Brevet FR2574591A1 — publié le 19860613

Tube à rayons X à spectres multiples. L'invention concerne un tube à rayons X à spectres multiples capable de produire un certain nombre de faisceaux de rayons X de spectres différents à l'intérieur de son enveloppe sous vide. Le tube à rayons X à spectres multiples selon l'invention peut être utilisé pour analyser une structure cristalline se modifiant dans le temps par suite de la dif fractioncristalline. Le tube selon l'invention peut également être utilisé comme source de rayons X pour des des mesures à haute résolution. Le tube à rayons X fonctionne en élevant la température de la cathode au moyen d'un élément de chauffage, de manière à produire l'émission thermoionique des électrons, en formant un mince faisceau d'électrons au moyen d'un système de focalisation électrostatique, et en exposant la cible à ce faisceau d'électrons. La structure de.cathode chauffée ne convient pas pour obtenir une réponse haute fréquence, de sorte que cette structure de cathode ne permet pas d'obtenir des impulsions de rayons X très pointues. Un tube à rayons X utilisant une photocathode pour émettre les électrons, a été décrit dans la demande de brevet Japonais NO 153 663/1983 déposée par l'auteur de la présente invention. Le tube à rayons X correspondant à la technique décrite dans la demande de brevet Japonais ci-dessus, utilise un canon à électrons dans lequel un faisceau d'électrons émis par la photocathode, vient frapper la cible à rayons X placée en face de la photocathode, de manière à produire des rayons X caractérisés par le matériau spécifique utilisé pour réaliser la cible. La figure 1 représente un exemple des rayons X caractéristiques produits par une cible en titane. Le tube à rayons X selon la demande de brevet Japonais ci-dessus, utilise une photocathode et des électrons. Si la photocathode est excitée par un train d'impulsions laser pointues, on peut obtenir un train d'impulsions pointues de rayons X caractéristiques. Un certain nombre de rayons X caractéristiques ont été nécessaires ces denrières années pour mesurer les propriétés de différents matériaux, et il a été nécessaire pour ces mesures, d'utiliser un certain nombre de tubes à rayons X différents mettant en oeuvre des matériaux de cibles différents. L'invention a pour but de créer untube à rayons X à spectres multiples capable de produire un certain nombre de rayons X caractéristiques. A cet effet, l'invention concerne un tube à rayons X à spectres multiples, tube caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe sous vide ; une photocathode formée à l'intérieur de cette enveloppe sous vide une lentille électronique destinée à diriger dans une certaine direction un faisceau d'électrons obtenu en focalisant les photoélectrons produits par la photocathode une cible à rayons X formée en disposant un certain nombre d'éléments de cibles métalliques en face de la photocathode émettant le faisceau d'électrons tombant sur ces éléments ; et des moyens de déviation destinés à dévier le faisceau d'électrons tout en commandant la direction de projection de ce faisceau d'électrons sur la cible à rayons X de façon qu'il vienne frapper l'un quelconque, arbitrairement choisi, des différents éléments de cibles métalliques. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joint dans lesquels - la figure 1 est un graphique représentant un exemple de rayons X caractéristiques produits par une cible en titane -la figure 2 est une vue en coupe d'une première forme de réalisation du tube à rayons X à spectres multiples selon l'invention - la figure 3 est une vue en coupe d'une electrode de déviation correspondant à la première forme de réalisation ci-dessus, ainsi que des éléments de cibles métalliques associés ; et - la figure 4 est une vue en coupe d'une autre électrode de déviation correspondant à une seconde forme de réalisation de l'invention, ainsi que des éléments de cibles métalliques associés. Sur la figure 2, la photocathode 2 est formée sur la surface intérieure de l'enveloppe sous vide 1. Les photoélectrons émis par la photocathode 2 en réponse à la lumière 10 provenant d'une source de lumière, sont focalisés en un point de focalisation par le champ de focalisation produit par l'électrode de focalisation 4, puis sont dirigés suivant une trajectoire définie par le champ de focalisation dans un espace de déviation Une fenêtre à rayons X 5 en beryllium (Be) transparent aux rayons X tombant sur celle-ci, est placée parallèlement à la photocathode 2. Des éléments de cibles métalliques 6a, 6b et 6c sont placés sur une surface de la fenêtre à rayons X 5, comme indiqué sur les figures 2 et 3. Une paire de tensions de déviation produites par une source de tensions de déviation 7, sont appliquées à une paire d'électrodes de déviation 3a et 3b. Le faisceaud'électrons obtenu par l'électrode de focalisation 4, est dévié par le champ électrique produit entre la paire d'électrodes de déviation 3a et 3b. Si l'on applique à la plaque de déviation une tension convenable provenant de la source de tension de déviation 7, on peut amener le faisceau d'électrons sur un élément métallique arbitraire de la plaque à cibles multiples 5. L'élément métallique exposé au faisceau d'électrons émet les rayons X caractéristiques du métal choisi. La première forme de réalisation- de l'invention utilise trois métaux différents choisi parmi les matériaux métalliques ci-après. L'énergie des rayons X émis par chaque métal spécifique, est exprimée en KeV. Titane {tri) 4,5 KeV Vanadium (V) 4,96 KeV Chrome (Cr) 5,42 KeV Fer (Fe) 6,40 KeV Cobalt (Co) 6,92 KeV Nickel (Ni) 7,47 KeV Cuivre (Cu) 8,04 KeV Le temps pendant lequel les rayons X caractéristiques sont émis, peut être choisi aussi court que la durée de l'impulsion de lumière appliquée àla photocathode par le faisceau de lumière. Ainsi, la durée de l'impulsion couvre toute la plage allant d'une impulsion extrêmement courte produite par un faisceau laser et donnant une impulsion de rayons X extrêmement courte, Jusqu'à un faisceau de lumière continu donnant un faisceau de rayons X continu, ce qui permet d'obtenir des rayons X caractéristiques de durée arbitraire. Sur la figure 4, un faisceau d'électrons peut être balayé sur un plan à deux dimensions en utilisant une paire d'électrodes de déviation verticale 3a et 3b, et une paire d'électrodes de déviation horizontale 3c et 3d. Les éléments de cibles métalliques 6a à 6p sont placés sur une fenêtre à rayons X 5 en beryllium (Be) transparente aux rayons X. Deux paires de tensions de déviation produites par une source de tensions de déviation 7 sont appliquées à deux paires d'électrodes de déviation 3a à 3d, de manière à produire le balayage du faisceau d'électrons dans un plan à deux dimensions. Différents types de rayons X caractéristiques peuvent être produits par des éléments métalliques différents. Un certain nombre de modifications et de variantes sont possibles tout en restant dans le cadre de l'invention. On peut réaliser chacune des première et seconde formes de réalisation ci-dessus, en utilisant un ensemble de moyens de déviation électromagnétiques aussi bien qu'un ensemble de moyens de déviation électrostatiques. Le tube à rayons X à spectres- multiples selon l'invention, décrit ci-dessus, peut être utilisé pour produire un certain nombre de rayons X caractéristiques à l'intérieur d'une même enveloppe de tube. On peut utiliser différents éléments de cibles métalliques en spécifiant différentes tensions de déviation à grande vitesse, ce qui permet d'obtenir une série de réponses de l'échantillon aux rayons X caractéristiques, avec une très haute résolution qu'on n'avait Jamais pu atteindre au moyen d'un tube à rayons X de technique classique. Ce type de tube peut efficacement s'utiliser pour analyser une structure cristalline se modifiant dans le temps pendant l'analyse de diffraction cristalline. REVENDICATIONS 10) Tube à rayons X à spectres multiples tube caractérisé ence qu'il comprend une enveloppe sous vide (1) ; une photocathode (2) formée à l'intérieur de cette enveloppe sous vide (1) ; une lentille électronique (4) destinée à diriger dans une certaine direction un faisceau d'électrons obtenu en focalisant les photoélectrons produits par la photocathode (2) ; une -cible à rayons X formée end isposant un certain nombre d'éléments de cibles métalliques (6a, 6b, 6c) en face de la photocathode (2) émettant le faisceau d'électrons tombant sur ces éléments et des moyens de déviation (3a, 3b) destinés à dévier le faisceau d'électrons tout en commandant la direction de projection de ce faisceau d'électrons sur la cible à rayons X de façon qu'vil vienne frapper l'un quelconque, arbitrairement choisi, des différents éléments de cibles métalliques (6a, 6b, 6c). 20) Tube à rayons X à spectr-es multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déviation (3a, 3b) sont des moyens de déviation statiques ou électromagnétiques. 30) Tube à rayons X à spectres multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déviation sont du type à une dimension (3a, 3b) ou a deux dimensions (3a, 3b, 3c, 3d). 40) Tube à rayons X à spectres multiples selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de cibles métalliques (6a, 6b, 6c) sont en Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni ou Cu.