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Les structures de Bragg artificielles (SBA) étudiées dans cet ouvrage ont révolutionné l’optique des rayons X. Elles reposent sur des empilements (quasi) périodiques de couches minces à l’échelle nanométrique avec des périodes voisines de la longueur d’onde du rayonnement.
Rayonnement X et structures de Bragg artificielles présente les prolégomènes historiques relatifs aux sources de rayons X et au développement initial des SBA. Il analyse la modélisation des caractéristiques et des performances des SBA et leur optimisation. Les méthodes matricielles et récursives, la théorie des ondes couplées et la théorie de la diffusion sont exposées. Cet ouvrage étudie également les SBA comme sièges de phénomènes particuliers, quantiques, magnétooptiques. Il traite de l’application des SBA ainsi que des développements prometteurs de la lithographie EUV et de la réalisation de nouvelles sources de rayonnement X. Enfin, il présente les perspectives offertes dans un futur proche par les SBA, en particulier dans le domaine des sources cohérentes et du laser X.
1. Prolégomènes historiques
2. Propagation du rayonnement X dans une structure de Bragg : domaine fréquentiel
3. Théories des ondes couplées
4. Propagation dans une structure de Bragg hybride : théorie de la diffusion
5. Optimisation et synthèse des miroirs de Bragg artificiels
6. Physique des structures de Bragg artificielles : présentation de quelques phénomènes
7. Applications des structures de Bragg artificielles
8. Perspectives et conclusion
Jean-Michel André
Jean-Michel André est docteur-ingénieur de l’Université Pierre et Marie Curie, ancien ingénieur au CNRS et lauréat, en 2011, du prix d’instrumentation de la Société française de physique et de la Société chimique de France.
Philippe Jonnard
Philippe Jonnard est directeur de recherche au CNRS au LCPMR. Spécialiste de spectroscopie X, il étudie les empilements de couches minces nanométriques par des méthodes innovantes employant des rayons X.
Chapitre 1
Prolégomènes historiques (pages : 1-26)
Ce chapitre comporte deux parties. La première présente l’évolution des sources de rayons X depuis la découverte de ce rayonnement par W. Roentgen. La seconde présente l’historique du développement des structures de Bragg synthétiques appliqués au rayonnement X.
Chapitre 2
Propagation du rayonnement X dans une structure de Bragg : domaine fréquentiel (pages : 27-67)
Ce chapitre présente les principales approches théoriques qui décrivent la propagation du rayonnement X au sein de structures de Bragg dans le domaine fréquentiel. L’approche de Bloch-Floquet, les méthodes matricielles et récursives sont détaillées.
Chapitre 3
Théories des ondes couplées (pages : 69-94)
Ce chapitre présente la théorie des ondes couplées pour modéliser la propagation du rayonnement X dans les structures de Bragg. L’application aux domaines fréquentiels et temporels est développée. La méthode de Tagaki-Taupin appliquée à ce domaine est exposée.
Chapitre 4
Propagation dans une structure de Bragg hybride : théorie de la diffusion (pages : 95-116)
Les méthodes de calcul de la diffusion d’une onde, inspirées de la mécanique quantique, sont appliquées à l’étude de la diffraction du rayonnement X par des structures de Bragg hybrides : réseaux de diffraction, lentille de Bragg-Fresnel, …
Chapitre 5
Optimisation et synthèse des miroirs de Bragg artificiels (pages : 117-156)
Ce chapitre est consacré à différents problèmes concernant l’optimisation des miroirs de Bragg. La question des défauts tels que rugosité et interdiffusion est abordée. Des techniques d’optimisation en termes de structure et nature des matériaux sont décrites. La problématique concernant la synthèse des supermiroirs et miroirs chirpés est présentée.
Chapitre 6
Physique des structures de Bragg artificielles : présentation de quelques phénomènes (pages : 157-180)
Ce chapitre rapporte certains phénomènes de diffraction au sein des structures de Bragg : diffraction de Kossel, de Bragg-Raman. L’effet Purcell lié au confinement du rayonnement X dans la structure de Bragg est décrit. Différents effets sur la diffraction liés au magnétisme sont abordés.
Chapitre 7
Applications des structures de Bragg artificielles (pages : 181-218)
Ce chapitre est consacré aux principales applications des structures de Bragg artificielles dans le domaine de l’optique (imagerie, monochromatisation, …), de la spectroscopie du rayonnement X ou de la lithographie. L’utilisation de ces structures pour réaliser de nouvelles sources de ce rayonnement est aussi présentée.
Chapitre 8
Perspectives et conclusion (pages : 219-236)
Ce chapitre présente une série de perspectives relatives à la fabrication, la caractérisation et les applications des structures de Bragg artificielles dans le domaine du rayonnement X. Les applications concernent le façonnage d’impulsions, l’imagerie pour l’astrophysique, l’optique non-linéaire et les sources cohérentes tels les laser X.
