WO2019137918A1 - Dispositif optique pour rayons x - Google Patents

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WO2019137918A1
WO2019137918A1 PCT/EP2019/050348 EP2019050348W WO2019137918A1 WO 2019137918 A1 WO2019137918 A1 WO 2019137918A1 EP 2019050348 W EP2019050348 W EP 2019050348W WO 2019137918 A1 WO2019137918 A1 WO 2019137918A1
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blade
curvature
radius
southern
sagittal
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PCT/EP2019/050348
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Yann Mercier
Alain RIVET
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Alpyx
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21K2201/067—Construction details

Definitions

  • the present invention relates to an optical device, in particular of diffractive optical type, for X-rays and for use in the field of spectroscopy and X-ray diffractometry.
  • optical devices use Bragg diffraction to deflect and render monochromatic light rays incident on a generally crystalline or pseudo-crystalline substrate.
  • Such optical devices are used for shaping light beams from point sources or pseudo-point by Bragg diffraction on a monocrystalline substrate.
  • the light beams once they are shaped and rendered monochromatic, can in turn serve as a monochromatic light source of known and controllable wavelength for the study of samples and substrates to be determined, for example.
  • blades or plates made of monocrystals for example silicon
  • bent in a southern direction at a radius of curvature equal to twice the radius of the Rowland circle on which the source and the sensor are arranged.
  • the light rays are then focused on a sagittal direction segment, and not at a point or at least a reduced circular area (see Figures 2 and 3).
  • Starting from a point source or pseudo-point there is also a divergence sagittal angle of incidence, which results in a dispersion in diffracted wavelengths.
  • the monocrystalline diffraction surface must also be curved in the sagittal direction, which involves complex machining of the surface of the curvature support, with reduced tolerances (optical quality surface with a roughness of a few nanometers to a few tens of nanometers) and a precise curvature.
  • the flatness of the crystal in one direction introduces a divergence in angle of incidence and, consequently, a dispersion in wavelength diffracted by virtue of the Bragg law.
  • Conventional monochromator systems include windows, slots or pinholes forming spatial filters that select a reduced range of diffraction angle, and thus a specific wavelength range.
  • a double sagittal and southern curvature makes it possible to concentrate the diffracted light at a single point, with an angle of incidence and thus a little spread spectrum.
  • the double curvature surface remains difficult to achieve without subjecting the crystal to constraints that can compromise the structural integrity of its network.
  • the plating of a flat surface on a portion of non-developable curved geometry, sphere, torus or ellipsoid causes a stretch around the center of the flat surface, and / or compressions at the edges of the plated surface .
  • the forces involved can either induce macroscopic folds or cracks, or cause deformation or breakage in the atomic or molecular mesh of the crystal.
  • the invention relates to an optical system for focusing and monochromatizing an X-ray beam, comprising:
  • This provides an easily achievable diffracting optic, which potentially focuses all of the incident light onto its surface in a small space, providing a small divergence in Bragg incidence angle.
  • the optics thus obtained makes it possible to combine a greater illumination power with a wavelength dispersion that is smaller.
  • the optics may have one or more of the following features taken alone or in combination.
  • the slide is made in a crystalline substrate, pseudocrystalline or multilayer.
  • It comprises at least two cutouts distributed symmetrically with respect to a center or median axes of the blade.
  • the lines of cuts are cutting lines in intersecting arcs of circles or parables or tangents.
  • the cuts are arranged in a cross or star around a center of the blade, and in that it comprises an intact central portion.
  • the invention also relates to the optical device for focusing and / or monochromatizing a light beam, comprising:
  • a source of point or pseudo-point light, a focus characterized in that it comprises an optical element as previously mentioned, the optics, the light source and the focus being arranged on a Rowland circle to which the surface Double curvature of optics is at least locally tangent.
  • the device can then have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the blade is made of a planar single crystal, the double curvature surface having a southern radius of curvature of 2p where p is the radius of the Rowland circle, and a sagittal radius of curvature of 2p.sin 2 0 where Q is the angle of southern incidence of light rays with the reticular planes of the blade, and is arranged tangentially to the Rowland circle.
  • the blade is made of a planar single crystal with parallel planar planar planes, with a concave-convex southern curvature of 2p where p is the radius of Rowland's circle, and is then curved by plating on the concave double-curved surface. to a radius of curvature equal to southern p and a radius of sagittal curvature ranging 2p.sin 2 0, and is arranged tangentially to the Rowland circle.
  • the invention also relates to the method for producing an optical system for focusing and monochromatizing a light beam, comprising the steps of: machining a concave sagittal double curvature surface and southern on a support, preparation of a diffractive substrate plate, attachment of the blade on the concave sagittal and southern double concave surface of the support, characterized in that it further comprises a step of embodiment in the blade of minus a "V" shaped cutout, formed by two tangent or intersecting cutting lines, defining a point directed towards a central portion of the blade and a base flared towards an edge of the blade.
  • the process may then have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the cutout (s) are made by laser cutting, diamond cutting, waterjet cutting, or chemical etching.
  • the support is at least partially transparent in a spectral range and the step of fixing the blade comprises a step of bonding by applying an electromagnetic radiation-crosslinked adhesive in the spectral domain to which the support is transparent and a step of crosslinking of the glue by electromagnetic irradiation through the support.
  • the step of fixing the blade on the sagittal and southern double curvature surface comprises a pressure plating step by means of a counterform.
  • the counter-form is at least transparent in a spectral range
  • the step of fixing the blade comprises a bonding step by applying an electromagnetic radiation-crosslinked adhesive in the spectral region to which the counter-form is transparent and a step of crosslinking the glue by electromagnetic irradiation through the counter-form and the blade.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a crystal subjected to incident radiation
  • FIGS. 2 and 3 show diagrammatically optical devices according to different aspects of the invention
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of an optical system according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of optical support
  • FIG. 6 is a view from above of the monocrystalline blade for optics, arranged flat,
  • FIGS. 7a and 7b are schematic sectional views of a monocrystalline plate before and after curvature with the reticular planes
  • FIGS. 8 and 9 are respectively perspective views of the Johann and Johansson assemblies using an optical system according to the invention.
  • FIGS. 10 and 11 are monocrystalline blade top views for the optics according to the invention, arranged flat, according to two other embodiments,
  • FIG. 12 is a flow chart showing the main steps of the method of manufacturing the optics of the preceding figures.
  • FIGS. 13 to 18 illustrate some of the steps of the method of FIG. 12.
  • FIG. 1 illustrates the diffraction by a crystal c of an incident light flux, in particular light in the spectral range of wavelength x-rays ranging from a few angstroms to a few tens of angstroms.
  • the crystal c is composed of a network of regularly spaced atoms in separate lattice planes of a distance d corresponding for example to a crystal mesh parameter c.
  • the rays of the luminous flux are incident with an angle Q with respect to the reticular planes of the crystal c.
  • the photons of the luminous flux are absorbed and re-emitted by the diffraction atoms, in particular each atom acts as a point light source.
  • the Johansson type optical device The Johansson type optical device
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams of a monochromator and focusing optical device 100 using an optic 1 according to the invention, respectively of the Johann (FIG. 2) and Johansson (FIG. 3) type.
  • the optical device 100 comprises a point or pseudo-point light source S and an optic 1, in particular for the monochromatization and the focusing of the luminous flux.
  • the rays coming from the light source S are diffracted by the optics 1, and converge to be captured, either for spectroscopic study (if the source is for example an irradiated sample), or to serve as a secondary monochromatic point source.
  • Source S, optics 1 and focus F are all located on the circle of
  • the Rowland R circle of the optical device 100 is here used as a reference.
  • the plane containing the Rowland R circle is here defined as the southern plane, the normal to said plane defining the sagittal direction.
  • the light beam emitted by the source S is, for example, an X-ray beam.
  • the wavelength is in particular of the order of the inter-reticular distance of the crystal of the optical device 1 to allow the Bragg conditions to be checked with a high diffraction rate.
  • Optical 1 comprises a surface 3 of a diffractive substrate plate 5, at least locally tangent to the Rowland R circle of the optical device 100, and whose reticular planes 13 are curved at twice the radius of the Rowland R. circle. configuration takes advantage of the geometric properties of tangent circles that cause the rays from the point source S to be incident with a constant angle Q with respect to the lattice planes.
  • the diffractive substrate of the blade 5 is here a crystalline type material with parallel planar and planar planes in the absence of stress. These reticular planes 13 are then bent when the blade 5 is itself curved.
  • the plate 5 carrying the surface 3 of the optics 1 is curved at the same radius as that of the reticular planes 13 of the monocrystalline network, ie at a radius of 2 ⁇ double
  • the tangency between the Rowland R circle and the surface of optics 3 is localized around a point, and the focus is imperfect: among the diffracted rays, those that are diffracted on the half of the optic 1 on the source S side (left in figure 2) intersect outside the Rowland R circle, and the diffracted rays on half of the optic 1 on the far side of the S source (right in Figure 2) intersect inside Rowland R.
  • the incident rays at the left and right ends as well as the incident ray in the middle of the surface 3 are shown in FIG. 2.
  • the incident ray at the source-side end S crosses the incident ray in the middle of the surface 3 at the level of a point F2 outside Rowland R.
  • the incident ray at the opposite end (right in Figure 2) intersects the incident ray in the middle of surface 3 at a point F1 within the circle of Rowland R.
  • the mono-crystalline lattice is curved at a radius of value 2 p equal to twice that of the radius p of the Rowland circle, the surface 3 is curved or machined. at the radius of the Rowland circle, which allows a tangency between the optics 1 and the Rowland R circle over the entire surface of the optics 3, and therefore a focus in a reduced area F even pseudo-point.
  • optics 1 for diffraction is shown in perspective in FIG.
  • the optic of FIG. 4 is of parallelepipedal base here, with a double curvature surface (southern and sagittal) here in particular in a toroidal portion, on which the diffractive substrate plate 5 is placed, one of whose faces forms the surface.
  • the support is shown in more detail in FIG. 5, and the blade 5 is shown in more detail in FIG. 6.
  • FIG. 5 is a perspective view of the support 7.
  • the support 7 is for example made of glass, metal, ceramic, plastic or in the same material as that of the monocrystalline blade 5.
  • the support 7 is obtained by machining a matrix, for example parallelepiped, on one side of which is machined a southern Cm and sagittal Cs double curvature U surface, for example by milling, in particular computer assisted possibly followed by polishing.
  • the machined surface U can in particular be polished with a relatively low level of roughness.
  • the double curvature U surface has a southern curvature Cm and a sagittal curvature Cs.
  • the southern curvatures Cm and sagittal C s can also be variable, for example the curvature in at least one of the directions can correspond to a hyperbolic, parabolic or elliptical curvature when it is not circular (constant curvature).
  • the surfaces obtained are then of ellipsoidal type or logarithmic spiral type.
  • Figure 6 is a top view of the flattened blade.
  • the blade 5 is machined in a single crystal of diffractive substrate, then plated and fixed against a support 7, and has cutouts 9 whose edges are in contact in the assembled state of the optical 1.
  • the diffractive substrate in which the blade 5 is machined may be a crystal, in particular a monocrystal of silicon, germanium, quartz, or lithium fluoride (LiF), graphite, topaz, beryllium, mica, indium antimonide ( InSb), or crystals of organic molecules such as pentaerythritol - PET - or acidic phthalates - TIAP, RbAP, CsAP, KAP, or a stack of thin layers of several materials, in particular with a deep mesh gradient, for example a alternate layers of tungsten and carbon.
  • LiF lithium fluoride
  • InSb indium antimonide
  • organic molecules such as pentaerythritol - PET - or acidic phthalates - TIAP, RbAP, CsAP,
  • the blade 5 is initially made with rectilinear reticular planes in the absence of stress.
  • the blade 5 can be obtained by cutting a monocrystalline blade, for example by laser cutting, water jet cutting, etching, diamond wire cutting or any other cutting technique that preserves the crystalline structure.
  • the embodiment of FIG. 4 comprises four cutouts 9, flared in the direction of the edges of the blade 5.
  • the cutouts 9 are in the form of "V", and each formed by two cutting lines, presenting here a convex side, and which are tangent or intersecting at a point of the cutout 9. Cutting lines thus define a point, oriented towards a central portion 11 of the blade 5, and an opening flared towards the edge of the blade 5.
  • the blade portion 5 inside the cutouts 9 is then removed.
  • the cutouts 9 are distributed symmetrically about the center of the blade 5 or with respect to the median axes of the blade 5, in particular in a cross or star around the center of the blade 5.
  • the cuts 9 do not meet here center, 11 which leaves the central portion 11 of the blade 5 without cutting 9.
  • This intact central portion 11 provides a blade 5 made in one piece, which can be manipulated and positioned more easily during assembly 1.
  • the cutouts 9 are here made by two cutting lines arcs of intersecting circles or parabolas which are in particular their convex side.
  • the cutouts 9 allow to approach a sphere pattern by development via a tubular projection (Mercator type) or azimuthal.
  • the cut-outs 9 and the removal of the blade portions 5 delimiting them make it possible to restore a geometry, at least approximately, which reduces the deformations of the crystal lattice by compression or stretching of the blade 5 during its plating against the machined surface U.
  • Other embodiments can be obtained by varying the shape of the cut lines: straight, circular, parabolic, etc.
  • the blade 5 is made of a planar single crystal, with planar planes parallel to its faces.
  • the surface double-U curvature then has a radius of curvature equal to 2 southern p where p is the radius of the Rowland circle R, and a radius of sagittal curvature ranging 2p.sin 2 0 wherein Q is the angle of incidence of southern light rays on the blade 5.
  • the U surface is then tangentially tangent to the Rowland circle
  • the reticular planes 13 are curved in the concave direction with a radius of curvature of 2 p in the direction of curvature of the blade 5.
  • FIGS. 7a and 7b illustrate a method for obtaining an optic 1 for an Johansson-type optical device 100 in which the curvature of the surface 3 is different from that of the reticular planes of the blade 5.
  • FIG. 7a shows a portion of the blade 5, seen in FIG. in cross section in the southern plane, with the reticular planes 13 shown in dashed lines.
  • the blade 5 is made, in particular cut, in a crystalline substrate, with parallel and rectilinear lattice planes, and a surface 3 having a southern radius of curvature of 2 ⁇ m (see FIG. 7a).
  • the double curvature surface U, on which the blade 5 is disposed, is machined with a southern radius of curvature of p for the Johansson type or 2 p for the Johann type, and a sagittal radius of curvature of 2p.sin 2 0, and is tangentially disposed in the southern direction or coincident with a portion of Rowland R.
  • FIGS. 8 and 9 illustrate the use of optics 1 in the context of an Johann type optical assembly 100 (FIG. 8) and in the case of a Johansson type assembly (FIG. 9).
  • FIGS. 8 and 9 the optic 1 and the Rowland R circle are represented in perspective and are to be compared to the optical assemblies 100 of FIGS. 2 and 3.
  • the blade 5, in particular its thickness, is not represented in scale with respect to the remainder of the optics 1.
  • the assembly is of Johann type: the surface of the diffracting substrate plate 5 is curved with a southern radius of curvature of 2 ⁇ m and a sagittal radius of curvature equal to 2 ⁇ m and the reticular planes (in dashed lines). ) of said blade 5 are also curved with a southern radius of curvature equal to 2 p and a sagittal radius of curvature equal to 2p.sin 2 0.
  • the dotted lines in FIG. 8 which correspond to the intersection of the lattice planes with the lateral faces of the blade 5 are consequently parallel to the edges of the blade 5.
  • the focus in the case of the optical assembly 100 of Figure 8 is imperfect, and is in an extended area.
  • the assembly is of Johansson type: the surface of the diffracting substrate plate 5 is curved with a southern radius of curvature equal to p and a sagittal radius of curvature equal to 2 ⁇ m, while the reticular planes (in dotted lines ) of said blade 5 are bent with a southern radius of curvature of 2 p and a sagittal radius of curvature of 2 p.sin 20.
  • a blade 5 can for example be obtained as illustrated in FIGS. 7a and 7b.
  • the incident rays on the corners intersect, after diffraction, at a single F point on the Rowland R circle.
  • Figure 10 illustrates an alternative embodiment of blade 5, in which the cutouts 9 meet at the center, which divides the blade 5 into a plurality of separate lobes.
  • the cutouts 9 are four in number, arranged in a cross.
  • the lobes of the blade 5 are therefore arranged in cloverleaf, with a point directed towards the center of the blade 5.
  • This embodiment which decreases more strongly the deformations at the center of the blade 5, is particularly suitable for compact optical devices 100, the optics 1 of which are of large curvature and of small dimensions, in which an intact central portion 11 would be subjected to excessive deformations.
  • Figure 11 shows another embodiment of blade 5 with important southern dimensions with respect to its sagittal dimensions.
  • the blade 5 comprises six cutouts 9 made in a flat rectangular monocrystalline matrix of large southern side, distributed symmetrically with respect to the southern median axes M m and sagittal M s .
  • This blade shape 5 corresponds to the sphere developments on the basis of tubular projection, in particular of the Mercator type, where a sphere is developed into spindle-shaped spindles in the direction of the poles.
  • FIGS. 12 to 18 illustrate the method for producing optics 1.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the main steps of the method 200 for obtaining an optical device 1 for optical device 100, FIGS. 13 to 18 illustrating separately and schematically some of said steps.
  • the first step 201 is the machining of the machined surface U in the support 7, for example by milling or by molding directly with a concave and sagittal concave double curvature surface.
  • the machining of the surface U may in particular comprise a high-precision milling or polishing step to obtain a sufficiently uniform surface state and reduced roughness. This step is illustrated in Figure 13.
  • the second step 203 is the cutting of the blade 5.
  • the cutouts 9 flared towards the edge of the blade 5 are made .
  • the cutting can be done by laser cutting, diamond cutting, water jet cutting, or chemical etching so as to preserve as much as possible the crystalline structure, at least in the portions remote from the cutting lines.
  • This step is illustrated in FIG. 14, where the cutouts 9 are hatched, and their cutting lines are represented in dashed lines. The hatched portion inside the cutouts 9 is then removed.
  • the third step 205 is a glue deposit 15 on the machined surface U.
  • the glue 15 is for example an acrylate type glue, crosslinked by irradiation, or epoxide type, polyurethane or two-component type.
  • the glue 15 is evenly distributed on the machined surface U and then forms a thin and uniform layer. This step is illustrated in Figure 15.
  • the fourth step 207 is the application of the blade 5 on the support 7.
  • the counter-form 17 is in particular of southern curvature Cm and sagittal C s identical or slightly greater than that of the machined surface U to allow an optimal plating of the blade 5 on the support 7, chasing any air bubbles from the center and discharging by the edges the glue 15 in excess. This step is illustrated in Figure 16.
  • the fifth step 209 is a crosslinking of the glue, for example by irradiation with ultraviolet radiation.
  • the optics 1 is subjected to ultraviolet UV radiation by its side opposite to that carrying the blade 5 or through the counter-form 17 if the crystal of the blade 5 allows it.
  • the support 7 and / or the counter-form 17 as well as the blade 5 are at least partially transparent in the ultraviolet spectral range used, so that the UV radiation reaches the glue 15 through said support 7 or against the form 17.
  • the support 7 or the counterform 17 may for example be made of glass. This step is illustrated in Figure 17.
  • the optical element 1 obtained is represented in FIG. 18, after any additional steps such as burrs on the outer periphery of the machined surface U, etching or staining of the support 7, a verification of the absence of folds or breaks in the surface.
  • the plate 5 (visual and / or spectroscopic).
  • the method 200 and the optics 1 obtained allow a more efficient focusing of the refracted rays by virtue of the Bragg law.
  • a potentially larger surface may be covered with a blade 5, while having an angle of incidence Q with respect to the constant crystalline mesh. It is then possible to obtain a high luminous power focused in a reduced area, with an optimized wavelength resolution.

Abstract

L'invention a pour objet une optique pour la focalisation et la monochromatisation d'un faisceau de rayons X, comportant : - un support (7) dans lequel est usinée une surface (U) à double courbure concave sagittale et méridionale, - une lame (5) de substrat diffracteur à réseau cristallin ou pseudo-cristallin à plans réticulaires rectilignes en l'absence de contraintes, plaqué et fixé sur la surface à double courbure du support (7), caractérisée en ce que la lame (5) comporte au moins une découpe (9) en forme de « V », formée par deux lignes de découpe tangentes ou sécantes, définissant une pointe dirigée vers une portion centrale de la lame (5) et une base évasée en direction d'un bord de la lame (5).

Description

Dispositif optique pour rayons X
La présente invention concerne un dispositif optique, en particulier de type optique diffractante, pour les rayons X et pour une utilisation dans le domaine de la spectroscopie et de la diffractométrie par rayons X. De tels dispositifs optiques utilisent la diffraction de Bragg pour dévier et rendre monochromatiques des rayons lumineux incidents sur un substrat généralement cristallin ou pseudo-cristallin.
De tels dispositifs optiques sont utilisés pour la mise en forme de faisceaux lumineux issus de sources ponctuelles ou pseudo-ponctuelles par diffraction de Bragg sur un substrat monocristallin. Les faisceaux lumineux, une fois qu'ils sont mis en forme et rendus monochromatiques, peuvent à leur tour servir de source lumineuse monochromatique, de longueur d'onde connue et maîtrisable pour l'étude d'échantillons et substrats à déterminer par exemple.
Il est connu d'utiliser des lames ou plaques réalisées en monocristaux, par exemple en silicium, courbés dans un sens méridional, à un rayon de courbure égal au double du rayon du cercle de Rowland sur lequel la source et le capteur sont disposés. Les rayons lumineux sont alors concentrés sur un segment de direction sagittale, et non en un point ou au moins une zone circulaire réduite (voir figures 2 et 3). En partant d'une source ponctuelle ou pseudo-ponctuelle, on constate en plus une divergence en angle d'incidence sagittal, qui se traduit par une dispersion en longueurs d'onde diffractées.
Pour obtenir une focalisation ponctuelle ou au moins sur une surface réduite, la surface de diffraction monocristalline doit aussi être courbée dans le sens sagittal, ce qui implique un usinage complexe de la surface du support de courbure, avec des tolérances réduites (surface de qualité optique avec une rugosité de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres) et une courbure précise.
En effet, la planéité du cristal dans un sens introduit une divergence en angle d'incidence et, en conséquence, une dispersion en longueur d'onde diffractée en vertu de la loi de Bragg. Les systèmes monochromateurs usuels comprennent des fenêtres, des fentes ou des sténopés formant des filtres spatiaux qui sélectionnent un domaine réduit d'angle de diffraction, et donc un domaine de longueur d'onde précis.
On constate alors qu'il est impossible de combiner d'une part la précision en longueur d'onde et en divergence angulaire, qui nécessitent une fenêtre de faibles dimensions, et d'autre part la puissance d'illumination, qui nécessite une fenêtre de sélection étendue.
Une double courbure sagittale et méridionale permet de concentrer la lumière diffractée en un point unique, avec un angle d'incidence et donc un spectre peu étalés. La surface à double courbure reste toutefois difficile à réaliser sans soumettre le cristal à des contraintes qui peuvent compromettre l'intégrité structurelle de son réseau.
S'il est aussi connu de plaquer et coller une lame monocristalline souple sur une surface de support usinée, la lame doit rester de dimensions faibles (quelques centimètres carrés) ou bien être appliqué sur un support de faibles courbures, sans quoi des déformations et ruptures du maillage cristallin peuvent apparaître, causant à nouveau des distorsions en angle d'incidence et en longueur d'onde.
En effet, le plaquage d'une surface plane sur une portion de géométrie courbe non développable, sphère, tore ou ellipsoïde par exemple entraîne un étirement autour du centre de la surface plane, et/ou des compressions au niveau des bords de la surface plaquée. Les forces en présence peuvent soit induire des plis ou des fissures macroscopiques, soit causer une déformation ou rupture dans le maillage atomique ou moléculaire du cristal.
Ces déformations à l'échelle de la lame ou de la structure cristalline induisent des divergences en angle d'incidence qui entraînent une dispersion en longueur d'onde diffractée.
Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemment mentionné, l'invention a pour objet une optique pour la focalisation et la monochromatisation d'un faisceau de rayons X, comportant:
- un support dans lequel est usinée une surface à double courbure concave sagittale et méridionale,
- une lame de substrat diffracteur à réseau cristallin ou pseudo-cristallin à plans réticulaires rectilignes en l’absence de contraintes, plaquée et fixée sur la surface à double courbure du support, caractérisé en ce que la lame comporte au moins une découpe en forme de « V », formée par deux lignes de découpe tangentes ou sécantes, définissant une pointe dirigée vers une portion centrale de la lame et une base évasée en direction d'un bord de la lame.
On obtient ainsi une optique diffractante aisément réalisable, qui focalise potentiellement la totalité de la lumière incidente sur sa surface en un espace réduit, offrant une faible divergence en angle d'incidence de Bragg. L’optique ainsi obtenue permet donc de combiner une puissance d'illumination plus importante avec une dispersion en longueur d'onde plus faible.
L’optique peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison.
La lame est réalisée dans un substrat cristallin, pseudo-cristallin ou multicouches.
Elle comporte au moins deux découpes réparties de façon symétrique par rapport à un centre ou des axes médians de la lame.
Les lignes de découpes sont des lignes de découpe en arcs de cercles ou paraboles sécants ou tangents. Les découpes sont disposées en croix ou en étoile autour d'un centre de la lame, et en ce qu'elle comporte une portion centrale intacte.
L’invention se rapporte aussi au dispositif optique pour la focalisation et/ou la monochromatisation d'un faisceau lumineux, comportant :
- une source de lumière ponctuelle ou pseudo-ponctuelle, - un foyer, caractérisé en ce qu'il comporte une optique telle que précédemment mentionnée, l’optique, la source de lumière et le foyer étant disposés sur un cercle de Rowland auquel la surface à double courbure de l’optique est au moins localement tangente. Le dispositif peut alors présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
La lame est réalisée dans un monocristal plan, la surface à double courbure ayant un rayon de courbure méridional valant 2p où p est le rayon du cercle de Rowland, et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20 où Q est l'angle d'incidence méridional des rayons lumineux avec les plans réticulaires de la lame, et est disposée de façon tangente au cercle de Rowland.
La lame est réalisée dans un monocristal plan de substrat avec des plans réticulaires parallèles et plans, avec une courbure méridionale concave- convexe valant 2p où p est le rayon du cercle de Rowland, et est ensuite courbée par plaquage sur la surface à double courbure concave à un rayon de courbure méridionale valant p et un rayon de courbure sagittale valant 2p.sin20, et est disposée de façon tangente au cercle de Rowland.
L'invention a aussi pour objet le procédé de réalisation d'une optique pour la focalisation et la monochromatisation d'un faisceau lumineux, comportant les étapes : usinage d'une surface à double courbure concave sagittale et méridionale sur un support, préparation d'une lame de substrat diffracteur, fixation de la lame sur la surface à double courbure concave sagittale et méridionale du support, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de réalisation dans la lame d'au moins une découpe en forme de « V », formée par deux lignes de découpe tangentes ou sécantes, définissant une pointe dirigée vers une portion centrale de la lame et une base évasée en direction d'un bord de la lame.
Le procédé peut alors présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. La ou les découpes sont réalisées par découpage laser, découpage diamant, découpage par jet d'eau, ou par attaque chimique.
Le support est au moins partiellement transparent dans un domaine spectral et l'étape de fixation de la lame comporte une étape de collage par application d'une colle réticulée par irradiation électromagnétique dans le domaine spectral auquel le support est transparent et une étape de réticulation de la colle par irradiation électromagnétique à travers le support.
L'étape de fixation de la lame sur la surface à double courbure sagittale et méridionale comporte une étape de plaquage par pression au moyen d'une contre-forme. La contre-forme est au moins transparente dans un domaine spectral, et l'étape de fixation de la lame comporte une étape de collage par application d'une colle réticulée par irradiation électromagnétique dans le domaine spectral auquel la contre-forme est transparente et une étape de réticulation de la colle par irradiation électromagnétique à travers la contre-forme et la lame. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
• la figure 1 est une représentation schématique de cristal soumis à un rayonnement incident,
• les figures 2 et 3 montrent schématiquement des dispositifs optiques selon différents aspects de l'invention,
• la figure 4 est une vue schématique en perspective d’une optique selon l’invention,
• la figure 5 est une vue schématique en perspective de support de l’optique,
• la figure 6 est une vue de dessus de la lame monocristalline pour l’optique, disposée à plat,
• les figures 7a et 7b sont des vues en coupe schématiques d'une lame monocristalline avant et après courbure avec les plans réticulaires,
• les figures 8 et 9 sont respectivement des vues en perspective des montages Johann et Johansson utilisant une optique selon l’invention,
• les figures 10 et 11 sont des vues de dessus de lame monocristalline pour l’optique selon l’invention, disposée à plat, selon deux autres modes de réalisation,
• la figure 12 est un organigramme reprenant les principales étapes du procédé de fabrication de l’optique des figures précédentes,
• les figures 13 à 18 illustrent certaines des étapes du procédé de la figure 12.
Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres modes de réalisation.
La figure 1 illustre la diffraction par un cristal c d'un flux de lumière incidente, en particulier de lumière dans la gamme spectrale des rayons X de longueur d'onde l allant de quelques angstrôms à quelques dizaines d'angstrôms.
Le cristal c est composé d'un réseau d'atomes régulièrement espacés dans des plans réticulaires séparés d'une distance d correspondant par exemple à un paramètre de maille du cristal c.
Les rayons du flux lumineux sont incidents avec un angle Q par rapport aux plans réticulaires du cristal c. Les photons du flux lumineux sont absorbés et réémis par les atomes par diffraction, en particulier chaque atome se comporte comme une source lumineuse ponctuelle.
En étudiant la différence de parcours entre un rayon diffracté par un atome d'un plan réticulaire et le rayon diffracté par un atome dans un plan réticulaire inférieur, on constate une différence de marche de 2c/.sin0. On a donc des interférences constructives dans la direction diffractée lorsque 2c/.sin0 = kK où k est un entier déterminant l’ordre de diffraction. Cette relation est la loi de Bragg qui lie l'angle d'incidence 0 et la longueur d'onde l.
On connaît essentiellement deux montages optiques expérimentaux utilisant la diffraction. Le dispositif optique de type Johann
Il est réalisé à partir de la découpe dans un monocristal d’une lame plane orientée de manière à obtenir une valeur du paramètre de distance inter- réticulaire d prédéterminée. Cette lame est ensuite courbée sur un support préalablement usiné au rayon 2 p où p est le rayon du cercle de Rowland, dans la direction méridionale tangente au cercle de Rowland et au rayon 2psin2 Q dans la direction sagittale de l'optique, où Q est l’angle d’incidence des rayons X avec les plans réticulaires dans la direction méridionale et p est le rayon du cercle de Rowland.
Le dispositif optique de type Johansson
Il est réalisé à partir de la découpe dans un monocristal d’un bloc plan orienté de manière à obtenir une valeur du paramètre de distance inter- réticulaire d prédéterminée. La surface orientée est usinée dans le sens méridional sur ses deux faces selon une géométrie cylindrique à un rayon 2 p double du rayon p du cercle de Rowland R. Le sens sagittal perpendiculaire reste droit. Cette lame sera courbée sur un support préalablement usiné au rayon p dans la direction méridionale tangente au cercle de Rowland et au rayon 2 p sin20 dans la direction sagittale de la future optique. Les figures 2 et 3 sont des schémas de dispositif optique monochromateur et focalisant 100 utilisant une optique 1 selon l'invention, respectivement de type Johann (figure 2) et Johansson (figure 3).
En figure 2 et 3, le dispositif optique 100 comporte une source de lumière S ponctuelle ou pseudo-ponctuelle et une optique 1 , en particulier pour la monochromatisation et la focalisation du flux lumineux. Les rayons issus de la source de lumière S sont diffractés par l’optique 1 , et convergent pour être captés, soit pour étude spectroscopique (si la source est par exemple un échantillon irradié), soit pour servir de source ponctuelle monochromatique secondaire. La source S, l’optique 1 et le foyer F sont tous situés sur le cercle de
Rowland R du dispositif optique 100. Le cercle de Rowland R du dispositif optique 100 est ici utilisé comme repère. Le plan contenant le cercle de Rowland R est ici défini comme étant le plan méridional, la normale audit plan définissant la direction sagittale. Le faisceau lumineux émis par la source S est par exemple un faisceau de rayons X. La longueur d'onde est en particulier de l'ordre de la distance inter-réticulaire du cristal du dispositif optique 1 pour permettre aux conditions de Bragg d'être vérifiées avec un fort taux de diffraction.
L’optique 1 comporte une surface 3 d'une lame 5 de substrat diffracteur, au moins localement tangente au cercle de Rowland R du dispositif optique 100, et dont les plans réticulaires 13 sont courbés au double du rayon du cercle de Rowland R. Cette configuration tire parti des propriétés géométriques de cercles tangents qui font que les rayons issus de la source ponctuelle S sont incidents avec un angle Q constant par rapport aux plans réticulaires. Le substrat diffracteur de la lame 5 est ici un matériau de type cristallin avec des plans réticulaires parallèles et plans en l'absence de contrainte. Ces plans réticulaires 13 sont ensuite courbés lorsque la lame 5 est elle-même courbée.
Dans le cadre d'un montage de type Johann, représenté en figure 2, la lame 5 portant la surface 3 de l’optique 1 est courbée au même rayon que celui des plans réticulaires 13 du réseau monocristallin, soit à un rayon 2 p double du rayon p du cercle de Rowland R. La tangence entre le cercle de Rowland R et la surface de l’optique 3 est localisée autour d'un point, et la focalisation est imparfaite : parmi les rayons diffractés, ceux qui sont diffractés sur la moitié de l'optique 1 du côté de la source S (à gauche en figure 2) se croisent à l'extérieur du cercle de Rowland R, et les rayons diffractés sur la moitié de l'optique 1 du côté éloigné de la source S (à droite en figure 2) se croisent à l'intérieur du cercle de Rowland R.
Les rayons incidents aux extrémités gauche et droite ainsi que le rayon incident au milieu de la surface 3 sont représentés en figure 2. Le rayon incident à l'extrémité côté source S croise le rayon incident au milieu de la surface 3 au niveau d'un point F2 à l'extérieur du cercle de Rowland R. Le rayon incident à l'extrémité opposée (droite en figure 2) croise le rayon incident au milieu de la surface 3 au niveau d'un point F1 à l'intérieur du cercle de Rowland R.
Dans le cadre d'un montage de type Johansson, représenté en figure 3, le réseau mono-cristallin est courbé à un rayon de valeur 2 p égale à deux fois celle du rayon p du cercle de Rowland, la surface 3 est courbée ou usinée au rayon du cercle de Rowland, ce qui permet une tangence entre l’optique 1 et le cercle de Rowland R sur toute la surface de l’optique 3, et donc une focalisation dans une zone F réduite voire pseudo-ponctuelle.
Un exemple d’optique 1 pour la diffraction est montré en perspective en figure 4.
L’optique de la figure 4 est ici de base parallélépipédique, avec une surface à double courbure (méridionale et sagittale) ici en particulier en portion de tore, sur laquelle est posée la lame 5 de substrat diffracteur, dont une des faces forme la surface d’entrée du rayonnement pour sa diffraction 3. Le support est montré plus en détail en figure 5, et la lame 5 est montré plus en détail en figure 6. La figure 5 est une vue en perspective du support 7.
Le support 7 est par exemple réalisé en verre, en métal, en céramique, en plastique ou dans le même matériau que celui de la lame monocristalline 5. Le support 7 est obtenu par usinage d'une matrice, par exemple parallélépipédique, sur une face de laquelle est usinée une surface U à double courbure méridionale Cm et sagittale Cs, par exemple par fraisage, en particulier assisté par ordinateur éventuellement suivi d'un polissage.
La surface usinée U peut en particulier être polie avec un niveau de rugosité relativement faible.
La surface U à double courbure présente une courbure méridionale Cm et une courbure sagittale Cs. Pour une focalisation ponctuelle ou pseudo- ponctuelle selon la géométrie de la source de rayons X, les rayons de courbure associés Rm et Rs des plans réticulaires sont en particulier reliés par la formule Rs = Rm.s\r\2Q, avec Q l'angle d'incidence des rayons sur les plans réticulaires.
Les courbures méridionale Cm et sagittale Cs peuvent aussi être variables, par exemple la courbure dans au moins une des directions peut correspondre à une courbure hyperbolique, parabolique ou elliptique lorsqu'elle n'est pas circulaire (courbure constante). Les surfaces obtenues sont alors de type ellipsoïdal ou de type spirale logarithmique.
La figure 6 est une vue de dessus de la lame 5 aplanie.
La lame 5 est usinée dans un monocristal de substrat diffracteur, puis plaquée et fixée contre un support 7, et comporte des découpes 9 dont les bords sont en contact à l'état assemblé de l’optique 1. Le substrat diffracteur dans lequel la lame 5 est usinée peut être un cristal, en particulier un monocristal de silicium, de germanium, de quartz, ou bien de fluorure de lithium (LiF), de graphite, de topaze, de béryllium, de mica, d'antimoniure d'indium (InSb), ou des cristaux de molécules organiques comme le pentaerythritol - PET - ou les phtalates acides - TIAP, RbAP, CsAP, KAP, ou bien un empilement de couches minces de plusieurs matériaux en particulier avec un gradient de maille en profondeur par exemple une alternance de couches de tungstène et de carbone.
En particulier, la lame 5 est initialement réalisée avec des plans réticulaires rectilignes en l’absence de contrainte. La lame 5 peut être obtenue par découpage d'une lame monocristalline, par exemple par découpage laser, découpage au jet d'eau, attaque chimique, découpage au fil de diamant ou toute autre technique de découpe qui préserve la structure cristalline. Le mode de réalisation de la figure 4 comporte quatre découpes 9, évasées en direction des bords de la lame 5. Les découpes 9 sont en forme de « V », et formées chacune par deux lignes de découpe, se présentant ici un côté convexe, et qui sont tangentes ou sécantes au niveau d'une pointe de la découpe 9. Les lignes de découpe définissent ainsi une pointe, orientée vers une portion centrale 11 de la lame 5, et une ouverture évasée en direction du bord de la lame 5. La portion de lame 5 à l’intérieur des découpes 9 est alors retirée.
Les découpes 9 sont réparties de façon symétrique autour du centre de la lame 5 ou bien par rapport aux axes médians de la lame 5, en particulier en croix ou en étoile autour du centre de la lame 5. Les découpes 9 ne se rejoignent ici pas audit centre, ce qui laisse la portion centrale 11 de la lame 5 sans découpe 9. Cette portion centrale 11 intacte permet d'obtenir une lame 5 réalisée d'une seule pièce, qui peut être manipulée et positionnée plus aisément lors de l'assemblage de l’optique 1. Les découpes 9 sont ici réalisées par deux lignes de découpe en arcs de cercles ou paraboles sécants qui se présentent en particulier leur côté convexe. Les découpes 9 permettent d'approcher un patron de sphère par développement via une projection tubulaire (de type Mercator) ou azimutale. Les découpes 9 et le retrait des portions de lame 5 qu’elles délimitent permettent de rétablir une géométrie, au moins approximative qui réduit les déformations du réseau cristallin par compression ou étirement de la lame 5 lors de son plaquage contre la surface usinée U. D'autres modes de réalisation peuvent être obtenus en variant la forme des lignes de découpes : droites, circulaires, paraboliques etc. Dans le cadre d'un dispositif de type Johann, la lame 5 est réalisée dans un monocristal plan, à plans réticulaires parallèles à ses faces. La surface à double courbure U présente alors un rayon de courbure méridional valant 2 p où p est le rayon du cercle de Rowland R, et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20 où Q est l'angle d'incidence méridional des rayons lumineux sur la lame 5. La surface U est ensuite disposée de façon tangente au cercle de Rowland
R. Lorsque la lame 5 est elle-même courbée dans le sens concave lors de l’assemblage de l’optique 1 par placage contre la surface usinée U à rayon de courbure valant 2 pour le type Johann suivant la configuration de la lame monocristalline, les plans réticulaires 13 sont courbés dans le sens concave avec un rayon de courbure valant 2 p dans le sens de courbure de la lame 5.
Les figures 7a et 7b illustrent un procédé pour obtenir une optique 1 pour dispositif optique 100 de type Johansson où la courbure de la surface 3 est différente de celle des plans réticulaires de la lame 5. La figure 7a montre une portion de lame 5, vue en coupe dans le plan méridional, avec les plans réticulaires 13 représentés en pointillés.
La lame 5 est réalisée, en particulier découpée, dans un substrat cristallin, avec des plans réticulaires parallèles et rectilignes, et une surface 3 présentant un rayon de courbure méridional valant 2 p (voir figure 7a).
Lorsque la lame 5 est elle-même courbée dans le sens concave pour la surface 3 de diffraction et convexe pour la surface opposée lors de l’assemblage de l’optique 1 avec un rayon de courbure valant p (figure 7b) par placage contre la surface usinée U à rayon de courbure valant p, les plans réticulaires 13 sont courbés avec un rayon de courbure valant 2 p dans le sens de courbure de la lame 5. On obtient alors une optique 1 configurée pour une utilisation dans le cadre d'un montage optique 100 (monochromateur et focalisant) de type Johansson.
Les mêmes considérations peuvent être appliquées en termes de courbure sagittale Cs avec un rayon de courbure de référence valant 2p.sin20.
La surface à double courbure U, sur laquelle la lame 5 est disposée, est usinée avec un rayon de courbure méridional valant p pour le type Johansson ou 2 p pour le type Johann, et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20, et est disposée de façon tangente dans la direction méridionale ou confondue avec une portion du cercle de Rowland R.
Les figures 8 et 9 illustrent l’utilisation de l’optique 1 dans le cadre d’un montage optique 100 de type Johann (figure 8) et dans le cas d’un montage de type Johansson (figure 9).
En figure 8 et 9, l’optique 1 et le cercle de Rowland R sont représentés en perspective et sont à comparer aux montages optiques 100 des figures 2 et 3. La lame 5, en particulier son épaisseur, n’est pas représentée à l’échelle par rapport au reste de l’optique 1.
En figure 8, le montage est de type Johann : la surface de la lame 5 de substrat diffracteur est courbée avec un rayon de courbure méridional valant 2 p et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20 et les plans réticulaires (en pointillés) de ladite lame 5 sont aussi courbés avec un rayon de courbure méridional valant 2 p et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20. Les pointillés de la figure 8 qui correspondent à l’intersection des plans réticulaires avec les faces latérales de la lame 5 sont en conséquence parallèles aux arêtes de la lame 5.
Le trajet de quatre rayons lumineux est représenté en figure 8. Deux des rayons sont incidents sur la lame 5 au niveau de ses coins à gauche en figure 8, les deux autres rayons sont incidents sur la lame 5 au niveau de ses coins à droite. Les rayons incidents sur la moitié de l’optique près de la source à gauche se croisent après diffraction au niveau d’un point F2 situé dans le plan du cercle de Rowland R, à l’extérieur dudit cercle de Rowland.
Les rayons incidents sur la portion de l’optique située sur la deuxième moitié éloignée de la source à droite se croisent, après diffraction, au niveau d’un point F1 situé dans le plan du cercle de Rowland R, à l’intérieur dudit cercle de Rowland.
En conséquence, la focalisation dans le cas du montage optique 100 de la figure 8 est imparfaite, et se fait dans une zone étendue.
En figure 9, le montage est de type Johansson : la surface de la lame 5 de substrat diffracteur est courbée avec un rayon de courbure méridional valant p et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20 tandis que les plans réticulaires (en pointillés) de ladite lame 5 sont courbés avec un rayon de courbure méridional valant 2 p et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20. Une telle lame 5 peut par exemple être obtenue comme illustré en figures 7a et 7b.
Le trajet de quatre rayons lumineux est représenté en figure 9. Deux des rayons sont incidents sur la lame 5 au niveau de ses coins à gauche en figure 9, les deux autres rayons sont incidents sur la lame 5 au niveau de ses coins à droite.
Les rayons incidents sur les coins se croisent, après diffraction, au niveau d’un point F unique situé sur le cercle de Rowland R.
La figure 10 illustre un mode de réalisation alternatif de lame 5, dans lequel les découpes 9 se rejoignent au centre, ce qui divise la lame 5 en plusieurs lobes séparés.
Les découpes 9 sont au nombre de quatre, disposées en croix. Les lobes de la lame 5 sont donc disposés en feuille de trèfle, avec une pointe dirigée vers le centre de la lame 5.
Ce mode de réalisation, qui diminue plus fortement les déformations au niveau du centre de la lame 5 est particulièrement adapté aux dispositifs optiques 100 compacts, dont l’optique 1 est de forte courbure et de faibles dimensions, dans lesquels une portion centrale 11 intacte subirait des déformations trop importantes.
La figure 11 montre un autre mode de réalisation de lame 5 avec des dimensions méridionales importantes par rapport à ses dimensions sagittales.
La lame 5 comporte six découpes 9 pratiquées dans une matrice monocristalline rectangulaire plane de grand côté méridional, réparties de façon symétrique par rapport aux axes médians méridional Mm et sagittal Ms.
Quatre des six découpes 9 sont pratiquées dans une direction sagittale, deux de chaque côté de l'axe médian sagittal Ms. Deux des six découpes sont pratiquées dans une direction méridionale, à hauteur de l'axe médian méridional Mm. La lame 5 est alors découpée en six lobes, un dans chaque coin, et deux lobes au milieu, le long de l'axe médian sagittal Ms.
Cette forme de lame 5 correspond aux développements de sphère sur base de projection tubulaire, en particulier de type Mercator, où une sphère est développée en fuseaux à pointes en direction des pôles.
Les figures 12 à 18 illustrent le procédé de réalisation d’optiques 1. La figure 12 est un organigramme reprenant les principales étapes du procédé 200 d'obtention d'une optique 1 pour dispositif optique 100, les figures 13 à 18 illustrant séparément et schématiquement certaines desdites étapes.
La première étape 201 est l'usinage de la surface usinée U dans le support 7, par exemple par fraisage ou bien par moulage directement avec une surface à double courbure concave méridionale et sagittale. L'usinage de la surface U peut en particulier comporter une étape de fraisage haute précision ou de polissage pour obtenir un état de surface suffisamment uniforme et de rugosité réduite. Cette étape est illustrée en figure 13.
La deuxième étape 203 est la découpe de la lame 5. En partant d'une matrice monocristalline ou de pseudo cristaux comme les multicouches, plane ou courbe, généralement carrée ou rectangulaire, les découpes 9 évasées en direction du bord de la lame 5 sont réalisées. Comme mentionné, le découpage peut se faire par découpage laser, découpage diamant, découpage par jet d'eau, ou par attaque chimique de sorte à préserver autant que faire se peut la structure cristalline, au moins dans les portions éloignées des lignes de découpe. Cette étape est illustrée en figure 14, où les découpes 9 sont hachurées, et leurs lignes de découpe sont représentées en pointillés. La portion hachurée à l’intérieur des découpes 9 est alors retirée.
La troisième étape 205 est un dépôt de colle 15 sur la surface usinée U. La colle 15 est par exemple une colle de type acrylate, réticulée par irradiation, ou bien de type époxyde, de type polyuréthane ou encore bi-composants. La colle 15 est régulièrement répartie sur la surface usinée U et forme ensuite une couche fine et uniforme. Cette étape est illustrée en figure 15. La quatrième étape 207 est l'application de la lame 5 sur le support 7.
Cette application se fait par pression au moyen d'une contre-forme 17. La contre-forme 17 est en particulier de courbure méridionale Cm et sagittale Cs identique ou légèrement supérieure à celle de la surface usinée U afin de permettre un plaquage optimal de la lame 5 sur le support 7, en chassant d'éventuelles bulles d'air à partir du centre et en évacuant par les bords la colle 15 en excès. Cette étape est illustrée en figure 16.
La cinquième étape 209 est une réticulation de la colle, par exemple par irradiation par rayonnement ultra-violet. Dans ce cas, l’optique 1 est soumise à un rayonnement ultra-violet UV par son côté opposé à celui portant la lame 5 ou à travers la contre-forme 17 si le cristal de la lame 5 le permet.
Afin de permettre une irradiation efficace, le support 7 et/ou la contre- forme 17 ainsi que la lame 5 sont au moins partiellement transparents dans le domaine spectral ultra-violet utilisé, de sorte que le rayonnement UV atteigne la colle 15 à travers ledit support 7 ou la contre-forme 17. Afin de permettre l'irradiation dans le domaine spectral ultra-violet, le support 7 ou la contre-forme 17 peut par exemple être réalisé en verre. Cette étape est illustrée en figure 17.
L’optique 1 obtenue est représenté en figure 18, après d'éventuelles étapes supplémentaires telles que des ébarbages sur le pourtour extérieur de la surface usinée U, une gravure ou coloration du support 7, une vérification de l'absence de plis ou ruptures de la lame 5 (visuelle et/ou par spectroscopie).
Le procédé 200 et l’optique 1 obtenue permettent une focalisation plus efficace des rayons réfractés en vertu de la loi de Bragg. En particulier, une surface potentiellement plus importante peut être recouverte avec une lame 5, tout en ayant un angle d'incidence Q par rapport au maillage cristallin constant. On peut alors obtenir une puissance lumineuse importante focalisée en une surface réduite, avec une résolution en longueur d'onde optimisée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Optique pour la focalisation et la monochromatisation d'un faisceau de rayons X, comportant :
° un support (7) dans lequel est usinée une surface (U) à double courbure concave sagittale et méridionale,
° une lame (5) de substrat diffracteur à réseau cristallin ou pseudo- cristallin à plans réticulaires rectilignes en l’absence de contraintes, plaqué et fixé sur la surface à double courbure du support (7),
° caractérisée en ce que la lame (5) comporte au moins une découpe (9) en forme de « V », formée par deux lignes de découpe tangentes ou sécantes, définissant une pointe dirigée vers une portion centrale de la lame (5) et une base évasée en direction d'un bord de la lame (5).
2. Optique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la lame (5) est réalisée dans un substrat cristallin, pseudo-cristallin ou multicouches.
3. Optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux découpes (9) réparties de façon symétrique par rapport à un centre ou des axes médians (Mm, Ms) de la lame (5).
4. Optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lignes de découpes (9) sont des lignes de découpe en arcs de cercles ou paraboles sécants ou tangents.
5. Optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les découpes (9) sont disposées en croix ou en étoile autour d'un centre de la lame (5), et en ce qu'elle comporte une portion centrale (11 ) intacte.
6. Dispositif optique (100) pour la focalisation et la monochromatisation d'un faisceau lumineux, comportant : une source de lumière (S) ponctuelle ou pseudo-ponctuelle, un foyer (F),
caractérisé en ce qu'il comporte une optique (1 ) selon l'une des revendications précédentes, l’optique (1 ), la source de lumière (S) et le foyer (F) étant disposés sur un cercle de Rowland (R) auquel la surface à double courbure de l’optique (1 ) est au moins localement tangente.
7. Dispositif optique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lame (5) est réalisée dans un monocristal plan, la surface à double courbure (U) ayant un rayon de courbure méridional valant 2p où p est le rayon du cercle de Rowland (R), et un rayon de courbure sagittal valant 2p.sin20 où Q est l'angle d'incidence méridional des rayons lumineux avec les plans réticulaires de la lame (5), et est disposée de façon tangente au cercle de Rowland (R).
8. Dispositif optique selon la revendication 6 caractérisé en ce que la lame (5) est réalisée dans un monocristal plan de substrat avec des plans réticulaires parallèles et plans, avec une courbure méridionale concave- convexe valant 2 p où p est le rayon du cercle de Rowland (R), et est ensuite courbée par plaquage sur la surface (U) à double courbure concave à un rayon de courbure méridionale valant p et un rayon de courbure sagittale valant 2p.sin20, et est disposée de façon tangente au cercle de Rowland (R).
9. Procédé de réalisation d'une optique (1 ) de dispositif optique (100) pour la focalisation ou la monochromatisation d'un faisceau lumineux, comportant les étapes :
- usinage d'une surface (U) à double courbure concave sagittale et méridionale sur un support (7),
- préparation d'une lame (5) de substrat diffracteur,
- fixation de la lame (5) sur la surface (U) à double courbure concave sagittale et méridionale du support (7),
caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de réalisation dans la lame (5) d'au moins une découpe (9) en forme de « V », formée par deux lignes de découpe tangentes ou sécantes, définissant une pointe dirigée vers une portion centrale de la lame (5) et une base évasée en direction d'un bord de la lame (5).
10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la ou les découpes (9) sont réalisées par découpage laser, découpage diamant, découpage par jet d'eau, ou par attaque chimique.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le support (7) est au moins partiellement transparent dans un domaine spectral et en ce que l'étape de fixation de la lame (5) comporte une étape de collage par application d'une colle (15) réticulée par irradiation électromagnétique dans le domaine spectral auquel le support est transparent et une étape de réticulation de la colle par irradiation électromagnétique (UV) à travers le support.
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que l'étape de fixation de la lame (5) sur la surface (U) à double courbure sagittale et méridionale comporte une étape de plaquage par pression au moyen d'une contre-forme (17).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la contre- forme est au moins transparente dans un domaine spectral, et en ce que l'étape de fixation de la lame (5) comporte une étape de collage par application d'une colle (15) réticulée par irradiation électromagnétique dans le domaine spectral auquel la contre-forme (17) est transparente et une étape de réticulation de la colle par irradiation électromagnétique (UV) à travers la contre-forme (17) et la lame (5).
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