Brevet FR2661748A1 — publié le 19911108

L'invention se rapporte à un procédé pour évaluer la qualité et l'uniformité du rayonnement provenant d'un spot à rayons X étant sur l'anti-cathode d'un tube à rayons X donné Le procédé est d'importance pour le fabricant afin de contr 8 ler les tubes à rayons X produits; il est d'importance pour le client qui peut facilement évaluer l'uniformité du faisceau des rayons X obtenus d'un nouveau tube, et il est également d'importance, lorsqu'un tube a été détérioré, pour déterminer dans une certaine mesure s'il doit Etre rejeté ou renouvelé L'invention se rapporte de plus à un dispositif pour mettre en oeuvre un tel procédé de diagnostic du rayonnement émis par le spot d'un tube à rayons X. Les tubes à rayons X sont destinés à émettre des rayons X, et pour de nombreuses expériences scientifiques et recherches cristallographique, il est nécessaire d'utiliser un rayonnement monochromatique Un tel rayonnement peut e&tre un rayonnement Cu K, un rayonnement WK, un rayonnement Mo K ou un rayonnement de tout autre élément Afin d'obtenir un rayonnement monochromatique, les tubes sont fabriqués avec une anti- cathode constituée d'une plaque du matériau souhaité Une cathode est prévue au-dessus de cette plaque, laquelle est chauffée pour émettre des électrons qui sont accélérés depuis la cathode vers ladite plaque, qui est supposée émettre un rayonnement monochromatique conformément au métal de l'anti-cathode En outre, le spot obtenu est supposé tre d'une forme donnée, généralement un rectangle allongé, et l'intensité du rayonnement émis doit normalement Qtre uniforme sur la surface entière du spot. Zf O} Les fabricants de ces tubes à rayons X spécifient généralement la nature du rayonnement et la surface du spot d'émission à rayons X Habituellement une dimension de spot de 1 x 10 mm est spécifiée avec une surface active de t x > 7 mm à incidence rasante. On a trouvé que souvent de tels tubes à rayons X ne se comportent pas conformément aux spécifications non seulement le rayonnement monochromatique désiré depuis cet élément est émis, mais également des longueurs d'onde sont émises depuis d'autres éléments, et également le spot n'émet pas le rayonnement uniformément Très souvent deux lignes allongées sont émises au lieu du spot, avec aucun rayonnement à la longueur d'onde souhaitée provenant de la zone située entre elles Le procédé classique d'essai se fait par l'utilisation d'un dispositif à trou de visée, avec un film maintenu à une distance telle que le spot obtenu est d'une surface identique à celui de la surface du spot effectif sur l'anti-cathode Ce procédé comporte deux désavantages fondamentaux: tout d'abord aucune information n'est obtenue sur la nature du rayonnement eu égard à la monochromaticité; de plus la résolution du spot obtenu n'est pas appropriée pour obtenir une information correcte eu égard à l'uniformité du rayonnement provenant de diverses zones dans le spot, avec seulement des défauts graves étant discernables La présente invention propose un 250 procédé amélioré pour l'évaluation des tubes à rayons X, et un dispositif pour réaliser de telles mesures. Le procédé en conformité avec la présente invention fait usage des propriétés de réflexion cristallographique appelée biréflexion ou réflexion simultanée Ce phénomène connu peut Etre brièvement expliqué par référence à la figure 1 = On suppose qu'un faisceau de rayons X monochromatique bien défini U frappe un plan cristallographique avec un angle de réflexion de Bragg de zéro On suppose que la réflexion de Bragg impliquée est :l une réflexion interdite Aucune intensité ne sera réfléchie du fait de l'extinction Toutefois, à mesure qu'on tourne le cristal autour d'un axe Z perpendiculaire au plan on observera que dans certains cristaux, dans des positions azimutales spéciales, pour des plans de réflexion appropriés interdits, le faisceau se réfléchira dans la no -ww o V o O gi ap aip Joar ap e Jas suo T 4 le D Tldde sasna Jq ou ú ap inod;a 7 ww g Z V a nami-dns:u Bwal Tan 4 Tqeq ei Jas a 3 +e Jns al Iaq aun -a Djnos e I anb apuej 5 snld 4 uawanb Tpesd i Tos leqs T Ji np a 3 e+jns el anb airessazu 4 sa IT sale J 4 Dads sa Derwi sallaq ap ai awiad ap UTtf 'inaqawl ap aquuop apuo;p inaniuoal aun V puodsa Jioa auneipq uop esale Tinds O sabewr;p l eun Id aun &'e;lsxj a D sindap uoa; ej alqnop led &aw Io+ X suo Aei ap a Dnos aun das T Adoddde U Oi S Uaw Tp aunp ai inod is To 4 m sa Iews Ti a I awwo 3 a 5 ew T aun W Io BZ ai Dnos e " ajnbti e 1 V aeisnl IT qsa apnb Tpu T uoqaji Tp el suep uoixalj Tq aun;ue>Juow T 7 ueld Ie L 4 sx o un;p ua Aow ne a 5 ewi Tp uaotewio e I abew T allaq a ne aun ejawioi neasie L+ jawaid al Ma Ae albue u Te 4 a D un V allleîed nea DS Tee un 'as Twe apuo;p inan 5 uoi a ine aun inod le qs Ti al quvubiaqe sal QII Yoed s 4 uawauuo Ae J ap nea Dsie+ un jed a Oewi aun euoixa I:Tq oz ap snssa Do-d al sjaae L i V 'eeawioa apuuop apuo; p Inan 5 uol aun 4 ueawg qa Cqo uçn -;a+a aww ai il Tuaqqoap ur+e z axe Cj ap Jno 4 ne quawaebvl pujnoa; a q 4 tap I Lesli al euwiqua neams T 12 _ np ailnos awmw el inod qa aqua Jp-:Tp iuawauj Qi apuop inanbuol aun unod -apuuop anbi 4 ewoujqouow 91 apuo,p nanuoal aun qa 6 neams Te+ ne 4 odde jed I Les Tiz np aiuuop alelnwtze uotlr Tsod aun neans Tlei np a Buuop uo I Ta A Tp aun inod 4 ai Jo D e Jas Ima 3 -A a 4 Tpla;u T uoa T Da Jip el suep M neiams Te al 4 uojaq Iîa Tnb aqs Txa sueld ap al Tlwe+ a. 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Tout rayonnement monochromatique provenant de la source, qui n'est pas précisément parallèle à une direction donnée spécifique à cette longueur d'onde, ne sera pas réfléchi par le cristal même si elle est incidente sur le cristal à plus de l'angle de réflexion de Bragg du fait qu'elle ne sera pas incidente à la direction pour laquelle J 10 la biréflexion a lieu, et elle s'éteindra du au plan de réflexion interdit. Afin d'assurer une résolution correcte de biréflexion, l'appareil utilisant un tel cristal plan devra comprendre un moyen pour régler les positions relatives du cristal et I 5 du film ou d'autres dispositifs de mesure de façon à obtenir l'angle de réflexion de Bragg correct pour le cristal et la longueur d'onde donnés qui doit Etre mesuré et un moyen pour régler de manière azimutale le cristal autour d'un axe perpendiculaire au plan de réflexion afin go de permettre la biréflexion souhaitée. L'invention se rapporte à un procédé pour évaluer le spot des rayons X émis par un tube à rayons X donné, l'information obtenue étant si oui ou non le tube émet un rayonnement monochromatique et également si l'intensité du rayonnement est uniforme sur la totalité de la surface du spot Le brevet US 4 426 719 publié le 17 janvier 1984 traite de la production d'images à rayons X monochromatiques de sources à rayons X et de source à rayons X à résolution spatiale De manière plus spécifique, il se rapporte à un cristal pour utilisation dans la spectroscopie à rayons X à résolution spatiale et à un spectromètre utilisant un tel cristal. Dans ce brevet, une explication détaillée est donnée des propriétés de réflexion cristallographique appelée uoa Ida J Ip el al Q Ile-Jd 1 e 21 sl Ja np ame+ el Jameld ap ssa e ab 6 e Ib J ap uo T lejdo ali Twajd el ueld am q Jlin D Tpuadjad ueld un suep quawale 65 4 a ueld addodd uos suep pe;si D ap anbsip al auino: inod ua Aow un ma Ae psodoid qsa j- Tlsodsip un e Tma D Tluamqop UTJ 'Ieiua D U Doej al suep 4 a Ile 5 s Tl al suep anbiqded 5 olleîsiz D uoi D ma-Tp el a'mua ais il T Zn 0- a J_;Top Tnb uoix:al B Jq el 4 a apmpnp apuop inan 5 uoi el inod le Zja A suas a I suep qdajdo leqnw Tz Ze a N 6 ue I awioj Ie;szm al anb aqjos ap qa eagnb T Idwi a 4 zpja 4 ui uoi xalta el inod qa 'apmpnq apuop inan 5 uol el inod X suo AÀe ap nea Dse J np ie L-ua D uoÀIe al Ma Ae Ie:uozoq suas al suep 5 eg p uoa+ ap uxl p a 15 ue un aw o I Tnb aqjos ap X suo/ei ap neamspew np u watq al suep qsa IîTnb alla; a N ueww aunp ?veld qsa snssap-T le Isv-D a- -a'j;î + un Dne sues qa i Jnaqe B WTIOD sues a- aano qsa apn Ie Ap a N 4 op Tnb X suoÀei iq aqn; oz np a aua+ el eainsaw el Ja SB Te J Inoc " (T-Ts Tt)(TIT T) o'Z") ag: qsa uo-xal Fx B q el Ma Ar Psmîm 1 n i e inb qa snssap-t J samua 6 zxa sal 4 uawale 4 o quessildwai Iesi a unp aldwaxa un -sanbtily m 4 uos au lelsii D la; unp suolsuawmp sal ru Bawiof el Tu siew esm Iîmn e em ww T ap inassiedg aunp Ba w W -Ie ap a B Iwe p un.p le 4 s Tlz un aldwaxa ded nal le u Doixamj I q el lanbal sia Av^ed:; pjalu uo Oxal+Ti ap ueld ne al Qllejed a A^e D 5 qa amlod a 3 e+ns es DB Ae 49 s IT N qsa uoxxalmisq ap alqede D îesz;s un e UO Iqua Au T a 4 uasesd el V quawpw o+uo 3 O T (O 86 T) Tt 2 &, ';a-1 s,Àq dd V eina 4 ua Auti, ap suomsuaw p xnap V X suo Aei e amdomsoa mads ap epsoid al ins quawanbijmuaims aiseq qsa uo Iua Au T a 4 uasqid el -uozlua Au T a 4 uas Nid el ap uoisua 1 qidwo D auuoq aun inod a Dueqodwip;uos 55 eg ap Tol el e quawwjo uon u uo:xa e e inod uaÀow un qa le 4 s Ti an ins X suoe LJ ap nea Bsîe- al jabiîTp mnod ua Aow un úIe 4 uozt Joq axel ap -no O ne e L.s Ti al jaujnoq inod ua ow un Ile D T Ja A a Xe i ap Anoqne aquiw-aqepisd aj Q Tuew aunp leqsîi al jauino 4 inod ua Aow un ex suo Aej e aqnq np queua Aoid X suokea sap neamsie+ np led T Du Tid uo Aei ne al I Iljeed ua Bwallai Tuassa ale T Diuiid aej es 3 a Ae leqsii D al ja;yoddns inod ua Aow un isnssap-Tz saiuou, sa Dua:i 8 PZT 99 Z ap uawauuo e J al awp a De=±_ns el ap % OZ Uo Jit A Ua =uawalnas anb JIOA;nad uo -4 uawale D 14 Ja A euaf+Tp le 4 nwzze a'lue I l a equawalequozl Joq equapj-j-zp be j ap uo;xal:-?J ap albuel j Led gnbo Aoid sa sabewi xnap sap quawameldp al -Uw Teo uo JI Auap lsa S Le sap unne 4 m ap Ina Ble JI e -Iww T x Z Uo Jit A Uap quos abevw anbetp ap saleqoq suoisuawtp O ' sa ssje xna p ap anl suom qsa sa Bew T sap aunme 43 -'"n 3;a Tm-n 3 -nod qods np sabewi sa: annbú_ -(a UO Tq 3 a J Ip el 4 ue 7-Ains) uotxalejiq ied ueld Ie s Ti D un tied X suo/e J sap que 4 awe a 3 e+ ns aun;p aaewrp as id el ajsnll: N a nbzj _z -eqs D un ans uoixal+ j-Jtq el amsnl I: T annb-i : 4 Tns awwom quos saixauue sa-n Oj sap sapua 5 pl sa snssap- D S 4 ejnsi sa I a wuow I a Jn 5 T+ el sallanbsal suep isaexauue sain 5 it sal ins sgsnl II;uos sa Duaidxa,p a Jqwou uteqjaa un; p se lnsei OZ san npuaqqe quawauuo&e J al 4 awe a Dens el ap % OZ quawalnas anb a J Tp-V-;sa D Sapoq 4 em D-T 4 ue l ap snpuae-e Zww Z sap nai T rine Ww z'ç u OJT Aua;p queq s Dae Sal oed aql Ba Ano D a D 1 eins e 1 4 WW T& uol^Auap qsa sje sap inaila E e-l q Uawauuo Ae J np I awu? a; ed a 4 an anb s Jquo W quo saq D Jaq Dai T sajlne,,I a JA^n D np quawauuo Ae J ap sed 4 awu aqnq np (apoqqe D Tue) anbeld ei ap alîI Jua D aiied el anb snld ap anbipu s Je xnap sap a 5 ew,-l 'au 5 owoo 4 a Iteln 5 u? 4 iaa iods un.p nail ne si Jedgs sa Je xnap ai J ae Anori e e apuop sinan 5 uol sap aunne 43 inod aewi, S -saqua±j-p sina;,ne 4 O I sap V sanua 4 qo uos sa 5 ezw xnap sal eapuo;p inan 5 uoî el a A Ie aÀLe A Ia 5 leup as d el a Tlz_+ inb,uotxa I+îq, ap snssa Doid al Da Ae UOSTEV Iul a elvqnwze a 15 ue, aww O 3 -,,a U 1,, el uou 4 a,4 uîod, al -ia i;uow unod aqn 4 rnp abî 5 L-j ai i Ae (al I b) ( O o A O ( 00 L) a E a sîljîn uoîixal+veîq el (w D LZ uo JT Aua) sq Sedps -4 ua Tos Z,>In 3 qa Txln 3 anb inod apuej 5 zasse z eqe Inb a Duesip aun Ield 49 e wl T+ ai 'w LT ap,ue Jino un i ^; O ap uoisuaq aun e sapuonas O ú ua anuaqqo ues, abewî,l &Z::n 3 a Tln 3 n 0 T 8 ep T 99 Z Cu Cette image a été obtenue en environ 30 secondes, à une distance d'environ 27 cm. Fiqure 4: L'imaqe du spot pour Cuk R. Cette image est considérablement plus faible que les images Ks et par suite l'arrière-plan apparaît plus important De manière fondamentale, c'est la même que la précédente avec une certaine diffusion provoquée par les ST satellites de S Les dimensions sur le film sont de 1,2 x 2 mm L'image a été prise à une distance d'environ 80 cm, pour surmonter l'arrière-plan. Finure 5: L'imaqe des spots comportant le W Lx 1. Dans cette image, les KE 1,2 sont vus surexposés pour la biréflexion et avec une intensité quelque peu inférieure pour une autre biréflexion "relevant" de la m Sme réflexion "interdite" ( 2,0,0) Sur cette image, on peut voir également KS Entre eux, on peut voir Wla 1 à 1,47 A Ce spectre des images a été pris à une tension de 12 k V et à une distance de 130 cm, de sorte que la plus grande partie du fond a été éliminée La bande reliant le Ka et le KS est créée par les birdflexions pour le rayonnement blanc On peut voir que l'image de W s'adapte aisément dans les images de Cu, indiquant que la partie centrale du spot est couverte par du tungstène depuis la cathode. Fiqure 6: L'image de liqne. Ici, le même ensemble des images qu'à la figure 3 peut Stre vu, mais au lieu d'Qtre vues tangentiellement de front le long de la longueur du spot, elles sont vues tangentiellement latéralement depuis le spot Une image enrichie des spots de Ka est représentée à coté de l'image principale La longueur des spots est d'environ 8,5 mm sur le film L'image a été prise à une distance d'environ cm. Fiqure 7: Imaqe de trou de visée. Celle-ci est prise avec un trou d'un diamètre de 0,1 mm à travers une feuille mince de plomb, à une distance de L 91 T V ti 9 T sa 5 d ( 166 T) Z 'IOU 1 i'al IS'Sea W e,,aqnl iey-X ue -o adeuqs Wods suep sa gsnil IT snld ap 4 uos O +T 1 Tsodsip nip 4 a 9 pqo-d np sanb;te;d suo T 4 e J; Idde saa nall Tle u Do Te J Yoi p aue Ja aunnrib am;nbsnr aqn al -as TIT 4 np J-Tnla D e ue L 44 awad iaqn np e Tlenb el Jal Tla Ains ap 7 a Janle^ 9 p yna TeslT;n I 4 awjad gpgmojd al 'a Jno u 3 srnpua A saqnq sap 4 Tlenb el l ja-ollwge V sque Td Iqe sa eao saqn sao sqn S ap dnaxanei;. oed +Ti Tsodsip np qa ppemod np uolesi I Tqnn 4 ue 3 l Tjqe F al oed San A 9 dd sỏ Tiqe Di Tlgds sal snoq seid 4 uaqodwom au S 4 uei-Tqej s a A Tp yed sg IA Ip X suoÀev ? saqn sal I anb 02; eae Iv a-Tuew ap 44 uanbipui snssap- T sleqinsei sa- uo D Iua Au B Il ap i T-Tsods Tp unp sadi Duiid sa I ued 4 sn Il IT a A Tadsiad ua an A aun qs B: OT a Jnbli T:T ap a Bew T aun sauuop inod asi Td p 9 e alla enea An OU aa wl T 1 T al ins ww g T x geo ap suoisuaw Tp sal a 4 uasgd abewi a 3 a 3 -aqnr nea An OU np qods np agsi A ap noj al ed abew I: 6 a-inb w D OZ ap qsa as Tid sa sae 6 ewxp alqwasua U allanbel b ? a Due 4stp e 1 ww OT g=O Uo Dj T Auap sa Uo 7 SSTW@,p saub i xnap sap Ina Oàel e-1 ww T x teo ap 1 uos sa 5 ewi xnap sap aun Deq D ap suo Tsuaw Tp sal 4 uop eaqn; nea Anou un Ma Ae as Lid qsa i D-alla 3 -aqn 4 nea Anou un,,p N abewe,-l: 8 ainb Tj -a D Jnos el ap allagi S awio el ins as Ti D Jd nad a alla T 4 Jed uoi Tew Jo+u T aun 3 U Uop TD-alla D el ainbi el BV ag-edwoj -Ww ú*T X Je Z Uo JI Auaep 4 sa s quodi, ap uo 4 edinbi TUOD el suep &qods np uoisuaw Tp el T:l ap uosu Bawip aun e Ja U Uop allanb ela a 5 ew Tl 8 ep T 99 Z REVENDICATIONS 1 Procédé pour évaluer la qualité et l'uniformité d'un spot de rayons X dans un tube à rayons X, se rapportant à la longueur d'onde spécifique attendue du tube caractérisé en ce qu'il comprend: a le réglage d'un cristal de sorte qu'un certain plan de celui-ci soit positionné tangentiellement au rayon central du faisceau de rayons X; b le réglage de l'angle de ce plan pour satisfaire la loi de Bragg pour la longueur d'onde du tube dans le mode d'une réflexion interdite, c le réglage de l'angle azimutal du cristal de façon à produire pour cette longueur d'onde une biréflexion; d le positionnement d'un film ou autre moyen similaire de façon à obtenir une image monochromatique du spot sur ledit film et l'évaluation de ce tel spot sur le film pour sa dimension et son uniformité. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cristal utilisé est un disque de cristal d'une structure de cristal en diamant. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cristal est un cristal de germanium ou de silicium. 4 Dispositif pour évaluer la qualité et la surface du spot dans l'anticathode d'un tube à rayons X, se rapportant à la longueur d'onde attendue spécifique et pour l'identification d'une autre longueur d'onde possible des rayons X émanant dudit tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un moyen ( 11) pour positionner l'instrument d'une manière telle qu'un diamètre dans le plan de la surface du cristal en forme de disque coïncide avec la direction centrale du faisceau de rayons X; b) un moyen ( 13) pour maintenir le cristal ( 12) qui doit être examiné et pour l'enlever; 3 % 5 c) un moyen ( 14) pour tourner le cristal en forme de an eq ap awo+ ua saenq ap no sawbte jqde Tp ap ajaed aun,p ua/ow ne spn:4 a-+a 4 uos l:+Tsods Tp np:4 uawauuot:Tsod al nod sae 15 g_ sal anb am ua psi _ 'e ej D et, uo:l Lalipua Aa el uoles U FTS sodst =g -sgnsaw no squtxwa 4 ppid sa 5 el S sap qa ae T Ydoidde UO 4 l Lqoi aun jed 4 i Tqm 9 ij quawalqnop neamsie+ np uo za 1 ip el V a J Telnznpuad Jad aemeld ua wil T un j Tuaquiew Inod (LT) ua Aow un (ó s neamsie+ np ar Iqua D ai;ed el V -qodde i ed aliue l amensaw inod ue Aow un ? -ip:pd uoizemsiei ap apow un V 4 uawqw o 'uo 3 ivmauuom quee uo Tgen Tpuixp ue Aow paj úu wia- 4 ped a 5 e 16 O un ç 7 p De Id aj k assind wl Tj a anb uoâek ap T 4 qme IP+ quawalqnop neams Te+ np uo ima Tip el -a:uiod:a -anbipui nod