EP2297597A2 - Procédé et dispositif pour détecter la présence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné - Google Patents

Procédé et dispositif pour détecter la présence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné

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Publication number
EP2297597A2
EP2297597A2 EP09772762A EP09772762A EP2297597A2 EP 2297597 A2 EP2297597 A2 EP 2297597A2 EP 09772762 A EP09772762 A EP 09772762A EP 09772762 A EP09772762 A EP 09772762A EP 2297597 A2 EP2297597 A2 EP 2297597A2
Authority
EP
European Patent Office
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radiation
ray
load
neutron
class
Prior art date
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Ceased
Application number
EP09772762A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Michel Faugier
Nicolas Dumay
Eric Simon
Eric Falzon
Jean Philippe Denis
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.)
Smiths Heimann SAS
Original Assignee
Smiths Heimann SAS
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G01V5/281—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects detecting special nuclear material [SNM], e.g. Uranium-235, Uranium-233 or Plutonium-239
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G01V5/22—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays
    • G01V5/224—Multiple energy techniques using one type of radiation, e.g. X-rays of different energies

Definitions

  • the present invention relates to the detection of the presence in a load of suspect objects containing one or more high atomic weight materials, such as materials likely to have a nuclear activity.
  • X-ray scanners To detect the presence of suspicious objects such as contraband, weapons, explosive devices, it is known to use X-ray scanners to develop an image by transparency of the contents of the load. Such devices are used for example in airports to control passenger baggage but they are also used in various checkpoints, particularly in customs to control the contents of containers or the contents of truck trailers or any vehicles. In general, these X-ray scanners provide a grayscale image of the contents of the charges, and the recognition of the objects contained in the charge is performed by an operator viewing the images provided by the scanner.
  • some scanners including scanners for examining passenger baggage, are able to perform so-called “low energy” discrimination that relies on the photoelectric effect by using radiation with energies less than 150 KeV.
  • This "low energy” discrimination makes it possible to propose to the observer a classification of objects by categories of atomic number and can thus help to detect highly organic materials, such as those contained in explosives or contrary to atomic number materials.
  • highly organic materials such as those contained in explosives or contrary to atomic number materials.
  • nuclear products especially SNMs ("Special Nuclear Materials").
  • Some scanners may also perform "high energy” discrimination, based on the creation of electron-positron pairs, using radiation with energies above 1 MeV, with the same purpose as energy-discriminating scanners. but adapted to examine larger objects than in the previous case.
  • Discrimination by the atomic number can be used to present to the operator images on which are superimposed on the one hand the gray-scale view in transparency, and on the other hand colors indicating the numbers. atomic.
  • This discrimination which makes it possible to classify the materials, however has the disadvantage of not distinguishing, among the high atomic number materials, those which are potentially suspect because of the danger which they represent or of any other criterion and those which are innocuous.
  • the high-level, innocuous level materials include lead, which can be found in welds and diving weights, tungsten, which can be found in high-strength parts, and tin. can be found in tableware, neodymium found in magnets, or cadmium found in batteries.
  • the subject of the invention is a method for detecting in a load the presence of suspect objects containing at least one material with a given atomic weight, according to which the charge is subjected to at least a first X radiation having a first spectrum. and determining an atomic number class to which belong the materials of which the charge traversed by the X-radiation by high energy discrimination is constituted.
  • at least one y or neutron radiation spontaneously emitted by the charge, a class of spontaneous radiation emission y and / or neutron of the material of which the charge is constituted from the measurement of spontaneous radiation is determined and a class of interest of the material of the charge is determined from the class atomic number and the determined spontaneous radiation class.
  • the charge can be subjected to neutron radiation whose absorption rate is measured to contribute to said determination of the atomic number class.
  • the radiation absorption rate and the atomic number class are determined at a plurality of areas of the load so as to form a transparent image of the load distribution of the detected interest classes.
  • the load is scrolled, on the one hand, between at least one X-ray emitter, and possibly a transmitter of neutrons, and a plurality of X-ray detectors, and optionally a plurality of neutron detectors, disposed in at least one line extending in an analysis plane (P) traversed by the direction of movement of the charge, and, on the other hand, with respect to a y-ray and / or neutron detector adapted to perform a sectional analysis, measurements of X-ray absorption corresponding to two spectra and measurements of spontaneous radiation y or neutron are made.
  • P analysis plane
  • the X-ray absorption and spontaneous radiation y or neutron absorption measurements are combined in such a way that read a map of the class of interest of the materials of which the load is made.
  • At least one X-ray radiation can have a maximum energy sufficient to cause photofission and, in addition, a neutron emission measurement resulting from photofission is carried out and the evaluation of the atomic number class is used. the emission of spontaneous radiation y or neutron and the evaluation of neutron emission resulting from photofission to determine the class of interest of the material of the charge.
  • the charge can be passed between a plurality of radiation emitters and a plurality of detectors, so as to perform a plurality of detections according to a plurality of analysis planes and / or analysis directions.
  • At least one image of the content of the load and the distribution of the classes of interest that is made available to an operator can be developed.
  • an alert signal is emitted, for example sound and / or visual.
  • the invention also relates to a device for implementing said method which comprises at least one X-ray emitter adapted to emit X-rays with a maximum energy higher than 1 MeV, to enable high energy discrimination, at least an X-ray detector, and a control and processing module connected to the X-ray emitter and to each X-ray detector.
  • the device further comprises at least one y or neutron radiation detector connected to the X-ray detector. order and processing.
  • control and processing module is adapted so that the X-ray emissions are carried out by pulses separated by sufficient time intervals to carry out measurements of radiation emission y and to neutralize the radiation detector y during the emissions. X-ray and activate it during the intervals between X-ray emissions.
  • the X-ray detectors are arranged in a column, facing the X-ray emitter, and the device comprises means for ensuring a relative displacement of a load to be analyzed and means for transmitting X-rays. and detecting X, y or neutron radiation, and means for associating the charge displacement and the radiation measurements so as to associate the y or neutron radiation detection and the detection of a given atomic number to generate, the if necessary, an alarm and, possibly, at least one image of the distribution in the load of the classes of interest of the materials of the load.
  • the device can be adapted in particular for inspecting a container or a truck trailer, or a vehicle.
  • FIG. 1 is a diagrammatic sectional view of an installation intended to scanise the contents of the trailer of a truck in order to detect in the load of the truck the possible presence of suspicious objects;
  • FIG. 2 represents a timing in the X-ray emission and the y-ray emission time using a scanner represented in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows, seen from above, a first embodiment of a truck scanner as shown in Figure 1;
  • FIG. 4 represents, seen from above, a second embodiment of a scanner as represented in FIG. 1.
  • the invention consists in the combination of a transparency examination by radiations making it possible to evaluate the atomic number materials crossed, on the one hand, and a detection of spontaneous or natural radiation emitted by materials, on the other hand.
  • the transparency examination always includes the use of high energy X-rays to perform high energy discrimination of the atomic number. This method of high energy discrimination is known to those skilled in the art.
  • the examination may further include a transparency examination by X-ray at higher energy, or by neutron radiation.
  • the spontaneous radiation detected may be either y-radiation or spontaneous neutron radiation.
  • the presence of these radiations, the energy spectrum of which may, if appropriate, be determined, combined with information on an atomic number class, makes it possible to determine whether it is probable or not that the charge examined contains, for example, a potentially dangerous nuclear material, or any other material of interest.
  • spontaneous radiation in the context of the invention, is meant both radiation resulting from the radioactivity natural load that a radiation that would be induced by the X-ray irradiation or neutron load.
  • FIG 1 there is shown in front a scanner control installation of the contents of a truck.
  • the installation generally marked by 1, intended to control the contents of the truck 2's load, consists of a device comprising on the one hand an X-ray emitter 3 and on the other hand a measuring gantry 4 consisting of a plurality of X-ray detectors 5 arranged in columns facing the X-ray emitter 3 and one or more radiation detectors 6 each consisting of a scintillator and a photomultiplier.
  • the X-ray emitter 3 and the measuring gantry 4 are separated by a circulation zone 9 of the truck 2.
  • the X-ray emitter consists of a target, for example made of tungsten, and a transmitter of electrons consisting of, for example, an electron accelerator or any other type of electron beam generator, and includes means for collimating the X-ray beams so that they are contained in a P analysis plane
  • the electron beam generator is adapted to be able to generate accelerated electron beams at a voltage of 2 megavolts (MV), and accelerated electron beams at voltages of 6 MV so as to be able to generate, on the one hand, X-ray beams with a maximum energy of 6 MeV and, on the other hand, X-ray beams with a maximum energy of 2 MeV.
  • MV megavolts
  • the X-ray emitter 3 is connected to a control module 7 which itself is also connected on the one hand to all the X-ray detectors 5, and on the other hand to the y-ray detector 6.
  • control module is also connected to a viewing station 8 of the contents of the truck.
  • the column 4 of X-ray detectors 5 and the radiation detector 6 are arranged side by side, so that only the column of X-ray detectors is located opposite the
  • only the X-ray detector column 5 is located opposite the ray generator.
  • X, and the detector 6 'of spokes y is located apart and, for example, remote at the end of the control installation.
  • the truck can move in front of the X-ray generators by crossing the analysis plane P.
  • the analysis plane P it is possible to use a device that has not been represented. in the figure but that the skilled person knows.
  • the device comprises a tray on which a truck is placed, the tray being motorized so as to be able to move in front of the X-ray generator, and of which, preferably, the movements are recorded in real time, this recording of displacements being communicated to the control module 7.
  • the truck is stationary and the scanning device consisting of the X-ray emitter 3 and x-ray detectors 5 and radiation y 6 is collected. on a gantry crane that can move along the truck.
  • the movements of the gantry are preferably recorded in real time and communicated to the control module 7.
  • a relative movement of the truck and the scanning device is carried out so as to scrolling the entire load between the X-ray emitter and the X and y radiation detectors and successively subjecting the truck to X-ray bombardment having a maximum energy level of 2 MeV, and X-ray radiation with a maximum energy of 6 MeV, and using X-ray sensors 5, the amount of transmitted x-rays is measured on the one hand for beams with maximum energy of 2 MeV and, on the other hand, for beams with maximum energy of 6 MeV.
  • the high and low energy X-ray beams are alternated.
  • two separate X-ray sources one high-energy, the other low-energy, may be provided.
  • the radiation y is recorded which is emitted by the load of the truck.
  • This radiation y is recorded in slices that pass in front of the detector and the intensity of the radiation emitted y is associated with the relative position of the truck and the scanning device at the moment when the measurement is made.
  • an indication of emission of radiation y is known in themselves to those skilled in the art.
  • the radiation detector y 6, 6 ' can be, as shown in FIG.
  • the scintillator receives significant X-ray fluxes.
  • the X-ray flux received by the scintillator is much lower.
  • the target is illuminated by a succession of high-energy X-ray peaks 10 and by a succession of lower maximum energy X-ray peaks 11.
  • the emissions of X-ray peaks at high and lower energies are performed during periods 12 during which, for example, the power supply of the photomultipliers of the y-radiation detector is cut off to render it inactive and thus to perform the above-mentioned neutralization.
  • the power supply of the photomultiplier of the radiation detector y is reactivated so as to be able to measure y-radiation. So, during periods 12, the X-ray absorption measurements are carried out and during the intermediate periods 13, Y-radiation measurements which are not disturbed by the X-ray emissions are carried out.
  • the transparency analysis is carried out by X-ray.
  • the charge is subjected to neutron radiation, which is added to the above-mentioned X-ray radiation.
  • neutron radiation which is added to the above-mentioned X-ray radiation.
  • the determination of the atomic number class is made by exploiting the absorptions of both types of radiation by the charge.
  • the person skilled in the art knows how to choose the means of analysis in transparency that are best suited to each case.
  • neutron detectors known per se are used.
  • a neutron radiation measuring means for measuring the neutron radiation resulting from a photonic excitation.
  • an X-ray emitter capable of emitting radiation whose maximum energy is at least 9 MeV and there is, next to the X-ray detectors, a neutron detector.
  • This complementary process is based on the physical phenomenon of photofission which corresponds to the fission of certain materials resulting from the bombardment by high energy X-rays, which generates a neutron emission.
  • the device which has just been described comprises a detector of ⁇ -rays extending on one side of the passage zone of the trucks to be inspected.
  • This y-ray detector has a large surface so as to detect relatively weak radiation.
  • the device which has just been described is a device which makes it possible to examine the contents of a truck, but it is also possible to provide devices for examining the contents of trailers or containers such as those on board ships, or any other charge placed in a container or in bulk.
  • the device comprises means for relative displacement of the load to be controlled and the X-ray emitter.

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Abstract

Procédé pour détecter dans une charge (2) la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge (2) à au moins un premier rayonnement X ayant un premier spectre et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie. En outre, on mesure au moins un rayonnement y ou neutronique émis spontanément par la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement spontané y et/ou neutronique du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure de rayonnement spontané et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe de rayonnement spontané déterminées.

Description

Procédé et dispositif pour détecter la présence, dans une charge, d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné.
La présente invention est relative à la détection de la présence dans une charge d'objets suspects renfermant un ou des matériaux à poids atomique élevé, tels que des matériaux susceptibles d'avoir une activité nucléaire.
Pour détecter la présence d'objets suspects tels que des objets de contrebande, des armes, des engins explosifs, il est connu d'utiliser des scanners à rayons X pour élaborer une image par transparence du contenu de la charge. De tels dispositifs sont utilisés par exemple dans les aéroports pour contrôler les bagages des passagers mais ils sont aussi utilisés dans différents points de contrôle, en particulier dans les douanes pour contrôler le contenu de containers ou le contenu de remorques de camion ou de véhicules quelconques. En général, ces scanners à rayons X fournissent une image en niveaux de gris du contenu des charges, et la reconnaissance des objets contenus dans la charge est effectuée par un opérateur qui regarde les images fournies par le scanner.
Afin d'améliorer la détection des objets suspects, certains scanners, notamment les scanners destinés à examiner les bagages de voyageurs, sont capables d'effectuer une discrimination dite « basse énergie » qui repose sur l'effet photoélectrique en utilisant des rayonnements ayant des énergies inférieures à 150 KeV. Cette discrimination « basse énergie » permet de proposer à l'observateur une classification des objets par catégories de numéro atomique et peut ainsi aider à détecter des matériaux très organiques, tels que ceux qui sont contenus dans les explosifs ou au contraire des matériaux à numéro atomique élevé, tel que les produits nucléaires, notamment les SNM (« Spécial Nuclear Materials »).
Certains scanners peuvent réaliser également une discrimination à « haute énergie », basée sur la création de paires électrons-positrons, en utilisant des rayonnements ayant des énergies supérieures à 1 MeV, avec le même but que les scanners effectuant une discrimination à base d'énergie, mais adaptés pour examiner des objets plus volumineux que dans le cas précédent.
La discrimination par le numéro atomique peut être utilisée pour présenter à l'opérateur des images sur lesquelles on superpose d'une part la vue par niveaux de gris en transparence, et d'autre part des couleurs indiquant les numéros atomiques. Cette discrimination, qui permet de classer les matériaux, présente cependant l'inconvénient de ne pas distinguer, parmi les matériaux à numéro atomique élevé, ceux qui sont potentiellement suspects en raison du danger qu'ils représentent ou de tout autre critère et ceux qui sont anodins. Les matériaux à niveau atomique élevé anodins sont notamment le plomb tel qu'on peut le retrouver dans les soudures et dans les lests de plongée, le tungstène que l'on peut retrouver dans des pièces à haute résistance, l'étain que l'on peut trouver dans des objets de l'art de la table, le néodyme que l'on trouve dans les aimants, ou le cadmium que l'on trouve dans les batteries. Afin de détecter plus spécifiquement les produits susceptibles d'avoir des utilisations nucléaires, tels que l'uranium, le thorium ou le plutonium, on a proposé des scanners fournissant des dispositifs de mesure de rayonnement tels que le rayonnement neutronique ou le rayonnement y. L'analyse de la charge est alors faite en combinant l'apparence des objets et la présence ou non de rayonnement. Cette méthode présente cependant l'inconvénient de ne pas permettre de bien faire la distinction entre les produits anodins qui émettent néanmoins des rayonnements y ou neutronique et des produits potentiellement dangereux. Les produits anodins qui émettent des rayonnements sont par exemple des céramiques, les bananes, les engrais ou encore d'autres éléments. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un moyen pour ausculter les charges susceptibles de contenir des objets suspects à numéro atomique élevé, tels que des matières nucléaires, en limitant autant que possible les fausses alertes. Ce moyen doit pouvoir être utilisé pour ausculter des charges telles que les contenus de containers ou de remorques de camion, ou de véhicules en général, ou des charges disposées en vrac.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour détecter dans une charge la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge à au moins un premier rayonnement X ayant un premier spectre et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie. En outre, on mesure au moins un rayonnement y ou neutronique émis spontanément par la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement spontané y et/ou neutronique du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure de rayonnement spontané et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe de rayonnement spontané déterminées.
En outre, on peut soumettre la charge à un rayonnement neutronique dont on mesure le taux d'absorption, afin de contribuer à ladite détermination de la classe de numéro atomique.
De préférence, on détermine le taux d'absorption du rayonnement et la classe de numéro atomique en une pluralité de zones de la charge de façon à constituer une image en transparence de la répartition dans la charge des classes d'intérêt détectées.
De préférence, par un mouvement relatif de la charge et d'un dispositif de détection de la présence d'objets suspects, on fait défiler la charge, d'une part, entre au moins un émetteur de rayons X, et éventuellement un émetteur de neutrons, et une pluralité de détecteurs de rayons X, et éventuellement une pluralité de détecteur de neutrons, disposés selon au moins une ligne s'étendant dans un plan d'analyse (P) traversé par la direction de déplacement de la charge, et, d'autre part, en regard d'un détecteur de rayons y et/ou de neutrons adapté pour effectuer une analyse par section, on effectue des mesures d'absorption de rayons X correspondant à deux spectres et des mesures de rayonnement spontané y ou neutronique, pour une pluralité de positions relatives successives de la charge et du dispositif de détection de la présence d'objets suspects, et on associe les mesures d'absorption de rayonnement X et de rayonnement spontané y ou neutronique de façon à établir une cartographie de la classe d'intérêt des matériaux dont est constitué la charge.
Au moins un rayonnement X peut avoir une énergie maximale suffisante pour provoquer de la photofission et, en outre, on effectue une mesure d'émission de neutrons résultant de la photofission et on utilise l'évaluation de la classe de numéro atomique, l'évaluation de l'émission de rayonnement spontané y ou neutronique et l'évaluation d'émission de neutrons résultant de la photofission pour déterminer la classe d'intérêt du matériau de la charge. On peut faire défiler la charge entre une pluralité d'émetteurs de rayonnement et une pluralité de détecteurs, de façon à effectuer une pluralité de détections selon une pluralité de plans d'analyse et/ou de directions d'analyse.
A partir des mesures effectuées par les détecteurs, on peut élaborer au moins une image du contenu de la charge et de la répartition des classes d'intérêt que l'on met à la disposition d'un opérateur.
De préférence, lorsque l'on détecte la présence d'un matériau correspondant à une classe d'intérêt devant être détectée, on émet un signal d'alerte, par exemple sonore et/ou visuel. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé qui comprend au moins un émetteur de rayons X adapté pour émettre des rayons X avec une énergie maximale supérieure à 1 MeV, pour permettre d'effectuer une discrimination haute énergie, au moins un détecteur de rayons X, et un module de commande et de traitement relié à l'émetteur de rayons X et à chaque détecteur de rayons X. Le dispositif comprend, en outre, au moins un détecteur de rayonnement y ou neutronique relié au module de commande et de traitement.
De préférence, le module de commande et de traitement est adapté pour que les émissions de rayons X soient réalisées par impulsions séparées par des intervalles de temps suffisants pour effectuer des mesures d'émission de rayonnement y et neutraliser le détecteur de rayonnement y pendant les émissions de rayons X et l'activer pendant les intervalles entre émissions de rayons X.
De préférence, les détecteurs de rayons X sont disposés selon une colonne, en regard de l'émetteur de rayons X, et le dispositif comprend un moyen pour assurer un déplacement relatif d'une charge à analyser et des moyens d'émission de rayons X et de détection de rayonnements X, y ou neutronique, et des moyens pour associer le déplacement de la charge et les mesures de rayonnement de façon à associer la détection de rayonnement y ou neutronique et la détection d'un numéro atomique donné pour générer, le cas échéant, une alarme et, éventuellement, réaliser au moins une image de la répartition dans la charge des classes d'intérêt des matériaux de la charge. Le dispositif peut être adapté notamment pour inspecter un container ou une remorque de camion, ou un véhicule.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative en regard des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente de façon schématique en coupe une installation destinée à scanériser le contenu de la remorque d'un camion afin de détecter dans la charge du camion la présence éventuelle d'objets suspects ;
- la figure 2 représente un cadencement dans le temps d'émission de rayons X et de mesure de rayonnement y à l'aide d'un scanner représenté à la figure 1 ;
- la figure 3 présente, vu de dessus, un premier mode de réalisation d'un scanner pour camion tel que représenté à la figure 1 ;
- la figure 4 représente, vu de dessus, un deuxième mode de réalisation d'un scanner tel que représenté à la figure 1. L'invention consiste en la combinaison d'un examen en transparence par des rayonnements permettant d'évaluer le numéro atomique des matériaux traversés, d'une part, et d'une détection de rayonnements spontanés ou naturels émis par des matériaux, d'autre part.
L'examen en transparence comprend toujours l'utilisation de rayons X à haute énergie permettant d'effectuer une discrimination haute énergie du numéro atomique. Cette méthode de discrimination haute énergie est connue de l'homme du métier.
L'examen peut comprendre, en outre, un examen en transparence par un rayonnement X à plus haute énergie, ou par un rayonnement neutronique. Le rayonnement spontané détecté peut être soit un rayonnement y, soit un rayonnement neutronique spontané. La présence de ces rayonnements, dont le spectre d'énergie peut, le cas échéant, être déterminé, combinée avec une information sur une classe de numéro atomique, permet de déterminer si il est probable ou non que la charge examinée contient, par exemple, un matériau nucléaire potentiellement dangereux, ou tout autre matériau digne d'intérêt.
Il doit être entendu que par « rayonnement spontané », dans le contexte de l'invention, on entend aussi bien un rayonnement résultant de la radioactivité naturelle de la charge qu'un rayonnement qui serait induit par l'irradiation X ou neutronique de la charge.
On va tout d'abord décrire en détail, un mode de réalisation dans lequel on examine la charge en transparence par rayons X et on détecte l'éventuelle présence de rayonnement y.
A la figure 1 , on a représenté de face une installation de contrôle par scanner du contenu d'un camion. L'installation, repérée généralement par 1 , destinée à contrôler le contenu du chargement du camion 2, est constituée d'un dispositif comprenant d'une part un émetteur de rayons X 3 et d'autre part un portique de mesure 4 constitué d'une pluralité de détecteurs de rayons X 5 disposés en colonne en regard des l'émetteur de rayons X 3 et d'un ou plusieurs détecteurs 6 de rayonnement y constitués chacun d'un scintillateur et d'un photomultiplicateur. L'émetteur de rayons X 3 et le portique de mesure 4 sont séparés par une zone 9 de circulation du camion 2. L'émetteur de rayons X est constitué d'une cible, par exemple en tungstène, et d'un émetteur d'électrons constitué, par exemple, d'un accélérateur d'électrons ou de tout autre type de générateur de faisceaux d'électrons, et comprend un moyen pour collimater les faisceaux de rayons X afin qu'ils soient contenus dans un plan d'analyse P. Le générateur de faisceaux d'électrons est adapté pour pouvoir générer, des faisceaux d'électrons accélérés sous une tension de 2 mégavolts (MV), et des faisceaux d'électrons accélérés sous des tensions de 6 MV de façon à pouvoir générer, d'une part, des faisceaux de rayons X dont l'énergie maximale est de 6 MeV et, d'autre part, des faisceaux de rayons X dont l'énergie maximale est de 2 MeV. L'émetteur de rayons X 3 est relié à un module de commande 7 qui lui- même est également relié d'une part à l'ensemble des détecteurs de rayons X 5, et d'autre part au détecteur de rayons y 6. Le module de commande est également relié à un poste de visualisation 8 du contenu du camion. Dans un mode de réalisation représenté à la figure 3, la colonne 4 de détecteurs de rayons X 5 et le détecteur 6 de rayonnement y sont disposés côte à côte, si bien que seule la colonne de détecteurs de rayons X est située en regard de l'émetteur 3 de rayons X. Dans le deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 4, seule la colonne de détecteurs de rayons X 5 est située en regard du générateur de rayons X, et le détecteur 6' de rayons y est situé à l'écart et, par exemple, déporté à l'extrémité de l'installation de contrôle.
Dans les deux cas, le camion peut se déplacer devant les générateurs de rayons X en traversant le plan d'analyse P. Pour assurer les déplacements du camion devant le générateur de rayons X, on peut utiliser un dispositif qui n'a pas été représenté sur la figure mais que l'homme du métier connaît.
Dans un premier mode de réalisation, le dispositif comprend un plateau sur lequel on pose un camion, le plateau étant motorisé de façon à pouvoir se déplacer devant le générateur de rayons X, et dont, de préférence, on enregistre en temps réel les déplacements, cet enregistrement des déplacements étant communiqué au module de commande 7.
Dans un deuxième mode de réalisation, qui est également connu de l'homme du métier, le camion est immobile et le dispositif de scanérisation constitué de l'émetteur de rayons X 3 et des détecteurs de rayons X 5 et de rayonnement y 6 est rassemblé sur un portique qui peut se déplacer le long du camion. Dans ce deuxième mode de réalisation, les mouvements du portique sont, de préférence, enregistrés en temps réel et communiqués au module de commande 7.
D'autres architectures sont encore possibles et l'homme du métier pourra les imaginer facilement. Il suffit, en effet, de prévoir des moyens permettant de faire défiler le camion d'une part devant des moyens d'examen par transparence par rayons X et d'autre part des moyens de détection des rayonnements y, ces moyens étant adaptés pour pouvoir associer les positions auxquelles sont effectuées les mesures et les mesures elles-mêmes. Pour ausculter le contenu du camion afin de détecter dans la charge de celui-ci, la présence éventuelle d'objets suspects susceptibles par exemple d'être utilisés à des fins nucléaires, on réalise un mouvement relatif du camion et du dispositif de scanérisation de façon à faire défiler l'ensemble de la charge entre l'émetteur de rayons X et les détecteurs de rayonnements X et y et on soumet successivement le camion à un bombardement par un rayonnement X ayant un niveau d'énergie maximal de 2 MeV, et un rayonnement X ayant une énergie maximale de 6 MeV, et à l'aide des capteurs de rayons X 5, on mesure la quantité de rayons X transmis, d'une part, pour les faisceaux à énergie maximale de 2 MeV et, d'autre part, pour les faisceaux à énergie maximale de 6 MeV. Cela permet de déterminer le taux d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV, d'une part, et à énergie maximale de 6 MeV, d'autre part, par des matériaux qui sont situés sur des lignes allant depuis l'émetteur de rayons X 3 jusqu'à un des capteurs de rayons X 5. L'enregistrement de ces valeurs et leur transmission au module de commande 7, couplé éventuellement avec la transmission de la position du dispositif de scanérisation par rapport au véhicule au moment de la mesure, permet de réaliser une cartographie du taux d'absorption des rayonnements X par les objets contenus dans la charge du camion. Cette méthode d'élaboration d'une cartographie du taux d'absorption des rayons X par les objets contenus dans la charge est connue en elle-même de l'homme du métier. Elle peut être utilisée pour réaliser l'image de transparence du contenu de la charge du camion et l'afficher, par exemple, sur l'écran de visualisation 8. Bien évidemment, pour réaliser cette scanérisation avec deux faisceaux de rayons X d'énergies différentes, on génère successivement des rayons X à forte énergie et des rayons X à plus faible énergie, de façon à créer des impulsions successives. Par ailleurs, à partir des données d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV et rayonnements à énergie maximale de 6 MeV, on peut déterminer le numéro atomique des matières qui ont été traversées par un rayonnement. En effet, en comparant le rapport du taux d'absorption du rayonnement à énergie maximale de 2 MeV au taux d'absorption du rayonnement à énergie maximale de 6 MeV, et en comparant ce rapport au rapport qu'on obtient à l'aide d'un étalonnage réalisé à partir d'un échantillon, par exemple en étain, on peut déterminer une classe de numéros atomiques des matériaux qui ont été traversés par les rayonnements X. Le rayonnement d'énergie maximale 2 MeV interagit avec la matière par effet Compton alors que le rayonnement à énergie maximale de 6 MeV interagit avec la matière en formant des paires électrons- positrons. Les taux d'absorption dépendent de la densité de matière mais le taux d'absorption des rayonnements par formation de paires électrons-positrons dépend également des numéros atomiques des éléments dont sont constitués les matériaux traversés. De ce fait, en comparant le rapport des taux d'absorption des rayonnements à énergie maximale de 2 MeV à des rayonnements au taux d'absorption de rayonnements à énergie maximale de 6 MeV pour un même point, il est possible de déterminer une classe de numéros atomiques et ainsi de discriminer les matériaux à numéros atomiques élevés des matériaux qui sont à numéros atomiques plus faibles. Cette méthode d'évaluation du numéro atomique par absorption de rayonnement X, constitue ce que l'homme du métier appelle la « discrimination haute énergie ».
Avec de tels dispositifs et moyennant un algorithme d'utilisation connu de l'homme du métier, on détermine par exemple quatre catégories de matériaux traversés, en fonction du numéro atomique. Ces quatre catégories sont, d'une part, les matériaux de nature organique, d'autre part, les matériaux dits intermédiaires, puis les matériaux métalliques mais non nucléaires et, enfin, les matériaux à numéros atomiques élevés qui peuvent être des matériaux nucléaires tels que l'uranium, le thorium ou le plutonium, mais également des éléments anodins tels que le plomb, le tungstène, l'étain, le néodyme et le cadmium. Ces informations sur la classe de numéros atomiques permettent de faire des représentations en couleurs sur l'image qui est projetée sur l'écran de visualisation 8. En effet, à chaque classe de numéros atomiques, on peut attribuer une couleur, ce qui permet d'obtenir des images dont on voit en transparence, d'une part la forme des objets traversés et, d'autre part une couleur qui indique la classe de numéros atomiques des matériaux dont sont constitués ces objets. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, on a choisi des faisceaux ayant des énergies maximales de 2 MeV et 6 MeV. L'homme du métier comprendra que d'autres niveaux d'énergies sont possibles. Ce qui importe, c'est de pouvoir effectuer des mesures d'absorption résultant d'une part d'un effet Compton et d'autre part de la formation de paires électrons-positrons. Pour cela, le niveau d'énergie maximale du premier faisceau est avantageusement compris entre 1 et 5 MeV et le niveau d'énergie du deuxième faisceau est supérieur à 4 MeV et peut parfois dépasser 15 MeV.
Dans le mode de réalisation de l'examen en transparence qui vient d'être décrit, on fait alterner les faisceaux de rayons X haute et basse énergie. Mais, d'autres modes de réalisation sont possibles. On peut, par exemple, prévoir deux sources de rayons X distinctes, l'une à haute énergie, l'autre à basse énergie. On peut, aussi, utiliser une méthode de filtration, connue de l'homme du métier, dans laquelle on utilise un seul faisceau à énergie maximale élevée et on utilise deux séries de détecteurs successifs séparés par un filtre, de sorte que la première série de détecteurs reçoit tout le faisceau transmis, alors que la deuxième série de détecteurs ne reçoit que la partie la plus énergétique de ce faisceau.
Par ailleurs, à l'aide du détecteur à rayons y 6, 6', qui est constitué, dans l'exemple représenté, d'un scintillateur de grande dimension et d'un photomultiplicateur, on enregistre le rayonnement y qui est émis par la charge du camion. On enregistre ce rayonnement y selon des tranches qui défilent devant le détecteur et on associe l'intensité du rayonnement y émis à la position relative du camion et du dispositif de scanérisation au moment où la mesure est effectuée. Ainsi, on peut compléter l'image représentant les objets contenus dans la charge du camion, comprenant l'indication de la classe de numéro atomique, par une indication d'émission de rayonnements y. De tels dispositifs de mesure d'émission de rayonnements y sont connus en eux-mêmes de l'homme du métier. Le détecteur de rayonnement y 6, 6' peut être, comme cela est représenté à la figure 3, disposé à côté de la colonne de détecteur de rayons X ou, comme représenté à la figure 4, être éloigné de la zone d'émission de rayons X. Dans le premier cas, le scintillateur reçoit des flux de rayons X Importants. Dans le deuxième cas, le flux de rayons X reçu par le scintillateur est beaucoup plus faible.
Dans tous les cas, pour pouvoir effectuer des mesures dans de bonnes conditions, il est nécessaire de neutraliser le photomultiplicateur du détecteur de rayonnements y lorsque le dispositif émet des rayonnements X afin de ne pas saturer le photomultiplicateur. Cette neutralisation peut être effectuée par des moyens logiciels ou matériels connus en eux-mêmes de l'homme du métier.
Comme cela est représenté à la figure 2, on éclaire la cible par une succession de pics 10 de rayonnements X à haute énergie et par une succession de pics de rayonnement X d'énergie maximale plus faible 11. Les émissions de pics de rayonnements X à haute et plus faible énergies sont effectuées pendant des périodes 12 au cours desquelles, par exemple, on coupe l'alimentation des photomultiplicateurs du détecteur de rayonnement y pour le rendre inactif et effectuer ainsi la neutralisation précédemment citée. Entre deux périodes successives d'émission de rayonnement X, pendant un intervalle de temps 13, on réactive l'alimentation électrique du photomultiplicateur du détecteur de rayonnement y de façon à pouvoir effectuer des mesures de rayonnement y. Ainsi, pendant les périodes 12, on effectue les mesures d'absorption des rayons X et pendant les périodes intermédiaires 13, on effectue des mesures de rayonnement Y qui ne sont pas perturbées par les émissions de rayonnement X.
Comme on l'a indiqué précédemment, en associant les mesures d'absorption de rayonnement X et d'émission de rayonnement y d'une part, et les mesures des déplacements relatifs de la charge et du dispositif de scanner d'autre part, on obtient une image qui permet, point par point, de donner des caractéristiques des objets contenus dans la charge du véhicule qui sont d'une part leur transparence aux rayons X, d'autre part une classe de numéro atomique et enfin un taux d'émission de rayonnement y. Pour assurer cette synchronisation, on peut enregistrer le déplacement relatif du dispositif de scanérisation et de la charge à l'aide de tous capteurs connus et, par exemple, à l'aide d'un télémètre. L'homme du métier connaît des dispositifs qui sont capables de suivre en temps réel le déplacement relatif des dispositifs de scanérisation et de la charge en cours de scanérisation, afin de fournir au moyen de commande 7, des informations permettant de reconstituer des images du contenu de la charge du camion.
A l'aide des informations relatives d'une part à la transparence aux rayons X, d'autre part à la classe de numéro atomique des matériaux et, enfin, au taux d'émission de rayonnement y, il est possible de déterminer si la charge contient ou non des objets suspects, par exemple susceptibles d'être dangereux car constitués de/ ou renfermant des matières de type nucléaire, telles que du l'uranium, du thorium ou de plutonium. En effet, ces matériaux sont caractérisés, d'une part, par des numéros atomiques élevés et d'autre part, par des émissions y significatives. Cette combinaison de plusieurs caractéristiques permet d'assurer une bonne discrimination de la nature des matériaux et en particulier de distinguer ces matériaux de type nucléaire de matériaux également émetteurs de rayons y, tels que les céramiques ou les bananes qui sont caractérisés par des numéros atomiques beaucoup faibles que les matériaux, du type uranium, plutonium ou thorium. Pour déterminer si les matériaux sont suspects ou non, on peut utiliser soit des algorithmes simples qui comparent des seuils prédéterminés de numéros atomiques et des seuils prédéterminés d'émission de rayonnement y, que l'on peut d'ailleurs comparer également à des taux d'absorption de rayonnement X, ou bien en utilisant des algorithmes plus complexes du type réseaux de neurones comprenant des phases d'apprentissage préalable. L'homme du métier connaît ce type d'algorithme d'utilisation de mesure pour détecter le caractère plus ou moins suspect d'un objet contenu dans la charge à l'aide des informations ainsi obtenues. Il est alors possible de générer des alertes pour les opérateurs, qui peuvent être des alertes visuelles, et/ou des alertes sonores.
De cette façon, on peut déterminer si un objet détecté appartient ou non à une « classe d'intérêt », c'est-à-dire s'il est susceptible d'être constitué de ou de contenir des matières dangereuses ou pouvant faire suspecter qu'il est d'une nature rendant sa présence indésirable dans la charge pour une raison quelconque, selon des critères prédéfinis par l'opérateur.
Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, l'analyse en transparence est effectuée par rayons X. Mais, on peut associer une analyse en transparence par rayons X avec un seul faisceau de rayons X et une analyse en transparence par neutrons. Dans ce cas, on soumet la charge à un rayonnement neutronique, qui s'ajoute au rayonnement X précité. De cette façon, la détermination de la classe de numéro atomique est effectuée en exploitant les absorptions des deux types de rayonnement par la charge. L'homme du métier sait choisir les moyens d'analyse en transparence les mieux adaptés à chaque cas.
En outre, au l ieu de mesurer le rayonnement y spontané, ou en complément de cette mesure, on peut mesurer un éventuel rayonnement neutronique spontané qui est très caractéristique de la présence de certains matériaux tel que le plutonium radioactif. Pour cela, on utilise des détecteurs de neutrons connus en eux-mêmes.
Afin de compléter cette détection d'une part par le numéro atomique, d'autre part par le rayonnement y naturel, ou le rayonnement neutronique spontané, il est possible de prévoir un moyen de mesure de rayonnement neutronique pour mesurer le rayonnement neutronique résultant d'une excitation photonique. Pour cela, on prévoit un émetteur de rayons X capable d'émettre des rayonnements dont l'énergie maximale est d'au moins 9 MeV et on dispose, à côté des détecteurs de rayons X, un détecteur de neutrons. Ce procédé complémentaire est basé sur le phénomène physique de photofission qui correspond à la fission de certains matériaux résultant du bombardement par des rayonnements X à haute énergie, qui engendre une émission de neutrons.
L'homme du métier connaît les conditions dans lesquelles un rayonnement neutron ique peut être généré de cette façon. Le dispositif qui vient d'être décrit comprend un détecteur de rayons y s'étendant sur un côté de la zone de passage des camions à contrôler. Ce détecteur à rayons y a une surface importante de façon à pouvoir détecter des rayonnements relativement faibles. Afin d'améliorer la sensibilité de ce dispositif, on peut prévoir un détecteur de rayonnement y qui constitue un portique entourant la zone de passage des camions dont on veut ausculter le contenu.
Le dispositif qui vient d'être décrit est un dispositif qui permet d'ausculter le contenu d'un camion, mais on peut également prévoir des dispositifs pour ausculter le contenu de remorques ou de containers tels que ceux qui sont embarqués sur des navires, ou toute autre charge disposée dans un récipient ou en vrac. Dans ce cas, le dispositif comprend des moyens de déplacement relatif de la charge à contrôler et de l'émetteur de rayons X.
Enfin, on vient de décrire un dispositif qui permet de réaliser une image par transparence du contenu d'une charge, mais il est possible de prévoir des dispositifs qui se contentent de faire une inspection globale du contenu d'une charge et d'émettre une alerte simplement lorsque l'on a détecté les conditions d'une présence possible de matières suspectes à l'intérieur de la charge, sans fourniture d'une image de la charge qui permettrait d'y localiser lesdites matières suspectes.
On peut également prévoir d'effectuer une pluralité d'examens, sous différents angles, ou dans différentes directions. Par exemple, on peut prévoir un examen par le côté et un examen par le dessus de la charge. Pour cela, il suffit de prévoir des dispositions adaptées des émetteurs de rayonnement et des détecteurs, ou si possible, des moyens permettant de modifier l'orientation de la charge de manière à pouvoir la faire inspecter selon plusieurs angles à l'aide d'un seul ensemble d'émetteurs et de récepteurs.
Il va de soi que l'invention et adaptable à l'auscultation du contenu de la charge de tout récipient (container...) et de tout véhicule routier, ferroviaire, aérien ou marin, ou d'une charge disposée en vrac, non contenue dans un récipient.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé pour détecter dans une charge (2) la présence d'objets suspects renfermant au moins un matériau à poids atomique donné, selon lequel on soumet la charge (2) à au moins un premier rayonnement X ayant un premier spectre et on détermine une classe de numéro atomique à laquelle appartiennent les matériaux dont est constituée la charge traversée par les rayonnements X par discrimination haute énergie, caractérisé en ce que, en outre, on mesure au moins un rayonnement y ou neutronique émis spontanément par la charge, on détermine une classe d'émission de rayonnement spontané y et/ou neutronique du matériau dont est constitué la charge à partir de la mesure de rayonnement spontané et on détermine une classe d'intérêt du matériau de la charge à partir de la classe de numéro atomique et de la classe de rayonnement spontané déterminées.
2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, en outre, on soumet la charge à un rayonnement neutronique dont on mesure le taux d'absorption, afin de contribuer à ladite détermination de la classe de numéro atomique.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que on détermine le taux d'absorption du rayonnement et la classe de numéro atomique en une pluralité de zones de la charge de façon à constituer une image en transparence de la répartition dans la charge des classes d'intérêt détectées.
4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, par un mouvement relatif de la charge et d'un dispositif de détection de la présence d'objets suspects, on fait défiler la charge, d'une part, entre au moins un émetteur de rayons X, et éventuellement un émetteur de neutrons, et une pluralité de détecteurs de rayons X, et éventuellement une pluralité de détecteur de neutrons, disposés selon au moins une ligne s'étendant dans un plan d'analyse (P) traversé par la direction de déplacement de la charge, et, d'autre part, en regard d'un détecteur de rayons y et/ou de neutrons adapté pour effectuer une analyse par section, on effectue des mesures d'absorption de rayons X correspondant à deux spectres et des mesures de rayonnement spontané y ou neutronique, pour une pluralité de positions relatives successives de la charge et du dispositif de détection de la présence d'objets suspects, et on associe les mesures d'absorption de rayonnement X et de rayonnement spontané y ou neutronique de façon à établir une cartographie de la classe d'intérêt des matériaux dont est constituée la charge.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins un rayonnement X à une énergie maximale suffisante pour provoquer de la photofission et en ce que, en outre, on effectue une mesure d'émission de neutrons résultant de la photofission et en ce qu'on utilise l'évaluation de la classe de numéro atomique, l'évaluation de l'émission de rayonnement spontané y ou neutronique et l'évaluation d'émission de neutrons résultant de la photofission pour déterminer la classe d'intérêt du matériau de la charge.
6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on fait défiler la charge entre une pluralité d'émetteurs de rayonnement et une pluralité de détecteurs, de façon à effectuer une pluralité de détection selon une pluralité de plans d'analyse et/ou de directions d'analyse.
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'à partir des mesures effectuées par les détecteurs, on élabore au moins une image du contenu de la charge et de la répartition des classes d'intérêt que l'on met à la disposition d'un opérateur.
8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, lorsqu'on détecte la présence d'un matériau correspondant à une classe d'intérêt devant être détectée, on émet un signal d'alerte, par exemple sonore et/ou visuel.
9.- Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, du type comprenant au moins un émetteur de rayons X (3) adapté pour émettre des rayons X avec une énergie maximale supérieure à 1 MeV, pour permettre d'effectuer une discrimination haute énergie, au moins un détecteur de rayons X (5), un module (7) de commande et de traitement relié à l'émetteur de rayons X et à chaque détecteur de rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins un détecteur de rayonnement y ou neutronique (6) relié au module de commande et de traitement.
10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le module de commande et de traitement (7) est adapté pour que les émissions de rayons X soient réalisées par impulsions (10, 11 ) séparées par des intervalles de temps (13) suffisants pour effectuer des mesures d'émission de rayonnement y et neutraliser le détecteur de rayonnement y pendant les émissions de rayons X et l'activer pendant les intervalles (13) entre émissions de rayons X.
11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que les détecteurs de rayons X (5) sont disposés selon une colonne, en regard de l'émetteur de rayons X (3), en ce que le dispositif comprend un moyen pour assurer un déplacement relatif d'une charge à analyser et des moyens d'émission de rayons X et de détection de rayonnements X, y ou neutronique, et des moyens pour associer le déplacement de la charge et les mesures de rayonnement de façon à associer la détection de rayonnement y ou neutronique et la détection d'un numéro atomique donné pour générer, le cas échéant, une alarme et, éventuellement, réaliser au moins une image de la répartition dans la charge des classes d'intérêt des matériaux de la charge.
12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce qu'il est adapté pour inspecter un container ou une remorque de camion, ou un véhicule.
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