Des images rayons X plus nettes grâce à une technique nouvelle en champ sombre

Le groupe dirigé par M. Franz Pfeiffer, chef du Laboratoire de Science des Rayons X Cohérents d'EPFL et directeur du projet au PSI, laisse passer les rayons X d'une énergie moyenne de 28 électrons-volts (keV) directement après la source par un premier réseau de diffraction à fentes fabriqué en silicium - le réseau source R0 - avant que les rayons X arrivent à l'objet. C'est là qu'une partie des rayons X est dispersée par les structures fines de l'objet. Après l'objet, la marche des rayons X passe par deux autres réseaux à fentes - le réseau phasique R1 et le réseau d'analyse R2. Ils annulent les rayons X passant directement par l'objet. C'est ainsi que seulement des rayons dispersés arrivent jusqu'au détecteur qui se trouve derrière le réseau R2.

Equipement simple

Les rayons dispersés produisent une image d'interférence par mouvement latéral du réseau R2, c'est-à-dire, grâce à l'effet de Talbot, la modulation de phases derrière le réseau R1 devient une modulation d'intensités. A partir de cette dernière, la structure interne de l'objet se calcule par transformation de Fourier. La dissolution permet de voir des détails d'une taille d'un micromètre ou encore plus fine.

Les trois réseaux consistent en des tranches de dioxyde de silicium, dans lesquelles des fentes parallèles sont gravées par voie chimique avec un espacement régulier. Les chercheurs ont choisi une distance entre les fentes - dit «pas» - de 73 micromètres (µm) pour R0, un pas de 3,9 µm pour R1 et de 2,0 µm pour R2. L'espace entre R0 et R1, où se trouve l'objet, est large de 1,57 m et celui entre R1 et R2 seulement de 43 mm. Le détecteur à la fin de la marche dispose d'une dissolution d'environ 100'000 pixels. Le calcul de l'image par transformation de Fourier se fait avec un ordinateur personnel ordinaire. L'image est beaucoup plus nette et riche en contrastes qu'une image traditionnelle de rayons X à transmission.

Champ d'application important

L'image des caractéristiques de dispersion à l'intérieur des objets analysés en champ sombre permet de distinguer les modifications de structure les plus faibles. Jusqu'ici, des images en champ sombre ne pouvaient être reproduites qu'en utilisant des installations de rayons X très lourdes telles que la source de lumière synchrotron du PSI. La nouvelle méthode avec des rayons X d'un équipement conventionnel donne accès à des applications toute nouvelles: le diagnostic de maladies telles que le cancer du sein, le syndrome d'Alzheimer ou l'ostéoporose à l'hôpital ou au cabinet de radiologie, ou la découverte d'explosif dans des bagages à l'aéroport et l'analyse de brèches minuscules dans des pièces métalliques à l'atelier.

A présent, la priorité appartient aux applications médicales. A cette fin, le PSI et l'EPFL vont coopérer avec les hôpitaux universitaires de Genève et de Lausanne dans le cadre du Centre d'imagerie biomédicale pour développer cette nouvelle méthode. «Elle ne va pas remplacer l'image rayon X traditionnelle, mais la compléter», a déclaré le directeur du projet, Franz Pfeiffer, au service de presse d'EPFL.