ou / et en travaux préliminaires.  Il est prévu que la majorité de ces faisceaux rentrent en service en 2008.

1. Biomedical Imaging and Therapy (BMIT)
   • Uniques en Amérique du Nord, ces deux faisceaux offriront une imagerie avancée en médecine, tout en offrant des détails inouïs, ainsi que des radiothérapies à haute précision en cancérologie.
2. Soft X-ray Beamline for Microcharacterization of Materials (SXRMB)
   • Ce faisceau sera utilisé pour déterminer les structures de matériaux jusqu’à l’échelle du nanomètre (un milliardième d’un mètre).  Ce faisceau sera appliqué dans les domaines de l’environnement, de l’électronique et de la médecine
3. Very Sensitive Elemental and Structural Probe Employing Radiation from a Synchrotron (VESPERS)
   • Ce faisceau sera utilisé pour déterminer les oligo-éléments ainsi que la structure des cristaux se trouvant dans des microéchantillons de minerais et de métaux.
4. Resonant Elastic and Inelastic Soft X-ray Scattering (REISXS)
   • Ce faisceau sera utilisé pour faire la microscopie à l’échelle atomique, et aura des applications en sciences de l’environnement ainsi que dans la conception de matériaux de pointe.
5. High Throughput Macromolecular Crystallography (CMCF 2)
   • Ce faisceau sera utilisé pour faire l’imagerie détaillée et à l’échelle atomique de molécules comme les protéines virales et fastidieuses.  Ce faisceau sera fondamental dans la conception de médicaments innovateurs.
6. Synchrotron Laboratory for Micro and Nano Devices (SyLMAND)
   • Unique en Amérique du Nord, SyLMAND sera utilisé pour la fabrication de composantes extrêmement petites – 100 à 1 000 fois plus petites que l’épaisseur d’un cheveu humain – qui peuvent être utilisées dans des dispositifs de systèmes  microélectromécaniques révolutionnaires (MEMS).

Les Faisceaux Phase III – Annoncés en novembre 2006, ces nouveaux faisceaux seront financés initialement par la Fondation canadienne pour l’innovation :

1. The Brockhouse X-ray Diffraction and Scattering Sector (BXDS):
   • Deux faisceaux qui seront uniquement consacrés à la caractérisation de la structure d’une grande variété de matériaux pour des applications comme les alliages et les polymères de pointe, les piles innovatrices, la science alimentaire et les produits pétroliers.
2. Life Science Beamline for X-ray Absorption Spectroscopy (BioXAS):
   • Ces deux faisceaux seront utilisés pour étudier les métaux biologiques et les métaux relatifs à la santé dans les maladies comme celle d’Alzheimer, en tant que produits toxiques pour l’environnement, les médicaments contenant des métaux, et comme composants essentiels des systèmes vivants.
3. The Quantum Materials Spectroscopy Centre (QMSC):
   • Il est prévu que ce faisceau propulse le Canada en premier place dans la recherche des propriétés électroniques de matériaux innovateurs. Les applications de ce faisceau se feront dans une variété de domaines allant de l’informatique à haute performance aux technologies du stockage de l’énergie.

Last modified: 2010-03-25 15:03:42