Development of an x-ray imaging system based on organic or inorganic scintillator
Développement d'un système d'imagerie X dans la bande 10-30 keV à base de scintillateur organique ou inorganique
Résumé
This thesis aims at developing an x-ray imaging system intended for the Laser Méga Joule, within the framework of Inertial Confinement Fusion (ICF) experiments. ICF aims at yielding thermonuclear energy through laser-driven fusion of a deuterium-tritium mix. The operational function of our system is to acquire an image of the 10-30 keV x-rays emitted by the maximally compressed microballoon, with spatial resolution better than 10 µm. The presented system is only a part of a complete diagnostic system, which normally includes an x-ray optical subsystem. Our system conception largely takes vulnerability into account. The ignition phase of ICF yields 1016 neutrons, with energies scaling up to 14 MeV. The neutrons generate such a hard surrounding with effects scaling down from image degradation up to instrumentation destruction. The presented system consists in a scintillator which is focused on a CCD camera through a catadioptric image transport system. An innovation work has been lead on scintillators to provide an answer to specifications greatly influenced by vulnerability. Those thesis works lead to an imaging system allowing to deport the CCD camera by 4 meters from the scintillator, with 100 µm spatial resolution in the scintillator plane. Those works have paved the way to outlooks such as enhancement of organic loaded scintillators compositions and improvement of optical relay system.
L'objet de cette thèse est le développement d'un système d'imagerie X destiné à être employé sur le Laser Méga Joule, dans le cadre des expériences de Fusion par Confinement Inertiel (FCI). La FCI consiste en la fusion par laser d'un mélange de deutérium et de tritium, afin de produire un gain d'énergie thermonucléaire. La fonction du système d'imagerie est d'imager entre 10 et 30 keV le rayonnement émis par le microballon ayant atteint sa compression maximale, avec une résolution spatiale meilleure que 10 µm. Le système proposé n'est qu'une partie d'un diagnostic complet, comprenant notamment un dispositif d'optique X. La conception de ce système tient en grande partie compte de la vulnérabilité en milieu radiatif. En phase d'allumage, la fusion du DT génère 1016 neutrons, dont la distribution d'énergie va jusqu'à 14 MeV. Ces neutrons sont à l'origine de l'ambiance radiative hostile à laquelle sera soumise le diagnostic, pouvant dégrader l'image acquise et endommager les dispositifs d'instrumentation. Le système proposé consiste en un scintillateur, imagé sur une caméra CCD par un relais catadioptrique. Un travail d'innovation a été effectué sur les scintillateurs, pour répondre aux spécifications influencées par la vulnérabilité. Les travaux de cette thèse ont abouti à un système imageur permettant un déport de la caméra CCD de 4 mètres, avec une résolution spatiale de 100 µm dans le plan du scintillateur. Des perspectives sont ouvertes, comme le développement de compositions de scintillateurs organiques chargés, ainsi que l'optimisation du relais optique.
Loading...