This paper describes the development and application of a soft x-ray flash radiography technique. A very compact soft x-ray flash source has been specially designed for these studies. The table-top x-ray source developed in this work emits strong doses, up to one roentgen at the output window, of x-ray photons, with most of them in the characteristic lines of the anode material (photon energy in the energy range 5-10 keV), in pulse of 20 ns FWHM with an x-ray emission zone smaller than . All these characteristics make this source attractive for the x-ray radiography of high-speed phenomena, down to ten nanoseconds duration and/or for the media presenting weak absorption for the harder x-ray photons emitted by more conventional flash x-ray systems. Argon streams in ambient air were chosen as a typical case to enlighten the potentialities of this method. Single-shot radiographs of such an argon jet through rectangular nozzles were obtained. No attempt of quantitative measurement of local density in the argon stream has yet been performed, only the qualitative structure of the jet has been investigated. Nevertheless, these preliminary results enable us to state that the diagnostics of gaseous or plasma media, even at rather low pressures, can proceed using soft x-ray flash radiography.

This paper describes the development and application of a new x-ray based diagnostic technique. A compact flash x-ray source emitting 20 ns pulses of around 8 to 10 keV x-ray photons is used to induce the fluorescence of argon jets in ambient air. This x-ray induced fluorescence (XIF) is then collected for imaging experiments. In these preliminary studies, the feasibility of the XIF imaging technique is demonstrated by the characterization of argon flows in ambient air. The fluorescence of nitrogen molecules, resulting from the x-ray excitation of argon jets and successive energy transfers, is imaged on an intensified linear array CCD detector. The recording of the UV nitrogen fluorescence in our experimental conditions, pulsed excitation and atmospheric pressure, is shown to be an efficient and conclusive method for the characterization of argon flow in ambient air. The propagation paths of two converging argon jets are described and the divergence of each of the two jets expanding through a rectangular nozzle is measured. The reliability of the XIF imaging technique is successfully confirmed by a comparison with data obtained using the x-ray radiography technique. The simultaneous performance of XIF imaging and radiography for the diagnostics of one gaseous flow is achieved in this work. Some future improvements of both techniques are proposed for their application in other experiments.

Résumé : La radiographie est une technique largement répandue aussi bien en médecine que dans l'industrie. Elle permet de visualiser l'ombre portée d'un matériau sur un détecteur photosensible. Il n'existe, cependant, que très peu de résultats concernant le diagnostic par rayonnement X de milieux de faibles densités tels que les gaz et les plasmas. Dans ce travail, l'utilisation d'une source d'impulsions X nous a permis d'étudier des jets gazeux par deux méthodes couplées: la radiographie éclair et la Fluorescence Induite par flash X (F.I.X.). DISPOSITIF EXPERIMENTALLe flash X utilisé est une source compacte et synchronisée qui délivre des impulsions de photons X entre 5 et 50 keV [l]. Pour ces énergies, les photons produits sont en partie absorbés lors de la traversée d'un gaz composé d'atomes ou molécules de masses atomiques relativement faible (Z > 10). La lumière transmise permet de révéler des contrastes significatifs entre deux milieux de densités proches. Ce flash X a en effet permis de radiographier un jet d'argon s'expendant dans I'air ambiant [2]. Les doses mesurées à la fenêtre de sortie de la diode X, pour des tensions d'alimentation inférieures à 40 kV, atteignent un Rontgen. La courte durée de l'impulsion X (25 ns pour sa largeur à mi-hauteiir) et le taux de répétition ajustable du monocoup à 50 Hz font de cette source un outil adapté pour des études de radiographie et de fluorescence sur ces jets gazeux.Dans notre dispositif, le jet de gaz est placé devant la diode X de manière à être irradié sur toute sa longueur. Ce jet est obtenu par simple détente d'argon, dans I'air ambiant, à la sortie d'un tube de 8 mm de diamètre. Le débit mesuré d'argon est de 1.8 litres par minute.Une chaîne de spectroscopie, comprenant un tube photomultiplicateur couplé à un spectromètre et à un oscilloscope rapide, permet d'analyser la fluorescence induite par flash X dans le jet. Une caractérisation spatiale peut également être mise en oeuvre en réalisant l'image de cette fluorescence sur la barrette réceptrice d'un O.M.A. ou sur la matrice C.C.D. d'une caméra intensifiée. RESULTATSL'argon est choisi, dans cette première approche, en raison de la bonne connaissance de son spectre de Article published online by EDP Sciences and available at http://dx