FR2889352A1 - Dispositif et procede pour asservir en position le lieu d'emission d'une source de rayons x - Google Patents

Abstract

Ce dispositif pour asservir en position le lieu d'émission 8 d'une source de rayons X comprend :- une source émettant un faisceau d'excitation 2 ;- une cible 1 mobile en rotation 3 destinée à être bombardée localement par ledit faisceau d'excitation 2 de manière à exciter des atomes de ladite cible 1 afin d'émettre un faisceau de rayons X ;- au moins un capteur 10 indépendant de la cible 1 et sensible à un rayonnement secondaire 9 émis concomitamment par la cible 1 avec les rayons X lorsqu'elle est bombardée par le faisceau d'excitation 2, ledit capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position dudit lieu d'émission 8 dudit rayonnement secondaire 9 ;- au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du lieu d'interaction du faisceau d'excitation 2 par rapport à la cible 1 en fonction des signaux délivrés par le capteur 10.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR ASSERVIR EN POSITION LE LIEU D'EMISSION D'UNE

SOURCE DE RAYONS X

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne d'une part un dispositif et d'autre part un procédé pour asservir en position le lieu d'émission d'une source de rayons X, comportant notamment une cible mobile en rotation. L'invention peut trouver application dans tous domaines où l'on utilise des sources de rayons X, dont le positionnement du lieu d'émission doit être asservi. Les rayons X mis en oeuvre dans le dispositif ou le procédé objets de la présente invention, peuvent présenter n'importe quelle longueur d'onde appartenant au spectre X. L'une des applications réside par exemple dans le domaine de la microscopie par rayons X. L'utilisation des rayons X en microscopie permet d'atteindre des résolutions spatiales meilleures qu'en lumière visible ou ultraviolette en raison de la longueur d'onde plus courte du rayonnement X. De plus, elle permet de réaliser des images tridimensionnelles par tomographie, puisque, contrairement à la lumière visible, la plupart des rayons X traversent l'objet à imager sans être diffusés.

Par ailleurs, l'invention trouve aussi application dans les domaines de l'imagerie radiologique ou de la cristallographie, notamment de matériaux biologiques, dans les minéraux. Comme en microscopie, dans ces domaines, des sources X très brillantes et à bande spectrale étroite permettent d'améliorer la résolution spatiale des images réalisées.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

Dans le domaine de l'analyse biologique par microscopie, il est connu d'utiliser des sources de rayons X dits mous de la fenêtre de l'eau . Ces rayons ont une énergie comprise entre le seuil K du carbone à 284 eV et le seuil K de l'oxygène à 543 eV, ce qui correspond respectivement à des longueurs d'onde de 4,4 nm et 2,3 nm.

La brillance nécessaire de la source en microscopie X est généralement de l'ordre de 1010 photons/s. m2.sr et la finesse de la bande spectrale XJAX d'environ 300 à 500. Un exemple de construction d'une telle source est décrit dans la demande de brevet français n 05.50548.

Pour atteindre de telles performances au moyen d'un dispositif classique pourvu d'un faisceau d'excitation par électrons ou par un faisceau LASER bombardant une cible qui émet alors des rayons X, la cible émettrice doit être entraînée en rotation à vitesse suffisante afin d'éviter sa destruction locale par échauffement au niveau de l'impact du faisceau d'excitation.

Cependant, la qualité recherchée pour la résolution d'image requiert également une grande stabilité de la position du lieu d'émission de la source de rayons X par rapport à la position de l'objet éclairé. En effet, il est nécessaire de réaliser un éclairement le plus uniforme possible sur l'objet éclairé, de manière à optimiser le rapport signal sur bruit, qui constitue un critère de qualité de l'image obtenue.

Or, pour maîtriser la focalisation du faisceau de rayons X émis par la cible, on emploie communément des composants optiques, dont le grandissement est voisin de 1. Le grandissement étant voisin de 1, la tache image de la tache source dans le champ objet a sensiblement les mêmes dimensions que la tache source.

Par conséquent, un déplacement de la tache image de la tache source dans le champ objet durant l'acquisition d'une image induit nécessairement une diminution de l'éclairement des régions de l'objet ainsi sous éclairées. La contrainte d'éclairement optimal de l'objet implique donc une contrainte en termes de stabilité spatiale de la cible durant l'acquisition d'une image. Plusieurs facteurs structurels peuvent causer une instabilité spatiale de la tache source sur la cible.

Tout d'abord, la rotation à grande vitesse de la cible peut impliquer des déformations locales par effet centrifuge, en particulier au niveau de la zone d'impact du faisceau d'excitation.

Ensuite, l'échauffement provoqué par le faisceau d'excitation au niveau de son impact sur la cible, c'est-à-dire approximativement sur la superficie de la tache source, peut entraîner des dilatations de la cible. Ces dilatations induisent alors des déplacements de matière également facteurs d'instabilité de la cible.

Enfin, les perturbations du champ magnétique constituent une autre cause de déplacement de la tache source lorsqu'elles agissent sur le faisceau d'excitation. Ces perturbations sont dues par exemple aux courants de puissance alimentant les actionneurs et les moteurs en présence, notamment le moteur nécessaire à l'entraînement en rotation de la cible. Elles tendent à dévier le faisceau de la trajectoire impartie et elles entraînent ainsi le déplacement de la tache source sur la cible et, partant de son image sur l'objet.

Finalement, ces différentes causes peuvent conduire à des déplacements non négligeables de la tache source. Or, ces déplacements entraînent une diminution de l'éclairement, préjudiciable à la qualité de l'image réalisée, en particulier dans le cas de la formation d'une image par tomographie, où la position relative objet source revêt une importance fondamentale.

En général, la stabilité de position doit être meilleure que la taille de la tache source. Plus la tache est petite, plus l'exigence en termes de stabilité est élevée. Par exemple, dans le cadre de la microscopie à rayons X, la tache est de quelques dizaines de micromètres (20 à 30 m) ; les déplacements autorisés sont alors inférieurs à 10 m.

Une solution connue de l'art antérieur consiste à placer un capteur mesurant la position des rayons X émis en un point donné de la zone éclairée. Un actionneur peut alors modifier, en fonction de la variation de cette position, la position du faisceau d'excitation par rapport à la cible ou celle de la cible par rapport à l'objet, de manière à assurer un éclairement uniforme de ce dernier par les rayons X durant la prise de vue. La boucle d'asservissement ainsi constituée permet donc de corriger la position du faisceau de rayons X émis par rapport à l'objet à éclairer en fonction des déplacements de l'image de la tache source sur l'objet. Ainsi, l'objet est-il éclairé de façon uniforme durant la prise de vue.

Néanmoins et de manière générale, la qualité d'un asservissement dépend notamment des performances du capteur mesurant l'écartement de la grandeur variable par rapport à la consigne.

Dans le cas de la boucle d'asservissement décrite ci-dessus, il est difficile et coûteux de réaliser un capteur présentant un pouvoir de résolution adéquat. En effet, la taille de l'image de la source de rayons X sur le capteur peut, dans certains cas, présenter une dimension bien inférieure au pouvoir de résolution du capteur.

Or, en cas d'inadéquation de la résolution du capteur avec la finesse de la source, il est à craindre que la boucle d'asservissement ne réalise qu'une correction médiocre, relativement aux amplitudes des déplacements de la tache source évoqués ci-dessus. Par conséquent, l'objet à imager risque d'être éclairé de façon non uniforme, ce qui dégrade le rapport signal sur bruit de l'image.

EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet d'une part un dispositif et d'autre part un procédé de mise en oeuvre aisée, pour asservir en position le lieu d'émission d'une source de rayons X, laquelle comporte notamment une cible mobile en rotation et présentant une instabilité spatiale réduite à coût raisonnable.

La présente invention porte tout d'abord sur un dispositif pour asservir en position le lieu d'émission d'une source de rayons X comprenant: une source émettant un faisceau d'excitation, une cible mobile en rotation destinée à être bombardée localement par le faisceau d'excitation de manière à exciter des atomes de la cible afin d'émettre un faisceau de rayons X, au moins un capteur indépendant de la cible et sensible à un rayonnement secondaire émis concomitamment par la cible avec lesdits rayons X lorsqu'elle est bombardée par le faisceau d'excitation, ledit capteur délivrant des signaux représentatifs de la position du lieu d'émission du rayonnement secondaire, au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du lieu d'interaction du faisceau d'excitation par rapport à la cible en fonction des signaux dudit capteur.

En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser une boucle d'asservissement intégrant un capteur détectant un rayonnement dit secondaire , différent du rayonnement primaire constitué par le rayonnement X émis par la source. Le rayonnement primaire est ainsi qualifié car c'est le rayonnement qui permet de réaliser la fonction principale dévolue à une source: émettre des rayons X. Par opposition, le rayonnement hors spectre de rayons X est qualifié de secondaire.

Selon une forme de réalisation pratique de l'invention, le rayonnement secondaire est composé de rayons infrarouges, visibles et/ou ultraviolets.

En outre, le capteur en question, est avantageusement constitué par une caméra.

Le rayonnement secondaire détecté par le capteur est donc ici le rayonnement émis inévitablement lors de l'échauffement de la cible bombardée. Un tel capteur peut présenter un pouvoir de résolution en adéquation avec des sources de rayons X très fines, tout en étant de coût raisonnable. Il permet donc de réaliser une boucle d'asservissement performante.

De manière avantageuse, le capteur peut se trouver hors du faisceau de rayons X émis 10 lorsque la cible est bombardée.

Cet agencement évite que le capteur n'atténue inutilement des rayons X qui pourraient être utiles à la détection. En outre, cet agencement permet d'éviter la détérioration ou le vieillissement prématuré des composants sensibles du capteur sous l'effet des rayons X. En pratique, le dispositif de l'invention peut en outre comporter un miroir destiné à réfléchir le rayonnement secondaire émis par la cible en direction du capteur, ledit miroir étant placé de manière à ne pas atténuer la propagation des rayons X émis par la cible.

La réflexion sur le miroir peut ainsi permettre de positionner le capteur nettement en dehors du faisceau de rayons X. Le miroir peut être placé au voisinage du faisceau de rayons X utile pour ne pas l'occulter. S'il est placé sur l'axe, il devra être percé pour laisser passer le faisceau utile.

Selon une forme de réalisation pratique de l'invention, le moyen correcteur peut comprendre au moins une bobine à inductance magnétique et/ou au moins deux électrodes sous tension destinée(s) à générer un champ magnétique et/ou un champ électrique propres à dévier le faisceau d'excitation lorsque celui-ci est constitué d'un faisceau d'électrons, de manière à réguler la position dudit lieu d'émission, dans le cas où le faisceau d'excitation est un faisceau d'électrons.

Ainsi, le moyen correcteur peut être apte à modifier la position du lieu d'interaction du 35 faisceau d'excitation sur la cible et, partant, à déplacer l'image de la tache source sur l'objet à éclairer.

Selon une forme de réalisation pratique de l'invention, le moyen correcteur peut comprendre un mécanisme motorisé apte à déplacer ladite cible, tel qu'un guide à billes ou à rouleaux et une vis micrométrique motorisée. Ainsi, le moyen correcteur peut être apte à modifier la position de la cible dans l'espace relativement au faisceau d'excitation et, partant, à déplacer l'image de la tache source sur l'objet à éclairer.

Selon une autre forme de réalisation pratique de l'invention, la cible peut être supportée par des paliers magnétiques à électroaimants et le moyen correcteur peut comprendre un circuit variateur du courant alimentant ces électroaimants.

De cette façon, le moyen correcteur peut être apte à modifier la position de la cible dans l'espace relativement au faisceau d'excitation et, partant, à déplacer l'image de la tache source sur l'objet à éclairer.

Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif peut comprendre deux capteurs, le premier capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position du lieu d'émission dans un plan orthogonal à l'axe d'utilisation des rayons X émis par la cible, le second capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position du lieu d'émission sur l'axe d'utilisation des rayons X émis par la cible.

Ainsi, le dispositif peut comporter deux capteurs dans la même boucle d'asservissement, voire deux boucles d'asservissement, le premier capteur mesurant les mouvements latéraux de la tache source, et le second capteur mesurant l'éloignement ou le rapprochement de la tache source par rapport à l'objet à éclairer.

D'autre part, la présente invention porte également sur un procédé d'asservissement en position du lieu d'émission d'une source de rayons X. Ce procédé consiste: à bombarder localement au moyen d'un faisceau d'excitation une cible entraînée en rotation, de manière à exciter des atomes de ladite cible afin d'émettre un faisceau de rayons X; à recueillir à l'aide d'au moins un capteur indépendant de ladite cible un rayonnement secondaire émis concomitamment par la cible avec lesdits rayons X lorsqu'elle est bombardée, ledit capteur délivrant des signaux représentatifs de la position sur la cible du lieu d'émission du rayonnement secondaire; à traiter lesdits signaux de manière à inférer la position du lieu d'émission en question; à actionner en fonction de ces signaux au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du faisceau d'excitation par rapport à la cible dans le cas où la position ainsi inférée se trouve écartée d'une position initiale déterminée au cours d'une étape de calibration.

En d'autres termes, le procédé objet de l'invention consiste à réaliser une boucle d'asservissement intégrant un capteur détectant un rayonnement dit secondaire , différent du rayonnement primaire ou rayonnement X émis par la source. Ce procédé peut être mis en oeuvre au moyen du dispositif précédemment exposé.

Selon une forme de réalisation particulière, ce procédé consiste en outre: à détecter les variations de position de la tache source dans un plan orthogonal à l'axe d'utilisation des rayons X à l'aide dudit premier capteur; à recueillir le rayonnement secondaire à l'aide d'un second capteur indépendant de la cible, ledit capteur délivrant également des signaux représentatifs de la position dudit lieu d'émission du rayonnement secondaire, celui-ci permettant de détecter les variations de position de la tache source selon l'axe d'utilisation des rayons X, à traiter lesdits signaux de manière à inférer la position dudit lieu d'émission, à actionner en fonction de ces signaux au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du faisceau d'excitation par rapport à la cible dans le cas où la position ainsi inférée se trouve écartée d'une position initiale déterminée au cours d'une étape de calibration.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description des modes de réalisation particuliers suivants, qui font référence aux figures. L'objet de l'invention ne se limite cependant pas à ces modes de réalisation particuliers et d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles.

La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif conforme à une première forme particulière de réalisation de l'invention.

La figure 2 est une représentation schématique d'un signal obtenu au cours d'une étape 35 du procédé objet de la présente invention.

La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif conforme à une forme particulière de réalisation de l'invention.

MODE DE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 représente la partie émettrice d'une source de rayons X possédant une cible 1 composée par exemple de monoxyde de béryllium (BeO), dans laquelle les atomes d'oxygène peuvent être émetteurs de rayons X, tandis que les atomes de béryllium structurent le matériau de la cible 1. Une telle cible 1 constitue l'anode de la source qui émet des rayons X mous dans la fenêtre de l'eau . Comme l'indique la flèche 3, la cible 1 est entraînée en rotation autour de son axe 4. Cette rotation 3 peut être opérée, dans l'un ou l'autre sens, par exemple au moyen du rotor d'une pompe turbomoléculaire et atteindre plusieurs dizaines ou centaines de tours par seconde (voir par exemple le brevet du Demandeur FR 05.50548).

L'utilisation d'une cible en monoxyde de béryllium permet d'émettre des rayons X dans la raie K de l'oxygène avec une énergie de 525 eV et une largeur de bande spectrale de 1,2 eV. Avec une telle cible, la finesse spectrale peut donc atteindre X/AX = 452 et la puissance de faisceau d'excitation 2 admissible peut s'élever à environ 300 W. La brillance obtenue peut donc atteindre 5.1010 photons/s. m2.sr. Compte tenu de ces performances, cette source peut être utilisée pour des applications telles que la microscopie ou la cristallographie, mais aussi l'imagerie radiologique par rayons X. Par ailleurs, la cible est bombardée par un faisceau d'excitation 2 constitué d'électrons ou d'un rayon LASER. Les paramètres de fonctionnement du faisceau d'excitation 2 ou la vitesse de rotation de la cible ne sont pas détaillés ici. Ils peuvent en effet être déterminés sans difficulté majeure par l'homme du métier, en fonction de l'application souhaitée, et de manière à ce que l'énergie du faisceau d'excitation 2 soit suffisante pour exciter les électrons situés sur les couches K des atomes d'oxygène de la cible 1 sans pour autant détruire localement cette dernière.

En conséquence, les atomes situés au niveau de la zone bombardée par le faisceau d'excitation 2 émettent des rayons X dans tout l'espace. L'utilisateur sélectionne une partie de ce rayonnement autour d'un axe 6 grâce à une optique 14 placée devant l'objet 12, et qui définit l'angle solide utile. On peut prévoir d'incliner le faisceau 2 par rapport à la normale à son point d'impact sur la cible 1 pour étaler la tache source 8 sur la cible en lui conservant une forme apparente circulaire pour l'utilisateur.

La zone d'impact du faisceau d'excitation 2 sur la cible 1 est appelée tache source 8, car c'est de là que sont émis les rayons X. La finesse de la source X dépend naturellement des dimensions de la tache source 8, donc de celles du faisceau d'excitation 2. Actuellement, il est possible de travailler avec des taches sources 8 de 10 à 30 m de diamètre (ou de petit axe dans le cas d'une ellipse).

Pour maîtriser la focalisation du faisceau de rayons X 5 émis par la cible 1, on emploie communément le composant optique précité, dénommé condenseur 14, dont le grandissement est voisin de 1. Un tel condenseur peut être réalisé de différentes manières connues de l'homme du métier, que ce soit par exemple au moyen d'une optique capillaire, d'un réseau de Soret (en anglais: zone plate ) ou encore par un miroir ellipsoïdal tel que décrit dans la demande de brevet français FR 04.13043.

Comme le grandissement du condenseur 14 est voisin de 1, la tache image de la tache source 8 dans le champ objet 12 a sensiblement les mêmes dimensions que la tache source 8. Par conséquent, un déplacement de la tache image de la tache source dans le champ objet durant l'acquisition d'une image induit nécessairement une diminution de l'éclairement des régions de l'objet ainsi sous-éclairées. La contrainte d'éclairement optimal de l'objet 12 implique donc une contrainte en termes de stabilité spatiale de la cible 1 par rapport à l'objet durant l'acquisition d'une image par un détecteur X 13.

Comme il a déjà été observé par ailleurs, la dissipation de l'énergie du bombardement par le faisceau 2 provoque l'échauffement de la cible 1, en particulier dans la zone d'impact 8, laquelle peut atteindre, en fonction des paramètres structurels et fonctionnels de la cible 1, une température de l'ordre de 1000 K. Cette dissipation d'énergie, avec émission de rayons X et échauffement, s'accompagne donc aussi de l'émission d'un rayonnement secondaire, dans les domaines infrarouge, visible et/ou ultraviolet. Ce rayonnement secondaire est émis de façon isotrope. En général, la cible 1 doit être refroidie pour éviter la fusion des matériaux qui la composent; elle émet cependant toujours un rayonnement secondaire.

Conformément à une caractéristique de l'invention, le dispositif illustré sur la figure 1 comprend un capteur 10 sensible à ce rayonnement secondaire 9. Le capteur 10 est donc apte à convertir l'énergie du rayonnement secondaire 9 en signaux, généralement électriques, représentatifs de l'éclairement de sa surface par ce rayonnement secondaire 9.

La tache image doit être stable sur l'objet 12. Pour cela, il faut que le capteur 10 soit solidaire, c'est à dire rigidement lié à l'ensemble optique 14 objet 12.

Or, conformément à une autre caractéristique de la présente invention, le capteur 10 est intégré au dispositif de manière à être indépendant physiquement de la cible 1. Cela signifie que le capteur 10 n'est pas solidaire de la cible 1, donc que cette dernière peut se déplacer sans entraîner le déplacement du capteur 10, qui reste fixe.

Par conséquent, l'éclairement de ce capteur 10 par le rayonnement secondaire 9 varie lorsque la position du lieu d'émission sur la cible change, c'est-à-dire lorsque le faisceau d'excitation 2 ou la cible 1 s'écarte de leur position nominale respective au cours de l'émission de rayons X 5. Le signal délivré par le capteur 10 donne la variation de la position de la tache source 8. En pratique, le capteur 10 est constitué d'une caméra CCD apte à réaliser l'acquisition de plusieurs signaux ou images, donc de mesurer plusieurs positions séquentielles du lieu d'émission sur la cible, pendant la durée d'exposition de l'objet 12 aux rayons X. La caméra employée pourrait également être de type CMOS. Dans les deux cas, la sensibilité de la caméra s'étend jusqu'à des longueurs d'ondes infrarouges de l'ordre de 900 à 1000 nm. Il est également possible d'utiliser des caméras fonctionnant avec des infrarouges plus lointains.

De préférence, comme illustré sur la figure 1, le capteur 10 est placé en dehors du faisceau 5 de rayons X. Cet agencement évite que le capteur 10 n'atténue inutilement des rayons X utiles à la détection. En outre, cet agencement permet d'éviter la détérioration ou le vieillissement prématuré des composants sensibles du capteur sous l'effet des rayons X. En pratique, cet agencement se fait de préférence en disposant un miroir 11 percé au niveau de sa zone centrale sur le trajet du rayonnement X 6 et placé de manière à réfléchir le rayonnement secondaire 9. Le miroir 11 doit être correctement incliné pour réfléchir le rayonnement secondaire 9 en tout ou partie vers le capteur 10.

Le miroir 11 peut également être positionné à coté du faisceau X utile.

La figure 2 illustre le type d'image que l'on obtient avec le capteur ou caméra 10 tel que positionné sur la figure 1. Cette position privilégie l'observation dans le plan (y, z). Au centre du repère (yo, zo), on peut observer l'image de la tache source 8 de rayons X. Plus précisément, il s'agit de l'image thermique de la zone de la cible 1 qui, échauffée par le bombardement par le faisceau d'excitation 2, émet un rayonnement secondaire, à savoir des rayons infrarouges, visibles et/ou ultraviolets. La tache source 8 de rayons X et la zone d'émission de rayonnement secondaire se correspondent sensiblement, même si cette dernière peut présenter une surface un peu plus étendue que la tache source 8 du fait de la conduction thermique dans la cible (1).

De plus, comme la cible 1 est mue en rotation 3 et comme la zone échauffée par le bombardement met un certain temps à se refroidir, cette dernière continue provisoirement à émettre des rayons infrarouges, visibles et/ou ultraviolets, notamment au cours de son déplacement dans le champ de la caméra 10. Ces rayons résiduels , moins intenses du fait du refroidissement, sont également reçus par la caméra 10, si bien que l'on peut observer, sur l'image représentée en figure 2, une traînée 21 plus ou moins contrastée et orientée de gauche à droite ou de droite à gauche en fonction du sens du mouvement de rotation imprimé à la cible 1.

Selon une caractéristique également importante de l'invention, le dispositif objet de la présente invention comprend au moins un moyen correcteur (non représenté) apte à modifier la position relative du lieu d'interaction 8 du faisceau d'excitation 2 par rapport à la cible 1. Un tel moyen correcteur permet donc de modifier cette position relative afin, d'une part, de réaliser des réglages manuels commandés par un opérateur, et, d'autre part, de réaliser un asservissement automatisé de cette position relative.

Cette deuxième application permet d'améliorer sensiblement la qualité des images obtenues par rayons X, car l'éclairement de l'objet 12 par les rayons X doit être le plus uniforme possible au cours de l'acquisition de l'image X. Cela permet donc de réduire le bruit de l'image X dû aux mouvements relatifs de la tache source 8 par rapport à l'objet 12, donc d'améliorer le rapport signal sur bruit de l'image dans le cas de la microscopie à rayons X. Dans d'autres applications comme la radiographie, c'est la résolution spatiale qui bénéficie de la stabilisation de la tache- source.

Il convient de noter ici que le type de capteur caractérisant l'invention, à savoir un capteur de rayonnement infrarouge, visible et/ou ultraviolet possède un pouvoir de résolution, dans son spectre de détection, bien supérieur à ceux des capteurs à rayons X, en raison principalement de l'utilisation de lentilles optiques. En tout cas, le pouvoir de résolution de ce type de capteurs se trouve en adéquation avec la finesse que peut présenter une source X, et ce, pour un coût faible. Donc, le capteur 10 permet de réaliser une image de la zone chaude de la tache source 8 avec une bonne précision.

A partir de cette image et par un traitement d'image approprié effectué ici par un calculateur programmé, le dispositif objet de la présente invention peut mesurer la variation de position de l'image thermique de la zone chaude de la tache source 8 et délivrer conséquemment des signaux représentatifs de la position du lieu d'émission du rayonnement secondaire.

La boucle d'asservissement est complétée par une unité centrale de commande (non représentée), qui comprend un ou plusieurs calculateur(s). En fonction de l'écartement mesuré entre la position courante de la zone chaude de la tache source 8 et la position initiale relevée au cours de l'étape de calibration préalable, cette unité centrale envoie alors une consigne, sous forme de signaux électriques, au moyen correcteur afin qu'il modifie la position relative du lieu d'interaction 8 du faisceau d'excitation 2 par rapport à la cible 1. Lorsque le moyen correcteur a exécuté la consigne de correction envoyée par l'unité centrale, l'image thermique de la tache source 8 occupe à nouveau sa position au centre du repère (yo, zo).

Le moyen correcteur (non représenté) peut consister en un actionneur déviant la position du faisceau d'excitation 2 par rapport à la cible 1. En l'occurrence, il s'agit d'électrodes planes (deux) combinées avec une bobine électromagnétique. Les plaques et la bobine sont alimentées par des courants appropriés de manière à dévier par champ(s) électrique et/oumagnétique la trajectoire du faisceau d'excitation 2 de nature électronique. L'unité centrale peut ainsi piloter la déviation du faisceau d'excitation 2 sur la cible 1, et partant, la position de la tache source 8. Dans le cas d'un faisceau d'excitation 2 de nature LASER, il pourrait s'agir d'un actionneur motorisé déplaçant le support du système émettant le faisceau d'excitation 2 ou déplaçant un ou plusieurs miroir(s) de déflexion.

Par la suite, cette boucle d'asservissement peut, en fonction de ses performances, multiplier et affiner de telles corrections de manière à assurer un éclairement adéquat de l'objet 12 à analyser, et, in fine, un rapport signal sur bruit amélioré. Cela permet de réaliser un asservissement dynamique au cours de l'acquisition d'une ou de plusieurs image(s) par un détecteur 13.

Comme cela a été exposé, la boucle d'asservissement décrite ci-dessus permet donc de corriger des écartements ou déviations dans un plan (y, z) orthogonal à l'axe (x) de propagation 6 des rayons X. La figure 3 représente une deuxième forme de réalisation du dispositif objet de la présente invention analogue à la précédente dans laquelle. Pour cette raison, son exposé sera moins détaillé.

Sous l'action d'un faisceau d'excitation 302, une cible 301 en rotation 303 émet un faisceau de rayons X 305 en direction d'un condenseur 314 qui transmet ce faisceau vers un objet à analyser (non représenté). Contrairement à la première forme de réalisation décrite en relation avec la figure 1, les rayons composant le rayonnement secondaire 309 ne sont pas réfléchis, mais captés directement par une caméra 310, qui est cependant également placée hors du faisceau de rayons X, pour les raisons susmentionnées. Comme précédemment, la caméra 310 doit également être prévue indépendante, c'est-à-dire non solidaire, de la cible 301, mais cependant solidaire de l'ensemble optique 314 objet 12.

Cet agencement permet de mesurer les déplacements de la cible 301 selon l'axe de propagation 306 dans la direction x des rayons X, appelé par définition axe optique. A l'instar de la première forme de réalisation, une boucle d'asservissement est constituée qui comprend notamment un moyen correcteur de la position selon l'axe optique x de la tache source 8. En l'occurrence, il s'agit d'un mécanisme (non représenté) assurant le déplacement d'un support de la cible avec son moteur rotatif, comme par exemple l'assemblage d'une vis micrométrique motorisée avec un parallélogramme déformable. Il faut alors prévoir un soufflet à monter autour de la liaison entre le mécanisme et la cible avec son moteur rotatif.

Il peut encore s'agir d'un guide à billes ou à rouleaux motorisé ou encore d'un circuit variateur du courant alimentant les paliers magnétiques supportant la cible 301 en rotation. Dans ce dernier cas, l'homme du métier peut déterminer sans difficulté majeure, comment calculer la variation à appliquer au courant pour obtenir la correction de position recherchée. Outre ces moyens correcteurs, on peut, comme précédemment, utiliser des électrodes planes et/ou une bobine électromagnétique de déviation de la trajectoire du faisceau d'excitation 302.

Selon une forme de réalisation intéressante de l'invention, on peut combiner les deux systèmes ou boucles d'asservissement autour d'une même cible, en prévoyant deux caméras et au moins deux moyens correcteurs disposés et fonctionnant respectivement selon les deux formes de réalisation décrites ci-dessus. Ainsi, on peut mesurer et corriger la position de la tache source sur la cible avec précision selon les trois directions de l'espace (x, y, z).

Par ailleurs, comme cela est connu de l'art antérieur, la cible 1; 301 et les composants qui l'entourent peuvent être placés sous vide pour permettre la propagation des électrons de bombardement 2; 302 et des rayons X conséquemment émis 6; 306.

D'autres formes de réalisation sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de l'enseignement de l'invention décrite et revendiquée ici.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour asservir en position le lieu d'émission 8 d'une source de rayons X 6; 306 comprenant: une source émettant un faisceau d'excitation 2; 302, une cible 1; 301 mobile en rotation 3; 303 destinée à être bombardée localement par ledit faisceau d'excitation 2; 302 de manière à exciter des atomes de ladite cible 1; 301 afin d'émettre un faisceau de rayons X 6; 306, au moins un capteur 10; 310 indépendant de ladite cible 1; 301 et sensible à un rayonnement secondaire 9; 309 émis concomitamment par ladite cible 1; 301 avec les rayons X lorsqu'elle est bombardée par ledit faisceau d'excitation 2; 302, ledit capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position dudit lieu d'émission 8; 308 dudit rayonnement secondaire 9; 309, au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du lieu d'interaction dudit faisceau d'excitation 2; 302 par rapport à la cible 1; 301 en fonction des signaux délivrés par le capteur 10; 310.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayonnement secondaire 9; 309 est composé de rayons infrarouges, visibles et/ou ultraviolets et en ce que le capteur 10; 310 est constitué d'une caméra.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur 10; 310 est positionné hors dudit faisceau de rayons X 6; 306 émis lorsque la cible 1; 301 est bombardée par le faisceau d'excitation 2; 302.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un miroir 11 réfléchissant le rayonnement secondaire émis par la cible 1 en direction dudit capteur 10, ledit miroir 11 étant placé de manière à ne pas atténuer la propagation des rayons X 5 émis par la cible 1.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau d'excitation est constitué d'un faisceau d'électrons, et en ce que le moyen correcteur comprend au moins une bobine à inductance magnétique et/ou au moins deux électrodes sous tension destinée(s) à générer un champ magnétique et/ou un champ électrique propres à dévier le faisceau d'excitation 2; 302 de manière à réguler la position dudit lieu d'émission 8; 308.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen correcteur comprend un mécanisme motorisé apte à déplacer la cible 1; 301 tel qu'un guide à billes ou à rouleaux et une vis micrométrique motorisée.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cible 1; 301 est supportée par des paliers magnétiques à électroaimants et en ce que le moyen correcteur comprend un circuit variateur du courant alimentant lesdits électroaimants.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs, le premier capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position dudit lieu d'émission dans un plan orthogonal à l'axe d'utilisation 6 des rayons X émis par la cible 1, le second capteur étant destiné à délivrer des signaux représentatifs de la position dudit lieu d'émission sur l'axe d'utilisation des rayons X émis par ladite cible.

9. Procédé d'asservissement en position du lieu d'émission 8 d'une source de rayons X consistant: à bombarder localement une cible 1; 301 entraînée en rotation 3; 303 par un faisceau d'excitation 2; 302 apte à exciter des atomes de ladite cible 1; 301 afin d'émettre un faisceau de rayons X 6; 306, à recueillir à l'aide d'au moins un capteur 10; 310 indépendant de ladite cible un rayonnement secondaire émis concomitamment par ladite cible 1; 301 avec les rayons X lorsqu'elle est bombardée, ledit capteur 10; 310 délivrant des signaux représentatifs de la position du lieu d'émission dudit rayonnement secondaire, à traiter lesdits signaux de manière à inférer la position dudit lieu d'émission 8, à actionner en fonction de ces signaux au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du faisceau d'excitation 2; 302 par rapport à ladite cible 1; 301 dans le cas où la position ainsi inférée se trouve écartée d'une position initiale déterminée au cours d'une étape de calibration.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste: à détecter les variations de position de la tache source dans un plan orthogonal à l'axe d'utilisation des rayons X à l'aide dudit premier capteur; à recueillir ledit rayonnement secondaire 9; 309 à l'aide d'un second capteur 310 indépendant de ladite cible, ledit capteur détectant les variations de position de la tache source selon l'axe d'utilisation des rayons X; à traiter lesdits signaux de manière à inférer la position dudit lieu d'émission 8, à actionner en fonction de ces signaux au moins un moyen correcteur apte à modifier la position relative du faisceau d'excitation 2; 302 par rapport à la cible 1; 301 dans le cas où la position ainsi inférée se trouve écartée d'une position initiale déterminée au cours d'une étape de calibration.