Les sources Compton compactes sont des machines de taille modeste (~ 100 m2) capables de fournir un faisceau de rayons X quasi monochromatique de haut flux et d’une brillance de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celles des sources classiques de laboratoire. Les rayons X Compton sont générés par interaction d’un paquet d’électrons et d’un pulse laser. Avec le développement de ce type de source, de nombreuses expériences effectuées aujourd’hui uniquement auprès des synchrotrons dans les domaines de la médecine (imagerie et thérapie), de la biologie, du patrimoine culturel (études et préservation) ou de l’industrie pourraient être réalisées au sein d’un laboratoire, d’un musée ou d’un hôpital. Le projet ThomX, dont le commissioning a démarré en mai 2021 à IJCLab est un démonstrateur d'une telle source : il vise à produire, in fine, 1012-1013 ph/s avec une brillance de 1010-1011 ph/s/mm2/mrad2/0,1 % bw, dans la gamme d’énergie 45-90 keV. Pour atteindre ces performances, les paquets d'électrons et les impulsions laser doivent être stockés respectivement dans un anneau de stockage et une cavité Fabry-Pérot à très haut gain.
Depuis mai 2021, nous avons obtenu des résultats majeurs : à l’automne 2021, nous avons produit les premiers paquets d’électrons (100 pC, 50 MeV) en sortie de Linac ; à l’été 2022, nous avons injecté dans l’anneau puis fait un tour complet ; à l’automne 2022, après le conditionnement de la cavité RF de l’anneau, le stockage des électrons a été réalisé avec succès (> 300 000 tours) puis le passage dans la ligne d’extraction. Enfin, à l’été 2023, la cavité Fabry-Perot a été asservie dans l’environnement difficile de l’accélérateur et nous avons produit les premiers rayons X, mesuré la taille des électrons au point d’interaction par la détection des X, enregistré et ajusté un premier spectre et acquis une première image plein champ du faisceau.
Ces résultats sont une grande étape pour le projet. Ce premier faisceau Compton a été produit en mode e-/laser désynchronisés, le flux est de ~ 107 ph/s. La mise en place de la synchronisation et l’augmentation de la puissance stockée dans la cavité Fabry-Perot doit permettre rapidement d’obtenir ~ 1010 ph/s et de passer à la phase de qualification de nos systèmes source/détecteur et à la réalisation des premières expériences de démonstration.