Méthodes de variation de contraste par polarisation nucléaire en diffusion de neutrons aux petits angles. Observation de domaines de nucléaire par diffusion de neutronspolarisation
Résumé
In this thesis we study the theoretical and experimental aspects of Contrast Variation by Nuclear Polarisation (CVNP) applied to small-angle neutron scattering. The basics of neutron scattering theory is developed by highlighting the origin of the CVNP method : the strong spin dependence of thermal neutron scattering, especially on protons. We also present the principles of NMR with a special attention on the method of dynamic nuclear polarisation by the solid effect which makes it possible to control the proton polarisation and therefore the contrast for neutron scattering. We present a theoretical study of the CVNP method called static which supposes that the nuclear polarisation is homogeneous in the sample and constant during the experiment. We show that it allows one to obtain partial structure functions of systems with multiple components, by carrying out several acquisitions with different polarisations on a single sample. For this purpose, we tested a simple device to stabilize the nuclear polarisation. We describe finally a new application of the CVNP method called dynamic. In a solution of deuterated glycerol-water containing a small concentration of paramagnetic centres, we showed the existence of domains of polarised protons at the onset of dynamic polarisation. This reinforces considerably the coherent scattering of paramagnetic centres. We describe the theoretical reasons explaining the appearance of these domains of polarisation, as well as the various techniques used to observe them by neutron scattering.
Dans cette thèse nous étudions les aspects théoriques et expérimentaux de la méthode de Variation de Contraste par Polarisation Nucléaire (VCPN) appliquée à la diffusion de neutrons aux petits angles. Nous exposons les bases théoriques de la diffusion de neutrons en mettant en évidence le fondement de la méthode VCPN: la forte dépendance en spin, en particulier pour les protons, de l'interaction noyau-neutron. Nous présentons également les principes de la RMN en nous attardant sur les méthodes de polarisation dynamique par effet solide, qui permettent de contrôler la polarisation des protons des échantillons, et par là même de maîtriser la variation de contraste. Nous présentons une étude essentiellement théorique de la méthode VCPN dite ``en statique'' qui suppose que la polarisation nucléaire est homogène dans l'échantillon et constante au cours de l'expérience. Nous montrons qu'elle permet, en réalisant plusieurs acquisitions à différentes polarisations, d'obtenir les fonctions de structure de système à composants multiples, et cela, sans avoir à recourir à plusieurs échantillons. Pour cela, nous avons testé un dispositif simple de stabilisation de la polarisation nucléaire. Nous exposons également une nouvelle application de la méthode VCPN dite ``en dynamique''. Nous avons montré l'existence, dans des mélanges glycérol-eau deutérés dopés par des centres paramagnétiques, de domaines de polarisation nucléaire pendant les premières secondes de la polarisation dynamique par effet solide. Ceci renforce considérablement la diffusion cohérente des centres paramagnétiques. Nous abordons les raisons théoriques expliquant l'apparition de ces domaines de polarisation, ainsi que les différentes techniques permettant de les observer par diffusion de neutrons.