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TUBE DE VISION POUR RADIOSCOPIE.
La présente invention concerne les intensificateurs d'images et, plus spécialement, un dispositif utilisant la propriété de l'électroluminescence pour obtenir une image lumineuse qui est une réplique intensifiée de la distribution dans l'espace d'un champ rayonnant. Un exemple d'une telle application est la production, sur un écran, d'une image lumineuse représentant un corps soumis aux rayons X et ayant une intensité lumineuse de nombreuses fois supérieure à celle de l'image du même objet obtenue en radioscopie classique.
L'électroluminescence est la propriété qu'ont certains corps d'émettre de la lumière,, quand ils sont soumis à une variation de gradient de potentiel. On peut citer, comme exemples, le sulfure de zinc, le sulfure de cadmium et le carbure de silicium convenablement préparés. L'intensité lumineuse en chaque point est approximativement proportionnelle au degré de variation instantanée du gradient de potentiel., et la lumière disparaît évidemment quand le gradient de potentiel cesse de varier.
L'invention a pour but principal de procurer un dispositif perfectionné pour la production dune image lumineuse variant de point en point en fonction de la variation, point par point, du gradient de potentiel dans une section transversale d'un champ d'une radiation émise.
L'invention consiste, en principe., en un transformateur d'images rayonnées dans lequel au moins un groupe de couches superposées dans 1' ordre suivant et consistant en ce qui suit., sont disposées à l'intérieur d'une enveloppe: une couche conductrice transparente à la lumière., une couche électroluminescente, une couche à résistance élevée, une couche photoconductrice,,, et une couche à faible résistance transparente à la dite
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radiation.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée ci-après, de plusieurs formes d'exécution représentées. à titre d' exemple, au dessin annexé.
La figure 1 est une vue partiellement schématique et partiellement représentative d'un intensificateur d'images conforme à l'invention et appliqué à un appareil de rayons X.
La figure 2 est une coupe de détail, à grande échelle, d'une partie de la construction de la figure 1.
La figure 3 est une vue schématique d'un appareil utilisé dans l'application de l'invention, pour amplifier l'intensité de l'image lumineuse; et
La figure 4 est une coupe, semblable à celle de la figure 2,, d'une variante de l'invention, dans laquelle on utilise deux éléments d'intensification en cascade.
Comme les dessins le montrent, un écran 1, de préférence en verre au plomb, est recouvert d'une couche 2 d'une matière bien conductrice transparente à la lumière de la longueur d'onde produite par la variation dans le temps du gradient de potentiel dans une couche 3 de matière électroluminescente. Pour donner des exemples concrets, la couche 2 peut être faite en la matière vendue sous la marque "NESA" et la couche 3 peut être faite en sulfure de zinc préparé de manière à être électroluminescent suivant le procédé décrit dans un article de Destrian dans le "Philosophical Magazine" d'octobre 1947, Vol. 38, page 700, et intitulé "Le nouveau phénomène de l'électroluminescence et ses possibilités pour l'étude des réseaux cristallins".
La couche électroluminescente 3 est recouverte d'une couche à haute résistance 4 qui peut, par exemple, être une couche très mince de carbone. La couche à haute résistance 4 peut être recouverte d'une couche 5 de matière photoconductrice, par exemple du sulfure de cadmium. appliqué suivant le procédé décrit par R.E. Aitcheson dans la revue scientifique "NATURE" n 4255., 25 juin 1951, pages 812 et 813. La surface de la couche photoconductrice 5 est recouverte d'une couche conductrice 6 qui, de préférence, absorbe faiblement les rayons X et qui peut être, par exemple, de l'aluminium déposé par évaporation .
L'ensemble décrit jusqu'ici peut être enfermé dans un récipient convenable 7 qui peut être évacué., si on le désire. Les couches 2 et 4 sont réunies et reliées à un pôle d'une source de tension continue 8 par un fil conducteur 9. L'autre borne de la source 8 est connectée,, par un fil d'entrée 11, à la couche conductrice 6.
Quoiqu'il soit préférable habituellement d'utiliser cet appareil dans des endroits peu éclairés, il sera bon généralement de rendre toutes les parois du récipient 7, sauf la face avant 1, opaques à la lumière et transparentes aux rayons X, et aussi de rendre la couche à haute résistance 4 opaque à la lumière. Dans le cas d'un intensificateur d'images de rayons X, la couche 5 est placée de façon à intercepter les rayons transmis, à travers un objet 12, par un tube à rayons X 13.
Le dispositif de la figure 1 fonctionne de la façon suivante.
L'appareil, utilisé comme intensificateur d'images,, est placé dans une chambre obscure de façon qu'initialement peu ou pas de radiations
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n'atteignent la couche photoconductrice 5. Dans ces conditions.. celle-ci a une résistance élevée et bien uniforme en tous points. La couche élec- troluminescente 3 est soumise à un gradient de potentiel fixe sur toute sa surface et reste pratiquement noire jusqu'à ce que des rayons frappent l'appareil.
Quand le dispositif de la figure 1 est illuminé par des rayons
X ou d'autres radiations qui traversent le boîtier 7, des photons frappent diverses parties localisées réparties sur la couche photoconductrice 5.
Quand un photon est absorbé est absorbé dans la couche 5, la conductivi- té électrique de celle-ci augmente fortement mais uniquement sur une peti- te surface de l'écran dans le voisinage immédiat du point d'incidence. parce que les matières photoconductrices sont habituellement constituées, quand elles sont déposées en couches, par de petits cristaux et l'effet du photon est arrêté par les bords des cristaux. Cette petite surface sera dénommée ci-après "surface d'excitation". Si la couche 5 consiste,par exemple, en sulfure de cadmium produit suivant le procédé décrit dans 1' article précité d'Aitcheson la surface d'excitation pour un photon de rayons X de la longueur d'onde utilisée en radioscopie médicale sera probablement de l'ordre de 2 x 10-5 cm2.
Si, au contraire, la surface d'excitation, à cause de la matière photo- conductrice utilisée, n'est pas suffisamment limitée pour donner une image à grain fin,la matière photoconductrice peut être déposée, non pas en couche régulière, mais sous la forme d'une mosaïque de particules distincteso Dans ce eas, la couche conductrice 6 peut toujours être déposée par des procédés courants et être constituée de particules distinctes.. se suivant l'une l'autre.
Les procédés connus de dépôt de matières photoconductrices donnent lieu naturellement à des couches de structure discontinue.
L'accroissement de conductivité dans la surface d'excitation de la couche 5 produit une variation du courant et de la répartition du potentiel sur la couche à haute résistance 4' et un saut brusque correspondant du gradient de potentiel dans la partie de la couche électroluminescente 3 immédiatement contigüe au point d'incidence du photon. Ce brusque changement du gradient de potentiel dans la couche 3 fait apparaitre, pendant un temps court un point lumineux dans le voisinage du photon incident.
Ce point lumineux disparaît évidemment rapidement parce que l'accroissement de conductivité produit dans la surface d'excitation de la couche 5 par le photon diminue et que le gradient de potentiel dans la couche électroluminescente 3 se stabilise.Chaque photon produit donc sa brève lumière près de son point d'impact, et l'effet combiné sur l'oeil d'un observateur regardant à travers la face de verre 1 est une image de la répartition des intensités du champ rayonnant.
Il faut noter que c'est le degré de variation du gradient de potentiel dans la couche 3, qui produit la lumière et que les rayons incidents n'ont de l'effet que par leurs quanta.
Si les différents quanta, tombant l'un après l'autre sur une surface d' excitation, le font à une vitesse telle que la photoconductivité de la couche 5 n'a pas le temps de fléchir notablement entre les coups, le gradient de potentiel dans la couche électroluminescente 3 ne subit pas de variation dans le temps après l'incidence du premier photon, et seul celui-ci produit un point lumineux dans la couche électroluminescente 3.
Ce défaut se présentera si on utilise., par exemple, à la figure 3, une source de lumière visible 15 comme source de radiations, parce que dans le cas de lumière visible d'intensité perceptible, les photons se suivent, sur chaque surface d'excitation., tellement rapidement qu'aucune lumière perceptible n'est émise par la couche électroluminescente.Ce défaut peut être supprimé en interrompant périodiquement ou en pulsant la
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lumière à l'aide.. par exemple, de l'obturateur de lumière 14 qui agit sur la lumière de la source 15 traversant une image 16, à la figure 3.
Dans le cas des rayons X utilisés en radioscopie médicale, au contraire, environ 200 photons frappent par seconde chaque surface d'excitation, pour des intensités de rayons X utilisées en radioscopie abdominale. Cette cadence de 200 par seconde est bien inférieure à la cadence correspondant à la période de saturation qui est estimée de l'ordre de 10-4 seconde pour les couches d'écran précitées. Pour la radioscopie aux rayons X, le dispositif convient donc très bien, sans nécessité de pulser artificiellement les radiations.
Quand les radiations incidentes à intensifier ont des longueurs d'onde visibles, les parties de l'enveloppe 7 et la couche 6 qu' elles doivent traverser pour atteindre la couche photoconductrice 5 doivent évidemment être transparentes à ces radiations plutôt que de 1' être simplement aux rayons X; pour le reste, le dispositif utilisé pour des rayons visibles, peut être identique à celui décrit ci-dessus.
Comme les images de télévision et de cinéma sont en lumière pulsée, elles peuvent être intensifiées au moyen du dispositif variante qui sera étudié maintenant, sans nécessité d'un obturateur de lumière 14. Il faut noter que, comme la lumière produite dans la couche électroluminescente 3 est pulsatoire, un ou plusieurs intensificateurs de lumière du type représenté à la figure 3 peuvent être intercalés entre le conducteur transparent 2 et la face de verre 1, comme représenté en coupe à la figure 4, de manière à additionner en cascade les pouvoirs d'intensification de tout nombre voulu d'éléments intensificateurs.
Comme la lumière d'un appareil de radioscopie ordinaire est puisée., parce qu'elle est produite par les photons des rayons X, on peut utiliser un intensificateur de rayons lumineux, comme le tube de la figure 3, pour intensifier l'image sur l'écran fluorescent. A moins d'utiliser un système optique pour focaliser, l'image de l'écran de l'appareil de radioscopie sur la couche photoconductrice 5 de l'intensificateur à utiliser., la distance séparant la couche conductrice 6 et la face extérieure du boîtier 7 doit être la plus faible possible.
Il faut remarquer que le sulfure de zinc traité de manière à être électroluminescente a une forte résistivité. Il peut y avoir avantage, dans certains domaines d'application, à rendre cette matière un peu plus électriquement conductrice., en lui adjoignant, par exemple, une quantité convenable d'une autre matière., comme peut-être, de l'oxyde d'étain, de façon à aider à la localisation de la variation de gradient de potentiel dans le voisinage immédiat de la surface d'excitation. Dans certains cas où cette modification a été apportée, on a pu omettre la couche à haute résistance 4.
Si la couche à haute résistance 4 est rendue transparente à la lumière produite dans la couche électroluminescente 3, le retour de cette lumière vers la couche photoconductrice 5 a un effet de réaction qui peut être intéressant pour l'intensification de certains types d'images.
La description ci-dessus montre que l'invention procure un appareil perfectionné pour la production d'une image lumineuse correspondant point par point en intensité à la transmission des rayons par un objet soumis aux rayons d'un tube à rayons X. Cet appareil consiste en un intensificateur d'images de rayons X d'un nouveau type, à pouvoir de résolution plus grand que par le passé. L'appareil peut aussi reproduire, sur son écran de sortie, une réplique d'intensité fortement agrandie d'une image lumineuse pulsée apparaissant sur son écran d'entrée. En outre; il produit un amplificateur de lumière qui peut être superposé à l'écran de vision d'un appareil de radioscopie à rayons X, de façon à donner une réplique, beaucoup plus lumi-
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neuse, de limage du dit écran de vision.
REVENDICATIONS.
1.- Transformateur d'images de rayons, caractérisé en ce qu'au moins un groupe de couches, superposées dans l'ordre suivant et consistant en ce qui suit, sont disposées dans une enveloppe: une couche conductrice transparente à la lumiéxe, une couche électroluminescente, une couche à haute résistance, une couche photoconductrice.. et une couche à faible résistance transparente aux dits rayons.