Etude et développement d'une source compacte et ultra-brève d'électrons et de rayons X pompée par laser et application à l'imagerie médicale

• Auteur / Autrice : Béla Kiràly
• Direction : Jean-Pierre Girardeau-Montaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Girardeau-Montaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie médicale

Lasers

Rayons X

Sources de rayonnement

Résumé

Ce travail concerne l'étude et le développement d'une source d'électrons et de rayons X pompée par laser dénommée CIBER-X. Le fonctionnement de la source CIBER-X est basé sur un processus à trois étapes. La première consiste à produire des impulsions d'électrons de très courte durée par photoémission, qui sont ensuite accèlérés par une haute tension jusqu'à la sortie du photoinjecteur. Dans la deuxième étape, ce faisceau d'électrons énergétiques est refocalisé par des champs magnétiques. Enfin, la génération de rayons X est obtenue par l'impact de ces électrons sur une cible metallique. Les impulsions d'électrons étant produites par une photocathode qui fonctionne par transmission, nous nous sommes donc occupés dans un premier temps de l'optimisation de ses performances. A l'étape suivante nous nous sommes intéressés à l'étude du transport des électrons jusqu'à la cible. Tout d'abord nous avons effectués une série de simulations numériques à l'aide du code de calculs PIXELI° développé antérieurement au laboratoire. Des mesures expérimentales de la charge et du diamètre du foyer dans le plan de la cible ont montré que le code PIXELI° était un excellent outil pour modeliser le fonctionnement de ce type de source. A partir de mesures expérimentales, nous avons déterminé que la brillance de la source est supérieure à 3,5-10 puisssance 12 photons X. S-1. MM puissance 1. MSRAD-1. KEV-1, valeur supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle d'un tube classique, et comparable à celle d'un synchrotron de première génération. Finalement, nous avons présenté une application de notre sourceà l'imagerie médicale. Nous avons montré qu'à l'aide de celle-çi il était possible de déterminer la dose minimale permettant d'obtenir toutes les informations pathologiques nécessaires pour un échantillon donné. Cette dose étant naturellement inférieure aux doses couramment appliquées actuellement.