• Ingénierie: en intégrant un détecteur à l'extrémité d'une fibre optique, il a été possible de détecter des rayons X à une très petite échelle spatiale! ____¤201703

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Ultracompact x-ray dosimeter based on scintillators coupled to a nano-optical antenna» ont été publiés dans la revue Optics Letters, a permis, en intégrant un détecteur à l'extrémité d'une fibre optique, de détecter des rayons X à une très petite échelle spatiale, ce qui ouvre la voie à des images médicales et des thérapies de haute précision.

     

    Rappelons ici qu'alors que «le rayonnement X permet de scruter la matière, que ce soit pour des applications médicales ou pour contrôler des pièces industrielles», les détecteurs de rayons X «sont encombrants, ce qui limite leur usage médical, spécialement pour des endoscopies».

     

    Leur miniaturisation est loin d'être évidente, car le processus de détection est indirect: «les rayons X sont d'abord absorbés par un matériau luminescent (un scintillateur), qui lui-même émet alors des photons de lumière visible, détectés par une caméra ou un photodétecteur». Comme, à petite échelle, «un scintillateur n'émet que très peu de photons, et dans toutes les directions», il est «difficile pour une caméra de détecter le faible flux qui parvient jusqu'à elle».

     

    L'étude ici présentée propose cependant «une solution, fondée sur l'utilisation d'une antenne optique qui redirige et canalise les photons émis par un scintillateur miniature». Ce dispositif ultra-compact, «construit sur une fibre optique de quelques dizaines de micromètres de diamètre», rend possible «la détection de rayonnements X dans des volumes de seulement quelques micromètres cubes».

     

    Plus précisément, à une extrémité de la fibre, on a fait croître une micro pointe de polymère sur laquelle a été greffé «un fragment minuscule de scintillateur», le tout étant recouvert «d'une fine couche de métal afin de finaliser l'antenne optique dont le rôle est de canaliser la lumière, comme le font les antennes cornets pour les micro-ondes». Comme lorsque «le fragment de scintillateur reçoit des rayons X, il émet alors de la lumière que l'antenne redirige vers la fibre», il ne reste «qu'à placer un détecteur de lumière à l'autre extrémité de la fibre».



    L'expérience «a été effectuée avec des rayons X de basse énergie (10keV)» en vue d'aboutir à court terme à un dispositif industrialisable. Désormais, «pour envisager des applications médicales», il va falloir «passer le cap des hautes énergies : quelques dizaines de keV pour la radioscopie, et plusieurs centaines de keV pour des applications thérapeutiques».

     

    A plus long terme, d'autres perspectives sont imaginables comme celle «d'utiliser le détecteur comme une sonde de microscopie à balayage, pour analyser localement, par exemple, la composition chimique de matériaux composites».

     

     


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