9.5 Détection des rayons X
117
9.4.4 Compteurs à scintillation
Dans ce type de détecteur, la conversion de l’énergie du photon en énergie électrique
est un processus à deux étapes. Dans une première étape, le photon X est transformé
en un photon visible (phosphorescence). On utilise en général un cristal d’iodure de
sodium dopé au thallium qui réémet vers 4 100 Å. Dans la seconde étape, l’énergie
du photon visible est transformée en énergie électrique par un photomultiplicateur.
Le gain des photomultiplicateurs est très important, facile à régler et leur temps de
réponse très court. Pour ce type de détecteur le temps mort est très réduit et la réponse
en intensité pratiquement linéaire.
9.4.5 Plaques images
Les plaques images sont des détecteurs constitués d’une plaque photosensible contenant des microcristaux de BaFBr :Eu
2+ . Les ions Eu
2+ peuvent absorber un photon et
se transformer en Eu
3+ , libérant un électron qui est piégé dans un centre coloré. Cet
électron est métastable, et se désactive sous l’action de lumière visible. De ce fait il
est possible de lire l’image en effectuant un balayage de la plaque avec un faisceau
laser, un photomultiplicateur captant la lumière bleue émise. L’intensité de la lumière
réémise est proportionnelle au nombre de photons reçus lors de l’expérience. En exposant la plaque à une lumière UV-Visible intense pendant une durée d’une minute,
les centres colorés résiduels disparaissent et la plaque peut être ainsi réutilisée.
L’intérêt des plaques image réside dans le fait qu’elles peuvent être scannées avec
une très bonne résolution (de 50 à 200 mm) et que leur surface sensible peut être
de grande dimension (couramment de la taille d’une feuille A4). La dynamique de
comptage est actuellement de 4 à 5 ordres de grandeur. Certains constructeurs (MAR
par exemple) proposent des plaques à lecture directe.
9.4.6 Détecteurs CCD
Dans les caméras CCD (Charge Coupled Device) utilisées en diffraction, les rayons X
interagissent avec un écran fluorescent : après avoir absorbé les rayons X, l’écran
réémet des photons dans le domaine visible, et c’est cette image visible qui est captée
par le CCD proprement dit. Ce détecteur bidimensionnel est constitué d’un matériau
semi-conducteur : lorsqu’un photon arrive sur un pixel du CCD, il crée des paires
électron-trou en nombre proportionnel à l’énergie du photon absorbé. Lors de la
lecture, ces paires se séparent et produisent une charge électrique proportionnelle à
l’énergie des photons incidents.
Les caractéristiques des détecteur CCD sont les suivantes :
Résolution de 10 à 50 mm, avec des tailles de détection (phosphore) allant de
10 × 10 à 60 × 60 mm
2 . Le nombre de pixels obtenus est actuellement 2048 × 2048.
La dynamique permet la mesure des intensités sur cinq décades. Si le domaine
énergétique étudié est loin du seuil d’absorption d’un élément constituant le phosphore la dépendance avec l’énergie est faible. Le niveau de bruit intrinsèque (électronique) est assez élevé (plusieurs dizaines de coups par pixel), et augmente rapidement avec le temps d’exposition. Les mesures longues (quelques minutes) sont
117
9.4.4 Compteurs à scintillation
Dans ce type de détecteur, la conversion de l’énergie du photon en énergie électrique
est un processus à deux étapes. Dans une première étape, le photon X est transformé
en un photon visible (phosphorescence). On utilise en général un cristal d’iodure de
sodium dopé au thallium qui réémet vers 4 100 Å. Dans la seconde étape, l’énergie
du photon visible est transformée en énergie électrique par un photomultiplicateur.
Le gain des photomultiplicateurs est très important, facile à régler et leur temps de
réponse très court. Pour ce type de détecteur le temps mort est très réduit et la réponse
en intensité pratiquement linéaire.
9.4.5 Plaques images
Les plaques images sont des détecteurs constitués d’une plaque photosensible contenant des microcristaux de BaFBr :Eu
2+ . Les ions Eu
2+ peuvent absorber un photon et
se transformer en Eu
3+ , libérant un électron qui est piégé dans un centre coloré. Cet
électron est métastable, et se désactive sous l’action de lumière visible. De ce fait il
est possible de lire l’image en effectuant un balayage de la plaque avec un faisceau
laser, un photomultiplicateur captant la lumière bleue émise. L’intensité de la lumière
réémise est proportionnelle au nombre de photons reçus lors de l’expérience. En exposant la plaque à une lumière UV-Visible intense pendant une durée d’une minute,
les centres colorés résiduels disparaissent et la plaque peut être ainsi réutilisée.
L’intérêt des plaques image réside dans le fait qu’elles peuvent être scannées avec
une très bonne résolution (de 50 à 200 mm) et que leur surface sensible peut être
de grande dimension (couramment de la taille d’une feuille A4). La dynamique de
comptage est actuellement de 4 à 5 ordres de grandeur. Certains constructeurs (MAR
par exemple) proposent des plaques à lecture directe.
9.4.6 Détecteurs CCD
Dans les caméras CCD (Charge Coupled Device) utilisées en diffraction, les rayons X
interagissent avec un écran fluorescent : après avoir absorbé les rayons X, l’écran
réémet des photons dans le domaine visible, et c’est cette image visible qui est captée
par le CCD proprement dit. Ce détecteur bidimensionnel est constitué d’un matériau
semi-conducteur : lorsqu’un photon arrive sur un pixel du CCD, il crée des paires
électron-trou en nombre proportionnel à l’énergie du photon absorbé. Lors de la
lecture, ces paires se séparent et produisent une charge électrique proportionnelle à
l’énergie des photons incidents.
Les caractéristiques des détecteur CCD sont les suivantes :
Résolution de 10 à 50 mm, avec des tailles de détection (phosphore) allant de
10 × 10 à 60 × 60 mm
2 . Le nombre de pixels obtenus est actuellement 2048 × 2048.
La dynamique permet la mesure des intensités sur cinq décades. Si le domaine
énergétique étudié est loin du seuil d’absorption d’un élément constituant le phosphore la dépendance avec l’énergie est faible. Le niveau de bruit intrinsèque (électronique) est assez élevé (plusieurs dizaines de coups par pixel), et augmente rapidement avec le temps d’exposition. Les mesures longues (quelques minutes) sont