1. SOLEX (SOurce of Low-Energy X-rays)

Source X monochromatique accordable dans la gamme d'énergie 0,6 - 28 keV

Cet ensemble implanté au LNHB permet de délivrer des photons monochromatiques dans la gamme d'énergie comprise entre 0,6 et 28 keV.
Cet appareillage a été étudié en collaboration avec le Laboratoire de Physique Chimie Matière et Rayonnement de l'Université Pierre et Marie Curie.

Ses performances assurent une sélection en énergie avec une excellente résolution et une haute qualité spectrale.
Cette installation permet aussi la mesure de coefficients d'atténuation linéique, la caractérisation de la fonction-réponse de détecteurs et l'étalonnage de détecteurs.

SOLEX - Principe de fonctionnement

Cette source monochromatique accordable dans la gamme 0,6 - 28 keV se compose de 3 éléments principaux :

- une enceinte à vide (P < 10^-6 mbar) ;

- un tube à rayons X sans fenêtre refroidi par circulation d'eau qui émet un rayonnement continu et des raies caractéristiques. Le tube à rayons X se compose d'un corps en cuivre, refroidi par circulation d'eau et d'un filament en tungstène alimenté par un courant de chauffage. Les électrons éjectés par le filament sont accélérés vers l'anode, sous une tension maximale de 50 kV.

- un cristal courbé (rayon = 40 cm) qui permet la sélection d'une énergie dans la direction du détecteur.

Le cristal dispersif envoie dans la direction correspondant à un angle θ (égal à l'angle d'attaque sur le cristal) la partie de rayonnement d'énergie E correspondant à la loi de Bragg.

2 d sin θ = n λ = n . 1,24 / E

(d = distance interréticulaire du cristal, θ = angle d'attaque et d'émission, λ = longueur d'onde sélectionnée en nm, E = énergie sélectionnée en keV)

Différents cristaux sont utilisés pour couvrir l'ensemble de la gamme d'énergie :

Pour conserver une direction unique d'émission du faisceau monoénergétique, un mécanisme spécifique a été développé par le LCPMR : le tube X et le cristal sont reliés par un ensemble de trois bras qui assurent le déplacement simultané des deux éléments et permet de conserver une direction d'émission constante.

2. Études / prestations

La source SOLEX est équipée pour faire des mesures de transmission de filtres ou de coefficients d’atténuation linéique/massique pour des échantillons d’épaisseur de quelques micromètres en moyenne.

La source SOLEX est aussi équipée d’un compteur proportionnel à gaz servant de référence pour la mesure du flux de photons incident. Ceci permet d’étalonner des spectromètres X avec une précision de l’ordre de 1 %.

3. Ligne de Métrologie sur synchrotron SOLEIL

Le groupe de Spectrométrie du LNHB est aussi partenaire de la ligne de Métrologie de SOLEIL sur laquelle il développe les mesures de paramètres fondamentaux (coefficients d’atténuation massique, rendement de fluorescence K, L, Coster-Kronig).

Références

[1]
SOLEX: A tunable monochromatic X-ray source in the 1-20 keV energy range for metrology
C. Bonnelle, P. Jonnard, J.-M. André, A. Avila, D. Laporte, H. Ringuenet, M.-C. Lépy, J. Plagnard, L. Ferreux and J.-C. Protas
Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. A 516, 594-601 (2004)

[2]
A tunable monochromatic X-ray source for metrological studies in the 1-20 keV energy range: application to the measurement of attenuation coefficients
M.-C. Lépy, L. Ferreux and J. Plagnard
Applied Radiation and Isotopes 60, 159-165 (2004)

[3]
Mass attenuation coefficients in the range 3.8 ≤ E ≤ 11 keV, K fluorescence yield and Kβ/Kα relative X-ray emission rate for Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu and Zn measured with a tunable monochromatic X-ray source
Y. Ménesguen and M.-C. Lépy
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 268 (2010) 2477–2486