FR2622026A1

FR2622026A1 - Radiation-collimating device

Info

Publication number: FR2622026A1
Application number: FR8714433A
Authority: FR
Inventors: Rene Bisaro; Claude Massy
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-04-21
Anticipated expiration: 2007-10-20
Also published as: NL8802576A; FR2622026B1

Abstract

Radiation collimator comprising two collimation pieces 2 and 3 which have offset indentations A, C, D, the indentation of the piece 3 being able to fit into the indentations of the piece 2. This collimator is applicable to radiation collimation.

Description

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.RADIATION COLLIMATOR DEVICE
The invention relates to a radiation collimator device and more particularly a device for collimating X-ray radiation according to a section of precise dimensions.

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.The collimating slots of X-rays used in radio crystallography for wavelengths between 0.5 and
o 2.5 A, must between:
a) shoulders to absorb radiation,
b) fine to avoid specular reflection on the knives,
c) precise to allow collimation to the nearest micrometers over their entire height,
d) orientable in space in order to adjust the parallelism of the beam with the axis of rotation of the goniometer by an iterative convergent approach of the maximum of the intensity collected.

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. The generally used slots which respond to points a, b, d above are double fixed opening slots. The realization of such slots satisfying point c is impossible. Figures 1 and 2 (seen from above) show two examples of such slots known in the art with different knife shapes.

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. According to FIG. 1, the device comprises two pairs of knives (CI - C2 and C3 - C4) of triangular sections making it possible to approach a collimation of a radiation beam 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. According to FIG. 2, collimation is carried out using collimation pieces (R1 - R2 and R3 - R4). Collimation of the beam is also approximated.

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. The slots with variable opening likely to solve the problem limit the X-ray beam using two planes defined by parts with plane surfaces P1, P2, P3, P4. These slots are asymmetrical opening as shown in Figure 3 and are adjusted by pivoting of support parts S1, 52, under the action of adjusting screws V1, V2. These slots do not satisfy the point b indicated above concerning the specular reflection of the collimated beam on the plane surfaces 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. The invention makes it possible to solve the various problems set out above and in particular to carry out the collimation of an X-ray beam, in a precise and orientable manner in space to obtain a sufficiently fine beam.

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. The invention therefore relates to a radiation collimator device, characterized in that it comprises, along the path of a beam to be collimated, at least one first collimating part having at least two parallel collimating edges defining a first collimating plane parallel to the direction of the beam to be collimated, a second collimating part having at least one edge parallel to the two edges of the first collimating device, which can be nested between these two edges and distant from the plane defined by these two edges by a distance determining l collimating space of the beam, the two collimating devices being movable relative to each other perpendicular to the direction of the beam to be collimated.

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.The various objects and characteristics of the invention will appear more clearly in the description which follows, given by way of example, with reference to the appended figures which represent:
- Figures 1, 2 and 3 of examples of collimati on devices known in the art;
- Figure 4, an exemplary embodiment of the collimation device according to the invention;
- Figure 5, a variant of the device of Figure 4;
- Figures 6 and 7, a collimation device incorporating the device of Figure 5;
- Figure 8, another embodiment of the collimation device according to the 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.The collimation device of FIG. 4 comprises two parts 2 and 3 comprising two sharp edges C-fl for the part 2 and
AB for part 3. The edges A and B determine a first plane parallel to the direction OO 'of the beam to be collimated 1. The edges C and D determine a second plane also parallel to the direction OO'. The edges A and B on the one hand and C and D on the other hand are not opposite but nested in the direction OO 'so as to be able to fit into each other. The planes which these edges determine can be brought closer to each other at will and determine a collimation slot 4 as fine as possible.

L'angle dièdre de chaque arête est suffisamment grand pour éviter les réflexions spéculaires du faisceau à collimater. The dihedral angle of each edge is large enough to avoid specular reflections from the beam to be collimated.

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. FIG. 5 represents an alternative embodiment of the device of the invention. This device comprises a part 2 identical to the part 2 of FIG. 1. On the other hand, the part 3 has only one edge, the position of which is such that it is located between the edges C and D of the part 2. The collimation slit is therefore defined by the plane, determined by the edges C and 1>, and by the edge 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. Parts 2 and 3 of the devices of Figures 4 and 5 and in particular the edges of these parts are made of a material based on a heavy element such as, for example, solid tantalum, tungsten, molybdenum or an alloy such as brass or 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. Figures 6 and 7 show a complete set of an exemplary embodiment according to the invention. The slot block consists of a stack of two translation units allowing the edges of parts 2 and 3 to move simultaneously and perpendicular to the direction OO ′ of the X-ray beam as well as the movement of one of the edges of parts 2 and 3 in the same direction. This stack is placed on a table that can be oriented in space using three micro-adjustable differential stops. The three abutment supports are a point, a line and a plane. The assembly can be inserted on an optical bench.

Les figures 6 et 7 vont maintenant être décrites de façon plus détaillée. Figures 6 and 7 will now be described in more detail.

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. The device of FIGS. 6 and 7 uses collimation pieces 2 and 3 such as those of FIG. 5. It could also use the pieces of FIG. 4.

Pour faciliter la description, les figures 6 et 7 sont placées dans un trièdre de référence XYZ. To facilitate the description, Figures 6 and 7 are placed in an XYZ reference trihedron.

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. As can be seen more easily in FIG. 7, the collimating part 2 is mounted on a first support part 20 so that the edges of this part are parallel to the axis Z. The collimating part 3 is mounted on a second support part 30 also with its edge parallel to the axis Z and located between the two edges of the part 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. The second support part 30 is mounted on the first support part 20 so as to be able to move along the X axis, this under the action of a micrometric control screw 31 mounted in a shoulder 23 of the part 20. A spring of reminder 50 plates the second support part 30 against the micrometric screw 31. A locking screw 21 makes it possible to block the spacing of the two collimation parts 2 and 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. The first support piece 20 mounted on a table 34 can move on this table along the axis X. A micrometric screw 32 mounted on the table 34 ensures this movement precisely. A return spring 51 presses the support piece 20 against the micrometric screw 32. This displacement system thus makes it possible to precisely move the collimation device with respect to the beam to be collimated.

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. The table rests on a frame 8, placed along the XY plane, by at least three pivots 36, 37, 39 adjustable in height by micrometric screws such as 35 for the pivot 39.

Un ressort de rappel 52 permet de plaquer la table 34 sur le bâti 8 par l'intermédiaire des pivots. A return spring 52 allows the table 34 to be pressed onto the frame 8 by means of the pivots.

Le dispositif de l'invention permet ainsi une collimation précise d'un faisceau de rayons X et est orientable dans tous les sens. The device of the invention thus allows precise collimation of an X-ray beam and is orientable in all directions.

La sensibilité du positionnement est de l'ordre par exemple de 0,5 seconde d'arc. The sensitivity of the positioning is of the order of 0.5 arc seconds, for example.

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. In addition, slots 28 and 29 are provided in the support parts 20 and 30 for placing a collimated slit part with fixed opening whose axis is perpendicular to the edges (A, B, C, D) of the collimating parts 2 and 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. Referring to Figure 8, we will now describe an embodiment of the invention in which the adjustment of the collimation slot is not done by moving the collimating pieces relative to each other but by rotation of the two pieces with edges contained in bushels.

Bien que le principe de collimation soit le même, la forme des couteaux est sensiblement différente, ce sont des fentes à boisseau. Although the principle of collimation is the same, the shape of the knives is noticeably different, they are plug slots.

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).The opening of such slots is done simultaneously and symmetrically. The two plug slots rotate in opposite directions, they are symmetrical with respect to a plane II '. The orientation in space (previous point d) is therefore achievable without ambiguity by collecting in the detector the maximum of the intensity of the radiation (Piteration necessary for the adjustment is always convergent).

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. A first bushel B1 comprises a circular portion B10 of which an edge A is distant from the center T of the bushel and another circular portion BI 1 of which an edge B is also distant from the center T. The space between the edges A and B defined - l maximum collimator opening. A fine collimation (beam of reduced section) will be obtained by turning the bushels. The edges A and B will then not be opposite one another so as to find the configuration of FIGS. 4 and 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'. A second bushel B2 is similar to bushel BI with circular portions B20 and B21 having edges C and fi. Its geometry is symmetrical to the bushel B1 with respect to the plane 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. The centers R and T - of the bushels are aligned along the axis of propagation 00 ′ of the beam to be collimated. The edges A, B, C, D being linear are perpendicular to the plane 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. In the initial position, the bushels being at maximum collimation opening, the lines joining the points A and B and the line joining the points C and D are parallel to the plane 11 '. The two bushels are symmetrical with respect to a plane 11 'perpendicular to the direction OO' of the beam to be collimated.

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. To collimate the beam in a more reduced way, the two bushels B1 and B2 are turned in opposite directions, in the direction R 1 for example for the bushel B1 and in the direction R2 for the bushel B2 and this by the same angle of rotation for each bushel.

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.This bushel system thus makes it possible to collimate a beam using two planes parallel to the axis O0 'and defined by the following edges:
- either: edges A and D for one plane and B and C for the other plane;
- either: edges E and H for one plane and F and G for the other plane;
- either: the edges J and L for one plane and K and H for the other plane.

Le système de l'invention permet ainsi de régler avec précision et une très grande finesse la collimation c"un faisceau de rayonnement X. The system of the invention thus makes it possible to precisely and very finely adjust the collimation c "an X-ray beam.

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. It is obvious that the above description has been given only by way of nonlimiting example and that other variants can be envisaged without departing from the scope of the present invention.

Claims

1. A radiation collimator device, characterized in that it comprises, along the path of a beam to be collimated, at least one first collimating part (2) having at least two collimating edges (C and D) parallel defining a first plane of collimation parallel to the direction of the beam (I) to be collimated, a second collimating part (3) having at least one edge (A) parallel to the two edges <C, D) of the first collimating device (2), capable of s 'nest between these two edges (cry, D) and distant from the plane defined by these two edges by a distance determining the collimation space of the beam, the two collimation devices (2, 3) being movable relative to one another to the other perpendicular to the direction of the beam to be collimated.

2. A radiation collimator device according to claim 1, characterized in that the second collimating part (3) comprises at least two parallel edges (A and B) defining a second collimating plane parallel to the first collimating plane, these two edges (A and B) can be nested with the edges (C and D) of the first collimation part (2).

3. A radiation collimator device, characterized in that it comprises on the path of the beam to be collimated, a first plug (B1) comprising two parts (B10, Bail) each having an edge (A, B) distant from one the other by a distance corresponding to the widest collimation space, a second bushel (B2) of symmetrical constitution to that of the first bushel (Bl) with respect to a plane (Il ') perpendicular to the direction of the beam to be collimated, the two bushels being movable in rotation each around their respective axis.

4. A radiation collimator device according to claim 3, characterized in that the two bushels each rotate each by the same angle in opposite directions of rotation.

5. A radiation collimator device according to claim 3, characterized in that: - the two parts (B10, Bill) of the first bushel are of triangular cross-section and have pairs of collimating edges (A-B, J-K and E-F); - the two parts (B20, B21) of the second bushel are also of almost triangular section and have pairs of collimation edges (C-D, L-M and G-H); - the collimation interval is defined by two planes each determined by two edges (A-D and B-C, or E-H and E-G, or J-L and K-M) of each bushel symmetrical with respect to the plane of symmetry (11 ').