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L'ESRF possède 44 lignes de lumières ou stations expérimentales, toutes spécialisées. La lumière extrêmement brillante de l’ESRF offre des possibilités inégalées dans l’exploration des matériaux et de la matière vivante, et ce, dans des domaines très variés :
La lumière synchrotron est aussi très utilisée par les industriels pour répondre à des problématiques industrielles très concrètes liées au cycle de vie des matériaux :
Les champs d'application sont nombreux : produits pharmaceutiques, chimie et catalyse, consmétiques, produits alimentaires, ingénierie automobile et construction, nanotechnologies et semi-conducteurs, énergie, environnement, métallurgie et matériaux avancés.