Développement de composants optiques asphériques avec traitement de multicouches réflectives pour l'analyse X

par Aurélie Hardouin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Franck Delmotte.

Soutenue en 2007

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L’analyse X par microsonde électronique (EPMA : Electron Probe MicroAnalysis) d’éléments légers, ayant des raies d’émission dans la gamme spectrale comprise entre 180 et 550 eV, requiert des cristaux analyseurs performants basés sur l’utilisation de revêtements interférentiels multicouches. Les composants optiques asphériques, tels que les ellipsoïdes de révolution, permettent de focaliser dans deux dimensions les rayons X en une seule réflexion, et ainsi de collecter plus de flux et d’atteindre des limites de détection plus faibles qu’avec les composants optiques actuellement utilisés. Nous avons étudié et développé différents systèmes multicouches, destinés à réfléchir les raies d’émission Kα de l’azote, du bore et de l’oxygène, et possédant à la fois de bonnes propriétés optiques, une bonne stabilité temporelle et thermique, ainsi qu’une bonne tenue mécanique. Les multicouches Cr/Sc développées pour la raie d’émission Kα de l’azote ont atteint des réflectivités maximales de 37% et se sont avérées très stables temporellement et thermiquement. Afin d’améliorer les performances des analyseurs, nous avons développé des revêtements antireflets dans le domaine XUV, permettant d’optimiser le rapport signal sur bruit. Les résultats très positifs obtenus dans cette première phase d’étude ont permis d’entreprendre le développement de composants optiques asphériques. Pour cela, le dépôt de la multicouche doit respecter un profil à gradient de période, afin de compenser la variation des angles d’incidences sur l’optique. Le développement de ce procédé de dépôt a permis de fabriquer plusieurs prototypes d’optiques pour l’EPMA pour la détection de la raie d’émission Kα de l’azote.

  • Titre traduit

    Development of aspherical optical components coated with reflective multilayers for X-ray analysis


  • Résumé

    X-ray analysis of low-Z elements by electron microprobe (EPMA : Electron Probe MicroAnalysis) with emission lines in the spectral range between 180 and 550 eV, requires analyzer crystals based on the use of interferential multilayer coatings. Aspherical optical components, such as ellipsoids of revolution, permit to focus X-rays on two dimensions in a single reflection, thereby collecting more flux and achieving lower detection limits than the currently used optical components. We have studied and developed multilayer systems, designed to reflect the nitrogen, boron and oxygen Kα emission lines, having both good optical properties, good temporal and thermal stability, as well as a good mechanical behaviour. The Cr/Sc multilayers developed for the nitrogen Kα emission line reached maximum reflectivities of 37% and have proved very good thermal and temporal stabilities. In order to improve the analyzers performances, we have developed antireflective coatings in the XUV range, in order to optimize the signal to noise ratio. The very good results achieved have led to the development of aspherical optical components. To do so, the multilayer coating requires a period gradient profile, in order to compensate the incidence angle variation on the optic. The process development has permitted to produce several prototypes of EPMA optics for the detection of the nitrogen Kα emission line.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2008 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Développement de composants optiques asphériques avec traitement de multicouches réflectives pour l'analyse X

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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