EP1794623A1 - Detecteur de rayonnement electromagnetique et de particules a nombre de connexions reduit - Google Patents

Detecteur de rayonnement electromagnetique et de particules a nombre de connexions reduit

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Publication number
EP1794623A1
EP1794623A1 EP05798961A EP05798961A EP1794623A1 EP 1794623 A1 EP1794623 A1 EP 1794623A1 EP 05798961 A EP05798961 A EP 05798961A EP 05798961 A EP05798961 A EP 05798961A EP 1794623 A1 EP1794623 A1 EP 1794623A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
subsets
cathode
channel
elementary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05798961A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Gros D'aillon
Loïck Verger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1794623A1 publication Critical patent/EP1794623A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting a radiation of particles or electromagnetic waves.
  • a device for detecting a radiation of particles or electromagnetic waves is commonly implemented, first of all, for the primary purpose of detecting this type of wave or particle, for scientific purposes in particular, and then for forming images of certain parts of an object to be from rays transmitted through or diffracted or reflected by this object after irradiation, for example to analyze the chemical composition of this object.
  • a two-dimensional detection device generally of the matrix type.
  • the detection device or detector is conventionally registered or contained in a plan.
  • the actual detection is carried out by means of juxtaposed elementary sensors contained in said plane and interacting with the radiation to be detected.
  • detectors for digitizing the formed images, i.e. encoding them into a sequence of computer bits.
  • Each elementary sensor of such a detector has traditionally the shape of a parallelepiped.
  • Each elementary sensor is made of a semiconductor material.
  • each elementary sensor is provided with an anode attached to one of its faces and a cathode attached to the face opposite to that carrying the anode. This anode and this cathode are brought to a suitable potential to collect the electrical signals generated by the elementary sensor as a result of its interaction with an electromagnetic wave or a particle.
  • this type of detector is often referred to as a matrix detector.
  • the elementary sensor can also be defined spatially only by the geometry of its anode and / or its cathode. In this case, all the sensors assembled to form a matrix detector have a common detector material constituting a single block of the size of the detector.
  • Each elementary sensor of the matrix detector converts the incident ray, electromagnetic waves, or particles into electrical signals of intensity - a function of the energy of the incident ray. In known manner, these signals are transmitted to the electrodes, anodes and cathodes of the elementary sensor. These electrodes are connected to anode and cathode channels, which collect these elementary electrical signals and transmit them to an electronic processing loop of these signals.
  • this electronic processing loop processes this electrical signal in one or more steps, such as, for example, an amplification, a filtering and a coding in computer bits, intended to make it exploitable by a means of operation such as a computer or visualization, such as a screen.
  • steps such as, for example, an amplification, a filtering and a coding in computer bits, intended to make it exploitable by a means of operation such as a computer or visualization, such as a screen.
  • FIG. 1 of this document shows that the anode associated with each of the elementary sensors is connected to its own anodic measurement channel, which comprises an electronic processing loop intended to digitize the signal emitted by this elementary sensor. All the cathodes of the elementary sensors are interconnected with each other and connected to a single cathode measurement channel. It is therefore necessary to provide a number of anode channels of measurement equal to the number of elementary sensors, and corollary as many electronic processing loops.
  • the number of elementary sensors can reach 10,000, for example for a square matrix of 100 x 100 elementary sensors, or even 4,000,000 for a matrix of 2,000 x 2,000 elementary sensors. This corresponds to a total of 10,001 or 4,000,001 measurement channels, anodic and cathodic.
  • the multiplication of the anode channels causes significant difficulties in making connections, and leads to a corollary increase in costs for their realization, especially in the context of the growing miniaturization of detectors, and therefore elementary sensors.
  • the size of the detector increases in particular according to the number of measurement channels and their electronic processing loops that are often associated with them.
  • Each subset of sensors thus defined thus forms a row or a column of the elementary sensor matrix, respectively according to one or other of the principal directions of this matrix.
  • Each elementary sensor is thus connected to two anode channels, which respectively form the line and the column of the matrix at the intersection of which is located this sensor.
  • the number of anode measurement channels necessary for detection is then reduced and becomes equal to the sum of the number of rows and the number of columns of the matrix constituting the detector, for example 200 for a matrix of 100 x 100 sensors.
  • each elementary sensor emitting signals To reconstitute a digital image representative of the observed object or scene, it is necessary to precisely locate each elementary sensor emitting signals. To locate this sensor in such a configuration of anode channels, it is known to read and process the electrical signals that this sensor has emitted on the two channels, and by extension on the two anodic measurement channels to which it is connected, that is, its line and its column in the matrix. Thus, each sensor of the matrix is associated with a coordinate respectively in each of the two main directions of the matrix. These two coordinates thus make it possible to unambiguously identify the elementary sensor that has received the incident ray.
  • anodes (3) each associated with an elementary sensor (10), made of a semiconductor material (2), are respectively interconnected by similar anode subsystems, in which species constituted by rectilinear anode channels (7, 8), and in each of the two main directions (D1, D2) of the matrix.
  • Each anode channel (7, 8) is connected to a single anode measurement channel (11, 12), which comprises an elementary signal electronic processing loop (not shown).
  • Each anode channel (7, 8) therefore forms a row or column of the elementary sensor array.
  • Each elementary sensor (10) is connected to two anode channels (7, 8), which respectively form the line and the column of the matrix at the intersection of which this sensor is positioned.
  • the number of measurement channels (7, 8) necessary for the detection is therefore equal to the sum of the number of lines, here ten, and the number of columns, here fourteen, ie in total twenty-four, in addition to the cathode channel (6) necessary to loop the measuring circuit.
  • the operating circuit can unambiguously locate the elementary sensor that has received the incident ray and, by accumulating incident rays having interacted with several elementary sensors (10), reconstitute a digital image representative of the scene observed.
  • the present invention is part of this research, and proposes a detector substantially reducing the importance of the technical and economic disadvantages mentioned above. Indeed, it makes it possible to reduce the number of measuring channels required in a detection device of the type in question.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for detecting particles or electromagnetic waves, whose structural characteristics make it possible to perform an effective detection at an affordable manufacturing cost.
  • the invention relates to a device for detecting radiation, particles or electromagnetic waves, comprising at least one set of two-dimensional elementary sensors.
  • Each elementary sensor of semiconductor nature, is intended to transform the energy of the radiation to be detected into electrical signals.
  • each of the elementary sensors is provided with an anode on one of its faces and a cathode on the opposite face. The anode and the cathode are intended to be electrically connected to a circuit for reading and operating these signals.
  • the anodes are electrically interconnected so as to form a plurality of anode subsets, which are electrically connected at least in pairs to an anodic measurement channel, which is intended to be connected to the read and write circuit; operation, - each anode is connected to two separate anode channels, the cathodes are electrically interconnected so as to constitute contiguous cathodic subsets, which are each electrically connected to a cathode measurement channel, the anodes belonging to two anode subsets connected to the same anode channel are associated with elementary sensors, whose cathodes associated with them belong to distinct cathodic subsets.
  • the detector object of the invention consists of parallel anode subsets connected at least in pairs to the same anode measurement channel.
  • all the cathodes are interconnected in groups to form contiguous and distinct cathode subsets, each of which is connected to a cathode measurement channel.
  • Each anode is connected to two separate anode channels respectively according to one and the other of the two main directions of the two-dimensional set.
  • each anode channel connects at least two anode subsets extending in the same direction, for example two rows or two columns, it is impossible for the operating circuit to precisely locate, in the matrix assembly, the elementary sensor having interacted with the incident ray and thereby formed a representative image of the observed scene.
  • the elementary sensor having interacted with the incident ray and thereby formed a representative image of the observed scene.
  • the electrical signals received on these two anode channels come from only one of these four sensors.
  • the binding on an anodic measurement path common to several anode subsets extending in the same direction of the matrix set generates ambiguity or uncertainty of location or degeneracy, according to the term used by the man. of career.
  • the cathodes of the detector object of the invention are not connected to the same cathode measurement channel. Indeed, the set of cathodes is segmented into several distinct cathode subassemblies thus having no cathode in common with each other. In addition, each cathode belongs to one and only one cathode subassembly. Finally, the detector is thus designed so that the anode subsets of the same anode measurement path necessarily depend on distinct cathode subassemblies.
  • the cathode signal emitted by the cathode of the elementary sensor is received on a single cathode reading channel.
  • the anodes belonging to two anode subsets connected to the same anode channel are associated with sensors whose cathodes belong to distinct cathode subsets. It is therefore possible to determine, according to each principal direction of the matrix assembly, the two anode subsets to which the signal-emitting sensor belongs, and thus, locate precisely this sensor, at the intersection of these two anode subsets.
  • a detector according to the invention requires fewer anode measurement channels than the detectors of the prior art, since several anode subsets are grouped together on the same anode channel measurement. And even by adding to these anode channels the measurement cathode channels necessary for the removal of the uncertainty of location, the total number of measurement channels is smaller than that of a detector of the prior art.
  • the number of cathode subassemblies is equal to the product of the number of anode subsets connected to the same anodic measurement channel according to one of the main directions of the invention. matrix assembly, by the number of anode subsets connected to the same anodic measurement channel according to the other main direction of the matrix assembly.
  • the total number V of measurement channels required is then determined by the following expression:
  • V N / n + M / m + n. m
  • N is the number of anode subsets according to the first principal direction of the matrix, and therefore the number of rows of said matrix
  • M is the number of anode subsets according to the second main direction of the matrix and therefore the number of columns of said matrix
  • n is the number of anode subsets connected to the same anodic path according to the first principal direction of the matrix
  • m is the number of anode subsets connected to the same anodic path according to the second principal direction of the matrix.
  • nxm gives the number of cathode subassemblies necessary to remove the uncertainty of location mentioned above.
  • the anode subsets are connected in pairs to said anode measurement channels and the cathodes are grouped into four distinct and adjacent cathode subsets.
  • the detector also comprises anode subsets connected at least in pairs to an anode measurement channel, and whose set of cathodes associated with the elementary sensors is segmented into several cathodic subassemblies.
  • the anodes are electrically interconnected so as to constitute a plurality of anode subsets, which are electrically connected at least in pairs to an anode measurement channel, which is intended to be connected to the circuit reading and operating, - each anode is connected to a single anode channel, the cathodes are interconnected electrically to form contiguous cathodic subassemblies, each of which is electrically connected to a measurement cathode channel, the anodes belonging to two anode subsets connected to the same anode channel are associated with elementary sensors, whose cathodes belong to distinct cathodic subsets.
  • each anode is connected to a single anode measurement channel, and no longer two as in the first mode described, and this, according to one either of the two main directions of the two-dimensional set.
  • an anode signal and a cathode signal are available to locate the elementary sensor, while the elementary sensor connected according to the first embodiment of the invention emits two anode signals and a cathode signal.
  • This second embodiment of the invention implements the following physical phenomenon: during the interaction of a ray, particle or electromagnetic wave, with a semiconductor material, an electron cloud is created with a certain mobility.
  • this cloud and of its induction zone created by its migration in the material, generally exceed those of an elementary sensor, so that the interaction in question is also likely to be detected by an elementary sensor adjacent to the sensor closest to the interaction site, thus capable of being taken into account by an anode subset that does not necessarily interconnect the anode of the elementary sensor in question, but generating at least one electrical signal secondary anodic.
  • This secondary signal is received by an anode channel different from that receiving the main signal.
  • the intensity of the secondary electrical signal is different from that of the main signal emitted by the elementary sensor.
  • each anode of this detector requires only a number of measurement channels that are further reduced compared to a detector conforming to FIG. prior art exposed, but also with respect to a detector according to the first embodiment of the invention, each anode requires the connection to two measurement channels.
  • the respective anode sub-assemblies interconnect the anodes of two lines and two adjacent columns along a broken line, the interconnected anodes belonging alternately to one then to the other of the two lines or two columns.
  • first anode subassemblies extend parallel to the first main direction of the two-dimensional matrix assembly, and in particular parallel to the columns, and interconnect an anode on two belonging to the same column, the number of said first subsets corresponding to the number of elementary sensors present in the second direction of the matrix assembly; second anode sub-assemblies interconnecting all the anodes present in said second direction, and in particular along the same line and not interconnected by said first subsets.
  • the elementary sensors are organized in a matrix form, the two dimensions of which define perpendicular directions. This embodiment has the advantage of simplifying the exploitation of the images obtained by the detector. The number of rows and columns of these matrices can be the same or different.
  • the constituent semiconductor material of the elementary sensors is an alloy of cadmium, zinc and tellurium (CdZnTe).
  • CdZnTe cadmium, zinc and tellurium
  • other materials can be envisaged, such as for example CdTe: Cl, CdTe, CdHgTe, Si, Ge and generally any high resistivity semiconductor material.
  • such a detection device thus substantially reduces the number of measurement channels required compared with the detectors of the prior art described above. It therefore reduces the importance of the mentioned drawbacks, especially in terms of cost and size of these detectors, especially given the significant reduction in connectivity.
  • Figure 1 is a schematic representation of a detector of the prior art.
  • Figure 2 is a schematic representation of a detection device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2, a second embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 2 of a third embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a view similar to Figure 2, a variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 illustrates a first embodiment of the invention.
  • a detection device (101) consists of a substrate of semiconductor nature (102), for example an alloy of cadmium, zinc and tellurium (CdZnTe).
  • this device (101) is divided into a set of two dimensions (D100, D200), and in particular a matrix of elementary sensors juxtaposed.
  • One of the faces of each of the elementary sensors is associated with an anode (103), and the opposite face is associated with a cathode (104).
  • Each anode and each cathode are respectively electrically connected to a read and operate signal circuit (109) connected to a computer not shown here.
  • the anodes of the same line, in the direction (D100) respectively of the same column, in the direction (D200), of the matrix are electrically interconnected so as to constitute an anode subset (107, 108), here assimilable to a rectilinear channel.
  • the anode subsets (107, 108) are electrically connected to the respective anodic measurement channels (111, 112) by one anodic measurement pair (111, 112).
  • cathodes (104) of the same subset of elementary sensors are interconnected so as to constitute cathode subassemblies (104a, 104b, 104c, 104d).
  • Each cathode subassembly (104a, 104b, 104c, 104d) is electrically connected to a cathode measurement channel (106a, 106b, 106c, 106d).
  • the cathode subassemblies (104a, 104b, 104c, 104d) are contiguous and distinct, i.e. they have no cathode in common and their union forms a set including all cathodes (104) of elementary sensors (110).
  • the number of cathode subassemblies (104 a, 104 b, 104 c, 104 d) is here equal to four, because there are two anodic channels (107) connected by anodic measurement (111) in the direction (D100 ), and two anode channels (108) anodically connected (112) according to the direction (D200).
  • Each cathode subassembly thus combines the elementary sensors occupying a quarter of the surface of the matrix.
  • an incident ray interacts with an elementary sensor
  • a cloud of electrons is created within it, capable of transiting towards the anode (103) associated with this sensor, and thus of being collected, at any point in time. at least partly by this anode, brought to the proper potential.
  • An electrical signal then travels the anode subsets (107, 108) including the anode (103) associated with this sensor, here a line and a column.
  • This signal is then received by the anodic measurement channels (111, 112).
  • These signals are processed by the electronic processing loops pertaining to each of these anodic measurement channels (111, 112).
  • the operating circuit (109) can not precisely locate the sensor having emitted these signals, since each anodic measurement channel (111, 112) is respectively connected to two anode subsets (107, 108).
  • the detector according to the invention is provided with cathode subassemblies (104a, 104b, 104c, 104d) contiguous and distinct, which therefore have no cathode in common.
  • cathode subassemblies 104a, 104b, 104c, 104d
  • the operating circuit 109) can remove the ambiguity and thus precisely locate the elementary sensor that has interacted.
  • FIG. 3 represents a detector according to a second embodiment of the invention.
  • the anode subassemblies (208) interconnect the anodes (203) of two adjacent rows and two columns along a broken line. In the example described, it is the interconnection of two columns.
  • each anode subset (208) interconnects the anodes (203) belonging alternately to one and then to the other of the two columns.
  • first anode subassemblies (308) extend substantially parallel to the second main direction (D400) of the matrix ( 301) and interconnect one anode (303) out of two.
  • second anode subsets (307) interconnect all the anodes present in the second main direction (D400) of the matrix, and exclusively the anodes not connected by said first anode subsets (308).
  • the uncertainty associated with this new reduction in the number of measurement channels, anodic in particular, is raised in the following manner: as already specified, the interaction of a ray, particle or electromagnetic wave, with the semiconductor material constituting the Elementary sensors induce the creation of an electron cloud, arising from the release of covalent electrons as a result of the energetic contribution of the radiation or the incident particle.
  • This electronic cloud has a certain mobility.
  • its dimensions may exceed those of the elementary sensor.
  • the interaction in question is also detected by an elementary sensor adjacent to the sensor closest to the interaction site, and thus is collected by an anode subset different from the anode subset of the elementary sensor in question.
  • FIG 5 illustrates a variant of the first embodiment of the invention. This differs from the form shown in Figure 2 in that to reduce the total number of measurement channels of the detector, it is sufficient to interconnect only two anode subsets on the same measurement path. In other words, it does not seem imperative to interconnect all the anode subsets or channels in the present case, on anode channels of common measurements.
  • anode subsets (407 ', 407') are each connected in isolation to an anodic path of their own measurement (411 ', 411').
  • the anodic measurement channels (411 ') and (41I') are each connected to a single anode subset, respectively (407 ') and (407') respectively.
  • a detector which is in fact a hybrid detector, comprising anode subsets connected to the anode measurement channels, either in isolation (407 ', 407') as for the detectors of the prior art, such as that shown in Figure 1, is multiple (407, 408), as for a detector according to the invention shown in Figure 2.
  • Figure 5 the location of an elementary sensor which has interacted with a ray, whatever the anode subset to which it belongs, presents no uncertainty.
  • hybrid detectors require a number of measurement channels smaller than that of a detector of the prior art, but greater than that of a detector according to the invention, such as that represented in FIG. These hybrid detectors are therefore only of interest in certain particular cases.
  • the main directions of the different sets of two dimensions (101, 201, 301, 401) shown in the figures are perpendicular to each other. They are matrices.
  • a detector formed of a two-dimensional assembly, whose main directions are not perpendicular to each other, would obviously also be in accordance with the invention described here.
  • FIG. 5 also illustrates a variant of the embodiment of the invention of FIG. 2, with the difference that the anode subassemblies are interconnected three by three (408) on each measurement channel (412) in one direction main matrix (columns), and two by two (407) according to the other main direction (lines) of said matrix.
  • the detection device according to the invention significantly reduces the disadvantages of the prior art, particularly in terms of cost and efficiency. 'clutter detectors, besides connectivity.

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Abstract

Ce dispositif de détection comprend au moins un ensemble à deux dimensions de capteurs élémentaires de nature semi-conductrice destinés à transformer l'énergie du rayonnement à détecter en des signaux électriques. Chacun des capteurs élémentaires est muni sur l'une de ses faces d'une anode et sur la face opposée d'une cathode, l'anode et la cathode étant destinées à être connectées électriquement sur un circuit de lecture et d'exploitation desdits signaux. Les anodes (103) sont interconnectées électriquement de façon à constituer une pluralité de sous-ensembles anodiques (107, 108), lesdits sous-ensembles anodiques étant électriquement reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure (111, 112), ladite voie anodique étant destinée à être bouclée sur ledit circuit de lecture et d'exploitation. Chaque anode est reliée à deux voies anodiques de mesure distinctes. Les cathodes (104) sont interconnectées électriquement de façon à constituer des sous- ensembles cathodiques contigus, chacun desdits sous-ensembles cathodiques étant électriquement relié à une voie cathodique de mesure (106). Les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs élémentaires dont les cathodes appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts.

Description

DETECTEUR DE RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE ET DE PARTICULES A NOMBRE DE CONNEXIONS REDUIT
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de détection d'un rayonnement de particules ou d'ondes électromagnétiques. Un tel dispositif est communément mis en œuvre, tout d'abord, dans un but premier de détection de ce type d'ondes ou de particules, à des fins notamment scientifiques, et ensuite pour former des images de certaines parties d'un objet à partir des rayons transmis à travers ou diffractés ou réfléchis par cet objet après irradiation, dans le but par exemple d'analyser la composition chimique de cet objet.
ETATANTÉRIEURDELATECHNIQUE
Pour former des images, il est connu, notamment dans le domaine de l'imagerie par rayonnement X ou gamma, d'employer un dispositif de détection à deux dimensions, en général de type matriciel. Le dispositif de détection ou détecteur est classiquement inscrit ou contenu dans un plan. La détection proprement dite est réalisée au moyen de capteurs élémentaires juxtaposés contenus dans ledit plan et interagissant avec le rayonnement à détecter. Il est en outre connu d'employer des détecteurs permettant la numérisation des images formées, c'est-à-dire leur codage en une séquence de bits informatiques.
Chaque capteur élémentaire d'un tel détecteur présente traditionnellement la forme d'un parallélépipède. Chaque capteur élémentaire est réalisé en un matériau semi¬ conducteur. En outre, chaque capteur élémentaire est muni d'une anode rapportée sur l'une de ses faces et d'une cathode rapportée sur la face opposée à celle portant l'anode. Cette anode et cette cathode sont portées à un potentiel adéquat pour collecter les signaux électriques générés par le capteur élémentaire en suite de son interaction avec une onde électromagnétique ou une particule.
La juxtaposition des capteurs élémentaires étant le plus souvent réalisée de façon régulière, sous la forme d'une matrice à deux dimensions, ce type de détecteur est souvent dénommé détecteur matriciel. Le capteur élémentaire peut également être défini spatialement uniquement par la géométrie de son anode et/ou de sa cathode. Dans ce cas, tous les capteurs assemblés pour former un détecteur en matrice présentent un matériau détecteur commun constituant un seul bloc de la dimension du détecteur.
Chaque capteur élémentaire du détecteur matriciel convertit le rayon incident, ondes électromagnétiques ou particules, en des signaux électriques d'intensité - fonction de l'énergie du rayon incident. De manière connue, ces signaux sont transmis aux électrodes, anodes et cathodes, du capteur élémentaire. Ces électrodes sont connectées à des voies anodiques et cathodiques, qui recueillent ces signaux électriques élémentaires et les transmettent à une boucle de traitement électronique de ces signaux.
Afin de créer une image numérique, cette boucle de traitement électronique traite ce signal électrique en une ou plusieurs étapes, telles que, par exemple, une amplification, un filtrage et un codage en bits informatiques, destiné à le rendre exploitable par un moyen d'exploitation tel qu'un ordinateur ou de visualisation, tel qu'un écran.
Il est donc indispensable, pour reconstituer une image numérique représentative de la scène observée, de localiser précisément chacun des capteurs élémentaires ayant interagi, donc émis un signal électrique élémentaire. Ainsi, tous les signaux électriques émis par les capteurs élémentaires, après traitement éventuel de chacun d'entre eux et localisation précise des capteurs qui les ont émis, forment une image numérique représentative, qui peut alors être exploitée, lue ou enregistrée. Cette image peut ensuite être visualisée sur un écran ou analysée par un ordinateur.
Un détecteur matriciel du type en question, plus particulièrement destiné à détecter des rayonnements infrarouges, a par exemple été décrit dans le document GB-A-2.200.246. Ainsi, la figure 1 de ce document montre que l'anode associée à chacun des capteurs élémentaires est connectée à sa propre voie anodique de mesure, laquelle comprend une boucle de traitement électronique destinée à numériser le signal émis par ce capteur élémentaire. Toutes les cathodes des capteurs élémentaires sont interconnectées entre elles et reliées à une seule voie cathodique de mesure. Il est donc nécessaire de prévoir un nombre de voies anodiques de mesure égal au nombre de capteurs élémentaires, et corollairement autant de boucles de traitement électronique. En fonction de l'application finale de l'image, le nombre de capteurs élémentaires peut atteindre 10.000, par exemple pour une matrice carrée de 100 x 100 capteurs élémentaires, voire 4.000.000 pour une matrice de 2.000 x 2.000 capteurs élémentaires. Ce qui correspond à un total de 10.001 ou 4.000.001 voies de mesure, anodiques et cathodiques.
Or, la multiplication des voies anodiques entraîne des difficultés importantes de réalisation des connexions, et engendre corollairement une augmentation des coûts de pour leur réalisation, tout particulièrement dans le cadre de la miniaturisation croissante des détecteurs, et donc des capteurs élémentaires. En outre, l'encombrement du détecteur augmente notamment en fonction du nombre de voies de mesure et de leurs boucles de traitement électronique qui leur sont souvent associées.
C'est pourquoi il a été proposé un autre type de détecteur, tel que par exemple celui représenté sur les figures 3 et 5 du document précité GB-A-2.200.246. L'un des buts de ce type de détecteurs est de réduire le nombre de voies de mesure nécessaires à la formation d'une image numérique. Ainsi, dans l'exemple décrit en relation avec ces figures, plusieurs anodes sont interconnectées pour former un sous-ensemble anodique homogène. Chaque sous-ensemble anodique, en général en forme de canal rectiligne, correspond à une voie anodique de mesure. Celle-ci est en outre associée à une boucle de traitement électronique des signaux élémentaires.
Chaque sous-ensemble de capteurs ainsi défini forme donc une ligne ou une colonne de la matrice de capteurs élémentaires, respectivement selon l'une ou l'autre des directions principales de cette matrice. Chaque capteur élémentaire est donc connecté à deux canaux anodiques, qui forment respectivement la ligne et la colonne de la matrice à l'intersection desquelles est situé ce capteur. Le nombre de voies anodiques de mesure nécessaire à la détection s'en trouve alors réduit et devient égal à la somme du nombre de lignes et du nombre de colonnes de la matrice constitutive du détecteur, par exemple 200 pour une matrice de 100 x 100 capteurs élémentaires ou 4.000 pour une matrice de 2 000 x 2 000 capteurs élémentaires ou pixels.
Pour reconstituer une image numérique représentative de l'objet ou de la scène observée, il convient de localiser précisément chaque capteur élémentaire émetteur de signaux. Pour localiser ce capteur dans une telle configuration de canaux anodiques, il est connu de lire et de traiter les signaux électriques que ce capteur a émis sur les deux canaux, et par extension sur les deux voies anodiques de mesure auxquelles il est connecté, c'est-à-dire sa ligne et sa colonne dans la matrice. Ainsi, à chaque capteur de la matrice est associée une coordonnée respectivement selon chacune des deux directions principales de la matrice. Ces deux coordonnées permettent donc d'identifier sans ambiguïté le capteur élémentaire ayant reçu le rayon incident.
Ainsi, dans un tel type de détecteur matriciel, plusieurs anodes (3) associées chacune à un capteur élémentaire (10), réalisés en un matériau semi-conducteur (2), sont respectivement interconnectées par des sous-ensembles anodiques similaires, en l'espèce constitués par des canaux anodiques rectilignes (7, 8), et ce selon chacune des deux directions principales (Dl, D2) de la matrice. Chaque canal anodique (7, 8) est relié à une seule voie anodique de mesure (11, 12), qui comprend une boucle de traitement électronique du signal élémentaire (non représentée). Chaque canal anodique (7, 8) forme donc une ligne ou une colonne de la matrice de capteurs élémentaires. Chaque capteur élémentaire (10) est connecté à deux canaux anodiques (7, 8), qui forment respectivement la ligne et la colonne de la matrice à l'intersection desquelles est positionné ce capteur. La réception d'un signal sur la ligne (7) et sur la colonne (8) détermine sans ambiguïté le lieu où se trouve le capteur élémentaire ayant émis le signal. Dans l'exemple de la figure 1, le nombre de voies de mesure (7, 8) nécessaires à la détection est donc égal à la somme du nombre de lignes, ici dix, et du nombre de colonnes, ici quatorze, soit au total vingt-quatre, outre la voie cathodique (6) nécessaire pour boucler le circuit de mesure.
Comme il ressort de la figure 1, le circuit d'exploitation peut localiser sans ambiguïté le capteur élémentaire ayant reçu le rayon incident et, en cumulant des rayons incidents ayant interagi avec plusieurs capteurs élémentaires (10), reconstituer une image numérique représentative de la scène observée.
Toutefois, toujours dans un souci de simplification et de rationalisation des étapes de fabrication de tels détecteurs, outre dans la recherche d'une diminution de l'encombrement des éléments nécessaires à son fonctionnement, et en l'espèce de la connectique, tout particulièrement en liaison avec la miniaturisation desdits détecteurs, il s'avère nécessaire de diminuer encore plus drastiquement le nombre de voies de mesure.
La présente invention s'inscrit dans le cadre de cette recherche, et propose un détecteur diminuant sensiblement l'importance des inconvénients techniques et économiques mentionnés ci-dessus. En effet, elle permet de réduire le nombre de voies de mesure nécessaires dans un dispositif de détection du type en question. EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention est donc de proposer un dispositif de détection de particules ou d'ondes électromagnétiques, dont les caractéristiques structurelles permettent de réaliser une détection efficace à un coût de fabrication abordable.
Selon un premier mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif de détection de rayonnement, particules ou ondes électromagnétiques, comprenant au moins un ensemble à deux dimensions de capteurs élémentaires. Chaque capteur élémentaire, de nature semi-conductrice, est destiné à transformer l'énergie du rayonnement à détecter en signaux électriques. En outre, chacun des capteurs élémentaires est muni d'une anode sur l'une de ses faces et d'une cathode sur la face opposée. L'anode et la cathode sont destinées à être connectées électriquement sur un circuit de lecture et d'exploitation de ces signaux.
Selon l'invention : les anodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer une pluralité de sous-ensembles anodiques, lesquels sont électriquement reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure, laquelle est destinée à être reliée au circuit de lecture et d'exploitation, - chaque anode est reliée à deux voies anodiques distinctes, les cathodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer des sous- ensembles cathodiques contigus, qui sont chacun électriquement relié à une voie cathodique de mesure, les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs élémentaires, dont les cathodes qui leur sont associées appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts.
En d'autres termes, le détecteur objet de l'invention est constitué de sous-ensembles anodiques parallèles reliés au moins par paire à une même voie anodique de mesure. En outre, toutes les cathodes sont interconnectées par groupe pour former des sous- ensembles cathodiques contigus et distincts, chacun d'entre eux étant relié à une voie cathodique de mesure. Chaque anode est reliée à deux voies anodiques distinctes respectivement selon l'une et l'autre des deux directions principales de l'ensemble à deux dimensions. Ainsi, lorsqu'un rayonnement incident interagit avec un capteur élémentaire déterminé, celui-ci génère un nuage électronique, capté à tout le moins en partie par l'anode qui lui est associée, se traduisant au niveau de celle-ci par un signal électrique. Ce signal électrique transite par les deux sous-ensembles anodiques incluant ce capteur, ce dernier étant situé à l'intersection d'une ligne et d'une colonne du détecteur matriciel. Le signal électrique est alors reçu par deux voies anodiques de mesure distinctes, une par dimension de l'ensemble matriciel.
Comme chaque voie anodique relie au moins deux sous-ensembles anodiques s'étendant selon la même direction, par exemple deux lignes ou deux colonnes, il est impossible au circuit d'exploitation de localiser précisément, dans l'ensemble matriciel, le capteur élémentaire ayant interagi avec le rayon incident et, partant, de former une image représentative de la scène observée. En effet, comme cela apparaît clairement sur la figure 2, il y a au moins quatre capteurs élémentaires aux intersections des sous- ensembles anodiques appartenant aux deux voies anodiques de mesure recevant un signal électrique. Or, les signaux électriques reçus sur ces deux voies anodiques proviennent d'un seul de ces quatre capteurs. Donc, la liaison sur une voie anodique de mesure commune à plusieurs sous-ensembles anodiques s'étendant selon une même direction de l'ensemble matriciel génère une ambiguïté ou une incertitude de localisation ou encore une dégénérescence, selon le terme consacré par l'homme du métier.
Cependant, contrairement aux détecteurs de l'art antérieur précédemment décrits, toutes les cathodes du détecteur objet de l'invention ne sont pas reliées à la même voie cathodique de mesure. En effet, l'ensemble des cathodes est segmenté en plusieurs sous-ensembles cathodiques distincts n'ayant donc aucune cathode en commun entre eux. De plus, chaque cathode appartient à un et un seul sous-ensemble cathodique. Enfin, le détecteur est ainsi conçu pour que les sous-ensembles anodiques d'une même voie anodique de mesure dépendent nécessairement de sous-ensembles cathodiques distincts.
Ainsi, le signal cathodique émis par la cathode du capteur élémentaire est reçu sur une seule voie de lecture cathodique. Or, selon l'invention, les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs dont les cathodes appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts. On peut donc déterminer, selon chaque direction principale de l'ensemble matriciel, les deux sous-ensembles anodiques auxquels appartient le capteur émetteur du signal, et ainsi, localiser précisément ce capteur, à l'intersection de ces deux sous-ensembles anodiques.
A partir des signaux électriques reçus sur les voies anodiques et cathodiques, on peut donc lever l'incertitude de localisation du capteur élémentaire ayant émis ces signaux.
Or, de par son mode de connexion des anodes et des cathodes, un détecteur conforme à l'invention nécessite moins de voies anodiques de mesure que les détecteurs de l'art antérieur, puisque plusieurs sous-ensembles anodiques sont regroupés sur une même voie anodique de mesure. Et même en ajoutant à ces voies anodiques les voies cathodiques de mesure indispensables à la levée de l'incertitude de localisation, le nombre total de voies de mesure est inférieur à celui d'un détecteur de l'art antérieur.
Selon une forme avantageuse de ce premier mode de réalisation de l'invention, le nombre de sous-ensembles cathodiques est égal au produit du nombre de sous- ensembles anodiques reliés à une même voie anodique de mesure selon l'une des directions principales de l'ensemble matriciel, par le nombre de sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique de mesure selon l'autre direction principales de l'ensemble matriciel.
Le nombre total V de voies de mesure nécessaire est alors déterminé par l'expression suivante :
V = N/n + M/m + n . m Où : - N est le nombre de sous-ensembles anodiques selon la première direction principale de la matrice, et donc le nombre de lignes de ladite matrice ; M est le nombre de sous-ensembles anodiques selon la deuxième direction principale de la matrice et donc le nombre de colonnes de ladite matrice ; n est le nombre de sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique selon la première direction principale de la matrice, m est le nombre de sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique selon la deuxième direction principale de la matrice.
Le produit n x m donne le nombre de sous-ensembles cathodiques nécessaires à la levée de l'incertitude de localisation évoquée précédemment. Selon un cas particulier de cette forme de réalisation de l'invention, les sous-ensembles anodiques sont reliés deux à deux aux dites voies anodiques de mesure et les cathodes sont regroupées en quatre sous-ensembles cathodiques distincts et adjacents. Cette forme particulière de réalisation de l'invention nécessite très peu de voies de mesure pour former une image représentative. Par exemple, pour un détecteur de 100 x 100 capteurs élémentaires, c'est-à-dire où N = M = 100 et n = m = 2, il ne faut que 104, soit 50+50+4, voies de mesure, tandis que les détecteurs de l'art antérieur précédemment décrits en nécessitent respectivement 10.001 et 201.
Par ailleurs, selon un autre mode de réalisation conforme à l'invention, le détecteur comprend également des sous-ensembles anodiques reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure, et dont l'ensemble des cathodes associées aux capteurs élémentaires est segmenté en plusieurs sous-ensembles cathodiques.
Selon cette forme de réalisation de l'invention : les anodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer une pluralité de sous-ensembles anodiques, lesquels sont électriquement reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure, laquelle est destinée à être reliée au circuit de lecture et d'exploitation, - chaque anode est reliée à une seule voie anodique, les cathodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer des sous- ensembles cathodiques contigus, qui sont chacun électriquement relié à une voie cathodique de mesure, les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs élémentaires, dont les cathodes appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts.
En d'autres termes, la caractéristique spécifique de ce mode particulier de réalisation réside dans le fait que chaque anode est reliée à une seule voie anodique de mesure, et non plus deux comme dans le premier mode décrit, et ce, selon l'une ou l'autre des deux directions principales de l'ensemble à deux dimensions. On ne dispose donc plus que d'un signal anodique et d'un signal cathodique pour localiser le capteur élémentaire, tandis que le capteur élémentaire connecté selon le premier mode de réalisation de l'invention émet deux signaux anodiques et un signal cathodique. Ce second mode de réalisation de l'invention met en œuvre le phénomène physique suivant : lors de l'interaction d'un rayon, particule ou onde électromagnétique, avec un matériau semi-conducteur, il se crée un nuage électronique présentant une certaine mobilité. On a pu montrer que les dimensions de ce nuage et de sa zone d'induction, créée par sa migration dans le matériau excèdent généralement celles d'un capteur élémentaire, de sorte que l'interaction en question est susceptible d'être également détectée par un capteur élémentaire voisin du capteur le plus proche du lieu d'interaction, donc susceptible d'être pris en compte par un sous-ensemble anodique n'interconnectant pas nécessairement l'anode du capteur élémentaire en question, mais générant au moins un signal électrique secondaire anodique. Ce signal secondaire est reçu par une voie anodique différente de celle recevant le signal principal. L'intensité du signal électrique secondaire est différente de celle du signal principal émis par le capteur élémentaire. Ainsi, à l'aide de ce signal secondaire, le circuit de lecture et d'exploitation peut localiser précisément le lieu d'interaction avec le rayonnement incident.
Comme les anodes de ce détecteur ne sont connectées qu'à une voie anodique, et comme cela ressort par exemple de la figure 3, un tel détecteur ne nécessite qu'un nombre de voies de mesure encore réduit par rapport à un détecteur conforme à l'art antérieur exposé, mais aussi par rapport à un détecteur conforme au premier mode de réalisation de l'invention, dont chaque anode nécessite la connexion à deux voies de mesure.
Selon une première forme particulière de ce mode de réalisation de l'invention, les sous-ensembles anodiques respectifs interconnectent les anodes de deux lignes et de deux colonnes adjacentes selon une ligne brisée, les anodes interconnectées appartenant alternativement à l'une puis à l'autre des deux lignes ou des deux colonnes.
Selon une deuxième forme particulière de ce mode de réalisation de l'invention : des premiers sous-ensembles anodiques s'étendent parallèlement à la première direction principale de l'ensemble matriciel à deux dimensions, et notamment parallèlement aux colonnes, et interconnectent une anode sur deux appartenant à une même colonne, le nombre de cesdits premiers sous-ensembles correspondant au nombre de capteurs élémentaires présents selon la seconde direction de l'ensemble matriciel, - des seconds sous-ensembles anodiques interconnectent toutes les anodes présentes selon ladite seconde direction, et notamment selon une même ligne et non interconnectés par lesdits premiers sous-ensembles. Selon l'invention, et quel que soit le mode de réalisation de l'invention, les capteurs élémentaires sont organisés sous une forme matricielle, dont les deux dimensions définissent des directions perpendiculaires. Cette forme de réalisation présente l'intérêt de simplifier l'exploitation des images obtenues par le détecteur. Le nombre de lignes et de colonnes de ces matrices peut être identique ou différent.
Selon l'invention, les rayonnements détectés sont constitués de rayons X ou de rayons gamma, et les particules à détecter sont constituées par des particules alpha ou bêta ou des protons.
En outre, et avantageusement, le matériau semi-conducteur constitutif des capteurs élémentaires est un alliage de cadmium, de zinc et de tellure (CdZnTe). Cependant, d'autres matériaux peuvent être envisagés, tels que par exemple CdTe : Cl, CdTe, CdHgTe, Si, Ge etde manière générale tout matériau semi-conducteur à haute résistivité.
Comme il ressort de cet exposé, un tel dispositif de détection réduit donc sensiblement le nombre de voies de mesure nécessaire par rapport aux détecteurs de l'art antérieur décrits ci-dessus. Il réduit donc de ce fait l'importance des inconvénients mentionnés, notamment en terme de coût et d'encombrement de ces détecteurs, compte tenu notamment de la réduction importante de connectique.
L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description des modes de réalisation particuliers suivants, qui font référence aux figures. L'objet de l'invention ne se limite cependant pas à ces modes de réalisation particuliers et d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une représentation schématique d'un détecteur de l'art antérieur.
La figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de détection conforme à un premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, d'un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue analogue à la figure 2, d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention.
MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
La figure 2 illustre une première forme de réalisation de l'invention. Sur cette figure, un dispositif de détection (101) est constitué d'un substrat de nature semi-conductrice (102), par exemple un alliage de cadmium, zinc et tellure (CdZnTe). De plus, ce dispositif (101) est divisé en un ensemble à deux dimensions (DlOO, D200), et notamment d'une matrice de capteurs élémentaires juxtaposés. L'une des faces de chacun des capteurs élémentaires est associée à une anode (103), et la face opposée est associée à une cathode (104).
Chaque anode et chaque cathode sont respectivement reliées électriquement à un circuit de lecture et d'exploitation de signal (109), connecté à un ordinateur non-représenté ici.
Les anodes d'une même ligne, selon la direction (DlOO), respectivement d'une même colonne, selon la direction (D200), de la matrice sont interconnectées électriquement de façon à constituer un sous-ensemble anodique (107, 108), ici assimilable à un canal rectiligne. Les sous-ensembles anodiques (107, 108) sont électriquement reliés aux voies anodiques de mesure respectives (111, 112) à raison d'une paire par voie anodique de mesure (111, 112).
Dans la réalisation décrite ici, chacune des voies anodiques de mesure (111 ou 112) émanant d'une même dimension de la matrice (101) connecte électriquement deux sous-ensembles, ici des canaux anodiques (107, 108).
Par ailleurs, les cathodes (104) d'un même sous-ensemble de capteurs élémentaires sont interconnectées de façon à constituer des sous-ensembles cathodiques (104 a, 104 b, 104 c, 104 d). Chaque sous-ensemble cathodique (104 a, 104 b, 104 c, 104 d) est connecté électriquement à une voie de mesure cathodique (106 a, 106 b, 106 c, 106 d). Les sous-ensembles cathodiques (104 a, 104 b, 104 c, 104 d) sont contigus et distincts, c'est-à-dire qu'ils n'ont aucune cathode en commun et que leur réunion forme un ensemble incluant toutes les cathodes (104) de capteurs élémentaires (110). Le nombre de sous-ensembles cathodiques (104 a, 104 b, 104 c, 104 d) est ici égal à quatre, car il y a deux canaux anodiques (107) reliés par voie anodique de mesure (111) selon la direction (DlOO), et deux canaux anodiques (108) reliés par voie anodique (112) selon la direction (D200). Chaque sous-ensemble cathodique réunit donc les capteurs élémentaires occupant un quart de la surface de la matrice.
Lorsqu'un rayon incident interagit avec un capteur élémentaire, il se crée au sein de celui-ci un nuage d'électrons, susceptible de transiter vers l'anode (103) associée à ce capteur, et donc d'être collecté, à tout le moins en partie par cette anode, portée au potentiel adéquat. Un signal électrique parcourt alors les sous-ensembles anodiques (107, 108) incluant l'anode (103) associée à ce capteur, ici une ligne et une colonne. Ce signal est ensuite reçu par les voies anodiques de mesure (111, 112). Ces signaux sont traités par les boucles de traitement électronique afférentes à chacune de ces voies anodiques de mesure (111, 112). Cependant, le circuit d'exploitation (109) ne peut pas localiser précisément le capteur ayant émis ces signaux, puisque chaque voie anodique de mesure (111, 112) est respectivement reliée à deux sous-ensembles anodiques (107, 108).
Ainsi qu'il ressort de la figure 2, quatre capteurs élémentaires situés aux intersections desdits sous-ensembles anodiques (107, 108) ont pu être en mesure d'émettre ces signaux.
Pour lever cette incertitude de localisation, le détecteur conforme à l'invention est muni de sous-ensembles cathodiques (104 a, 104 b, 104 c, 104 d) contigus et distincts, qui n'ont donc aucune cathode en commun. Lorsqu'un photon ou une particule arrive sur un capteur, il est absorbé et crée des paires électrons - trous. Ces charges migrent dans le matériau sous l'effet d'un champ électrique appliqué sur ledit capteur. Cette migration induit l'apparition de charges sur les électrodes, qui constituent les signaux électriques. Dans l'exemple illustré à la figure 2, il s'agit du sous-ensemble (104 b). Avec ce signal supplémentaire, le circuit d'exploitation (109) peut lever l'ambiguïté et donc localiser précisément le capteur élémentaire ayant interagi.
Or, le détecteur ici décrit possède seulement sept voies anodiques de mesure selon la dimension (DlOO), cinq voies selon la dimension (D200) et quatre voies cathodiques de mesure. Ce qui fait un total de seize voies de mesure, au lieu des cent quarante et une ou vingt-cinq nécessaires avec les détecteurs de l'art antérieur de mêmes caractéristiques matricielles. Bien sûr, plus les dimensions de la matrice sont importantes, plus la réduction du nombre de voies de mesure, donc du coût et de l'encombrement du détecteur, telle qu'enseignée ici, devient intéressante. La figure 3 représente un détecteur conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les sous-ensembles anodiques (208) interconnectent les anodes (203) de deux lignes et de deux colonnes adjacentes, et ce selon une ligne brisée. Dans l'exemple décrit, il s'agit de l'interconnexion de deux colonnes. De plus, chaque sous-ensemble anodique (208) interconnecte les anodes (203) appartenant alternativement à l'une puis à l'autre des deux colonnes.
Selon une configuration particulière du deuxième mode de réalisation de l'invention, telle que représentée en relation avec la figure 4, des premiers sous-ensembles anodiques (308) s'étendent sensiblement parallèlement à la deuxième direction principale (D400) de la matrice (301) et interconnectent une anode (303) sur deux. D'autre part, des seconds sous-ensembles anodiques (307) interconnectent toutes les anodes présentes selon la deuxième direction principale (D400) de la matrice, et exclusivement les anodes non-connectées par lesdits premiers sous-ensembles anodiques (308).
Quelle que soit la configuration mise en œuvre au sein de ces figures 3 et 4, on observe une diminution supplémentaire du nombre de voies de mesure, par rapport au premier mode de réalisation de l'invention, illustré en relation avec la figure 2.
L'incertitude liée à cette nouvelle réduction du nombre de voies de mesure, anodique notamment est levée de la manière suivante : ainsi que déjà précisé, l'interaction d'un rayon, particule ou onde électromagnétique, avec le matériau semi-conducteur constitutif des capteurs élémentaires induit la création d'un nuage électronique, provenant de la libération des électrons covalents en suite de l'apport énergétique du rayonnement ou de la particule incidente. Ce nuage électronique présente une certaine mobilité. En outre, ses dimensions peuvent excéder celles du capteur élémentaire. De façon générale, l'interaction en question est également détectée par un capteur élémentaire voisin du capteur le plus proche du lieu d'interaction, et donc est collecté par un sous-ensemble anodique différent du sous-ensemble anodique du capteur élémentaire en question. Il se crée donc un signal électrique secondaire anodique, susceptible d'être reçu par une voie anodique différente de celle recevant le signal principal permettant de localiser précisément le lieu d'interaction avec le rayonnement incident. La figure 5 illustre une variante du premier mode de réalisation de l'invention. Celle-ci se différencie de la forme représentée à la figure 2 en ce que pour réduire le nombre total de voies de mesure du détecteur, on se contente d'interconnecter seulement deux sous-ensembles anodiques sur une même voie de mesure. En d'autres termes, il n'apparaît pas impératif d'interconnecter tous les sous-ensembles anodiques ou canaux dans le cas présent, sur des voies anodiques de mesures communes.
En effet, plusieurs sous-ensembles anodiques (407', 407' ) sont chacun reliés de façon isolée à une voie anodique de mesure propre (411', 411' ). En d'autres termes, les voies anodique de mesure (411') et (41I' ) sont chacune reliée à un seul sous-ensemble anodique, respectivement (407') et (407' ). On comprend aisément le fonctionnement d'un tel détecteur, qui est en fait un détecteur hybride, comprenant des sous-ensembles anodiques reliés aux voies anodiques de mesure, soit de façon isolée (407', 407' ) comme pour les détecteurs de l'art antérieur, tels que celui représenté à la figure 1, soit de façon multiple (407, 408), comme pour un détecteur conforme à l'invention représenté à la figure 2. Comme cela ressort clairement de la figure 5, la localisation d'un capteur élémentaire ayant interagi avec un rayon, quel que soit le sous-ensemble anodique auquel il appartient, ne présente aucune incertitude.
On comprend aisément que de tels détecteurs hybrides nécessitent un nombre de voies de mesure inférieur à celui d'un détecteur de l'art antérieur, mais supérieur à celui d'un détecteur conforme à l'invention, tel que celui représenté à la figure 2. Ces détecteurs hybrides ne présentent donc un intérêt que dans certains cas particuliers.
Pour des raisons de lisibilité, outre de commodité de réalisation, les directions principales des différents ensembles à deux dimensions (101, 201, 301, 401) représentés sur les figures sont perpendiculaires entre elles. Ce sont donc des matrices. Cependant, un détecteur formé d'un ensemble à deux dimensions, dont les directions principales ne sont pas perpendiculaires entre elles, serait bien évidemment également conforme à l'invention exposée ici.
La figure 5 illustre aussi une variante de la forme de réalisation de l'invention de la figure 2, à la différence près que les sous-ensembles anodiques sont interconnectés trois par trois (408) sur chaque voie de mesure (412) selon une direction principale de la matrice (colonnes), et deux par deux (407) selon l'autre direction principale (lignes) de ladite matrice. Dans ce cas, il est donc nécessaire d'avoir six sous-ensembles cathodiques (404 a - 404 f) pour localiser chaque capteur élémentaire émetteur de signal électrique. II ressort donc clairement des différents modes de réalisation de l'invention illustrés par les figures 2 à 5, que le dispositif de détection conforme à l'invention réduit de manière significative les inconvénients de l'art antérieur, notamment en terme de coût et d'encombrement des détecteurs, outre de connectique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection d'un rayonnement constitué de particules ou d'ondes électromagnétiques, comprenant au moins un ensemble à deux dimensions de capteurs élémentaires de nature semi-conductrice destinés à transformer l'énergie du rayonnement à détecter en des signaux électriques, chacun des capteurs élémentaires étant muni sur l'une de ses faces d'une anode et sur la face opposée d'une cathode, l'anode et la cathode étant destinées à être connectées électriquement sur un circuit de lecture et d'exploitation desdits signaux, caractérisé : en ce que les anodes (103, 203, 303, 403) sont interconnectées électriquement de façon à constituer une pluralité de sous-ensembles anodiques (107, 108, 207, 208, 307, 308, 407, 408), lesdits sous-ensembles anodiques étant électriquement reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure (111, 112, 211, 212, 311, 312, 411, 412), ladite voie anodique étant destinée à être bouclée sur ledit circuit de lecture et d'exploitation, en ce que chaque anode est reliée à deux voies anodiques de mesure distinctes, en ce que les cathodes (104, 204, 304, 404) sont interconnectées électriquement de façon à constituer des sous-ensembles cathodiques contigus, chacun desdits sous-ensembles cathodiques étant électriquement relié à une voie cathodique de mesure (106, 206, 306, 406), et en ce que les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs élémentaires dont les cathodes appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts.
2. Dispositif de détection d'un rayonnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des sous-ensembles cathodiques est au moins égal au produit du nombre de sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique de mesure selon l'une des directions principales dudit ensemble à deux dimensions, par le nombre de sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique de mesure selon l'autre des directions principales dudit ensemble à deux dimensions.
3. Dispositif de détection d'un rayonnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sous-ensembles anodiques sont reliés par paire aux dites voies anodiques de mesure et en ce que les cathodes constituent quatre sous-ensembles cathodiques contigus et distincts.
4. Dispositif de détection d'un rayonnement constitué de particules ou d'ondes électromagnétiques, comprenant au moins un ensemble à deux dimensions de capteurs élémentaires de nature semi-conductrice destinés à transformer l'énergie du rayonnement à détecter en des signaux électriques, chacun des capteurs élémentaires étant muni sur l'une de ses faces d'une anode et sur la face opposée d'une cathode, l'anode et la cathode étant destinées à être connectées électriquement sur un circuit de lecture et d'exploitation desdits signaux, caractérisé : en ce que les anodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer une pluralité de sous-ensembles anodiques, lesdits sous-ensembles anodiques étant électriquement connectés reliés au moins par paire à une voie anodique de mesure, ladite voie anodique étant destinée à être bouclée sur ledit circuit de lecture et d'exploitation, en ce que chaque anode est reliée à une seule voie anodique de mesure, - en ce que les cathodes sont interconnectées électriquement de façon à constituer des sous-ensembles cathodiques contigus, chacun desdits sous- ensembles cathodiques étant électriquement relié à une voie cathodique de mesure, et en ce que les anodes appartenant à deux sous-ensembles anodiques reliés à une même voie anodique sont associées à des capteurs élémentaires dont les cathodes appartiennent à des sous-ensembles cathodiques distincts.
5. Dispositif de détection d'un rayonnement selon la revendication 4, caractérisé : en ce que les sous-ensembles anodiques interconnectent les anodes de deux lignes et de deux colonnes adjacentes selon une ligne brisée, et en ce que chaque sous-ensemble anodique connecte les anodes appartenant alternativement à l'une puis à l'autre des deux lignes ou des deux colonnes.
6. Dispositif de détection d'un rayonnement selon la revendication 4, caractérisé : en ce que des premiers sous-ensembles anodiques s'étendent parallèlement à la première direction principale de l'ensemble à deux dimensions, et notamment parallèlement aux colonnes, et interconnectent une anode sur deux appartenant à une même colonne, le nombre de cesdits premiers sous- ensembles correspondant au nombre de capteurs élémentaires présents selon la seconde direction de l'ensemble matriciel, et en ce que des seconds sous-ensembles anodiques interconnectent toutes les anodes présentes selon la seconde direction principale de l'ensemble à deux dimensions, et notamment selon une même ligne, et non interconnectées par lesdits premiers sous-ensembles.
7. Dispositif de détection d'un rayonnement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ensemble à deux dimensions est une matrice dont les deux dimensions définissent des directions perpendiculaires.
8. Dispositif de détection d'un rayonnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux dimensions dudit ensemble à deux dimensions sont égales ou différentes.
9. Dispositif de détection d'un rayonnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayonnement détecté est constitué par des rayons X ou des rayons gamma ou par des particules alpha ou bêta.
10. Dispositif de détection d'un rayonnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau constitutif des capteurs élémentaires est choisi dans le groupe comprenant le CdZnTe, le CdTe : Cl, le CdTe, le CdHgTe, le Si, le Ge, et de manière générale tout matériau semi¬ conducteur à haute résistivité.
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