Microscope à rayons X ou gamma. On sait que le champ d'utilisation des microscopes optiques est limité par s,77#ite de leur capacité de résolution relativement fai ble, tandis que celui des microscopes électro niques l'est, entre autres raisons, par suite de la puissance de pénétration restreinte des élec trons. La présente invention tend à obvier à ces inconvénients en montrant qu'il est possi ble de construire un microscope pour rayons X ou y, un tel microscope n'ayant pas encore été construit jusqu'à présent à eause des dif ficultés bien connues s'opposant à la réalisa tion de lentilles ou miroirs adaptés pour ces rayons.
Le microscope à rayons X ou à rayons ;@ selon l'invention comprend au moins deux surfaces concaves réfléchissantes disposées orthogonalement l'une par rapport à l'autre sur le trajet d'un faisceau de rayons X ou y, sous une incidence rasante par rapport à ces rayons, et un détecteur de ces rayons disposé sur le trajet des rayons réfléchis par la. der nière surface concave. Au dessin annexé Les fig. 1 à 5 sont, des schémas destinés à expliquer comment on peut réussir à obtenir des images au moyen de rayons X ou y.
La fig. 6 est une vue en perspective d'une forme de réalisation du microscope selon l'in vention, donnée à titre d'exemple.
Pour la commodité, on se référera dans la suite uniquement à l'utilisation de rayons X, mais il est bien entendu que les mêmes consi dérations valent également pour les rayons y.
On sait qu'il n'est pas possible d'obtenir des miroirs réfléchissants à la façon des rayons optiques. Ce n'est que lorsque ces rayons viennent frapper une surface métalli que sous une incidence rasante qu'on obtient une réflexion; mais alors, dans le très petit domaine de l'incidence rasante (quelques cen tièmes de radian, tout au plus), les rayons X sont réfléchis comme des rayons optiques.
Ce fait ayant été rappelé, il y a lieu de se repor ter aux fig. 1a et l<B>'</B> montrant un écran 1 pour rayons X muni d'un trou d'épingle formant une fenêtre 2, un miroir plan rectangulaire Ô, un film à rayons X 4 et une source 5 d'émis sion de rayons X disposée derrière l'écran. rit faisceau divergent de rayons X est émis par la source 5 et passe par la fenêtre 2 qu'on petit considérer, pour le moment, comme un objet ponctuel.
La partie inférieure et la plus importante 7 de ce faisceau a. une incidence rasante sur le miroir 3 et est réfléchie par ce lui-ci sur le film 4 où il forme un dessin rec tangulaire 8 dont la largeur est environ égale à celle du miroir et la longueur égale à celle du miroir en vue oblique. La partie supé rieure et plus petite 9 du faisceau de rayons émis par la partie inférieure de la source d'émission 5 évite complètement le miroir et est interceptée par le film sous forme d'une bande étroite 11. Ce diagramme fait, ressortir qu'on ne saurait avoir recours à un miroir plat, dans le but de modifier la divergence d'un faisceau de rayons X.
Cependant si, comme représenté sur les fig. 2a et 211, un miroir cylindrique concave '' de section circulaire ou -d'une façon plus générale - de section conique, remplace le miroir plan 3 des fig. la et<B>lb</B>, l'objet ponctuel constitué par la fenêtre 2 peut être reproduit sur le film (ou sur tout autre détecteur de rayons X) sous la forme d'une trace linéaire 13. A ce sujet, il y a lieu d'observer qu'étant.
donné que tous les éléments, à l'exception du miroir 12 du dispositif des fig. 2a et 2u, sont identiques aux éléments correspondants du dispositif des fig. 1a et lu, ils portent les mêmes signes de référence. Les angles d'inci dence entre n'importe lequel des rayons du faisceau 6 et le miroir 12 devraient, de pré férence, être compris entre 0 et environ 10--z radians, 5 X 10-3 radians pouvant être con sidéré comme un angle typique.
Toutefois, étant donné que des angles aussi faibles se raient à peine perceptibles dans les diffé rentes figures du dessin ci-joint, ils ont été nécessairement fortement exagérés.
Un des moyens de réaliser un miroir cy lindrique, de section pratiquement circulaire, décrit ci-dessus, consiste à soumettre à la flexion une bande plate de verre, dont la sur face supérieure est munie d'un revêtement métalliqïle. En augmentant la force agissant à la flexion, le rayon de courbure du miroir peut être réduit progressivement de manière à amener la trace linéaire 13 à une distance voulue.
Comme le montre la fig. 3, un miroir sphérique 14 peut être substitué au miroir cy lindrique à section circulaire 12 utilisé dans le dispositif selon les fig. 2a et 2<B>'</B>. Il est pré férable d'utiliser un miroir sphérique, parce que la. technique de production de miroirs de ce genre est très connue. Dans la fig. 3, on supposera que P représente une source ponc tuelle de rayons X. On supposera que<I>CD</I> est un arc d'un grand cercle (méridien) du miroir sphérique 14 et que<I>AB</I> est un are d'un parallèle de latitude, ces arcs se croi sant ali point 0.
Dans ces conditions, les nor- males au cercle en C et D se trouvent sur mi plan commun et on supposera que ce plan contient P. Par conséquent, les rayons méri diens quittant P et tombant en<I>CD</I> seront. ré fléchis approximativement en un point Q", alors que les rayons sagittaux quittant P et tombant en AB divergeront après réflexion et sembleront. provenir de P' (image virtuelle de P par un miroir plan, tangent de la sphère au point. 0).
Il en résulte qu'un miroir sphé rique reproduit un objet ponctuel P par une trace linéaire Q;@ Q,, Qr; de même façon qu'un miroir circulaire. En réalité, Q_,, Q" <B><I>QI,</I></B> a une forme circulaire, de courbure négligeable, et P' ne se trouve pas exactement au même en droit que l'image P donnée par un miroir plan, tout en étant, très près de celle-ci.
La courbure de Q_1 Qo, Qr provient du fait que dans la formule classique
EMI0002.0039
permettent clé calculer la distance OP' de l'image virtuelle P' due aux rayons sagittaux, f' n'est pas infiniment. -rand, mais égal à
EMI0002.0040
Ii étant. le rayon de courbure de la surface sphérique et i l'angle d'incidence.
Etant donné par ailleurs que la distance focale f pour les rayons méridiens, valable dans la formule
EMI0002.0043
est donnée par
EMI0002.0044
on a: f'/f @ i-= (i < < 1).
Pour les plus grands angles susceptibles d'être utilisés ici, i-= 1 104, de sorte que le rapport f'/f est extrêmement grand. Par con séquent, l'effet. divergent de la. distance focale sagittale<B>f</B> est négligeable. Il est à noter que la distance focale d'un miroir plan est infinie.
Pour reproduire un objet, ponctuel par une image ponctuelle, au lieu de le reproduire par une trace linéaire, ainsi que cela a été décrit ci-dessus, on a recours à un système de réflexion de rayons 1 à deux miroirs tel que celui représenté sur la fig. 4. Les miroirs H et V (cylindriques ou sphériques 'i se trouvent en position croisée , les normales à leurs sur faces (N,, et N._) étant orthogonales l'une par rapport à l'autre. Sur le film: h signifie la.
trace linéaire horizontale de l'objet P. si les rayons étaient réfléchis uniquement par le mi roir 11; r signifie la trace linéaire verticale de l'objet P, si les rayons étaient réfléchis uniquement par le miroir V; h-r représente l'image ponctuelle de l'objet P, les ra-y oris étant réfléchis successivement par les deux miroirs; y représente la trace que formerait un faisceau de rayons arrivant directement sur le film sans aucune réflexion.
Il est à no ter que l'image de P formée par le miroir<I>II</I> devient, l'objet du miroir V qui suit immédia tement le miroir<I>II.</I> Les lignes en traits inter- rompus indiquent les plans contenant les rayons méridiens. Les rayons sagittaux arri vant sur<I>II</I> ne sont pratiquement soumis à.
,une convergence et deviennent des rayons <B>,</B> auc ZD méridiens pour V. De même, les rayons méri diens arrivant sur<I>II</I> deviennent des rayons sagittaux pour Z'. Dans ce système, la dis tance focale des miroirs utilisés doit naturel lement se conformer aux équations citées ci- dessus, et l'angle d'incidence des rayons ré fléchis doit se trouver dans les limites indi quées.
Plus particulièrement, on indiquera, à titre d'exemple, qu'un système de réflexion de rayons Y, ayant les dimensions et les caracté ristiques suivantes, donne des résultats satis faisants deux miroirs sphériques croisés à revê tement de platine, de rayon R égal à 11 mètres et de distance focale f d'environ 5 cirr, pour un angle d'incidence i d'environ 0,01 radian.
Si on imagine un objet situé près du point P, à chaque point de cet objet correspond un point image sur le film (comme hv correspond à P), et on comprend qu'avec ce système de miroirs on. peut obtenir une image grossie du- dit objet.
Toutefois, on constate qu'avec ce s;Ystènre objectif à deux miroirs, le grossissement en direction de h diffère quelque peu de celui en direction de i% Il est possible de remédier à cet. inconvé nient en utilisant un système objectif à trois miroirs croisés tels que _1, B et C de la fig. 5; le grossissement e est réalisé par le miroir B. tandis que le grossissement h: résulte de l'ac tion combinée des miroirs @.1 et C.
Il convient de noter qu'en pratique dans un microscope contenant un système objectif tel que représenté dans les fig. 4 ou 5, il faut prévoir la rotation des miroirs, de manière à permettre le réglage de l'angle d'incidence, ainsi que le mouvement longitudinal des mi roirs l.'un par rapport à l'autre et au filin ainsi qu'à la source de rayons X, de manière à pouvoir mettre les images au point de façon convenable.
Pour l'obtention de résultats optimii, la nature du revêtement des miroirs doit être telle que l'angle i d'incidence rasante soit aussi grand que possible. Un élément ayant un nombre atomique élevé et de forte densité, tel que le platine, est par conséquent indiqué.
On a représenté sur la fig. 6 un exemple du microscope selon l'invention. Le micros cope représenté comprend une paire de rails parallèles 21 et 22 formant partie d'un banc d'optique ou pouvant être monté sur lui. Sur ces rails sont montées des glissières 23, ?4 et 25 dont chacune est munie d'une vis de fixa tion 26 permettant de la fixer dans n'importe quelle position désirée le long des rails. Un porte-objet. 27, solidaire de la glissière 23. peut recevoir un objet quelconque, ce porte- objet peut consister par exemple en un écran en toile métallique.
Monté centralement sur une glissière 24- et pouvant tourner autour d'un axe vertical se trouve un bout d'arbre 28 dont la. partie supérieure porte un support prirriaire 20 muni de parois latérales verti cales 31 et. 32. Un support secondaire 35 est monté de telle façon qu'il puisse pivoter sur les parois latérales 31 et 32 sur une paire de tiges 33 et 3.1 s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre.
Ce support secondaire sup porte un miroir concave 36 dans une position sensiblement horizontale, et sur la paroi laté rale 31 du support primaire est monté un se cond miroir concave 37 dans une position sensiblement. verticale. Un levier 38 est fixé à l'arbre 28 pour permettre de régler, à vo lonté, la position angulaire du support pri maire 29 et, par conséquent, du miroir 37. De même, un levier 39 est fixé à l'arbre 34 per mettant d'incliner le support secondaire 35 ainsi que son miroir 36. A cet égard, il ; r a lieu de noter qu'il existe une friction suffi sante entre l'arbre 34 et la paroi latérale 37. pour permettre de maintenir le support se condaire 35 dans toute position réglée désirée.
Comme le miroir 36 est simplement posé sur son support 35, il peut être réglé longitudi nalement de telle manière que la distance entre ce miroir et le miroir vertical 37 soit environ égale à la distance focale de ces mi roirs. S'élevant depuis la glissière 25 est dis posée une colonne 41 servant de support à un détecteur de rayons X 42 tel qu'une plaque sensibilisée ou un écran fluorescent. A l'ar rière du porte-objet 27 est monté un tube à rayons X 43 qui, à la faon habituelle, devra nécessairement être enfermée dans un boîtier en plomb et dont. la source d'émission des rayons est en ligne avec les deux miroirs 36 et 37. Un obturateur 44 est monté de façon coulissante sur les rails 21 et 22 entre le tube à rayons X 43 et le porte-objet 27.
Des rayons X (cuivre ou tungstène) éma nant des fenêtres de tubes en verre convien nent à la production d'images au moyen de rayons X. Les longueurs d'onde de la radia tion réfléchie sont. de l'ordre de 1 A. A cet égard, il convient de noter que des ondes plus longues présentent de nombreux avantages, car l'angle critique d'incidence rasante plus grand qui en résulte réduit. l'aberration des images, tend à. rectifier l'obliquité du champ, à examiner des objets phis importants et à améliorer la puissance de concentration de la lumière. En outre, les irrégularités de surface diminuent en importance au fur et à mesure que la longueur d'ondes est augmentée, sans sortir toutefois du domaine des rayons X.
Etant donné que l'absorption des radia tions de rayons X par l'air devient impor tante lorsque des longueurs d'ondes supé rieures à 1,5 A sont utilisées, il est. préférable de remplacer le trajet dans l'air par des tubes contenant de l'hydrogène ou de l'hélium. A cet effet, un tube à hélium 47 est monté sur des glissières 45 et 46 entre le porte-objet 27 et les deux miroirs 36 et 37.
En utilisant ce microscope, les réglages nécessaires pour mettre l'image 48 au point sur le détecteur 42 peuvent se faire très faci- lernent.