CA2729861C - Procede et dispositif pour detecter la presence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un materiau a poids atomique donne - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif pour détecter la présence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné. Procédé pour détecter dans une charge la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge à au moins un premier rayonnement X ayant un premier spectre et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie. En outre, on mesure au moins un rayonnement .gamma. ou neutronique émis spontanément par la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement spontané .gamma. et/ou neutronique du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure de rayonnement spontané et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe de rayonnement spontané déterminées.

Description

Procédé et dispositif pour détecter la présence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné.
La présente invention est relative à la détection de la présence dans une charge d'objets suspects renfermant un ou des matériaux à poids atomique élevé, tels que des matériaux susceptibles d'avoir une activité nucléaire.
Pour détecter la présence d'objets suspects tels que des objets de contrebande, des armes, des engins explosifs, il est connu d'utiliser des scanners à rayons X pour élaborer une image par transparence du contenu de la charge.
De tels dispositifs sont utilisés par exemple dans les aéroports pour contrôler les bagages des passagers mais ils sont aussi utilisés dans différents points de contrôle, en particulier dans les douanes pour contrôler le contenu de containers ou le contenu de remorques de camion ou de véhicules quelconques. En général, ces scanners à rayons X fournissent une image en niveaux de gris du contenu des charges, et la reconnaissance des objets contenus dans la charge est effectuée par un opérateur qui regarde les images fournies par le scanner.
Afin d'améliorer la détection des objets suspects, certains scanners, notamment les scanners destinés à examiner les bagages de voyageurs, sont capables d'effectuer une discrimination dite basse énergie qui repose sur l'effet photoélectrique en utilisant des rayonnements ayant des énergies inférieures à 150 KeV. Cette discrimination basse énergie permet de proposer à l'observateur une classification des objets par catégories de numéro atomique et peut ainsi aider à détecter des matériaux très organiques, tels que ceux qui sont contenus dans les explosifs ou au contraire des matériaux à numéro atomique élevé, tel que les produits nucléaires, notamment les SNM ( Special Nuclear Materials ).
Certains scanners peuvent réaliser également une discrimination à haute énergie , basée sur la création de paires électrons-positrons, en utilisant des rayonnements ayant des énergies supérieures à 1 MeV, avec le même but que les scanners effectuant une discrimination à base d'énergie, mais adaptés pour examiner des objets plus volumineux que dans le cas précédent.
La discrimination par le numéro atomique peut être utilisée pour présenter à
l'opérateur des images sur lesquelles on superpose d'une part la vue par niveaux de gris en transparence, et d'autre part des couleurs indiquant les numéros

2 atomiques. Cette discrimination, qui permet de classer les matériaux, présente cependant l'inconvénient de ne pas distinguer, parmi les matériaux à numéro atomique élevé, ceux qui sont potentiellement suspects en raison du danger qu'ils représentent ou de tout autre critère et ceux qui sont anodins. Les matériaux à
niveau atomique élevé anodins sont notamment le plomb tel qu'on peut le retrouver dans les soudures et dans les lests de plongée, le tungstène que l'on peut retrouver dans des pièces à haute résistance, l'étain que l'on peut trouver dans des objets de l'art de la table, le néodyme que l'on trouve dans les aimants, ou le cadmium que l'on trouve dans les batteries.
Afin de détecter plus spécifiquement les produits susceptibles d'avoir des utilisations nucléaires, tels que l'uranium, le thorium ou le plutonium, on a proposé
des scanners fournissant des dispositifs de mesure de rayonnement tels que le rayonnement neutronique ou le rayonnement y. L'analyse de la charge est alors faite en combinant l'apparence des objets et la présence ou non de rayonnement.
Cette méthode présente cependant l'inconvénient de ne pas permettre de bien faire la distinction entre les produits anodins qui émettent néanmoins des rayonnements y ou neutronique et des produits potentiellement dangereux. Les produits anodins qui émettent des rayonnements sont par exemple des céramiques, les bananes, les engrais ou encore d'autres éléments.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un moyen pour ausculter les charges susceptibles de contenir des objets suspects à numéro atomique élevé, tels que des matières nucléaires, en limitant autant que possible les fausses alertes. Ce moyen doit pouvoir être utilisé
pour ausculter des charges telles que les contenus de containers ou de remorques de camion, ou de véhicules en général, ou des charges disposées en vrac.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour détecter dans une charge la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge à au moins un premier rayonnement X
ayant un premier spectre avec une énergie maximale supérieure à 1MeV et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux

3 dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie. En outre, on mesure au moins un rayonnement y ou neutronique résultant de la radioactivité naturelle de la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement y et/ou neutronique du matériau dont est constitué
la charge à partir de la mesure du rayonnement y ou neutronique et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe d'émission de rayonnement déterminées.
En outre, on peut soumettre la charge à un rayonnement neutronique dont on mesure le taux d'absorption, afin de contribuer à ladite détermination de la classe de numéro atomique.
De préférence, on détermine le taux d'absorption du rayonnement et la classe de numéro atomique en une pluralité de zones de la charge de façon à
constituer une image en transparence de la répartition dans la charge des classes d'intérêt détectées.
De préférence, par un mouvement relatif de la charge et d'un dispositif de détection de la présence d'objets suspects, on fait défiler la charge, d'une part, entre au moins un émetteur de rayons X, et éventuellement un émetteur de neutrons, et une pluralité de détecteurs de rayons X, et éventuellement une pluralité de détecteur de neutrons, disposés selon au moins une ligne s'étendant dans un plan d'analyse (P) traversé par la direction de déplacement de la charge, et, d'autre part, en regard d'un détecteur de rayons y et/ou de neutrons adapté pour effectuer une analyse par section, on effectue des mesures d'absorption de rayons X correspondant à deux spectres et des mesures de rayonnement spontané y ou neutronique, pour une pluralité de positions relatives successives de la charge et du dispositif de détection de la présence d'objets suspects, et on associe les mesures d'absorption de rayonnement X et de rayonnement spontané y ou neutronique de façon à établir une cartographie de la classe d'intérêt des matériaux dont est constitué la charge.
Au moins un rayonnement X peut avoir une énergie maximale suffisante pour 3a provoquer de la photofission et, en outre, on effectue une mesure d'émission de neutrons résultant de la photofission et on utilise l'évaluation de la classe de numéro atomique, l'évaluation de l'émission de rayonnement spontané y ou neutronique et l'évaluation d'émission de neutrons résultant de la photofission pour déterminer la classe d'intérêt du matériau de la charge.

4 On peut faire défiler la charge entre une pluralité d'émetteurs de rayonnement et une pluralité de détecteurs, de façon à effectuer une pluralité
de détections selon une pluralité de plans d'analyse et/ou de directions d'analyse.
A partir des mesures effectuées par les détecteurs, on peut élaborer au moins une image du contenu de la charge et de la répartition des classes d'intérêt que l'on met à la disposition d'un opérateur.
De préférence, lorsque l'on détecte la présence d'un matériau correspondant à une classe d'intérêt devant être détectée, on émet un signal d'alerte, par exemple sonore et/ou visuel.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en uvre dudit procédé qui comprend au moins un émetteur de rayons X adapté pour émettre des rayons X avec une énergie maximale supérieure à 1MeV, pour permettre d'effectuer une discrimination haute énergie, au moins un détecteur de rayons X, et un module de commande et de traitement relié à l'émetteur de rayons X et à
chaque détecteur de rayons X. Le dispositif comprend, en outre, au moins un détecteur de rayonnement y ou neutronique relié au module de commande et de traitement.
De préférence, le module de commande et de traitement est adapté pour que les émissions de rayons X soient réalisées par impulsions séparées par des intervalles de temps suffisants pour effectuer des mesures d'émission de rayonnement y et neutraliser le détecteur de rayonnement y pendant les émissions de rayons X et l'activer pendant les intervalles entre émissions de rayons X.
De préférence, les détecteurs de rayons X sont disposés selon une colonne, en regard de l'émetteur de rayons X, et le dispositif comprend un moyen pour assurer un déplacement relatif d'une charge à analyser et des moyens d'émission de rayons X et de détection de rayonnements X, y ou neutronique, et des moyens pour associer le déplacement de la charge et les mesures de rayonnement de façon à associer la détection de rayonnement y ou neutronique et la détection d'un numéro atomique donné pour générer, le cas échéant, une alarme et, éventuellement, réaliser au moins une image de la répartition dans la charge des classes d'intérêt des matériaux de la charge.

Le dispositif peut être adapté notamment pour inspecter un container ou une remorque de camion, ou un véhicule.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative en regard des figures annexées dans lesquelles :

5 - la figure 1 représente de façon schématique en coupe une installation destinée à scanériser le contenu de la remorque d'un camion afin de détecter dans la charge du camion la présence éventuelle d'objets suspects ;
- la figure 2 représente un cadencement dans le temps d'émission de rayons X et de mesure de rayonnement y à l'aide d'un scanner représenté à la figure 1 ;
- la figure 3 présente, vu de dessus, un premier mode de réalisation d'un scanner pour camion tel que représenté à la figure 1 ;
- la figure 4 représente, vu de dessus, un deuxième mode de réalisation d'un scanner tel que représenté à la figure 1.
L'invention consiste en la combinaison d'un examen en transparence par des rayonnements permettant d'évaluer le numéro atomique des matériaux traversés, d'une part, et d'une détection de rayonnements spontanés ou naturels émis par des matériaux, d'autre part.
L'examen en transparence comprend toujours l'utilisation de rayons X à
haute énergie permettant d'effectuer une discrimination haute énergie du numéro atomique. Cette méthode de discrimination haute énergie est connue de l'homme du métier.
L'examen peut comprendre, en outre, un examen en transparence par un rayonnement X à plus haute énergie, ou par un rayonnement neutronique.
Le rayonnement spontané détecté peut être soit un rayonnement y, soit un rayonnement neutronique spontané. La présence de ces rayonnements, dont le spectre d'énergie peut, le cas échéant, être déterminé, combinée avec une information sur une classe de numéro atomique, permet de déterminer si il est probable ou non que la charge examinée contient, par exemple, un matériau nucléaire potentiellement dangereux, ou tout autre matériau digne d'intérêt.
Il doit être entendu que par rayonnement spontané , dans le contexte de l'invention, on entend aussi bien un rayonnement résultant de la radioactivité

6 naturelle de la charge qu'un rayonnement qui serait induit par l'irradiation X
ou neutronique de la charge.
On va tout d'abord décrire en détail, un mode de réalisation dans lequel on examine la charge en transparence par rayons X et on détecte l'éventuelle présence de rayonnement y.
A la figure 1, on a représenté de face une installation de contrôle par scanner du contenu d'un camion. L'installation, repérée généralement par 1, destinée à contrôler le contenu du chargement du camion 2, est constituée d'un dispositif comprenant d'une part un émetteur de rayons X 3 et d'autre part un portique de mesure 4 constitué d'une pluralité de détecteurs de rayons X 5 disposés en colonne en regard des l'émetteur de rayons X 3 et d'un ou plusieurs détecteurs 6 de rayonnement y constitués chacun d'un scintillateur et d'un photomultiplicateur. L'émetteur de rayons X 3 et le portique de mesure 4 sont séparés par une zone 9 de circulation du camion 2. L'émetteur de rayons X est constitué d'une cible, par exemple en tungstène, et d'un émetteur d'électrons constitué, par exemple, d'un accélérateur d'électrons ou de tout autre type de générateur de faisceaux d'électrons, et comprend un moyen pour collimater les faisceaux de rayons X afin qu'ils soient contenus dans un plan d'analyse P. Le générateur de faisceaux d'électrons est adapté pour pouvoir générer, des faisceaux d'électrons accélérés sous une tension de 2 mégavolts (MV), et des faisceaux d'électrons accélérés sous des tensions de 6 MV de façon à pouvoir générer, d'une part, des faisceaux de rayons X dont l'énergie maximale est de MeV et, d'autre part, des faisceaux de rayons X dont l'énergie maximale est de MeV. L'émetteur de rayons X 3 est relié à un module de commande 7 qui lui-même est également relié d'une part à l'ensemble des détecteurs de rayons X 5, et d'autre part au détecteur de rayons y 6. Le module de commande est également relié à un poste de visualisation 8 du contenu du camion. Dans un mode de réalisation représenté à la figure 3, la colonne 4 de détecteurs de rayons X 5 et le détecteur 6 de rayonnement y sont disposés côte à côte, si bien que seule la colonne de détecteurs de rayons X est située en regard de l'émetteur 3 de rayons X. Dans le deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 4, seule la colonne de détecteurs de rayons X 5 est située en regard du générateur de rayons

7 X, et le détecteur 6' de rayons y est situé à l'écart et, par exemple, déporté
à
l'extrémité de l'installation de contrôle.
Dans les deux cas, le camion peut se déplacer devant les générateurs de rayons X en traversant le plan d'analyse P. Pour assurer les déplacements du camion devant le générateur de rayons X, on peut utiliser un dispositif qui n'a pas été représenté sur la figure mais que l'homme du métier connaît.
Dans un premier mode de réalisation, le dispositif comprend un plateau sur lequel on pose un camion, le plateau étant motorisé de façon à pouvoir se déplacer devant le générateur de rayons X, et dont, de préférence, on enregistre en temps réel les déplacements, cet enregistrement des déplacements étant communiqué au module de commande 7.
Dans un deuxième mode de réalisation, qui est également connu de l'homme du métier, le camion est immobile et le dispositif de scanérisation constitué de l'émetteur de rayons X 3 et des détecteurs de rayons X 5 et de rayonnement y 6 est rassemblé sur un portique qui peut se déplacer le long du camion. Dans ce deuxième mode de réalisation, les mouvements du portique sont, de préférence, enregistrés en temps réel et communiqués au module de commande 7.
D'autres architectures sont encore possibles et l'homme du métier pourra les imaginer facilement. Il suffit, en effet, de prévoir des moyens permettant de faire défiler le camion d'une part devant des moyens d'examen par transparence par rayons X et d'autre part des moyens de détection des rayonnements y, ces moyens étant adaptés pour pouvoir associer les positions auxquelles sont effectuées les mesures et les mesures elles-mêmes.
Pour ausculter le contenu du camion afin de détecter dans la charge de celui-ci, la présence éventuelle d'objets suspects susceptibles par exemple d'être utilisés à des fins nucléaires, on réalise un mouvement relatif du camion et du dispositif de scanérisation de façon à faire défiler l'ensemble de la charge entre l'émetteur de rayons X et les détecteurs de rayonnements X et y et on soumet successivement le camion à un bombardement par un rayonnement X ayant un niveau d'énergie maximal de 2 MeV, et un rayonnement X ayant une énergie maximale de 6 MeV, et à l'aide des capteurs de rayons X 5, on mesure la quantité
de rayons X transmis, d'une part, pour les faisceaux à énergie maximale de 2 MeV

8 et, d'autre part, pour les faisceaux à énergie maximale de 6 MeV. Cela permet de déterminer le taux d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV, d'une part, et à énergie maximale de 6 MeV, d'autre part, par des matériaux qui sont situés sur des lignes allant depuis l'émetteur de rayons X 3 jusqu'à un des capteurs de rayons X 5. L'enregistrement de ces valeurs et leur transmission au module de commande 7, couplé éventuellement avec la transmission de la position du dispositif de scanérisation par rapport au véhicule au moment de la mesure, permet de réaliser une cartographie du taux d'absorption des rayonnements X par les objets contenus dans la charge du camion. Cette méthode d'élaboration d'une cartographie du taux d'absorption des rayons X par les objets contenus dans la charge est connue en elle-même de l'homme du métier. Elle peut être utilisée pour réaliser l'image de transparence du contenu de la charge du camion et l'afficher, par exemple, sur l'écran de visualisation 8. Bien évidemment, pour réaliser cette scanérisation avec deux faisceaux de rayons X
d'énergies différentes, on génère successivement des rayons X à forte énergie et des rayons X à plus faible énergie, de façon à créer des impulsions successives.
Par ailleurs, à partir des données d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV et rayonnements à énergie maximale de 6 MeV, on peut déterminer le numéro atomique des matières qui ont été traversées par un rayonnement. En effet, en comparant le rapport du taux d'absorption du rayonnement à énergie maximale de 2 MeV au taux d'absorption du rayonnement à énergie maximale de 6 MeV, et en comparant ce rapport au rapport qu'on obtient à l'aide d'un étalonnage réalisé à partir d'un échantillon, par exemple en étain, on peut déterminer une classe de numéros atomiques des matériaux qui ont été traversés par les rayonnements X. Le rayonnement d'énergie maximale 2 MeV
interagit avec la matière par effet Compton alors que le rayonnement à énergie maximale de 6 MeV interagit avec la matière en formant des paires électrons-positrons. Les taux d'absorption dépendent de la densité de matière mais le taux d'absorption des rayonnements par formation de paires électrons-positrons dépend également des numéros atomiques des éléments dont sont constitués les matériaux traversés. De ce fait, en comparant le rapport des taux d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV à des rayonnements au taux d'absorption de rayonnements à énergie maximale de 6 MeV pour un même point,

9 il est possible de déterminer une classe de numéros atomiques et ainsi de discriminer les matériaux à numéros atomiques élevés des matériaux qui sont à
numéros atomiques plus faibles. Cette méthode d'évaluation du numéro atomique par absorption de rayonnement X, constitue ce que l'homme du métier appelle la discrimination haute énergie .
Avec de tels dispositifs et moyennant un algorithme d'utilisation connu de l'homme du métier, on détermine par exemple quatre catégories de matériaux traversés, en fonction du numéro atomique. Ces quatre catégories sont, d'une part, les matériaux de nature organique, d'autre part, les matériaux dits intermédiaires, puis les matériaux métalliques mais non nucléaires et, enfin, les matériaux à numéros atomiques élevés qui peuvent être des matériaux nucléaires tels que l'uranium, le thorium ou le plutonium, mais également des éléments anodins tels que le plomb, le tungstène, l'étain, le néodyme et le cadmium.
Ces informations sur la classe de numéros atomiques permettent de faire des représentations en couleurs sur l'image qui est projetée sur l'écran de visualisation 8. En effet, à chaque classe de numéros atomiques, on peut attribuer une couleur, ce qui permet d'obtenir des images dont on voit en transparence, d'une part la forme des objets traversés et, d'autre part une couleur qui indique la classe de numéros atomiques des matériaux dont sont constitués ces objets.
Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, on a choisi des faisceaux ayant des énergies maximales de 2 MeV et 6 MeV. L'homme du métier comprendra que d'autres niveaux d'énergies sont possibles. Ce qui importe, c'est de pouvoir effectuer des mesures d'absorption résultant d'une part d'un effet Compton et d'autre part de la formation de paires électrons-positrons. Pour cela, le niveau d'énergie maximale du premier faisceau est avantageusement compris entre 1 et 5 MeV et le niveau d'énergie du deuxième faisceau est supérieur à 4 MeV et peut parfois dépasser 15 MeV.
Dans le mode de réalisation de l'examen en transparence qui vient d'être décrit, on fait alterner les faisceaux de rayons X haute et basse énergie.
Mais, d'autres modes de réalisation sont possibles. On peut, par exemple, prévoir deux sources de rayons X distinctes, l'une à haute énergie, l'autre à basse énergie. On peut, aussi, utiliser une méthode de filtration, connue de l'homme du métier, dans laquelle on utilise un seul faisceau à énergie maximale élevée et on utilise deux séries de détecteurs successifs séparés par un filtre, de sorte que la première série de détecteurs reçoit tout le faisceau transmis, alors que la deuxième série de détecteurs ne reçoit que la partie la plus énergétique de ce faisceau.
Par ailleurs, à l'aide du détecteur à rayons y 6, 6', qui est constitué, dans 5 l'exemple représenté, d'un scintillateur de grande dimension et d'un photomultiplicateur, on enregistre le rayonnement y qui est émis par la charge du camion. On enregistre ce rayonnement y selon des tranches qui défilent devant le détecteur et on associe l'intensité du rayonnement y émis à la position relative du camion et du dispositif de scanérisation au moment où la mesure est effectuée.

10 Ainsi, on peut compléter l'image représentant les objets contenus dans la charge du camion, comprenant l'indication de la classe de numéro atomique, par une indication d'émission de rayonnements y. De tels dispositifs de mesure d'émission de rayonnements y sont connus en eux-mêmes de l'homme du métier. Le détecteur de rayonnement y 6, 6' peut être, comme cela est représenté à la figure 3, disposé à côté de la colonne de détecteur de rayons X ou, comme représenté
à
la figure 4, être éloigné de la zone d'émission de rayons X. Dans le premier cas, le scintillateur reçoit des flux de rayons X Importants. Dans le deuxième cas, le flux de rayons X reçu par le scintillateur est beaucoup plus faible.
Dans tous les cas, pour pouvoir effectuer des mesures dans de bonnes conditions, il est nécessaire de neutraliser le photomultiplicateur du détecteur de rayonnements y lorsque le dispositif émet des rayonnements X afin de ne pas saturer le photomultiplicateur. Cette neutralisation peut être effectuée par des moyens logiciels ou matériels connus en eux-mêmes de l'homme du métier.
Comme cela est représenté à la figure 2, on éclaire la cible par une succession de pics 10 de rayonnements X à haute énergie et par une succession de pics de rayonnement X d'énergie maximale plus faible 11. Les émissions de pics de rayonnements X à haute et plus faible énergies sont effectuées pendant des périodes 12 au cours desquelles, par exemple, on coupe l'alimentation des photomultiplicateurs du détecteur de rayonnement y pour le rendre inactif et effectuer ainsi la neutralisation précédemment citée. Entre deux périodes successives d'émission de rayonnement X, pendant un intervalle de temps 13, on réactive l'alimentation électrique du photomultiplicateur du détecteur de rayonnement y de façon à pouvoir effectuer des mesures de rayonnement y.
Ainsi,

11 pendant les périodes 12, on effectue les mesures d'absorption des rayons X et pendant les périodes intermédiaires 13, on effectue des mesures de rayonnement y qui ne sont pas perturbées par les émissions de rayonnement X.
Comme on l'a indiqué précédemment, en associant les mesures d'absorption de rayonnement X et d'émission de rayonnement y d'une part, et les mesures des déplacements relatifs de la charge et du dispositif de scanner d'autre part, on obtient une image qui permet, point par point, de donner des caractéristiques des objets contenus dans la charge du véhicule qui sont d'une part leur transparence aux rayons X, d'autre part une classe de numéro atomique et enfin un taux d'émission de rayonnement y. Pour assurer cette synchronisation, on peut enregistrer le déplacement relatif du dispositif de scanérisation et de la charge à l'aide de tous capteurs connus et, par exemple, à l'aide d'un télémètre.
L'homme du métier connaît des dispositifs qui sont capables de suivre en temps réel le déplacement relatif des dispositifs de scanérisation et de la charge en cours de scanérisation, afin de fournir au moyen de commande 7, des informations permettant de reconstituer des images du contenu de la charge du camion.
A l'aide des informations relatives d'une part à la transparence aux rayons X, d'autre part à la classe de numéro atomique des matériaux et, enfin, au taux d'émission de rayonnement y, il est possible de déterminer si la charge contient ou non des objets suspects, par exemple susceptibles d'être dangereux car constitués de/ ou renfermant des matières de type nucléaire, telles que du l'uranium, du thorium ou de plutonium. En effet, ces matériaux sont caractérisés, d'une part, par des numéros atomiques élevés et d'autre part, par des émissions y significatives. Cette combinaison de plusieurs caractéristiques permet d'assurer une bonne discrimination de la nature des matériaux et en particulier de distinguer ces matériaux de type nucléaire de matériaux également émetteurs de rayons y, tels que les céramiques ou les bananes qui sont caractérisés par des numéros atomiques beaucoup faibles que les matériaux, du type uranium, plutonium ou thorium. Pour déterminer si les matériaux sont suspects ou non, on peut utiliser soit des algorithmes simples qui comparent des seuils prédéterminés de numéros atomiques et des seuils prédéterminés d'émission de rayonnement y, que l'on peut d'ailleurs comparer également à des taux d'absorption de rayonnement X, ou

12 bien en utilisant des algorithmes plus complexes du type réseaux de neurones comprenant des phases d'apprentissage préalable. L'homme du métier connaît ce type d'algorithme d'utilisation de mesure pour détecter le caractère plus ou moins suspect d'un objet contenu dans la charge à l'aide des informations ainsi obtenues. Il est alors possible de générer des alertes pour les opérateurs, qui peuvent être des alertes visuelles, et/ou des alertes sonores.
De cette façon, on peut déterminer si un objet détecté appartient ou non à
une classe d'intérêt , c'est-à-dire s'il est susceptible d'être constitué
de ou de contenir des matières dangereuses ou pouvant faire suspecter qu'il est d'une nature rendant sa présence indésirable dans la charge pour une raison quelconque, selon des critères prédéfinis par l'opérateur.
Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, l'analyse en transparence est effectuée par rayons X. Mais, on peut associer une analyse en transparence par rayons X avec un seul faisceau de rayons X et une analyse en transparence par neutrons. Dans ce cas, on soumet la charge à un rayonnement neutronique, qui s'ajoute au rayonnement X précité. De cette façon, la détermination de la classe de numéro atomique est effectuée en exploitant les absorptions des deux types de rayonnement par la charge. L'homme du métier sait choisir les moyens d'analyse en transparence les mieux adaptés à chaque cas.
En outre, au lieu de mesurer le rayonnement y spontané, ou en complément de cette mesure, on peut mesurer un éventuel rayonnement neutronique spontané qui est très caractéristique de la présence de certains matériaux tel que le plutonium radioactif. Pour cela, on utilise des détecteurs de neutrons connus en eux-mêmes.
Afin de compléter cette détection d'une part par le numéro atomique, d'autre part par le rayonnement y naturel, ou le rayonnement neutronique spontané, il est possible de prévoir un moyen de mesure de rayonnement neutronique pour mesurer le rayonnement neutronique résultant d'une excitation photonique. Pour cela, on prévoit un émetteur de rayons X capable d'émettre des rayonnements dont l'énergie maximale est d'au moins 9 MeV et on dispose, à
côté
des détecteurs de rayons X, un détecteur de neutrons. Ce procédé
complémentaire est basé sur le phénomène physique de photofission qui

13 correspond à la fission de certains matériaux résultant du bombardement par des rayonnements X à haute énergie, qui engendre une émission de neutrons.
L'homme du métier connaît les conditions dans lesquelles un rayonnement neutronique peut être généré de cette façon.
Le dispositif qui vient d'être décrit comprend un détecteur de rayons y s'étendant sur un côté de la zone de passage des camions à contrôler. Ce détecteur à rayons y a une surface importante de façon à pouvoir détecter des rayonnements relativement faibles. Afin d'améliorer la sensibilité de ce dispositif, on peut prévoir un détecteur de rayonnement y qui constitue un portique entourant la zone de passage des camions dont on veut ausculter le contenu.
Le dispositif qui vient d'être décrit est un dispositif qui permet d'ausculter le contenu d'un camion, mais on peut également prévoir des dispositifs pour ausculter le contenu de remorques ou de containers tels que ceux qui sont embarqués sur des navires, ou toute autre charge disposée dans un récipient ou en vrac. Dans ce cas, le dispositif comprend des moyens de déplacement relatif de la charge à contrôler et de l'émetteur de rayons X.
Enfin, on vient de décrire un dispositif qui permet de réaliser une image par transparence du contenu d'une charge, mais il est possible de prévoir des dispositifs qui se contentent de faire une inspection globale du contenu d'une charge et d'émettre une alerte simplement lorsque l'on a détecté les conditions d'une présence possible de matières suspectes à l'intérieur de la charge, sans fourniture d'une image de la charge qui permettrait d'y localiser lesdites matières suspectes.
On peut également prévoir d'effectuer une pluralité d'examens, sous différents angles, ou dans différentes directions. Par exemple, on peut prévoir un examen par le côté et un examen par le dessus de la charge. Pour cela, il suffit de prévoir des dispositions adaptées des émetteurs de rayonnement et des détecteurs, ou si possible, des moyens permettant de modifier l'orientation de la charge de manière à pouvoir la faire inspecter selon plusieurs angles à l'aide d'un seul ensemble d'émetteurs et de récepteurs.
Il va de soi que l'invention et adaptable à l'auscultation du contenu de la charge de tout récipient (container...) et de tout véhicule routier, ferroviaire, aérien ou marin, ou d'une charge disposée en vrac, non contenue dans un récipient.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour détecter dans une charge la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge à au moins un premier rayonnement X ayant un premier spectre avec une énergie maximale supérieure à 1MeV et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie, en ce que, en outre, on mesure au moins un rayonnement .gamma.
ou neutronique résultant de la radioactivité naturelle de la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement .gamma. et/ou neutronique du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure du rayonnement .gamma. ou neutronique et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe d'émission de rayonnement déterminées.

2. Procédé selon la revendication 1, en ce qu'on mesure au moins un rayonnement .gamma. résultant de la radioactivité naturelle de la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement .gamma. du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure du rayonnement y, et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe d'émission de rayonnement déterminées, en ce que le rayonnement X est émis par impulsions séparés par des intervalles de temps suffisants pour effectuer les mesures d'émission de rayonnement .gamma.
et en ce que les mesures d'émission de rayonnement .gamma. sont effectuées pendant lesdits intervalles de temps.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, en ce que, en outre, on soumet la charge à un rayonnement neutronique dont on mesure le taux d'absorption, afin de contribuer à ladite détermination de la classe de numéro atomique.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, en ce que on détermine le taux d'absorption du rayonnement et la classe de numéro atomique en une pluralité de zones de la charge de façon à constituer une image en transparence de la répartition dans la charge des classes d'intérêt détectées.

5. Procédé selon la revendication 4, en ce que, par un mouvement relatif de la charge et d'un dispositif de détection de la présence d'objets suspects, on fait défiler la charge, d'une part, entre au moins un émetteur de rayons X, et éventuellement un émetteur de neutrons, et une pluralité de détecteurs de rayons X, et éventuellement une pluralité de détecteur de neutrons, disposés selon au moins une ligne s'étendant dans un plan d'analyse (P) traversé par la direction de déplacement de la charge, et, d'autre part, en regard d'un détecteur de rayons .gamma. et/ou de neutrons adapté pour effectuer une analyse par section, on effectue des mesures d'absorption de rayons X correspondant à
deux spectres et des mesures de rayonnement .gamma. ou neutronique résultant de la radioactivité naturelle de la charge, pour une pluralité de positions relatives successives de la charge et du dispositif de détection de la présence d'objets suspects, et on associe les mesures d'absorption de rayonnement X et de rayonnement .gamma. ou neutronique résultant de la radioactivité naturelle de la charge de façon à établir une cartographie de la classe d'intérêt des matériaux dont est constituée la charge.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, en ce que au moins un rayonnement X à une énergie maximale suffisante pour provoquer de la photofission et en ce que, en outre, on effectue une mesure d'émission de neutrons résultant de la photofission et en ce qu'on utilise l'évaluation de la classe de numéro atomique, l'évaluation de l'émission de rayonnement .gamma.
ou neutronique résultant de la radioactivité naturelle de la charge et l'évaluation d'émission de neutrons résultant de la photofission pour déterminer la classe d'intérêt du matériau de la charge.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, en ce qu'on fait défiler la charge entre une pluralité d'émetteurs de rayonnement et une pluralité de détecteurs, de façon à effectuer une pluralité de détection selon une pluralité de plans d'analyse et/ou de directions d'analyse.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, en ce qu'à partir des mesures effectuées par les détecteurs, on élabore au moins une image du contenu de la charge et de la répartition des classes d'intérêt que l'on met à
la disposition d'un opérateur.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, en ce qu'on détecte la présence d'un matériau correspondant à une classe d'intérêt devant être détectée, on émet un signal d'alerte, par exemple sonore et/ou visuel.

10.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, en ce que les rayons X sont émis par un émetteur de rayons X constitué d'une cible et d'un émetteur d'électrons constitué d'un accélérateur d'électrons ou de tout autre type de générateur de faisceaux d'électrons, l'émetteur comprenant un moyen pour collimater les faisceaux de rayons X afin qu'ils soient contenus dans un plan d'analyse (P).

11. Dispositif pour la mise en uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, du type comprenant au moins un émetteur de rayons X
adapté pour émettre des rayons X avec une énergie maximale supérieure à
1MeV, pour permettre d'effectuer une discrimination haute énergie, au moins un détecteur de rayons X, un module de commande et de traitement relié à
l'émetteur de rayons X et à chaque détecteur de rayons X, en ce qu'il comprend, en outre, au moins un détecteur de rayonnement .gamma. ou neutronique relié au module de commande et de traitement.

12. Dispositif selon la revendication 11, en ce que le module de commande et de traitement est adapté pour que les émissions de rayons X soient réalisées par impulsions séparées par des intervalles de temps suffisants pour effectuer des mesures d'émission de rayonnement .gamma. et neutraliser le détecteur de rayonnement .gamma. pendant les émissions de rayons X et l'activer pendant les intervalles entre émissions de rayons X.

13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, en ce que les détecteurs de rayons X sont disposés selon une colonne, en regard de l'émetteur de rayons X, en ce que le dispositif comprend un moyen pour assurer un déplacement relatif d'une charge à analyser et des moyens d'émission de rayons X et de détection de rayonnements X, .gamma. ou neutronique, et des moyens pour associer le déplacement de la charge et les mesures de rayonnement de façon à
associer la détection de rayonnement .gamma. ou neutronique et la détection d'un numéro atomique donné pour générer, le cas échéant, une alarme et, éventuellement, réaliser au moins une image de la répartition dans la charge des classes d'intérêt des matériaux de la charge.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, en ce qu'il est adapté pour inspecter un container ou une remorque de camion, ou un véhicule.