En utilisant uniquement une fine plaquette piézoélectrique monocristalline de niobate de lithium (LN) au lieu de la structure habituelle en deux parties, un groupe de l’université de Nagoya au Japon a créé un miroir déformable qui modifie la taille du faisceau de rayons X de plus de 3 400 fois. Cette plage de réglage améliorée optimise à la fois l’imagerie et l’analyse, en particulier pour les rayons X utilisés dans l’industrie.
Leur technique repose sur le LN, un matériau piézoélectrique, ce qui signifie qu’il modifie la forme de sa surface en réponse à une tension. Les miroirs à rayons X traditionnels sont rigides et résistants à la déformation, ce qui rend difficile leur adaptation en temps réel aux conditions expérimentales changeantes, mais la nouvelle technique permet de modifier considérablement la taille du faisceau, ce qui la rend utile dans de nombreuses situations rencontrées dans l’industrie.
« Notre technique modifie considérablement la taille du faisceau, ce qui permet d’observer les échantillons de différentes manières », indique Takato Inoue, du département de physique des matériaux de l’école supérieure d’ingénierie. « Nous avons obtenu une plage de réglage 3 400 fois plus grande, ce qui permet aux utilisateurs d’effectuer d’abord une vue d’ensemble à grand champ d’un échantillon, puis de zoomer sur des zones spécifiques qui les intéressent, ce qui rationalise considérablement les flux de travail. »
En modifiant la forme du miroir, l’opérateur peut régler avec précision les rayons X afin d’obtenir une vue d’ensemble du matériau ou de se concentrer sur des zones spécifiques qui l’intéressent. Cependant, cela s’avère difficile dans la pratique, car le miroir nécessite souvent deux parties pour contrôler la taille du faisceau, ce qui limite son épaisseur. À l’inverse, la fabrication d’un miroir à partir d’un seul cristal permettrait aux chercheurs de conserver une faible épaisseur et d’optimiser les performances.
Pour fabriquer le miroir monocristallin, les chercheurs se sont concentrés sur le LN. Lorsque le LN est exposé à des niveaux élevés de chaleur dans un four, sa structure de polarisation, une propriété qui détermine son degré de déformation, change. En utilisant cette propriété, ils ont formé la structure bimorphe utilisée dans les miroirs sans avoir besoin de liaison chimique, ce qui a considérablement réduit l’épaisseur du miroir.
« Nous avons développé un miroir d’une épaisseur de seulement 0,5 mm. Cette avancée devrait considérablement augmenter le degré de liberté pour toutes les expériences utilisant les rayons X synchrotron », a ajouté M. Inoue. « Ces propriétés permettent de l’utiliser pour les rayons X ainsi que dans d’autres domaines tels que les lasers à haute puissance utilisés dans l’industrie. »
Article : « Ultrathin monolithic bimorph mirror using polarization-inverted lithium niobate wafer » – DOI : 10.1038/s41598-025-05019-8
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