Métrologie en ligne de faisceaux et d'optiques X de synchrotrons

by Sébastien Bérujon

Doctoral thesis in Physique

Under the supervision of Eric Ziegler and Kawal Sawhney.

defended on 13-02-2013

in Grenoble , under the authority of École doctorale physique (Grenoble) , in a partnership with European Synchrotron Radiation Facility (équipe de recherche) .

Thesis committee President: Frederic Livet.

Thesis committee members: Eric Ziegler, José Baruchel, Patrick Naulleau, Hongchang Wang.

Examiners: Pierre Chavel, Gerhard Grübel.

  • Alternative Title

    At-Wavelength Metrology of Hard X-Ray Synchrotron Beams and Optics


  • Abstract

    This thesis presents research and development work on synchrotron X-ray at-wavelength metrology methods. Two approaches for measuring the phase of an X-ray wavefront were studied: the grating-based and the speckle-based methods. The X-ray grating interferometer is the most widespread technique representative of the first category. Its performance and potential in various situations encountered in at-wavelength metrology was investigated. Speckle methods are X-ray phase sensing techniques newly developed during this thesis project. They make use of membranes with small statistical features to modulate the beam wavefront. The different methods were deployed experimentally at the beamlines BM05 of the ESRF and B16 of the Diamond Light Source. Their implementation permitted the characterization of various kinds of optical elements used to manipulate synchrotron X-ray beamsas well as the feasibility study of micro phase contrast imaging using the two methods described above.


  • Abstract

    Cette thèse présente des travaux de recherche de métrologie en ligne de faisceaux de rayons X dans les installations synchrotrons. Deux approches principales ont été étudiées pour extraire la phase d'un front d'onde X : les méthodes utilisant des réseaux optiques et celles utilisant l'effet speckle dans le domaine X. L'interféromètre à réseaux X est l'outil le plus répandu résentatif de la première catégorie. Ses performances et son potentiel furent étudiés dans diverses situations de métrologie en ligne. Les méthodes utilisant le speckle X sont des techniques originales développées au cours de ce projet. Elles utilisent des membranes faites de petits grains diffusants, dont seule la distribution statistique est connue, pour permettre la modulation du front d'onde. Les différentes techniques furent déployées expérimentalement sur les lignes de lumière BM05 de l'ESRF et B16 de Diamond Light Source. Leurs implémentations servirent à la caractérisation de différents composants optiques utilisés pour manipuler les faisceaux synchrotron X et à l'étude de la faisabilité de micro imagerie par contraste de phase avec les sus citées techniques.


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