Synchrotron / rayons X : nos composants optiques

Le synchrotron est une source puissante de rayons X, générée par des électrons de haute énergie circulant à une vitesse proche de celle de la lumière dans un anneau de stockage maintenu en ultravide.

Pour répondre aux exigences de qualité et de performance du marché des synchrotrons et des rayons X, Bertin Winlight fabrique une large gamme de miroirs, y compris des optiques asphériques (centrées, hors d’axe ou freeform), en utilisant des technologies innovantes. Bertin Winlight fournit des miroirs, soit en composants nus, soit montés dans une mécanique de pointe tels que les Kirkpatrick-Baez KB, miroirs courbés (Benders) avec ou sans leur chambre à vide.

Dans le but d’offrir des performances optimales sur les lignes de lumière du synchrotron, ces miroirs équipés sont intégrés sur une monture fixe simple ou dans un courbeur, avec ou sans refroidisseurs, positionneurs, et compensateurs de gravité. Bertin Winlight conçoit et fabrique également des microscopes X, simples ou multivoies, destinés aux expériences sous rayon X et aux diagnostics plasma pour les grands instruments.

Depuis plusieurs années, Bertin Winlight investit dans la maitrise de ses procédés d’usinage, de polissage et de contrôle pour offrir des miroirs et des composants optiques de haute performance tout en respectant des délais maîtrisés.

Les équipes de Bertin Winlight réalisent les composants optiques suivants :

• Miroirs plans, sphériques, asphériques centrés ou asphériques hors d’axes,
• Lentilles, prismes, hublots,
• Miroirs toriques, cylindriques,
• Lames minces, échelettes, découpeur d’images (slicers),
• Optiques free-form.

Bertin Winlight maitrise parfaitement les techniques de polissage sur tous types de matériaux, à faible dilatation (silice, Zérodur, ULE, etc.) et infra-rouge (ZnSe, germanium, silicium). mais également les verres optiques (Schott, Ohara, etc.), cristaux (silicium, Fluorine (CaF2), BaF2, etc.), céramiques (SiC”) et métaux (cuivre, aluminium, inox, acier, invar, etc.).

Les miroirs X

Présent sur le marché des synchrotrons depuis plus de 20 ans, Bertin Winlight réalise des miroirs spécifiques superpolis destinés aux applications des rayons X, offrant une excellente qualité de surface. Pour satisfaire les exigences les plus strictes du marché des synchrotrons, Bertin Winlight conçoit des miroirs de haute précision, optimisés pour les incidences rasantes et garantissant une focalisation parfaite des rayons X dans les lignes de lumière où se déroulent les expériences.

Sur la base de cahiers des charges, Bertin Winlight conçoit, polit et traite des miroirs plans, cylindriques, toriques ou plan-elliptiques, pouvant atteindre une longueur de 1500 mm et compatibles avec les environnements ultravides.

Pour répondre aux exigences de qualité de surface, nous évaluons nos performances en mesurant les pentes RMS (par exemple 0,3 µrad RMS) et en vérifiant la qualité du superpolissage à travers la rugosité (par exemple 0,2 nm RMS). Les miroirs font l’objet d’inspection complète et sont livrés avec un procès-verbal de contrôle reprenant 100% des spécifications.

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Miroirs asphériques (centrés, hors d’axe, free-form)

Bertin Winlight réalise des optiques asphériques centrés ou hors d’axes au moyen de technologies innovantes qui lui permettent d’usiner et de polir des paraboles directement off-axis sans utiliser de parabole mère. Le post-polissage du miroir est également effectué dans le cas de miroirs métalliques usinés en Diamond Turning. Nous assurons le contrôle optique de tous nos miroirs à travers des configurations utilisant des null lens ou des contrôles interférométriques directs.

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Courbeurs

Notre technologie (propriétaire) de courbeurs de miroirs sous ultra-vide s’adapte à tous les miroirs, face-dessus, dessous, sur le côté, et à toutes les tailles allant jusqu’à 1500 mm de long. Elle permet de déformer le miroir en deux manières distinctes : en ajoutant un simple terme de courbure ou en générant un profil elliptique.

Pour atteindre ce résultat, nous procédons au dimensionnement du miroir et du courbeur selon les configurations spécifiées par nos clients. Cela permet de garantir la course de courbure et la résolution nécessaires tout en assurant la stabilité et la qualité du miroir sous contrainte. Nos équipes se déplacent sur site pour installer et câbler le courbeur, et vérifier son bon fonctionnement dans la chambre à vide.

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Refroidisseurs

Afin de garantir la qualité des miroirs sous rayonnement, nous pouvons équiper les miroirs de refroidisseurs qu’ils soient par « side-cooling » ou par refroidissement indirect (bain d’Eutectic). Les calculs d’optimisation des refroidisseurs sont réalisés par FEA (Finite Elements Analysis) et font l’objet d’un budget dans le bilan de qualité du miroir.

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Systèmes KB

Bertin Winlight étudie et réalise sur demande des systèmes KB (Kirkpatrick-Baez) destinés à la micro et nanofocalisation. Compatibles avec les environnements ultravides, nos systèmes KB sont composés de deux miroirs x courbés, de focalisation verticale et horizontale, dont le but est de corriger la divergence des faisceaux dans la ligne de lumière du synchrotron. Possédant des spécificités techniques uniques, ces miroirs Kirkpatrick-Baez sont installés dans de nombreuses lignes de faisceaux de rayonnement synchrotron en raison de leur grande opérabilité et de leur excellente capacité de focalisation.

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Positionneurs et Chambres à vide

Dans le cas de systèmes complets, nous savons étudier, réaliser et fournir l’ensemble du système incluant le miroir, le courbeur, le positionneur et la chambre à vide, et l’installer sur site. (Ci-contre deux systèmes complets réalisés par Winlight avec des miroirs courbés de taille > 1400 mm installés à NSLS II (National Synchrotron Light Source II), dans l’état de New-York aux Etats-Unis-).

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