EP0063083A1 - Détecteur de rayons X - Google Patents
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- EP0063083A1 EP0063083A1 EP82400629A EP82400629A EP0063083A1 EP 0063083 A1 EP0063083 A1 EP 0063083A1 EP 82400629 A EP82400629 A EP 82400629A EP 82400629 A EP82400629 A EP 82400629A EP 0063083 A1 EP0063083 A1 EP 0063083A1
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- chamber
- ionization
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
- H01J47/02—Ionisation chambers
Definitions
- the present invention relates to an X-ray detector and in particular to X-rays which have passed through an object and / or an organ which are supplied by a source emitting towards the object or the organ, a plane beam of incident X-rays. with a wide angular opening and a small thickness.
- This invention applies more particularly to the tomography of organs, but also to industrial control, such as baggage control for example.
- X-ray detectors make it possible to measure the absorption of an X-ray beam passing through an object or an organ, this absorption being linked to the density of the tissues of the organ examined or the density of the materials constituting the object studied. .
- this type of detector has significant drawbacks: it is possible to reduce the thickness of the plates in order to increase the quantity of X-rays detected, but to the detriment of collimation due to the small thickness of the plates; this small thickness of the plates also caused a very significant microphony.
- detectors of this type have a great complexity of construction which leads to a high manufacturing cost and they require mounting in a dust-free room, because any dust on one of the plates, can cause an initiation or a deterioration of the leakage current. between two consecutive plates. It is added to these drawbacks that the numerous plates used require very numerous electrical connections, inside the sealed chamber, which poses difficult problems of reliability of the welds of the connections on the plates.
- This other type of detector comprises a sealed chamber containing a gas ionizable by rays from the organ or object and, in this chamber, a plate for collecting the electrons resulting from the ionization of the gas; this plate is parallel the plane of the beam of incident rays and it is brought to a positive high voltage.
- a series of electrodes for collecting the ions resulting from the ionization of the gas by the X-rays coming from the object is arranged in parallel and facing the preceding plate; these ion collection electrodes are brought to a potential close to 0 and are directed towards the source which emits the X-rays, in the direction of the object.
- ion collection electrode defines an elementary cell of the detector. These electrodes are located in a plane parallel to the plane of the beam of the incident rays and respectively provide a current which is the sum, on the one hand of a measurement current proportional to the quantity of ions obtained by the ionization of the gas in sight of each electrode, under the effect of the rays coming from the object or the organ, in a direction corresponding to that of the incident rays and, on the other hand, of a diffusion current coming from the rays diffused by l 'object or by the organ, or in general by all the obstacles encountered by the incident rays, in directions other than that of the incident rays.
- This type of detector has certain advantages: there are no longer, as in the detector mentioned above, separation plates; this eliminates any annoying phenomenon of microphony. Due to the removal of these separation plates, the quantity of X-rays detected is maximum; the realization of this type of detector is very simple and it is very little sensitive to dust.
- This type of detector has however a serious drawback which results from the fact that the current collected on each of the electrodes brought to a potential close to O, comprises a parasitic current, which falsifies the measurements; this current is a diffusion current coming from the rays diffused in other very directions than that of the incident rays.
- the charge collection electrodes of the main ionization chamber are carried by one of the faces of an electrically insulating plate, the charge collection plate of said chamber.
- main ionization being brought to a second determined potential
- the secondary ionization chamber containing the same ionizable gas as the main ionization chamber and comprising a series of charge collection electrodes carried by the other face of the electrically insulating plate , these electrodes being respectively connected to the electrodes of the main ionization chamber and being brought to the same second potential close to zero
- the secondary ionization chamber further comprising a charge collection plate parallel to the electrically insulating plate, located at look at the electron collection electrodes and brought to a third potential of sign opposite to the first potential, the ionization of the g az in this secondary ionization chamber being produced by the X-rays scattered by the object.
- the charge collection electrodes of the main chamber are respectively located opposite the charge collection electrodes of the secondary chamber.
- the first and third potentials have the same absolute value.
- the ionizable gas is xenon.
- the electrodes for collecting ions and electrons from the main and secondary chambers consist of a deposit of copper on an insulating support.
- Figure 1 shows schematically and in perspective, a known type of detector comprising a plate 1 brought to a positive high voltage + HT and, opposite, a series of electrodes 2 brought to a potential close to 0 volts.
- This plate and these electrodes are located in a sealed main chamber 3, shown diagrammatically and which contains at least one ionizable gas, such as xenon for example.
- This detector makes it possible to detect the X-rays which have passed through an object or an organ 0, these rays being supplied by a point source S which emits towards the object or the organ, a plane beam F of incident X-rays; this beam has a wide angular opening and a small thickness.
- FIG. 3 shows schematically and in perspective, a detector according to the invention.
- This detector comprises a sealed chamber 6 containing at least one ionizable gas such as xenon for example; this chamber is subdivided into two ionization chambers: a main ionization chamber 3 and a secondary ionization chamber 7.
- the main ionization chamber 3 contains, like the detector of the type known in FIG.
- the electrodes 2 of the main ionization chamber 3 respectively provide a current which is the sum on the one hand, of a measurement current proportional to the quantity of ions obtained by the ionization of the gas opposite each electrode of the main ionization chamber, under the effect of the rays coming from the object, in directions corresponding to that of the incident rays 9, and of a diffusion current resulting from the ionization of the gas by the rays scattered 8 by the object, in other directions than that of the incident rays.
- the secondary ionization chamber 7 contains, like the main ionization chamber, a plate 10 parallel to the plane of the incident X-ray beam, which is brought to a negative high voltage -HT, as well as a series of electrodes 11 planes, parallel to the plane of the incident X-ray beam, located on another face of the insulating plate 4 which carries the electrodes 2 of the main ionization chamber 3.
- These electrodes 11 are worn, like the. electrodes 2 of the main ionization chamber, at a potential close to O. They are respectively connected by connections 12, to the corresponding electrodes of the main ionization chamber 3.
- the electrodes 11 of the secondary ionization chamber and the electrodes 2 of the main ionization chamber are preferably identical and located opposite one another.
- the secondary ionization chamber 7 makes it possible, as will be seen in detail below, to compensate, for the subsequent treatment of the currents originating from the amplifiers 5, the parasitic currents which circulate in each electrode of the main ionization chamber and which originate X-rays scattered by the object, or the organ O.
- the electrodes 11 of the secondary ionization chamber 7 are electrodes for collecting electrons e-, while plate 10 is a plate for collecting Xe + ions from of the xenon ionization contained in the secondary chamber 7, by the X-rays scattered by the object or the organ O.
- the electrodes of the secondary ionization chamber are located opposite the electrodes of the chamber main ionization and positive and negative high voltages have the same absolute value.
- FIG. 4 schematically represents a side view of the detector of the invention.
- this view there is a point source S, the object or the organ O, one of the rays 9 emitted by the source S and, at the output of the object O, the direct ray 13 coming from the object 0, in the same direction as the incident ray 9; one also distinguishes in this figure one of the scattered rays 8, coming from the object 0, in a direction different from the direction of the incident ray 9.
- This ionization is represented schematically in the figure, by Xe + ions which are attracted by the electrodes 2, and by e- electrons which are attracted by the positive plate 1.
- An ionization thus occurs opposite each of the electrodes of the chamber main ionization thanks to X-rays from the object, in the direction of the incident rays.
- the ionization chamber 7 makes it possible to compensate for this "diffusion current", thanks to to the ionization produced in this chamber, the scattered X-rays 8; this ionization causes the circulation, in the electrodes 11 of the secondary chamber, of a current 1 D which is cut off, thanks to the connection 12, from the parasitic "diffusion current” taken into account by the electrodes of the main ionization.
- the amplifiers 5 connected to each of the electrodes of the main and secondary ionization chambers receive a current I M which is effectively the measurement current corresponding to the ionization of the gas, caused opposite each of the electrodes of the chamber d main ionization by the rays 13 coming from the object or the organ in the directions which correspond to those of the incident rays 9.
- the plates and electrodes of the main and secondary ionization chambers are preferably produced in the form of a copper deposit on an insulating support.
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Abstract
Détecteur de rayons X, aptes à détecter des rayons ayant traversé un objet ou un organe (0). Ce détecteur comprend au moins une chambre principale (3) étanche contenant un gaz ionisable par les rayons X et, dans cette chambre, une plaque (1) de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz. Il comprend une chambre d'ionisation secondaire (7), accolée à la chambre principale (3) pour compenser le courant de diffusion (ID).
Description
- La présente invention concerne un détecteur de rayons X et notamment de rayons X qui ont traversé un objet et/ou un organe qui sont fournis par une source émettant en direction de l'objet ou de l'organe, un faisceau plan de rayons X incidents présentant une large ouverture angulaire et une faible épaisseur. Cette invention s'applique plus particulièrement à la tomographie d'organes, mais également au contrôle industriel, tel que le contrôle de bagages par exemple.
- Ces détecteurs de rayons X permettent de mesurer l'absorption d'un faisceau de rayons X traversant un objet ou un organe, cette absorption étant liée à la densité.des tissus de l'organe examiné ou la densité des matériaux constituant l'objet étudié.
- Si l'on veut établir la carte de densité d'un organe ou d'un objet, il est possible et connu d'envoyer un faisceau plan de rayons X incidents sur cet objet ou cet organe, ce faisceau présentant une large ouverture angulaire et une faible épaisseur et d'observer pour chaque position des faisceaux de rayons X incidents par rapport à l'objet ou l'organe, l'absorption correspondante. Une multiplicité de balayages dans des directions croisées, permet de connaître grâce au détecteur de rayons X, après un traitement numérique approprié des signaux recueillis sur les cellules du détecteur, la valeur de l'absorption des rayons X en un point du plan de coupe considéré, et ainsi de connaître la densité des tissus de l'organe ou la densité des matériaux constituant l'objet.
- La plupart des détecteurs de rayons X à ionisation, utilisés en tomographie sont de type multicellulaire et comportent des cellules délimitées par des plaques conductrices perpendiculaires au plan du faisceau de rayons X et portées alternativement à des potentiels positifs et négatifs. Ces cellules sont situées dans une enceinte étanche contenant un gaz ionisable. Les avantages de ce type de détecteur multicellulaires, sont les suivants : ils procurent une bonne collimation des rayons-X lorsque les plaques utilisées dans les cellules de détection sont constituées dans un matériau très absorbant ; le temps de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz par les rayons X est très faible à cause du faible espacement des-plaques conductrices et de la bonne séparation entre les cellules de détection. Cependant, ce type de détecteur présente des inconvénients importants : il est possible de diminuer l'épaisseur des plaques afin d'augmenter la quantité de rayons X détectés, mais au détriment de la collimation du fait de la faible épaisseur des plaques ; cette faible épaisseur des plaques provoqué en outre une microphonie très importante. Enfin, les détecteurs de ce type présentent une grande complexité de réalisation qui entraîne un coût de fabrication élevé et ils nécessitent un montage en salle dépoussiérée, car toute poussière sur l'une des plaques, peut provoquer un amorçage ou une détérioration du courant de fuite entre deux plaques consécutives. Il s'ajoute à ces inconvénients que les nombreuses plaques utilisées nécessitent des connexions électriques très nombreuses, à l'intérieur de la chambre étanche, ce qui pose des problèmes difficiles de fiabilité des soudures des connexions sur les plaques.
- On connaît un autre type de détecteur qui présente une structure beaucoup plus simple, mais qui n'est pas parfait. Cet autre type de détecteur comprend une chambre étanche contenant un gaz ionisable par des rayons issus de l'organe ou de l'objet et, dans cette chambre, une plaque de collection des électrons résultant de l'ionisation du gaz ; cette plaque est parallèle au plan du faisceau de rayons incidents et elle est portée à une haute tension positive. Une série d'électrodes de collection des ions résultant de l'ionisation du gaz par les rayons X issus de l'objet, est disposée parallèlement et en regard de la plaque précédente ; ces électrodes de collection des ions sont portées à un potentiel voisin de 0 et sont dirigées vers la source qui émet les rayons X, en direction de l'objet. Chaque. électrode de collection des ions définit une cellule élémentaire du détecteur. Ces électrodes sont situées dans un plan parallèle au plan du faisceau des rayons incidents et fournissent respectivement un courant qui est la somme, d'une part d'un courant de mesure proportionnel à la quantité d'ions obtenus par l'ionisation du gaz en regard de chaque électrode, sous l'effet des rayons issus de l'objet ou de l'organe, dans une direction correspondant à celle des rayons incidents et, d'autre part, d'un courant de diffusion provenant des rayons diffusés par l'objet ou par l'organe, ou de manière générale par tous les obstacles rencontrés par les rayons incidents, dans d'autres directions que celle des rayons incidents.
- Ce type de détecteur présente certains avantages : il n'y a plus, comme dans le détecteur mentionné précédemment, de plaques de séparation ; ceci élimine tout phénomène gênant de microphonie. Du fait de la suppression de ces plaques de séparation, la quantité de rayons X détectés est maximale ; la réalisation de ce type de détecteur est très simple et il est très peu sensible aux poussières. Ce type de détecteur présente cependant un grave inconvénient qui résulte du fait que le courant recueilli sur chacune des électrodes portées à un potentiel voisin de O, comprend un courant parasite, qui fausse les mesures ; ce courant est un courant de diffusion provenant des rayons diffusés dans d'au- très directions que celle des rayons incidents.
- La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser un détecteur de rayons X qui permet d'éliminer, dans le courant recueilli sur chacune des électrodes qui sont portées à un potentiel voisin de 0, le courant parasite résultant des rayons diffusés, notamment par l'objet ou par l'organe, dans d'autres directions que celle des rayons incidents.
- L'invention a pour objet un détecteur de rayons X aptes à détecter par exemple des rayons ayant traversé un objet ou un organe et étant fournis par une source émettant en direction de l'objet ou de l'organe, un faisceau plan de rayons X incidents, ce faisceau présentant une large ouverture angulaire et une faible épaisseur, ce détecteur comprenant au moins une chambre principale étanche contenant au moins un gaz ionisable par les rayons X et, dans cette chambre, une plaque de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz, cette plaque étant parallèle au plan du faisceau de rayons incidents et étant portée à un premier potentiel, et une série d'électrodes planes de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz, ces électrodes étant portées à un second potentiel et étant dirigées vers la source, dans un plan parallèle au plan du faisceau de rayons incidents, en regard de la plaque de collection des charges, ces électrodes définissant chacune une cellule élémentaire de détection, et fournissant respectivement un courant qui est la somme d'une part, d'un courant de mesure proportionnel à la quantité de charges obtenues par l'ionisation du gaz en regard de chaque électrode, sous l'effet des rayons issus de l'objet, dans des directions correspondant à celles des rayons incidents et, d'autre part, d'un courant de diffusion résultant de l'ionisation du gaz par des rayons diffusés, dans d'autres directions que celles des rayons incidents, se caractérise en ce qu'il comprend une chambre d'ionisation secondaire, accolée à la chambre principale pour compenser le courant de diffusion.
- Selon une autre caractéristique de l'inven' tion, les électrodes de collection des charges de la chambre d'ionisation principale sont portées par l'une des faces d'une plaque électriquement isolante, la plaque de collection des charges de ladite chambre d'ionisation principale étant portée à un second potentiel déterminé, la chambre d'ionisation secondaire contenant le même gaz ionisable que la chambre d'ionisation principale et comportant une série d'électrodes de collection des charges portées par l'autre face de la plaque électriquement isolante, ces électrodes étant respectivement reliées aux électrodes de la chambre d'ionisation principale et étant portées au même second potentiel voisin de zéro, la chambre d'ionisation secondaire comportant en outre une plaque de collection des charges parallèle à la plaque électriquement isolante, située en regard des électrodes de collection des électrons et portée à un troisième potentiel de signe opposé au premier potentiel, l'ionisation du gaz dans cette chambre d'ionisation secondaire étant produite par les rayons X diffusés par l'objet.
- Selon une autre caractéristique, la plaque de collection des charges de la chambre principale et la plaque de collection des charges de la chambre secondaire sont identiques, les électrodes de collection des charges de la chambre principale étant respectivement identiques aux électrodes de collection des charges de la chambre secondaire.
- Selon une autre caractéristique, la plaque électriquement isolante supportant les séries d'électrodes des chambres principale et secondaire, est située à mi-distance entre la plaque de collection des charges de la chambre principale et la plaque de collection des charges de la chambre secondaire.
- Selon une autre caractéristique, les électrodes de collection des charges, de la chambre principale sont respectivement situées en regard des électrodes de collection des charges de la chambre secondaire.
- Selon une autre caractéristique, les premier et troisième potentiels ont la même valeur absolue.
- Selon une autre caractéristique, le gaz ionisable est du xénon.
- Selon une autre caractéristique, les électrodes de collection des ions et des électrons des chambres principale et secondaire sont constituées par un dépôt de cuivre sur un support isolant.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- - la figure 1 représente schématiquement et en perspective, un détecteur de type connu comprenant une plaque portée à un potentiel positif et, en regard, une série d'électrodes portées à un potentiel voisin de O ;
- - la figure 2 représente schématiquement une vue de face du détecteur précédent ;
- - la figure 3 représente schématiquement et en perspective, un détecteur conforme à l'invention.
- - la figure 4 représente schématiquement une vue latérale du détecteur de l'invention.
- La figure 1 représente schématiquement et en perspective, un détecteur de type connu comprenant une plaque 1 portée à une haute tension positive +HT et, en regard, une série d'électrodes 2 portées à un potentiel voisin de 0 volt. Cette plaque et ces électrodes sont situées dans une chambre principale 3 étanche, représentée schématiquement et qui contient au moins un gaz ionisable, tel que le xénon par exemple. Ce détecteur permet de détecter les rayons X qui ont traversé un objet ou un organe 0, ces rayons étant fournis par une source S ponctuelle qui émet en direction de l'objet ou de l'organe, un faisceau F plan de rayons X incidents ; ce faisceau présente une large ouverture angulaire et une faible épaisseur. La plaque 1 est parallèle au plan du faisceau de rayons incidents, tandis que les électrodes planes 2 sont situées dans un plan parallèle au plan du faisceau de rayons incidents, en regard de la plaque 1. La plaque 1 qui est portée à un potentiel positif voisin de quelques kilovolts, est une plaque de collection des électrons, tandis que les électrodes 2 sont des électrodes de collection des ions. Ces électrodes sont généralement portées par une plaque isolante (non représentée sur cette figure) et sont isolées électriquement entre elles. La pression du xénon à l'intérieur de la chambre étanche a une valeur comprise entre 10 et 20 bars ; ce gaz peut d'ailleurs être additionné à d'autres gaz électropositifs destinés à améliorer la détection. Les électrodes 2 forment des bandes convergentes en direction de la source S.
- Le fonctionnement de la chambre 3 est le suivant :
- Lorsqu'un photon X arrive dans cette chambre 3 contenant un gaz, il va interagir avec une ou plusieurs molécules de ce gaz.
- Si l'énergie (Ex) de ce photon X est supérieure à l'énergie d'ionisation du gaz (21,6 eV pour le Xénon), il va ioniser les molécules de gaz sur son trajet : par exemple Ex = 80 keV dans le Xe, N
- Il y a donc création de 3700 Xe+ et de 3700 e .
- En l'absence de champ électrique, les particules précédentes se recombinent. Mais. lorsque la haute tension est appliquée, sous l'effet du champ électrique, ces particules chargées se séparent :
- - les électrons e se dirigent vers la plaque 1 à haute. tension +HT,
- - les ions Xe+ se déplacent vers l'électrode de mesure 2 (à 0V).
- C'est le déplacement d'une particule chargée à proximité, qui induit dans l'électrode de mesure 2 (et aussi dans l'électrode 1 à haute tension) un courant IM qui peut être amplifié et mesuré. Ce courant est donc proportionnel au nombre de particules créées par conséquent à l'énergie Ex du photon X incident.
- On peut également remarquer que l'addition d'un gaz électronégatif dans la chambre 3 ne perturbe que le temps de collection des charges, à l'exclusion de leur nombre, car :
- - les ions Xe+ se déplacent vers l'électrode de mesure 2, mais sont ralentis par les molécules de gaz électronégatifs se déplaçant en sens inverse,
- - les quelques électrons restés libres se dirigent très rapidement (comme dans le gaz pur, environ 1000 fois plus vite que les ions Xe+) vers l'électrode 1 à haute tension positive,
- - les électrons, captés par les molécules électronégatives, entraînent ces molécules vers l'électrode 1 à haute tension avec une vitesse du même ordre de grandeur que celle des ions Xe+.
- La figure 2 représente schématiquement une vue de face du détecteur précédent. On a représenté sur cette figure, la plaque 1 portée à un potentiel positif +HT ainsi que les électrodes 2 portées à un potentiel voisin de O volt ; ces électrodes sont supportées par une plaque électriquement isolante 4 et chacune d'elles est reliée à un amplificateur 5 qui permet de prélever le courant circulant dans chacune des électrodes ; ces courants sont appliqués à un système de traitement (non représenté) et de visualisation, qui permet de visualiser le corps ou l'objet O traversé par les rayons X émis par la source S. Sur cette figure, on a représenté par des lignes pointillées verticales, les lignes de champ et, par des lignes pointillées horizontales, les équipotentielles du champ électrique créé par la différence de potentiel entre la plaque positive 1 et les électrodes 2 portées à un potentiel voisin de O. Dans la chambre 3 contenant au moins du xénon, on a représenté par Xe+ les ions positifs de xénon qui se dirigent vers les électrodes 2 et par e- les électrons qui se dirigent vers la plaque 1, ces ions et ces électrons résultant de l'ionisation du xénon par les rayons X issus de l'objet ou de l'organe O.
- La figure 3 représente schématiquement et en perspective, un détecteur conforme à l'invention. Ce détecteur comprend une chambre étanche 6 contenant au moins un gaz ionisable tel que le xénon par exemple ; cette chambre se subdivise en deux chambres d'ionisation : une chambre d'ionisation principale 3 et une chambre d'ionisation secondaire 7. La chambre d'ionisation principale 3 contient comme le détecteur de type connu de la figure 1, une plaque 1 portée à une haute tension positive +HT et une série d'électrodes 2 portées à un potentiel voisin de 0 volt ; comme précédemment, ces électrodes sont planes et sont portées par une plaque 4 électriquement isolante ; la plaque 1 ainsi que les électrodes 2 sont situées dans un plan parallèle au plan du faisceau de rayons X issus de l'objet 0 (ce faisceau étant incomplètement représenté sur la figure). Les électrodes 2 convergent dans la direction de la source S. Chacune des électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale 3 est reliée à un amplificateur 5 qui permet de prélever, en vue du traitement, le courant circulant dans chacune de ces électrodes. Selon l'invention, la chambre d'ionisation secondaire 7 située en dehors du faisceau de rayons X, est. accolée à la chambre principale pour compenser le courant de diffusion provenant des rayons X diffusés par l'organe O. En effet, comme on le verra plus loin en détail, les électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale 3, fournissent respectivement un courant qui est la somme d'une part, d'un courant de mesure proportionnel à la quantité d'ions obtenus par l'ionisation du gaz en regard de chaque électrode de la chambre d'ionisation principale, sous l'effet des rayons issus de l'objet, dans des directions correspondant à celle des rayons incidents 9, et d'un courant de diffusion résultant de l'ionisation du gaz par les rayons diffusés 8 par l'objet, dans d'autres directions que celle des rayons incidents. La chambre d'ionisation secondaire 7 contient, comme la chambre d'ionisation principale, une plaque 10 parallèle au plan du faisceau de rayons X incidents, qui est portée à une haute tension négative -HT, ainsi qu'une série d'électrodes 11 planes, parallèles au plan du faisceau de rayons X incidents, situées sur une autre face de la plaque isolante 4 qui porte les électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale 3. Ces électrodes 11 sont portées, comme les. électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale, à un potentiel voisin de O. Elles sont respectivement reliées par des connexions 12, aux électrodes correspondantes de la chambre d'ionisation principale 3. Les électrodes 11 de la chambre d'ionisation secondaire et les électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale sont, de préférence, identiques et situées en regard les unes des autres. La chambre d'ionisation secondaire 7 permet, comme on le verra plus loin en détail, de compenser, pour le traitement ultérieur des courants issus des amplificateurs 5, les courants parasites qui circulent dans chaque électrode de la chambre d'ionisation principale et qui proviennent des rayons X diffusés par l'objet, ou l'organe O. Les électrodes 11 de la chambre d'ionisation secondaire 7 sont des électrodes de collection des électrons e-, tandis que la plaque 10 est une plaque de collection des ions Xe+ provenant de l'ionisation du xénon contenu dans la chambre secondaire 7, par les rayons X diffusés par l'objet ou l'organe O. De préférence, les électrodes de la chambre d'ionisation secondaire, sont situées en regard des électrodes de la chambre d'ionisation principale et les hautes tensions positive et négative ont la même valeur absolue.
- La figure 4 représente schématiquement une vue latérale du détecteur de l'invention. Sur cette vue, on distingue la source ponctuelle S, l'objet ou l'organe O, l'un des rayons 9 émis par la source S et, en sortie de l'objet O, le rayon direct 13 issu de l'objet 0, dans la même direction que le rayon incident 9 ; on distingue aussi sur cette figure l'un des rayons diffusés 8, issu de l'objet 0, dans une direction différente de la direction du rayon incident 9. Sur la figure, on a représenté l'une des électrodes 2 de la chambre d'ionisation principale qui est reliée à un amplificateur 5 et qui est portée à un potentiel voisin de 0 et, l'une des électrodes 11 de la chambre d'ionisation secondaire 7, qui est située en regard de l'électrode 2 et qui est séparée de cette électrode par la plaque isolante 4. On a également représenté la connexion 12 entre les électrodes des chambres d'ionisation principale et secondaire. Enfin, on a représenté les plaques 1 et 10 des chambres d'ionisation principale et secondaire, portées respectivement à des potentiels positif et négatif +HT et -HT. Sur cette figure, on n'a pas représenté en détail la chambre étanche 6 qui contient le gaz ionisable ; les plaques isolantes 15, 14 supportent les plaques conductrices 1, 10 des chambrés d'ionisation principale, et secondaire. Lorsque le gaz ionisable est par exemple du xénon, les rayons X représentés en 13 et qui sont issus de. l'objet, dans la direction des rayons incidents 9, parviennent entre les électrodes 2 et la plaque 1 de la chambre d'ionisation principale ; il se produit alors une ionisation du xénon entre ces électrodes et cette plaque. Cette ionisation est représentée schématiquement sur la figure, par des ions Xe+ qui sont attirés par les électrodes 2, et par des électrons e- qui sont attirés par la plaque positive 1. Une ionisation se produit ainsi en regard de chacune des électrodes de la chambre d'ionisation principale grâce aux rayons X issus de l'objet, dans la direction des rayons incidents. Ces mouvements d'ions produisent respectivement dans chaque électrode, un courant I qui est la somme d'un courant IM résultant de l'ionisation du gaz en regard de chacune des électrodes, sous l'effet des rayons X issus de l'objet (rayons représentés en 13 sur la figure), dans une direction correspondant à celle des rayons incidents, et d'un courant ID dit de diffusion, qui résulte de l'ionisation du gaz, en regard de chacune des électrodes, à partir des rayons diffusés par l'objet (représenté en 8 sur la figure) ou par tous les obstacles matériels rencontrés par les rayons X incidents, dans des directions qui ne correspondent pas à celles des rayons X incidents. La chambre d'ionisation 7 permet de compenser ce "courant de diffusion", grâce à l'ionisation que produisent dans cette chambre, les rayons X diffusés 8 ; cette ionisation provoque la circulation, dans les électrodes 11 de la chambre secondaire, d'un courant 1D qui vient se retrancher, grâce à la connexion 12, au "courant de diffusion" parasite pris en compte par les électrodes de la chambre d'ionisation principale. L'étude a démontré en effet que le courant recueilli dans la chambre d'ionisation secondaire était représentatif du courant de diffusion recueilli dans la chambre d'ionisation principale. Ainsi, les amplificateurs 5 reliés à chacune des électrodes des chambres d'ionisation principale et secondaire, reçoivent un courant IM qui est effectivement le courant de mesure correspondant à l'ionisation du gaz, provoquée en regard de chacune des électrodes de la chambre d'ionisation principale par les rayons 13 issus de l'objet ou de l'organe dans les directions qui correspondent à celles des rayons incidents 9.
- Les plaques et électrodes des chambres d'ionisation principale et secondaire sont réalisées, de préférence, sous forme d'un dépôt de cuivre sur un support isolant.
- A titre indicatif, le nombre des cellules de chaque chambre peut être supérieur à 500, pour un angle d'ouverture du faisceau de rayons X supérieur à 40° ; dans ce cas, le pas entre chacune des électrodes de chaque chambre est de 1 mm environ. De préférence, la plaque isolante 4 qui supporte les électrodes des chambres principale et secondaire est située à mi-distance entre ces plaques 1 et 10, resectivement portées au potentiel positif et négatif. La distance entre ces plaques 1 et 10 est d'environ 14 mm et le temps de collection des ions est voisin de 10 ms.
- Il est bien évident que dans le détecteur qui vient d'être décrit, les moyens utilisés auraient pu être remplacés par des moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (8)
- .1. Détecteur de rayons X, aptes à détecter par exemple des rayons ayant traversé un objet ou un . organe (O) et étant fournis par une source (S) émettant, en direction de l'objet ou de l'organe, un faisceau plan (F) de rayons X incidents, ce faisceau présentant une large ouverture angulaire .et une faible épaisseur, ce détecteur comprenant au moins une chambre principale (3) étanche contenant au moins un gaz ionisable par les rayons X et, dans cette chambre, une plaque (1) de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz, cette plaque étant parallèle au plan du faisceau (F) de rayons incidents et étant portée à un premier potentiel (+HT), et une série d'électrodes planes (2) de collection des charges résultant de l'ionisation du gaz, ces électrodes étant portées à un second potentiel et étant dirigées vers la source (S), dans un plan parallèle au plan du faisceau (F) de rayons incidents, en regard de la plaque (1) de collection des charges, ces électrodes (2) définissant chacune une cellule élémentaire de détection et fournissant respectivement un courant (I) qui est la somme d'une part, d'un courant de mesure (IM) proportionnel à la quantité de charges obtenues par l'ionisation du gaz en regard de chaque électrode (2), sous l'effet des rayons (13) issus de l'objet, dans des directions correspondant à celles des rayons incidents (9) et, d'autre part, d'un courant de diffusion (ID) résultant de l'ionisation du gaz par des rayons (8) diffusés dans d'autres directions que celles des rayons incidents, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'ionisation secondaire (7), accolée à la chambre principale (3) pour compenser le courant de diffusion (ID).
- 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes (2) de collection des charges de la chambre d'ionisation principale (3)sont portées par l'une des faces d'une plaque (4) électriquement isolante, la chambre d'ionisation secondaire (7) contenant le même gaz ionisable que la chambre d'ionisation principale (3) et comportan.t une série d'électrodes (11) de collection des charges portées par l'autre face de la plaque électriquement isolante (4), ces électrodes (11) étant respectivement reliées aux électrodes (2) àè la chambre d'ionisation principale (3) et étant portées au même second potentiel voisin de zéro, la chambre d'ionisation secondaire (7) comportant en outre une plaque (10) de collection des charges parallèle à la plaque (4) électriquement isolante, située en regard des électrodes (11) de collection des électrons de cette chambre secondaire et portée à un troisième potentiel, de signe opposé au premier potentiel (-HT), l'ionisation du gaz dans cette chambre d'ionisation secondaire (7) étant produite par les rayons X diffusés par l'objet.
- 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque (1) de collection des charges de la chambre principale (3) et la plaque (10) de collection des charges de la chambre secondaire (7) sont identiques, les électrodes (2) de collection des charges de la chambre principale étant respectivement identiques aux électrodes (11) de collection des charges de la chambre secondaire (7).
- 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque électriquement isolante (4) supportant les séries d'électrodes (2, 11) des chambres principale (3) et secondaire (7), est située à mi-distance entre la plaque (1) de collection des charges de la chambre principale et la plaque (11) de collection des charges de la chambre secondaire.
- 5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes (2) de collection des charges de la chambre principale (3) sont respectivement situées en regard des électrodes (11) de collection des charges de la chambre secondaire (7).
- 6. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier potentiel (+HT) et le troisième potentiel (-HT) ont la même valeur absolue.
- 7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gaz ionisable est du xénon.
- 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les plaques (1, 10) et électrodes (2, 11) de collection des ions et des électrons des chambres principale (3) et secondaire (7) sont constituées par un dépôt de cuivre sur un support isolant.
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