Les caméras à sténopé et les télescopes à masques codés utilisent des feuilles absorbantes avec un ou plusieurs trous pour l'imagerie à la lumière des rayons X.

 

Caméras à sténopé

Une caméra à sténopé se compose d'un mur absorbant avec un petit trou au milieu et un détecteur derrière le mur (Fig. 1). Les rayons lumineux d'un objet traversant le trou fournissent une image de l'objet sur le détecteur si le temps d'exposition est suffisamment long. Plus le diamètre du trou est petit, plus l'image est nette. Si le diamètre du trou est trop petit, la netteté de l'image diminue de nouveau en raison de la diffraction au trou. Comme la plus grande partie de la lumière émise par l'objet ne pénètre pas le trou, l'intensité dans le plan du détecteur est très faible. La luminosité de l'image diminue à mesure que le pixel s'éloigne de l'axe optique, car le trou apparaît elliptique lorsqu'on le regarde à partir de pixels qui ne sont pas sur l'axe optique (Fig. 1 : les coins du cadre rectangulaire bleu clair sont plus foncés, comme le sont les parties hors axe de la lettre "R"). Cet effet est appelé vignettage. Si l'épaisseur de la paroi ou du feuille absorbant ne peut être négligée par rapport au diamètre du trou, le vignettage augmente fortement.

pin hole camera

Fig. 1 : Croquis d'une caméra à sténopé : objet à tester (à gauche), paroi avec diaphragme à sténopé (au centre) et plan du détecteur avec distribution d'intensité simulée (à droite)

 

Télescopes avec masques codés

Les rayons X très durs de la gamme MeV, provenant par exemple de sources astronomiques, ne peuvent pratiquement pas être imagés avec des miroirs optiques ou d'autres optiques à rayons X comme on les utilise avec des énergies photon inférieures. Dans ces cas, on peut utiliser des masques dits codés. Un télescope avec un masque codé fonctionne comme une caméra à sténopé, dans laquelle un petit trou est remplacé par un arrangement spécial de trous plus grands (Fig. 2). Le masque est fait d'un matériau très absorbant tel que le tungstène. Comme la zone transparente du masque est beaucoup plus grande que dans un appareil photo à sténopé, le flux de photons à travers le masque est également beaucoup plus grand. Chaque trou individuel dans le masque codé produit - comme avec une caméra à sténopé - une image (quoique floue) dans le plan du détecteur. Comme il y a beaucoup de trous, il y a autant d'images qui se chevauchent dans le plan du détecteur. Si la configuration des trous du masque a été choisie de manière appropriée, la distribution réelle de l'intensité devant le télescope peut être calculée à partir des signaux du détecteur.

Fig. 2 : Animation 3D d'un télescope avec masque codé (gris foncé) avec un détecteur de 19 pixels (bleu), comme utilisé dans le spectromètre SPI (SPectromètre pour INTEGRAL) à bord de la mission INTEGRAL.

 

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