Development of interferential coatings for x-ray high-resolution imagers
Développement de revêtements interférentiels pour des imageurs X à haute résolution
Résumé
Inertial Confinement Fusion (ICF) is a preferred experimental approach to access extreme matter conditions, through the implosion of a laser-driven target. To characterize the implosion symmetry, a micrometer-resolution microscope, operating in the hard X-ray range, is being developed by the CEA (Commissariat à l'énergie atomique). TXI (Toroidal X-ray Imager), which will be installed at the NIF (National Ignition Facility), is a Wolter-type X-ray diagnostic where conical mirrors are replaced by toroidal mirrors. It is also a multi-channel diagnostic, operating at a nominal grazing angle of 0.6°, allowing imaging at 8.7 keV, 13 keV, and 17.5 keV. The required thicknesses of the multilayer coatings must become increasingly thin to image these energies. Different multilayer formulas (alternating two materials whose total period allows reflection of a certain wavelength, according to Bragg's law) have been optimized to meet TXI's specifications. The instrument's optical response was simulated using ray-tracing software. The coatings were then produced by sputtering deposition. For the next phase of the thesis, a preliminary study was conducted on designing an imager capable of operating up to 60 keV, as well as a pre-study on HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) technology to assess its benefits for thin-film quality.
La FCI (fusion par confinement inertiel) est une voie privilégiée pour accéder expérimentalement aux conditions extrêmes de la matière, via l'implosion d'une cible par laser. Pour caractériser la symétrie d'implosion, un microscope de résolution micrométrique, opérant dans le domaine des rayons X durs, est développé par le CEA (Commissariat à l'énergie atomique). TXI (Toroidal X-ray Imager) qui sera installé au NIF (National Ignition Facility) est un diagnostic X de type Wolter, où les miroirs coniques sont remplacés par des miroirs toriques. Il est également un diagnostic multicanal, fonctionnant à un angle de rasance nominal de 0.6°, et permettant d'imager des énergies de 8.7 keV, 13 keV et 17.5 keV. Les épaisseurs requises de revêtements multicouches doivent être de plus en plus fines pour imager ces énergies. Différentes formules de multicouches (alternances de deux matériaux dont la période totale permet de réfléchir une certaine longueur d'onde, conformément à la loi de Bragg) ont été optimisés, afin de satisfaire le cahier des charges de TXI. La réponse optique de l'instrument a été simulée à l'aide d'un logiciel de tracé de rayon. Les revêtements ont ensuite été réalisés par pulvérisation cathodique. Pour la suite de la thèse, une pré-étude sur la conception d'un imageur fonctionnant jusqu'à 60 keV a été menée, ainsi qu'une pré-étude sur la technologie HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) pour en étudier les bénéfices sur la qualité des films minces.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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