Interférométrie ou propagation ?

Ces acquisitions de données ont été faites en collaboration sur la ligne ID19 de l’ESRF. Cette ligne de lumière est dédiée à l’imagerie tomographique de phase et d’absorption. Deux configurations d’imagerie de contraste de phase ont été testées sur cette ligne, l’in-terférométrie à grilles (présentée en section 2.2.2) et l’imagerie par propagation libre (pré-sentée en section2.2.4). Pour les deux techniques, des images en absorption et en contraste de phase ont été acquises (cf. figure 2.17). Dans les deux cas, une reconstruction tomo-graphique est nécessaire pour accéder à l’information résolue en chaque point spatial de l’objet d’étude. Cependant et sans surprise, les images d’absorption ne permettent pas

2.3. PARAMÉTRAGE ET CONFIGURATION DE L’ACQUISITION

Figure 2.17 – Comparaison des contrastes entre l’interférométrie à réseaux de grilles (en absorption (A), en contraste de phase (B)) et en contraste de phase par propagation libre (C). Les flèches indiquent la présence de nanoparticules injectées directement dans le cerveau.

d’observer le cerveau et ses structures avec un contraste suffisant. Cette modalité permet néanmoins de bien détecter les nanoparticules d’oxyde de fer.

Contraste de phase par interférométrie à grilles

Une acquisition entière du cerveau de souris a été réalisée avec cette configuration. Pour cela, une énergie de 23.5keV a été sélectionnée et une taille de pixel de 7.5µm a été déterminée. Pour chaque vue, les grilles d’interférométrie ont été placées à 4 pas différents pour couvrir la totalité de l’échantillon. Le temps d’exposition pour chaque pas est de 5 sec, 1500 vues ont été également réparties sur 360◦. Cette imagerie se révèle être bien résolue et permet de bien voir les structures internes du cerveau (cf. figure2.18-B.1). Malheureusement du fait des 4 positionnements des grilles par vue, cette imagerie se révèle avoir des temps d’acquisitions rédhibitoires (≈ 6h par échantillon), ce qui n’est pas possible dans le cadre d’une campagne d’acquisition où l’accès au faisceau est limité. De plus, ce temps d’exposition élevé fait subir à l’échantillon une grande dose de rayons X ce qui peut l’endommager et se révéler être limitant pour des analyses futures.

Contraste de phase par propagation libre

Pour cette acquisition, une énergie de 17.6keV a été utilisée, ce choix est assez primor-dial puisqu’une énergie trop faible ne permettrait pas d’avoir une illumination constante de l’échantillon, tandis qu’une énergie trop élevée ne permettrait pas d’avoir un bon contraste dans l’échantillon (le faisceau traverserait l’échantillon sans interactions réelles avec la ma-tière). 1999 vues de projections sont réparties également autour d’un angle de 360◦. Le nombre de vues constitue un réel compromis à prendre en compte, en effet un nombre de vues important assurera une très bonne reconstruction tomogaphique, fidèle aux données mais nécessitera un temps d’acquisition plus important. Il faut donc faire un compromis qualité/temps d’acquisition. Le choix des optiques (lentilles), monochromateurs, ouver-tures des fentes de focalisation est fortement dépendant de la disponibilité du matériel sur la ligne à une période donnée. Ainsi suivant le matériel disponible, plusieurs configura-tions sont possibles mais pour obtenir une énergie et un champ de vue donnés, le choix des

schémas sera restreint. Ces paramètres ne seront pas discutés ici tant leur utilisation est encadrée par des schémas précis d’utilisation pour au final permettre à l’utilisateur de gui-der son choix uniquement par rapport à l’énergie ou à la luminance du faisceau envisagées. Il n’est pas possible de mixer tous les éléments entre eux afin de réduire les problèma-tiques de montage. La distance de propagation des ondes est un choix crucial, comme on l’a vu, plus la distance sera grande, plus les motifs de diffraction seront importants et perceptibles. Cependant on est limité par le montage optique qui ne peut pas s’étendre à l’infini dans la cabine d’acquisition mais également par l’algorithme de reconstruction que nous utilisons [Paganin et al. (2002)] qui est valable uniquement pour des distances de propagation courtes (i.e. champ proche, cf. équation 2.48). Nous utilisons donc ici une distance de propagation D = 999mm. En bout de ligne, le capteur qui permet d’avoir une résolution spatiale de 7.5µm (dépendant du champ de vue et donc du système optique uti-lisé) est une caméra FreLon [Labiche et al. (2007)] développée à l’ESRF pour des besoins de haute résolution tonale, spatiale et des temps de pose et de transmission des données faibles. C’est un capteur de type CCD qui dispose de 2048x2048 éléments ce qui permet à ce champ de vue (7.5 × 2048 = 15360µm = 15 × 15mm2) d’imager un cerveau de souris dans sa globalité en deux aquisitions avec un chevauchement de 0.8mm. L’imagerie par propagation libre a donné des résultats extrêmement satisfaisants en terme de visualisation de l’information de phase. En absorption, le résultat est attendu, impossible de distinguer des structures mais les agents de contrastes sont perceptibles. En utilisant l’information de phase, les structures internes comme visible sur la figure 2.18-D.1, sont bien résolues. On détecte également des nanoparticules. Avec un temps d’acquisition de deux fois 20 mi-nutes et qui sera amélioré à 2 fois 8 mimi-nutes lors des campagnes d’acquisitions 2012-2015, l’imagerie par propagation libre permet de résoudre des problèmes biologiques mais dans des temps très raisonnables. C’est pourquoi nous avons choisi ce montage pour appliquer les bénéfices apportés par l’imagerie de contraste de phase à notre contexte biomédical. Il faut cependant retenir que malgré les bénéfices certains apportés par cette imagerie, un investissement conséquent est nécessaire tant pour la phase d’acquisition que pour la phase d’analyse des données.

2.3. PARAMÉTRAGE ET CONFIGURATION DE L’ACQUISITION

Figure 2.18 – Comparaison des différentes modalités, absorption (A.1-C.1) et phase (B.1-D.1), pour l’interférométrie (A-B) et la propagation libre (C-D). La colonne adjacente représente les tracés du profil des intensités suivant la ligne orange dans chaque échantillon.