Conception et caracterisation d'une optique a focalisation variable pour rayonnement x : miroir bimorphe piezoelectrique

par DANIELLE LABERGERIE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de François Polack.

Soutenue en 1996

à Paris 11 .

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  • Résumé

    La faible emittance des nouvelles sources de rayonnement dites de troisieme generation, ainsi que le besoin d'adapter la distance de focalisation a la position de l'echantillon, necessite l'utilisation d'optique a focalisation variable. L'indice de refraction des materiaux dans le domaine des rayons x etant tres proche de l'unite, les lentilles de refraction ne peuvent etre utilisees pour focaliser avec un bon rendement. Cependant ceci peut etre realise soit a l'aide d'optique travaillant en reflexion (miroir), soit en diffraction (cristal, multicouche, reseau). Dans ce contexte nous avons developpe et analyse les performances d'une optique active a courbure variable pour rayonnement x dont le mecanisme de courbure fait partie integrante de celle-ci et est realise a l'aide de ceramique piezoelectrique de composition mixte : titanate et zirconate de plomb. Cette optique dite bimorphe est formee d'un empilement symetrique de silicium, ceramique, ceramique, silicium. A chaque interface est deposee une electrode conductrice, les electrodes exterieures (de masse) sont reliees entre elles sur le cote, alors que celle centrale (de controle) est isolee des deux autres. Lorsqu'une difference de potentiel est appliquee aux bornes de chaque ceramique, montees en parralleles l'une se dilate alors que l'autre se comprime. De cette variation opposee, il en resulte une courbure de l'ensemble : tel un effet bilame. Les principaux avantages de ce systeme sont : pas d'effet anticlastique (courbure presque spherique pour un mono-electrode), possibilite d'obtenir une courbure aspherique en appliquant un gradient de tension sur l'electrode centrale segmentee, deux surfaces focalisantes accessibles avec des revetements differents. Les mesures de qualification du systeme en laboratoire (a l'aide d'instruments de metrologie) et sous conditions reelles (focalisation de faisceau x) seront presentees et analysees. Un modele theorique simple, base sur la theorie mecanique des plaques, sera expose et compare aux mesures experimentales et a une analyse par elements finis resolvant le systeme d'equations thermodynamiques qui traduit le comportement electro-mecanique du systeme. L'hysteresis de la ceramique a ete controle a l'aide d'une jauge de contrainte collee en face arriere de l'optique et mesurant le rayon de courbure de celle-ci.


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  • Détails : 117 P.
  • Annexes : 83 REF.

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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013141
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