Brevet FR2622026A1 — publié le 19890421

DISPOSITIF COLLIMATEUR DE RAYONNEMENT L'invention concerne un dispositif collimateur de rayonnement et plus particulièrement un dispositif permettant de collimater selon une section de dimensions précises un rayonnement X. Les fentes collimatrices des rayonnements X utilisés en radio cristallographie pour des longueurs dondes comprises entre 0.5 et o 2.5 A, doivent entre: a) épa;sses pour absorber le rayonnement, b) fines pour éviter la réflexion spéculaire sur les couteaux, c) précises pour permettre une collimation au micromètres près sur toute leur hauteur, d) orientables dans l'espace afin de régler le parallélisme du faisceau avec l'axe de rotation du goniomètre par une approche itérative convergente du maximum de l'intensité recueillie. Les fentes généralement utilisées qui répondent aux points a, b, d précédents sont des doubles fentes d'ouverture fixe. La réalisation de telles fentes satisfaisant au point c est impossible. Les figures 1 et 2 (en vue de dessus) montrent deux exemples de telles fentes connues dans la technique avec des formes de couteaux différentes. Selon la figure 1, le dispositif comporte deux paires de couteaux (CI - C2 et C3 - C4) de sections triangulaires permettant d'approcher une collimation d'un faisceau de rayonnement I. Selon la figure 2, la collimation est réaliser à l'aide de pièces de collimation (R1 - R2 et R3 - R4). La collimation du faisceau est également approchée. Les fentes à ouverture variable susceptible de répondre au problème, limitent le faisceau de rayons X à l'aide de deux plans définis par des pièces à surfaces planes P1, P2, P3, P4. Ces fentes sont à ouverture disymétrique comme cela est représenté en figure 3 et sont réglées par pivotement de pièces support S1, 52, sous l'action de vis de réglage V1, V2. Ces fentes ne satisfont pas au point b indiqué précédemment concernant la réflexion spéculaire du faisceau collimaté sur les surfaces planes P3, P4. L'invention permet de résoudre les différents problèmes exposés précédemment et notamment de réaliser la collimation d'un faisceau de rayonnements X, de façon précise et orientable dans l'espace pour obtenir un faisceau suffisamment fin. L'invention concerne donc un dispositif collimateur de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comporte selon le trajet d'un faisceau à collimater au moins une première pièce de collimation possédant au moins deux arêtes de collimation parallèles définissant un premier plan de collimation parallèle à la direction du faisceau à collimater, une deuxième pièce de collimation possédant au moins une arête parallèle aux deux arêtes du premier dispositif de collimation, pouvant s'imbriquer entre ces deux arêtes et distante du plan défini par ces deux arêtes d'une distance déterminant l'espace de collimation du faisceau, les deux dispositifs de collimation étant mobiles l'un par rapport à l'autre perpendiculairement à la direction du faisceau à collimater. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description aui va suivre faite à titre d'exemple en se reportant aux figures annexées qui représentent: - les figures 1, 2 et 3 des exemples de dispositifs de collimati on connus dans la technique; - la figure 4, un exemple de réalisation de dispositif de collimation selon l'invention; - la figure 5, une variante du dispositif de la figure 4; - les figures 6 et 7, un appareil de collimation incorporant le dispositif de la figure 5; - la figure 8, un autre exemple de réalisation du dispositif de collimation selon l'invention. Le dispositif de collimation de la figure 4 comporte deux pièces 2 et 3 comprenant deux arêtes vives C-fl pour la pièce 2 et A-B pour la pièce 3. Les arêtes A et B déterminent un premier plan parallèle à la direction OO' du faisceau à collimater 1. Les arêtes C et D déterminent un deuxième plan parallèle également à la direction OO'. Les arrêtes A et B d'une part et C et D d'autre part ne sont pas vis-à-vis mais imbriquées selon la direction OO' de façon à pouvoir s'emboîter les unes dans les autres. Les plans que ces arêtes déterminent peuvent être rapprochés à volonté l'un de l'autre et déterminer une fente de collimation 4 aussi fines que possible. L'angle dièdre de chaque arête est suffisamment grand pour éviter les réflexions spéculaires du faisceau à collimater. La figure 5 représente une variante de réalisation du dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte une pièce 2 identique à la pièce 2 de la figure 1. Par contre, la pièce 3 ne comporte qu'une seule arête dont la position est telle qu'elle est située entre les arêtes C et D de la pièce 2. La fente de collimation est donc définie par le plan, déterminé par les arêtes C et 1 > , et par l'arête A. Les pièces 2 et 3 des dispositifs des figures 4 et 5 et notamment les arêtes de ces pièces sont en matériau à base d'un élément lourd tel que, par exemple, du tantale massif, du tungstène, du molybdène ou un alliage tel que laiton ou bronze. Les figures 6 et 7 montrent un ensemble complet d'un exemple de réalisation selon l'invention. Le bloc fente est constitué d'un empilement de deux unités de translation permettant le déplacement des arêtes des pièces 2 et 3 simultanément et perpendiculairement à la direction OO' du faisceau de rayons X ainsi que le déplacement de l'une des arêtes des pièces 2 et 3 dans la même direction. Cet empilement est placé sur une table orientable dans l'espace à l'aide de trois butées différentielles microajustables. Les trois appuis des butées sont un point, un trait et un plan. L'ensemble peut être inséré sur un banc d'optique. Les figures 6 et 7 vont maintenant être décrites de façon plus détaillée. Le dispositif des figures 6 et 7 utilise des pièces de collimation 2 et 3 telles que celles de la figure 5. Il pourrait également utiliser les pièces de la figure 4. Pour faciliter la description, les figures 6 et 7 sont placées dans un trièdre de référence XYZ. Comme on le voit plus facilement en figure 7, la pièce de collimation 2 est montée sur une première pièce support 20 de telle façon que les arêtes de cette pièces soient parallèles à l'axe Z. La pièce de collimation 3 est montée sur une deuxième pièce support 30 avec également son arête parallèle à l'axe Z et située entre les deux arêtes de la pièce Z. La deuxième pièce support 30 est montée sur la première pièce support 20 de façon à pouvoir se déplacer selon l'axe X cela sous l'action d'une vis micrométriaue de commande 31 rnontée dans un épaulement 23 de la pièce 20. Un ressort de rappel 50 plaque la deuxième pièce support 30 contre la vis micrométrique 31. Une vis de blocage 21 permet de bloquer l'écartement des deux pièces de collimation 2 et 3. La première pièce support 20 montée sur une table 34 peut se déplacer sur cette table selon l'axe X. Une vis micrométrique 32 montée sur la table 34 permet d'assurer ce déplacement de façon précise. Un ressort de rappel 51 plaque la pièce support 20 contre la vis micrométrique 32. Ce système de déplacement permet ainsi de déplacer avec précision le dispositif de collimation par rapport au faisceau à collimater. La table repose sur un bâti 8, placé selon le plan XY, par au moins trois pivots 36, 37, 39 réglables en hauteur par des vis micrométriques telles que 35 pour le pivot 39. Un ressort de rappel 52 permet de plaquer la table 34 sur le bâti 8 par l'intermédiaire des pivots. Le dispositif de l'invention permet ainsi une collimation précise d'un faisceau de rayons X et est orientable dans tous les sens. La sensibilité du positionnement est de l'ordre par exemple de 0,5 seconde d'arc. Par ailleurs, des fentes 28 et 29 sont prévues dans les pièces support 20 et 30 pour placer une pièce à fente de collimation à ouverture fixe dont l'axe est perpendiculaire aux arêtes (A, B, C, D) des pièces de collimation 2 et 3. En se reportant à la figure 8, on va maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention dans lequel le réglage de la fente de collirnation ne se fait pas par déplacement des pièces de collimation l'une par rapport à l'autre mais par rotation des deux pièces à arêtes contenues dans des boisseaux. Bien que le principe de collimation soit le même, la forme des couteaux est sensiblement différente, ce sont des fentes à boisseau. L'ouverture de telles fentes se fait simultanément et symétriquement. Les deux fentes à boisseau tournent en sens inverse, elles sont symétriques par rapport à un plan II'. L'orientation dans l'espace (point d précédent) est donc réalisable sans ambiguité en recueillant dans le détecteur le maximum de l'intensité du rayonnement (Pitération nécessaire au réglage est toujours convergente). Un premier boisseau B1 comporte une portion circulaire B10 dont une arête A est distante du centre T du boisseau et une autre portion circulaire BI 1 dont une arête B est également distante du centre T. L'espace entre les arêtes A et B défini - l'ouverture maximale du collimateur. Une collimation fine (faisceau de section réduite) sera obtenue en tournant les boisseaux. Les arêtes A et B ne seront alors pas en face l'une de l'autre de façon à retrouver la configuration des figures 4 et 5. Un deuxième boisseau B2 est similaire au boisseau BI avec des portions circulaires B20 et B21 possédant des arêtes C et fi. Sa géométrie est symétrioue du boisseau B1 par rapport au plan 11'. Les centres R et T -des boisseaux sont alignés selon l'axe de propagation 00' du faisceau à collimater. Les arêtes A, B, C, D étant linéaires sont perpendiculaires au plan XY. En position initiale, les boisseaux étant à ouverture maximale de collimation, les lignes joignant les points A et B et la ligne joignant les points C et D sont parallèles au plan 11'. Les deux boisseaux sont symétriques par rapport à un plan 11' perpendiculaire à la direction OO' du faisceau à collimater. Pour collimater le faisceau de façon plus réduite on tourne les deux boisseaux B1 et B2 en sens contraires, selon le sens R 1 par exemple pour le boisseau B1 et selon le sens R2 pour le boisseau B2 et cela d'un même angle de rotation pour chaque boisseau. Ce système de boisseaux permet ainsi de collimater un faisceau à l'aide de deux plans parallèles à l'axe O0' et définis par les arêtes suivantes: - soit: les arêtes A et D pour un plan et B et C pour l'autre plan; - soit: les arêtes E et H pour un plan et F et G pour l'autre plan; - soit: les arêtes J et L pour un plan et K et H pour l'autre plan. Le système de l'invention permet ainsi de régler avec précision et une très grande finesse la collimation c"un faisceau de rayonnement X. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'a' titre d'exemple non limitatif et que dautres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif collimateur de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comporte selon le trajet d'un faisceau à collimater au moins une première pièce de collimation (2) possédant au moins deux arêtes de collimation (C et D) parallèles définissant un premier plan de collimation parallèle à la direction du faisceau (I) à collimater, une deuxième pièce de collimation (3) possédant au moins une arête (A) parallèle aux deux arêtes D) du premier dispositif de collimation (2), pouvant s'imbriauer entre ces deux arêtes (cri, D) et distante du plan défini par ces deux arêtes d'une distance déterminant l'espace de collimation du faisceau, les deux dispositifs de collimation (2, 3) étant mobiles l'un par rapport à l'autre perpendiculairement à la direction du faisceau à collimater. 2. Dispositif collimateur de rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième pièce de collimation (3) comporte au moins deux arêtes parallèles (A et B) définissant un deuxième plan de collimation parallèle au premier plan de collimation, ces deux arêtes (A et B) pouvant s'imbriquer avec les arêtes (C et D) de la première pièce de collimation (2). 3. Dispositif collimateur de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comporte sur le trajet du faisceau à collimater, un premier boisseau (B1) comportant deux pièces (B10, Bail) ayant chacun une arête (A, B) distantes l'une de l'autre d'une distance correspondant à l'espace de collimation le plus large, un deuxième boisseau (B2) de constitution symétrique à celui du premier boisseau (Bl) par rapport à un plan (Il') perpendiculaire à la direction du faisceau à collimater, les deux boisseaux étant mobiles en rotation chacun autour de leur axe respectif. 4. Dispositif collimateur de rayonnement selon la revendicati on 3, caractérisé en ce que les deux boisseaux tournent à chaque fois chacun d'un même angle selon des sens de rotation inverses. 5. Dispositif collimateur de rayonnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que: - les deux pièces (B10, Bill) du premier boisseau sont de section auasi triangulaire et possèdent des couples d'arêtes de collimation (A-B, J-K et E-F); - les deux pièces (B20, B21) du deuxième boisseau sont également de section quasi triangulaire et possèdent des couples d'arêtes de collimation (C-D, L-M et G-H); - I'intervalle de collimation est défini par deux plans déterminés chacun par deux arêtes (A-D et B-C, ou E-H et E-G, ou J-L et K-M) de chaque boisseau symétriques par rapport au plan de symétrie (11').