The objective of this course is to present the major radiation scattering techniques (X-rays and neutrons) and their application to the study of condensed matter for the determination of structural, dynamic, magnetic, electronic properties.
After a general introduction on the classical theory of radiation scattering (scattering cross section, coherent and incoherent scattering, notion of contrast...), we will focus on different techniques to probe:

• the structural properties in volume (diffraction, diffusion at small angles SAXS, WITHOUT...);
• surface structural properties (reflectivity, surface diffraction, grazing incidence diffraction GISAXS, GISANS...);
• dynamic processes and elementary excitations (quasielastic and inelastic scattering). Other techniques, a little more specific, can also be approached as absorption spectroscopy (EXAFS, local environment of the elements), or photon correlation spectroscopy (XPCS, dynamics of the system). Particular emphasis will be placed on the structural study of disordered systems (soft matter, polymer solutions, colloidal solutions).

The course will be supplemented by specific, more specific interventions given by specialists from the various laboratories.

  Version française :

L’objectif de ce cours est de présenter les grandes techniques de diffusion de rayonnement (rayons X et neutrons) et leur application à l’étude de la matière condensée pour la détermination des propriétés structurales, dynamiques, magnétiques, électroniques…

Après une introduction générale sur la théorie classique de la diffusion de rayonnement (section efficace de diffusion, diffusion cohérente et incohérente, notion de contraste…), on s’intéressera aux différentes techniques permettant de sonder :

• les propriétés structurales en volume (diffraction, diffusion aux petits angles SAXS, SANS…) ;
• les proprié tés structurales de surface (réflectivité, diffraction de surface, diffraction en incidence rasante GISAXS, GISANS…) ;
• les processus dynamiques et les excitations élementaires (diffusion quasiélastique et inélastique).

D’autres techniques, un peu plus spécifiques, pourront également être abordées comme la spectroscopie d’absorption (EXAFS, environnement local des éléments), ou la spectroscopie par corrélation de photons (XPCS, dynamique du système).

Un accent particulier sera porté sur l’étude structurale des systèmes désordonnés (matière molle, solutions de polymères, solutions colloïdales). Le cours sera comple´té par des interventions spécifiques plus pointues données par des spécialistes des différents laboratoires.

The objective of this course is to familiarize students with different diffusion techniques for the study of structural, dynamic and magnetic properties in condensed matter. At the end of this course, they will have to be able to judge the relevance of these techniques for the themes that they will be led to develop, to propose certain experiments, but also to analyze them and to interpret them.


Version française :

L’objectif de se cours est de familiariser les étudiants aux différentes techniques de diffusion pour l’étude des propriétés structurales, dynamiques, magnétiques en matière condensée. A l’issue de ce cours, ils devront être capables de juger de la pertinence des ces techniques pour les thématiques qu’ils seront ammenés à developper, de proposer certaines expériences, mais aussi de les analyser et de les interpréter.