Tableau comparatif
| Tube à rayon X | Synchrotron | ThomX | |
| Régime | continu | pulsé | pulsé |
| Génération des rayons X dans | toutes les directions | différentes formes coniques < 1 mrad d’ouverture | forme conique ~ 10 mrad d’ouverture |
| Brillance moyenne (ph/s/mm²/mrad²/0.1% bw) | faible (106-107) | très élevé (1014-1018) | élevé (1011) |
| Spectre | très large | de large à restreint | restreint |
| Coût de construction | faible 10-10 000€ | très élevé ~ 300 M€ | raisonnable ~ 10M€ |
| Surface nécessaire | ~ 1 m2 | ~ 30 000 m2 (pour 29 lignes de lumière) | ~ 300 m2 |
| Dates marquantes | 1913 : premier tube de Coolidge | 1973 : première ligne de lumière sur ACO (ancêtre de Soleil, LAL, Orsay) | 2012 : début du projet ThomX |
Pour plus de précision
Tube à rayons X ou tube de Coolidge
Synchrotron
ThomX
Une des sources les plus courantes de rayons X dans l’industrie et le domaine médicale, les tubes à rayons X permettent de générer facilement cette lumière si convoitée.
Source de lumière de très haute intensité, les synchrotrons permettent des études avec une très grande précision.
Les propriétés présentées ici sont celles du synchrotron SOLEIL installé sur le plateau de Saclay (France).
ThomX est un démonstrateur de source compacte de haut flux de rayons X générés par effet Compton inverse.
Leurs propriétés sont les suivantes :
Principe :
Bombardement d’une anode par un faisceau d’électrons et émission de rayons X par freinage des électrons dans la matière (effet Bremsstrahlung).
Des électrons sont générés et accélérés (jusqu’à 2,75 GeV pour SOLEIL) dans un accélérateur de particules, puis stockés dans un anneau de stockage.
A chaque tour dans l’anneau, grâce à la courbure de leur trajectoire induite par leur passage dans un aimant de courbure ou dans un onduleur, les électrons vont émettre de la lumière (rayonnement synchrotron).
Des électrons sont générés et accélérés à 50MeV dans un accélérateur de particules, puis stockés dans un anneau de stockage.
A chaque tour dans l’anneau, au point d’interaction, le faisceau d’électron rencontre un faisceau laser et de leur collision naît un faisceau de photons X (effet Compton inverse).
Spectre :
Superposition d’un spectre continu, le rayonnement de freinage, et d’un spectre discret de raies d’émission des composants de l’anode.
Continu avec une largeur spectrale grande ou modérée.
Continu avec une largeur spectrale faible.
Énergie :
De quelques keV à plusieurs centaines de keV.
De 1 meV (infrarouge lointain) à 150 keV.
45 keV (X durs) avec des électrons de 50 MeV
90 keV (X durs) avec des électrons de 70 MeV.
Brillance moyenne:
106-107 photons/s/mm²/mrad²/0.1% bw
1014-1018 photons/s/mm²/mrad²/0.1% bw
SOLEIL a une brillance 10 000 fois plus importante que le Soleil.
~ 1011 photons/s/mm²/mrad²/0.1% bw
Régime :
Lumière continue.
Lumière pulsée.
Lumière pulsée.
Cône de lumière :
Cône avec une très grande ouverture.
Permet d’irradier une grande surface d’un coup.
Divergence. faible.
Faisceau utile de l’ordre du millimètre verticalement et du millimètre à quelques centimetres horizontalement.
Divergence de 10 mrad (relativement importante).
Faisceau utile d’environ 10 cm de diamètre.
Utilisation :
- Radiographie (médicale, industrie, aéroport)
- Fluorescence X
- Diffraction
- Tomographie pleins champ
- Microscopie STXM et X-PEEM
- Étude de propriétés physico-chimique de la matière
- Radiographie
- Fluorescence et micro-fluorescence
- Identification d’élément dans la matière
- Caractérisation ou calibration de détecteur
- Cristallographie biologique
- Étude de matériaux, d’œuvres d’art anciennes
- Et beaucoup d’autres
- Radiographie
- Radiothérapie
- Tomographie 3D
- Diffraction
- Spectrométrie de fluorescence
- Structure 3D de protéines
- …
- cf Principe de fonctionnement pour plus d’information
Pour aller plus loin :
La méthode de génération de rayons X par collision Compton inverse est complémentaire des autres méthodes existantes.