EP1241685A1 - Ecran de conversion de rayonnement X en photons lumineux - Google Patents

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EP1241685A1
EP1241685A1 EP02290601A EP02290601A EP1241685A1 EP 1241685 A1 EP1241685 A1 EP 1241685A1 EP 02290601 A EP02290601 A EP 02290601A EP 02290601 A EP02290601 A EP 02290601A EP 1241685 A1 EP1241685 A1 EP 1241685A1
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EP
European Patent Office
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screen
panel
rays
conversion
face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02290601A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Francis Sauvage
Régis Guillemaud
Michel Antonakios
Gérard Sanchez
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—HANDLING OF PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—HANDLING OF PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G21K2004/02—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens characterised by the external panel structure
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—HANDLING OF PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G21K2004/12—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens with a support

Definitions

  • the invention relates to a screen for converting X-rays in light photons.
  • the invention also relates to a screen panel. for converting X-rays into light photons as well as a radiology device comprising such a conversion screen.
  • the invention applies in the fields which use X-ray conversion to light photons such as, for example, the domain of medical radiology or the control field no destructive of nuclear waste storage packages.
  • a X-ray to photon conversion screen luminous is associated with means of emission of X-ray and acquisition means and image display to realize a device for radiology.
  • a radiology device includes an X-ray generator associated with a tube X-rays, a support (on which a patient is placed or an object) and an x-ray film.
  • a flow of X-rays are emitted from the X-ray tube. This flux of X-ray is attenuated by the patient or the object. The flow residual passed through the patient or the object is measured by the radiographic film. There are then interaction of unattenuated X photons with the film ray.
  • the screens of conversion intended for medical imaging should be precise and as efficient as possible, that is to say that they have to provide the greatest number of photons possible light, for each interacting X photon with the screen.
  • such screens include a rigid panel (metal sheet or glass sheet) covered, on one of its faces, with a layer of scintillator material such as oxysulfide gadolinium or sodium iodide (CsI) which provides conversion of X-rays to visible light.
  • CsI oxysulfide gadolinium or sodium iodide
  • Prison metallic or glass sheet ensures the rigidity of the conversion screen.
  • Such a conversion screen is then placed in the radiology device so that the light from the radiant image X can be emitted to the digital sensor.
  • the optics used require a fixed focal length and a depth of field whose accuracy must reach plus or minus 100 microns at the screen, the less mechanical deformation then causes blurring on the captured image.
  • Screen distortions can be partially corrected by increasing the thickness of the panel but then, the panel absorbs part of the x-rays and the resolution of the image is found strongly degraded.
  • the invention does not have these drawbacks.
  • the invention relates to a screen panel for converting X-rays into light photons.
  • the panel includes a rigid foam plate, a first layer of composite material located on a first side of the rigid foam plate and a second layer of composite material located on a second face of the rigid foam plate parallel to the first side.
  • the whole composed by the first layer of composite material, the rigid foam plate and the second layer of composite material provides solution to the problem of making a screen large dimension.
  • This set makes it possible to make a very rigid panel compared to deformation and little attenuation on X-rays.
  • the foam itself is rigid and does not contribute to the reduction tension or screen plating.
  • the plate foam has a mechanical holding role between the layers of composite material surrounding it so to guarantee very good rigidity of the whole sign.
  • the foam has the advantage of being little attenuating to x-rays and to have a structure homogeneous with respect to X-rays.
  • the invention also relates to a screen conversion of x-rays to light photons comprising a panel and an active layer for converting X-rays into deposited light photons on one side of the panel.
  • the panel is a panel according to the invention.
  • the invention also relates to a device for radiology including a conversion screen X-ray in light photons, characterized in that the conversion screen is a screen according to the invention.
  • the deformations of the screen are advantageously compatible with the precision of depth of field of optical devices used.
  • Figure 1 shows a sectional view of a x-ray conversion screen panel to light photons according to the invention.
  • the conversion screen panel includes a first layer of composite material 1, a plate of rigid foam transparent to X-rays 2 and a second layer of composite material 3.
  • the periphery of the panel is reinforced by a frame 4.
  • the plate rigid foam 2 and layers of composite material 1 and 3 are assembled by gluing.
  • the rigid foam used is a rigid foam with high density, such as, for example, foam polymethacrylic structural sold, for example, under the trade name of Mousse ROHACEL and manufactured by ROHM company.
  • the layers of composite material 1 and 3 are made, for example, by a matrix of fibers glass or carbon taken in resin.
  • the thickness of the foam board can be equal to 7mm and the thickness of the fiber layers of glass or carbon 1 and 3 equal to 0.5mm. More general, the thickness of the foam plate can represent approximately 2% of the length of a screen.
  • the frame 4, preferably made by the same material that layers 1 and 3, is particularly useful for consolidating the structure of large dimensions.
  • the foam plate can be replaced with a honeycomb-based plate of paper or plastic chosen to mitigate weakly X-rays.
  • a honeycomb-based plate of paper or plastic chosen to mitigate weakly X-rays Such a nested plate gives the same characteristics mechanical than a rigid foam sheet.
  • the plate rigid foam will however be preferred because it has weaker and more homogeneous attenuation on the rays X.
  • Figure 2 shows a screen for converting X-ray light photons according to the invention.
  • the screen includes, in addition to the panel shown in Figure 1, a frame 5 deposited on the active face which operates the conversion.
  • Frame 5 is deposited in periphery of the active face.
  • the thickness of the frame 5 is substantially equal to the thickness of the layer active conversion 6.
  • the presence of the frame 5 advantageously allows the direct deposition of the conversion layer on the panel.
  • the conversion layer deposition technique allows also simple manufacturing of high energy screens by inserting a tungsten sheet between the panel and conversion layer.
  • Fasteners (handles, covers from fixing) and electrical contacts (not shown) in the figure) can be inserted in box 5.
  • a conversion screen according to the invention is advantageously rigid, light and usable in position vertical, horizontal or intermediate. Such a screen can advantageously reach large dimensions.
  • a control of the thickness of the layer active 6 is easily achievable when depositing the layer.
  • the addition of intermediate layers between the panel and the active conversion layer is also easily achievable depending on the applications considered.

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Abstract

La présente invention concerne un panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux. Le panneau comprend une plaque de mousse rigide (2), une première couche (1) de matériau composite située sur une première face de la plaque de mousse rigide (2) et une deuxième couche (3) de matériau composite située sur une deuxième face de la plaque de mousse rigide parallèle à ladite première face. L'invention s'applique, par exemple, à la radiologie médicale et au contrôle non-destructif de colis de stockage de déchets nucléaires. <IMAGE>

Description

Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux.
L'invention concerne également un panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux ainsi qu'un dispositif de radiologie comprenant un tel écran de conversion.
L'invention s'applique dans les domaines qui mettent en oeuvre une conversion de rayonnement X en photons lumineux tels que, par exemple, le domaine de la radiologie médicale ou le domaine du contrôle non destructif de colis de stockage de déchets nucléaires.
Dans le domaine de la radiologie médicale, un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux est associé à des moyens d'émission de rayonnement X et à des moyens d'acquisition et d'affichage d'image pour réaliser un dispositif de radiologie.
De façon connue, un dispositif de radiologie comprend un générateur de rayons X associé à un tube à rayons X, un support (sur lequel est placé un patient ou un objet) et un film radiographique. Un flux de rayons X est émis par le tube à rayons X. Ce flux de rayons X est atténué par le patient ou l'objet. Le flux résiduel transmis à travers le patient ou l'objet est mesuré par le film radiographique. Il y a alors interaction des photons X non atténués avec le film radiographique.
Dans le domaine de l'imagerie médicale, des écrans de conversion de grandes dimensions sont souvent nécessaires. Par exemple, des écrans de 43 cm x 43 cm sont nécessaires pour effectuer des acquisitions « grand champ », telles que les radiographies pulmonaires, et des écrans de 80cm x 60 cm sont nécessaires pour le contrôle non destructif.
Outre leurs grandes dimensions, les écrans de conversion destinés à l'imagerie médicale doivent être précis et aussi performants que possible, c'est-à-dire qu'ils doivent fournir le plus grand nombre de photons lumineux possible, pour chaque photon X interagissant avec l'écran.
De façon connue, de tels écrans comprennent un panneau rigide (tôle métallique ou feuille de verre) recouvert, sur une de ses faces, d'une couche d'un matériau scintillateur tel que l'oxysulfure de gadolinium ou l'iodure de sodium (CsI) qui assure la conversion des rayons X en lumière visible. La tôle métallique ou la feuille de verre assure la rigidité de l'écran de conversion. Un tel écran de conversion est alors placé dans le dispositif de radiologie de façon que la lumière de l'image radiante X puisse être émise vers le capteur numérique.
Une telle technologie ne permet pas de réaliser des écrans de grandes dimensions ayant de bonnes performances. En effet, pour de grandes dimensions d'écran, par exemple des dimensions d'écran supérieures ou égales à 40cm x 40cm, des flexions apparaissent au centre de l'écran.
Dans le cas où, par exemple, les optiques utilisées imposent une distance focale fixe et une profondeur de champ dont la précision doit atteindre plus ou moins 100 microns au niveau de l'écran, la moindre déformation mécanique provoque alors un flou sur l'image captée.
Les déformations de l'écran peuvent être partiellement corrigées en augmentant l'épaisseur du panneau mais alors, le panneau absorbe une partie des rayons X et la résolution de l'image se trouve fortement dégradée.
Dans le cas de l'utilisation d'un panneau de verre, un autre inconvénient est la présence de réflexions lumineuses multiples internes au panneau, lesquelles réflexions perturbent également le fonctionnement du dispositif.
L'invention ne présente pas ces inconvénients.
Exposé de l'invention
En effet, l'invention concerne un panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux. Le panneau comprend une plaque de mousse rigide, une première couche de matériau composite située sur une première face de la plaque de mousse rigide et une deuxième couche de matériau composite située sur une deuxième face de la plaque de mousse rigide parallèle à la première face.
L'ensemble composé par la première couche de matériau composite, la plaque de mousse rigide et la deuxième couche de matériau composite apporte une solution au problème de la réalisation d'un écran de grande dimension. Cet ensemble permet en effet de réaliser un panneau très rigide par rapport aux déformations et peu atténuant aux rayons X. La mousse elle-même est rigide et ne contribue pas à la réduction de tension ou au placage de l'écran. La plaque de mousse a un rôle de maintien mécanique entre les couches de matériau composite qui l'entourent de façon à garantir une très bonne rigidité de l'ensemble du panneau. La mousse présente l'avantage d'être peu atténuante aux rayons X et d'avoir une structure homogène vis à vis des rayons X.
L'invention concerne également un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux comprenant un panneau et une couche active pour la conversion du rayonnement X en photons lumineux déposée sur une face du panneau. Le panneau est un panneau selon l'invention.
L'invention concerne encore un dispositif de radiologie comprenant un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux, caractérisé en ce que l'écran de conversion est un écran selon l'invention.
Selon l'invention, les déformations de l'écran sont avantageusement compatibles avec la précision de la profondeur de champ des dispositifs optiques utilisés.
Brèves descriptions des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles :
  • la figure 1 représente une vue en coupe d'un panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux selon l'invention,
  • la figure 2 représente un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux selon l'invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention
La figure 1 représente une vue en coupe d'un panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux selon l'invention.
Le panneau d'écran de conversion comprend une première couche de matériau composite 1, une plaque de mousse rigide transparente aux rayons X 2 et une deuxième couche de matériau composite 3. Le pourtour du panneau est renforcé par une armature 4. La plaque de mousse rigide 2 et les couches de matériau composite 1 et 3 sont assemblées par collage.
La mousse rigide utilisée est une mousse rigide à haute densité, telle que, par exemple, la mousse structurale polyméthacrylique vendue, par exemple, sous le nom commercial de Mousse ROHACEL et fabriquée par la société ROHM. Les couches de matériau composite 1 et 3 sont réalisées, par exemple, par une matrice de fibres de verre ou de carbone prises dans de la résine. Pour un écran de dimensions, par exemple, égales à 45cm x 45cm, l'épaisseur de la plaque de mousse peut être égale à 7mm et l'épaisseur des couches de fibres de verre ou de carbone 1 et 3 égale à 0,5mm. De façon plus générale, l'épaisseur de la plaque de mousse peut représenter sensiblement 2% de la longueur d'un écran. L'armature 4, préférentiellement réalisée par le même matériau que les couches 1 et 3, est particulièrement utile pour consolider la structure des écrans de grandes dimensions.
De façon alternative, la plaque de mousse peut être remplacée par une plaque en nids d'abeille à base de papier ou de matière plastique choisi pour atténuer faiblement les rayons X. Une telle plaque en nids d'abeille permet d'obtenir les mêmes caractéristiques mécaniques qu'une plaque de mousse rigide. La plaque de mousse rigide sera cependant préférée car elle présente une atténuation plus faible et plus homogène aux rayons X.
La figure 2 représente un écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux selon l'invention.
L'écran comprend, outre le panneau représenté en figure 1, un cadre 5 déposé sur la face active qui opère la conversion. Le cadre 5 est déposé en périphérie de la face active. L'épaisseur du cadre 5 est sensiblement égale à l'épaisseur de la couche active de conversion 6.
La présence du cadre 5 permet avantageusement le dépôt direct de la couche de conversion sur le panneau. La technique de dépôt de la couche de conversion permet également une fabrication simple d'écran haute énergie par insertion d'une feuille de tungstène entre le panneau et la couche de conversion.
Des éléments de fixation (poignées, reprises de fixation) et des contacts électriques (non représentés sur la figure) peuvent être insérés dans le cadre 5.
Un écran de conversion selon l'invention est avantageusement rigide, léger et utilisable en position verticale, horizontale ou intermédiaire. Un tel écran peut avantageusement atteindre de grandes dimensions. Par ailleurs, un contrôle de l'épaisseur de la couche active 6 est facilement réalisable lors du dépôt de la couche. L'ajout de couches intermédiaires entre le panneau et la couche active de conversion est également facilement réalisable en fonction des applications envisagées.

Claims (8)

  1. Panneau d'écran de conversion de rayonnement X en photons lumineux, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de mousse rigide (2), une première couche (1) de matériau composite située sur une première face de la plaque de mousse rigide (2) et une deuxième couche (3) de matériau composite située sur une deuxième face de la plaque de mousse rigide parallèle à ladite première face.
  2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une armature (4) située sur le pourtour de la plaque de mousse rigide (2).
  3. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature (4) est faite d'une matrice de fibres de verre ou de carbone prises dans de la résine.
  4. Panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mousse rigide est une mousse à haute densité et en ce que le matériau composite est fait d'une matrice de fibres de verre ou de carbone prises dans de la résine.
  5. Ecran de conversion de rayonnement X en photons lumineux comprenant un panneau et une couche active pour la conversion du rayonnement X en photons lumineux située sur une face du panneau, caractérisé en ce que le panneau est un panneau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
  6. Ecran de conversion selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre (5) situé en bordure de la face du panneau sur laquelle est située la couche active de sorte que la couche active se situé à l'intérieur du cadre (5).
  7. Ecran de conversion selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de tungstène située entre ladite face du panneau et la couche active.
  8. Dispositif de radiologie comprenant un écran de conversion de rayonnement X en photon lumineux, caractérisé en ce que l'écran de conversion est un écran selon l'une quelconque des revendications 5 à 7.
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