Situé au cœur du pôle scientifique Paris-Saclay, le synchrotron SOLEIL est l'une des Très Grandes Infrastructures de Recherche (TGIR) françaises. SOLEIL est à la fois une plateforme ouverte à l’ensemble des communautés académiques et industrielles, un laboratoire de recherche pluridisciplinaire et un lieu d'accueil de tous les publics pour partager la culture scientifique. SOLEIL est constituée en société civile fondée conjointement par le CNRS et le CEA. Plus concrètement, les accélérateurs de SOLEIL produisent du rayonnement synchrotron, une lumière extrêmement brillante qui permet d’explorer la matière inerte ou biologique jusqu’à l’échelle atomique. La lumière produite couvre une large gamme de longueurs d’onde (des infrarouges aux rayons X) et est exploitée pour mener des expériences dans divers domaines, en physique, biologie, chimie, et médecine. Au cours des trois dernières décennies, les communautés scientifiques utilisant le rayonnement synchrotron ont connu une véritable révolution avec l'avènement des accélérateurs à très faible émittance, dits sources de quatrième génération. L’objectif est d’atteindre des performances inégalées en termes de brillance spectrale, de flux cohérent et de capacités de nano-focalisation. Ces propriétés nouvelles ont engendré des progrès concomitants dans les domaines de l'optique et des détecteurs pour rayons X, ainsi que dans celui des algorithmes d'analyse des données. Dans cette dynamique, un programme de modernisation de SOLEIL, appelé SOLEIL II, visant à doter le synchrotron français d'une source de quatrième génération, a été lancé en 2021.

Après une introduction sur la production du rayonnement synchrotron et les principaux concepts à l'origine de la réalisation de sources synchrotron à faible émittance et à forte brillance, les nouvelles techniques de caractérisation et leur potentiel pour de nouvelles applications seront discutés à partir d'exemples concrets issus des deux centres synchrotrons en opération en France : le Synchrotron SOLEIL et le synchrotron européen (ESRF) à Grenoble. Dans sa seconde partie, l'exposé se concentrera sur les techniques d'imagerie à rayons X à haute résolution qui sont apparues ces dernières années avec les sources de rayonnement synchrotron de quatrième génération.