FR2490479A1 - Appareil de radiologie comportant un tube intensificateur d'image radiologique - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE RADIOLOGIE COMPORTANT UN TUBE INTENSIFICATEUR D'IMAGE RADIOLOGIQUE. UN TUBE INTENSIFICATEUR D'IMAGE RADIOLOGIQUE 8 EST SOUMIS A UN RAYONNEMENT X AYANT TRAVERSE LE CORPS A OBSERVER 7. CE RAYONNEMENT X PROVIENT D'UN TUBE A RAYONS X 2, SUIVI D'UN FILTRE 3 PERMETTANT DE REGLER LE POUVOIR DE PENETRATION DU RAYONNEMANT DANS LE CORPS. UN ECRAN 4, CONSTITUE D'UN MATERIAU ABSORBANT LE RAYONNEMENT ET PERCE D'UNE FENTE 5, PEUT ETRE INTERPOSE ENTRE LE FILTRE ET LE CORPS A OBSERVER. UN DISPOSITIF PHOTOSENSIBLE 10 CONSTITUE DE N ELEMENTS PHOTOSENSIBLES ALIGNES RECOIT ALORS LA LIGNE LUMINEUSE EN PROVENANCE DU TUBE INTENSIFICATEUR.

Description

La présente invention concerne un appareil de radiologie comportant un tube intensificateur d'image radiologique.

La radiologie à fente est bien connue de l'art antérieur, notamment grâce à des articles tels que ceux publiés dans la revue "Radiology", en septembre 1975, volume 116, pages 631 à 635 et en septembre 1976, volume 120, pages 691 à 694.

Les études sur la radiologie à fente ont montré que pour diminuer le rayonnement X diffusé par le corps à observer et qui provoque une diminution du contraste et de la dynamique des images, il faut utiliser, au lieu de l'habituel cône de rayons X, un éventail fin de rayons X.

Le corps à observer est alors balayé, ligne après ligne, au lieu d'être balayé en une seule fois.

En radiologie à fente, le rayonnement X, produit par un tube à rayons X, est donc envoyé sur un écran constitué d'un matériau absorbant le rayonnement X mais percé d'une fente qui ne laisse passer qu'un éventail fin de rayons X.

On connaît par l'article de D. Sashin et ai, publié en mars 1979 par la revue I.E.E.E., pages 153 à 158, un dispositif de radiologie à fente dans lequel, après avoir traversé le corps à observer, le rayonnement X vient frapper un écran fluorescent sur lequel il crèe une ligne lumineuse. Cette ligne lumineuse est ensuite reprise par une optique à lentilles et focalisée sur un réseau linéaire de photodiodes.

La radiologie à fente présente l'avantage d'augmenter le contraste et la dynamique des images ; elle présente par contre l'inconvénient de nécessiter un déplacement relatif du corps à observer et de l'appareil de mesure, ainsi qu'un temps d'examen très long du corps à observer.

Dans le cas du dispositif de D. Sashin, la radiologie à fente présente aussi l'inconvénient de nécessiter des doses de rayonnement très élevées (750 milli-R5ntgen/image, ce qui équivaut à 1,93.10-4 Cb. kg-l/image). kg~1limage).

On connaît un autre dispositif de radiologie à fente, désigné sous le nom de "scout view", dans lequel après avoir traversé le corps à observer le rayonnement X vient frapper des détecteurs individuels de rayons X.

Les doses de rayonnement nécessaires sont faibles, mais cet autre dispositif est très coûteux.

La présente invention concerne un appareil de radiologie qui comporte un tube intensificateur d'image radiologique soumis à un rayonnement X ayant traversé le corps à observer. Ce rayonnement provient d'un tube à rayons X suivi d'un filtre qui permet de régler le pouvoir de pénétration du rayonnement dans le corps. Un écran constitué d'un matériau absorbant le rayonnement X et portant une fente est interposé entre le filtre et le corps à observer. Enfin, un dispositif semi-conducteur photosensible constitué de N éléments photosensibles alignés reçoit la ligne lumineuse en provenance du tube intensificateur.

L'appareil selon la présente invention présente l'avantage par rapport au dispositif de D. Sashin de ne nécessiter que des doses de rayonnement peu élevées, à cause de la présence du tube intensificateur d'image radiologique, désigné dans ce qui suit par les initiales I.I.R.; cet appareil est aussi moins coûteux que le dispositif de "scout view".

L'adjonction de iS.I.R. au dispositif de D. Sashin -n'est pas évidente. En effet, jusqu'à présent, les tubes I.I.R. et la radiologie à fente constituaient des techniques de -radiologie bien distinctes réservées à des usages différents, la radiologie à fente permettant d'obtenir de meilleures images que les tubes I.I.R. au prix de certaines contraintes (lenteur- doses ou prix élevés...). De plus, il existe un préjugé à l'utilisation de 1'IJ.R. dans une chaîne de radiologie qui tient aux distorsions importantes introduites par ce tube.La présence de 1'I.I.R. dans l'appareil selon l'invention oblige à adapter le dispositif photosensible pour tenir compte des distorsions de l'l.I.R. ; diverses autres adaptations sont également prévues pour compenser ces distorsions au niveau de la fente ou au niveau des déplacements relatifs des divers éléments de l'appareil.

Enfin, plusieurs modes de réalisation de l'appareil selon l'invention utilisent des I.I.R. spécialement adaptés.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit des moyens permettant la mise en place ou bien le retrait de l'écran percé d'une fente. Simultanément, un commutateur optique permet d'envoyer la ligne lumineuse en provenance du tube I.I.R. sur le dispositif semiconducteur photosensible constitué de N éléments alignés, ceci lorsque l'écran percé d'une fente est en place, ou bien le commutateur permet d'envoyer l'image du champ d'entrée total de 1'IJ.R. sur une pellicule photographique, une caméra de cinéma, une caméra de télévision..., c1est-à-dire sur un dispositif photosensible standard, ceci lorsque l'écran percé d'une fente est retiré.

L'appareil selon l'invention se présente alors comme muni d'une option supplémentaire par rapport aux I.I.R. qui permet de passer de 1'I.I.R. seul à la radiologie à fente (utilisant 1'I1.R.).

Ainsi l'utilisateur, le radiologue par exemple, peut utiliser l'l.I.R. sans écran à fente, comme il en a l'habitude, et lorsqu'il désire une image de meilleure qualité, il met en oeuvre l'écran à fente et le dispositif photosensible constitué d'éléments alignés, sans pour autant augmenter les doses de rayonnement.

L'appareil selon l'invention peut être utilisé aussi bien en radiologie médicale qu'industrielle.

D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent:
- La figure 1, une vue schématique d'ensemble de l'appareil de radiologie selon l'invention;
- La figure 2, une vue de dessus d'une partie de l'écran 4 de la figure I
- La figure 3, une vue#de dessus du dispositif photosensible 10 de la figure 1 ;
- Les figures 4 et 5, un mode de réalisation d'un dispositif de lecture, séquentielle et synchrone, des éléments du dispositif photo sensible 10;
- La figure 6, un autre mode de réalisation d'un dispositif de lecture synchrone;;
- La figure 7, une possibilité de disposition des dispositifs photosensibles 10 dans le cas où on utilise plusieurs fentes parai- vièles 5;
- La figure 8, une vue de dessus de l'écran 4 percé d'une fente non rectangulaire 5;
- La figure 9, un mode de réalisation de 1'I.I.R. utilisé dans l'appareil selon l'invention;
- Les figures 10a, b, et c, une vue de dessus et deux vues en coupe longitudinale d'un I.I.R plat à dégrandissement;
- La figure 11, une vue schématique d'ensemble de l'appareil de radiologie selon l'invention utilisant un I.I.R. à focalisation de proximité et sensiblement plat;
- La figure 12, une vue en coupe longitudinale d'un IJ.R. à focalisation de proximité et sensiblement plat;;
- Les figures 13 à 16, des vues en coupe transversale illustrant divers procédés de fabrication de la photocathode d'un I.I.R. à focalisation de proximité et sensiblement plat.

Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées.

La figure 1, représente une vue schématique d'ensemble de l'appareil de radiologie selon l'invention.

Un tube à rayons X 2, alimenté par un générateur de tension 1, émet un faisceau de rayons X dont les contours sont représentés en pointillés sur la figure. Ce faisceau de rayons X traverse un filtre 3 qui permet de régler le pouvoir de pénétration du rayonnement dans le corps à observer 7. Après le filtre, on trouve un écran 4 qui est constitué d'un matériau de poids atomique élevé, tel que du plomb, qui absorbe le rayonnement X. Cet écran présente une fente longitudinale 5 qui laisse passer un éventail fin de rayons X. Cet éventail de rayons X traverse le corps à observer 7 qui est porté par une table radiologique 6.

Après avoir traversé le corps à observer, le rayonnement, toujours en éventail, se trouve modulé - par les différences d'atténuation de ce corps. Le rayonnement X est alors reçu sur la face d'entrée d'un tube I.I.R. 8. Sur l'écran de sortie de l'l.l.R. apparait une ligne lumineuse qui est reprise par un élément optique 9, constitué par un ensemble de lentilles ou de fibres optiques. Cette ligne lumineuse est focalisée par l'élément optique 9 sur un dispositif semi-conducteur photosensible 10. Ce dispositif photosensible 10 est constitué de N éléments photosensibles alignés qui reçoivent la totalité de la ligne lumineuse recueillie sur l'écran de sortie de l'1.I.R. 8.

On cbtient une image bi-dimentionnelle, selon deux axes orthogonaux ox et oy, du corps à observer, en opérant un mouvement de translation relatif du corps à observer et de l'appareil, qui est symbolisé par une double flèche sur la figure.

L'image cherchée est décomposée selon l'axe oy en M lignes, de pas A y, de N points de résolution correspondant aux N éléments photosensibles du dispositif 10.

Lorsqu'on a enregistré en mémoire les N signaux correspondant à une ligne, on passe à la suivante en opérant un déplacement relatif de #y de l'appareil et du corps à observer. Le déplacement peut aussi être continu, le dispositif photosensible intègre alors le signal de sortie pendant un déplacement égal à ay et la lecture est faite ensuite.

Lorsqu'on a balayé les M lignes de N points de l'image, la mémoire vive 13 contient N x M valeurs de Q bits, si chaque éléments du dispositif photosensible 10 est lu par un dispositif électronique 11, suivi par un convertisseur anaIogique-numérique 12 fournissant Q bits.

Un ordinateur 14 effectue alors à partir des informations contenues dans la mémoire vive diverses opérations de traitement d'images. L'image traitée est ensuite rechargée dans la mémoire vive et à partir de celle-ci visualisée sur un moniteur 15, ou transférée sur une unité de disques 16, une bande magnétique 17, une pellicule photographique ou un photocopieur 18.

L'appareil selon l'invention peut aussi être utilise dans un tomographe axial transverse où le mouvement relatif du corps à observer et de l'appareil est un mouvement #de rotation d'axe perpendiculaire au plan du faisceau de rayons X en éventail et non un mouvement de translation. Pour chaque angle d'incidence du faisceau sur le corps, on lit sur le dispositif photosensible N signaux qui correspondent à la projection sur ce dispositif de la ligne lumineuse recueillie sur l'!J.R. A partir de ces diverses lignes lumineuses, on peut reconstruire l'image d'une coupe du corps à observer par calculateur analogique ou ordinateur.

Que le mouvement relatif du corps à observer et de l'appareil soit un mouvement de rotation ou de translation, l'invention couvre essentiellement deux types d'appareils;
- un premier type d'appareil dans lequel il y a en permanence l'écran 4 percé d'une fente 5 et le dispositif photosensible 10. Ce type d'appareil ne permet donc de réaliser que de la radiologie à fente, avec des doses de rayonnement peu élevées grâce à l'1J.R.;
- un second type d'appareil dans lequel des moyens non représentés sur la figure, mais bien connus de l'art antérieur, permettent la mise en place ou bien le retrait de l'écran 4 percé d'une fente 5.Simultanément, un commutateur optique permet d'envoyer chaque ligne lumineuse en provenance de l'IJ.R. sur le dispositif photosensible 10, ceci lorsque l'écran percé d'une fente est en place, ou bien le commutateur permet d'envoyer l'image du champ d'entrée total de l'IJ.R.sur une pellicule photographique, une caméra de cinéma, une caméra de télévision ... c'est-à-dire sur un dispositif photosensible standard, ceci lorsque l'écran percé d'une fente est retiré. Ce second type d'appareil peut donc fonctionner en I.I.R. seul ou en radiologie à fente avec Il.R.

Dans le traitement qui est réalisé par ordinateur sur les signaux pris sur le dispositif photosensible, on a intérêt à inclure un filtrage passe-bande en fonction des fréquences spatiales de façon à éliminer les écarts de brillance entre le bord et le centre de l'image, ce qui permet d'accroître le contraste apparent de l'image.

Ces écarts de brillance sont dus notamment au tube à rayons X 2etàl'l.I.R. 8.

Le traitement par ordinateur peut aussi inclure une conversion logarithmique. Cette conversion peut aussi être réalisée soit analogiquement avant la conversion analogique-numérique, soit au moment de cette conversion.

La figure 2, représente une vue de dessus d'une partie de l'écran 4 qui absorbe le rayonnement X. Cette vue de dessus montre la fente 5 de section généralement rectangulaire dont cet écran est percé. Sur la figure 2, cette fente a pour dimensions: L selon ox et
H selon oy.

Il est très important de pouvoir projeter entièrement à la surface du dispositif photosensible la ligne lumineuse prélevée sur l'écran de l'l.I.R., c'est-à-dire l'image de la fente 5. En effet, en usage médical, cela permet de pas accroître inutilement les doses de rayonnement reçues par le patient. Il faut donc tenir compte pour déterminer les dimensions du dispositif photosensible des distorsions dues à l'élément optique de focalisation 9, ainsi que des distorsions de l'I.I.R. Comme par ailleurs, la résolution linéaire de l'image selon l'axe ox doit être bonne on doit utiliser des éléments photosensibles de dimension selon l'axe oy plus de 10 fois supérieure à leur dimension selon l'axe ox, supérieure à 200ut par exemple.

La figure 3, représente une vue de dessus du dispositif photosensible 10. Ce dispositif est constitué de N éléments photosensibles alignés selon l'axe ox et repérés el à eN.

On désigne par 1 et h les dimensions selon ox et oy du dispositif photosensible, et par p le pas selon ox entre deux éléments photosensibles voisins. Selon l'axe oy, les éléments photosensibles s'étendent sur toute la dimension du dispositif photosensible.

Sur la figure 3, on a représenté en trait alterné l'image idéale, et donc rectangulaire, de la fente 5 sur la dispositif photosensible.

Cette image a pour dimension selon ox et oy, L/D et H/D, où D = L/1 est le dégrandissement total du dispositif entre la fente et le dispositif photosensible. Ce dégrandissement est dû à la géométrie du système, au dégrandissement de l'l.I.R. et à celui de l'optique de focalisation 9. te terme "dégrandissement", d'usage courant, désigne l'inverse du grandissement.

Sur la figure 3, on a également représenté en trait alterné l'image réelle et déformée de la fente 5 sur le dispositif photosensible.

On constate qu'il est nécessaire de donner au minimum au dispositif photosensible des dimensions selon ox et oy égale à: L ID et H#ID, avec L*ID = (L/D).(1 +81) où 81 est de l'ordre de 10% et avec H*/D =(H/D).(1 + h) Où gh est de l'ordre de plusieurs dizaines de %.

On connaît des dispositifs photosensibles constitués de photodiodes et pouvant être utilisés dans l'appareil selon l'invention. L'un de ces dispositifs comporte N = 1024 photodiodes, séparées par un pas p = 25um. Il a pour dimensions h = 0,43 mm et 1 = 25,4 mm.

La dimension des photodiodes selon l'axe oy est dans ce cas plus de 15 fois supérieure à leur dimension selon l'axe ox.

Un tel dispositif peut être aussi constitué de photo-transistors
MOS à la place des photo-diodes.

Pour ce dispositif, on choisit les ordres de grandeurs suivants:
N = 500 à 2000
p= 10 à 40 > um
1= 15à 25mm
On va voir maintenant comment on obtient un ordre de grandeur de h, la dimension du dispositif photosensible selon oy.

Supposons qu'on veuille couvrir un champ objet, au niveau de l'objet à examiner, de dimension L' selon l'axe ox . Par exemple, on choisit L' = 40 cm. Le rapport L'/L tel que: L'/L 5') 1 est lié à la géométrie du système.

Si on choisit: L' = L = 40 cm et 1 = 20 mm, il faut avoir un dégrandissement D égal à: D = L/1 = 20.

Au niveau de l'objet à examiner, le champ objet, de dimension
H' selon l'axe oy, varie entre quelques dixièmes de millimètres et quelques millimètres.

La dimension H' varie en fonction de divers facteurs tels que la résolution souhaitée, la dose de rayonnement à ne pas dépasser pour faire une image, la vitesse de balayage nécessaire pour faire ligne après ligne l'image en un temps donné. Elle dépend aussi de la plus petite dimension selon l'axe oy qu'il est possible de donner à la fente 5.

On choisit par exemple : H' = 4 mm. On a alors: H = 4 mm lorsque comme cela est généralement le cas Itélément optique de focalisation 9 est symétrique et H'/H = L'IL = 1.

La dimension H/D égale alors 0, 2mm.

On a vu précédemment qu'en raison des distorsions de 1'I.I.R, et de l'optique de focalisation, la dimension h du dispositif doit être au minimum égale à H*/D = (H/D).(1 + h). On choisit donc la dimension h égale à quelques dixièmes de millimètres et donc typiquement plus de 10 fois supérieure au pas p.

Pour projeter plus facilement la totalité de l'image de la fente 5 sur la surface du dispositif photosensible, on peut utiliser un élément optique de focalisation 9 dissymétrique, c'est-à-dire dont le dégrandissement selon oy soit plus important que le dégrandissement selon ox.

Cette dissymétrie peut être réalisée:
- par l'utilisation d'une ou plusieurs lentilles "cylindriques" si l'élément optique est constitué de lentilles;
- par l'utilisation de fibres optiques "côniques" dont la cônicité n'est pas identique dans toutes les diréctions, si l'élément optique est constitué de fibres optiques.

Que l'élément optique de focalisation 9 soit symétrique ou non, il est souhaitable de pouvoir régler le gain global de l'appareil, c'està-dire de la valeur des signaux électriques de lecture du dispositif photosensible par rapport au flux des rayons X à l'entrée.

Lorsque l'élément optique est constitué de lentilles, le réglage du gain se fait par un diaphragme oufet en disposant des filtres entre la sortie de l'I.I.R. et le dispositif photosensible.

Lorsque l'élément optique est constitué de fibres optiques, le gain est réglé par la tension d'accélération de l'IJ.R.

Chaque élément photosensible du dispositif 10 donne une charge électrique proportionnelle à la lumière qu'il a reçue.

La lecture des éléments peut être séquentielle, comme ceia est représenté schématiquement sur la figure b. Chaque élément photosensible el à eN est relié à un interrupteur il à iN et tous ces interrupteurs ont une borne commune reliée à un amplificateur de lecture 19. Il suffit de fermer ces interrupteur l'un après l'autre pour réaliser la lecture séquentielle du dispositif photosensible. Ces interrupteurs sont généralement constitués par des transistors MOS commandés par un registre à décalages.

La lecture des éléments peut Are synchrone comme cela est représenté schématiquement sur la figure 5. Chaque interrupteur il est alors relié à une photodiode et à un étage d'un registre à décalages 20, et tous les interrupteurs sont fermés simultanément.

La lecture de l'information se fait en série par décalage de l'information d'un étage du registre au suivant. Le registre à décalages peut être du type CCD, BBD
Tous les circuits électroniques nécessaires à la lecture des charges du dispositif photosensible peuvent être intégrés sur le même support semi-conducteur que les photodiodes-ou les photos transistors.

La figure 6, représente un autre mode de réalisation d'un dispositif de lecture synchrone 20.

Ce dispositif permet la lecture d'un dispositif photosensible 10 comportant K lignes superposées selon oy de N éléments photosensibles el à eN, telles que celle représentée sur la figure 5 mais de hauteur h/K selon oy. Chaque élément d'une même ligne de ce dispositif est, comme sur la figure 5, relié par l'intermédiaire d'un interrupteur à un étage d'un registre à décalages. Ces interrupteurs sont manoeuvrés simultanément.

Sur la figure 6, on n'a représenté que les K registres à décalages R1 à RK qui permettent la lecture de ce dispositif photosensible.

Le déplacement de l'information se fait selon oy d'un étage d'un registre à I'étage correspondant du registre voisin en synchronisme avec le déplacement relatif de l'appareil et du corps à observer. Dans le dernier registre RK on recueille l'information correspondant à une même ligne du corps à observer, en effectuant le transfert de l'information selon ox, pendant le temps s'écoulant entre deux transfert successifs selon l'axe oy.

Ainsi sans modifier la vitesse de balayage du rayonnement sur le corps à observer, on augmente le temps d'intégration des charges tout en multipliant la résolution par le nombre K de lignes adjacentes.

Il est également possible d'utiliser le dispositif représenté sur la figure 6 sans effectuer de transfert de l'information selon oy.

Le tube à rayons X 2 fonctionne alors en impulsions. A chaque impulsion, les K registres R1 à RK sont lus.

Entre deux impulsions successives, le déplacement relatif de l'appareil et du corps à observer est égal à h, alors qu'il n'est que de h/K dans le cas où on transfère l'information selon oy et où on ne lit que le registre RK.

Selon une autre variante, on peut aussi - utiliser plusieurs éventails de rayons X parallèles entre eux et issus de plusieurs fentes parallèles 5.

Cette variante présente l'avantage:
- soit de diminuer l'amplitude du déplacement relatif de l'appareil et du corps à observer qui permet de balayer toute la surface du corps;
- soit d'augmenter le rapport signal/bruit en permettant l'acquisition de plusieurs mesures pour un même point du corps à observer et ceci avec un seul balayage du corps;
- soit d'augmenter la résolution selon l'axe ox si les éléments des dispositifs photosensibles recevant ces éventails de rayons X sont décalés selon ox, comme cela est représenté pour deux dispositifs sur la figure 7.

Dans le cas où on utilise plusieurs éventails de rayons X, on est obligé de disposer de plusieurs dispositifs photosensibles 10. Lorsque l'encombrement de ces dispositifs est suffisamment réduit pour qu'on puisse les mettre côte à côte, un seul élément optique de focalisation 9 suffit pour former sur ces dispositifs plusieurs lignes lumineuses. Si l'encombrement de ces dispositifs est trop important, on doit créer plusieurs plans focaux distincts, un pour chaque dispositif. On utilise alors des séparateurs optiques à lentilles et lames séparatrices par exemple.

Pour réaliser le déplacement relatif du corps à observer et de l'appareil de mesure, plusieurs solutions sont possibles:
- Pappareillage est fixe et la table supportant le corps à observer se déplace avec celui-ci;
- la table et le corps à observer sont fixes et c'est l'ensemble de l'appareillage (tube à rayons X, filtre, écran à fente, lJ.R., élément optique, dispositif photosensible) qui se déplace;
- la table et le corps à observer sont fixes ainsi que le tube à rayons X, le filtre, 1'I.I.R. et l'élément optique mais on déplace devant le tube à rayons X l'écran 4 muni d'une fente 5 et on déplace en synchronisme le dispositif photosensible 10.L'éventail de rayons
X balaie alors toute la surface de l'écran d'entrée de l'1.l.R.

Pour compenser les distorsions dues à l'lJ.R. qui varient selon que l'éventail de rayons X arrive au centre de l'écran d'entrée de l'l.l.R. ou plus près des bords, on utilise une fente, non rectangulaire, telle par exemple celle représentée sur la figure et qui se déforme au cours du déplacement.

- une dernière solution diffère de la solution précédente car on déplace aussi l'IJ.R. ce qui supprime les distorsions variables en fonction de la partie utilisée de l'écran d'entrée de l'IJ.R.

Excepté dans la troisième solution proposée, la ligne image se projette toujours sur la même partie du champ d'entrée de l'I.I.R. qui a tendance ainsi à se marquer. Cela n'est pas gênant si cet I.I.R. ne sert qu'à faire de la radiologie à fente; mais lorsque le radiologue utilise cet IJ.R. pour faire des images à la manière usuelle en utilisant tout le champ d'entrée de l'I.I.R., on a intérêt à faire tourner 1'I.I.R. sur son axe de temps en temps pour changer la portion utilisée du champ d'entrée de lq.I.R. De plus la fente et le dispositif photosensible doivent être alors légèrement excentrés par rapport à l'axe de rotation de 1'I.I.R. pour éviter de marquer le centre de lq.I.R.

Pour limiter encore davantage les effets des rayons X diffusés, on place, lorsqu'on effectue de la radiologie à fente, devant l'écran d'entrée de l'lJ.R. un diaphragme en matériau opaque aux rayons X et muni d'une fente permettant le passage du faisceau de rayons X.

De même, lorsqu'on effectue de la radiologie à fente, pour diminuer l'effet du champ magnétique terrestre qui déforme l'image de la fente et risque de la faire sortir de la zone photosensible du dispositif 10, on place devant l'écran d'entrée de #Ij.R. un écran en ~u - métal muni d'une fente suffisante pour permettre le passage de l'éventail de rayons X. Cet écran peut faire partie de la gaine en P métal qui entoure- 1'I.I.R.

Dans le cas où l'l.l.R. est fixe, les fentes du diaphragme et de l'écran de y - métal doivent être suffisantes pour ne pas gêner le balayage de l'écran d'entrée de l'l.l.R. par l'éventail de rayons X. Il est également possible de prévoir un diaphragme et un écran de ,u - métal munis d'une fente juste suffisante pour permettre le passage de l'éventail de rayons X mais qui se déplacent en synchronisme avec le déplacement de l'éventail de rayons X.

Tout ce qui vient d'être dit précédemment s'applique aux deux types d'appareils selon l'invention: le premier type dans lequel il y a en permanence l'écran percé d'une fente et le dispositif photosensible, le second type, dans lequel on peut supprimer l'écran et remplacer le dispositif photosensible par une pellicule photographique, une caméra de télévision ou de cinéma...

Ce qui va être dit maintenant s'applique uniquement au premier type d'appareils.

Dans la variante représentée sur la figure 9, le dispositif photosensible 10 se trouve à l'intérieur même de l'enceinte du tube
I.I.R., à la place habituelle de l'écran d'observation de l'1.1.R. qui convertit les électrons en photons.

On a désigné par 21 et 22 l'écran qui assure la conversion des rayons X en photons et la photocathode qui assure la conversion des photons en électrons. On a repéré par 23, 24, et 25 les électrodes qui assurent la focalisation des trajectoires électroniques et qui assurent le gain en énergie des photo-électrons Enfin, on a désigné par 26 l'anode de l'I.I.R., par E sa tension d'alimentation, et par R1,
R2, R3, R4 les résistances de polarisation des trois électrodes 23, 24, 25 et de l'anode 26.

Cette variante permet de supprimer l'élément optique de focalisation 9 qui est coûteux, encombrant et lourd. Le dispositif photosensible 10 doit être alors sensible aux électrons, il peut être en silicium. Le réglage du gain de l'appareil est alors réalisé par la tension d'accélération de 1S.LR.

Dans les variantes décrites dans ce qui suit, on a adapté 1XI.I;R.

à son utilisation puisqu'il ne conserve qu'une faible partie de son écran d'entrée, cependant suffisante pour recevoir l'image de la fente. On est alors amené pour réaliser le déplacement relatif de l'appareil et du corps à examiner, dans le cas où on ne déplace pas le corps, à déplacer l'l.I.R. afin que l'image de la fente atteigne l'écran d'entrée de l'l.I.R.

On peut réaliser un lJ.R. à dégrandissement tronqué, et donc sensiblement plat. Les figures 10a, b, et c, représentent schérnatiquement cet I.I.R.

La figure 10a représente une vue de dessus de cet IJ.R.

montrant sa section sensiblement rectangulaire.

Les figures lOb et 10c, représentent des vues en coupe longitudinale de l'lJ.R. selon les plans A et B indiqués sur la figure 10a.

On a désigné par 27 la face d'entrée de l1I.1.R. qui peut être métallique, par 29 l'écran d'entrée de 1'I.I.R., par 30 son écran de sortie, et enfin par A l'anode de cet I.I.R. qui est conique.

Pour conserver les propriétés de focalisation de l'optique électronique cylindrique, on est amené à déposer sur les faces planes ou semi-planes de ce tube des électrodes en bandes semi-résistives 37 qui permettent de créer une répartition des potentiels semblable à celle d'un I.I.R. cylindrique.

On peut aussi réaliser un I.I.R. à focalisation de proximité, et donc sans dégrandissement, qui est sensiblement plat.

Le champ image d'entrée de cet lJ.R. est limité à une bande de 400 mm environ selon ox et de 10 à 20 mm selon oy. Ce tube est peu encombrant puisqu'il ressemble à un barreau. La figure 11, représente une vue d'ensemble de l'appareil de radiographie selon l'invention comportant un tel tube I.I.R. 8.

L'image de sortie de ce tube a la même dimension que l'image d'entrée (400 mm selon ox environ), elle est reprise par l'élément optique 9 et focalisée sur le dispositif photosensible 10 de petites dimensions (20 mm selon ox environ).

Cela impose de placer cet élément optique à une distance importante du dispositif photosensible. A 1 m, dans le cas où on utilise une lentille de 50 mm de distance focale par exemple. Il est possible de replier ce chemin optique sur lui-même par des lentilles ou des miroirs pour diminuer son encombrement.

Sur la figure 12, on a représenté une coupe longitudinale d'un l.I.R. à focalisation de proximité.

Ce tube comporte un écran d'entrée 29 constitué d'un écran scintillateur et d'une photocathode déposée sur l'écran sous vide.

Face à cet écran d'entrée se trouve un écran de sortie 30 scintillateur.

Les photo-électrons produits par la photocathode sont accélérés par une différence de tension importante, de l'ordre de 30 KV, appliquée entre l'écran d'entrée et l'écran de sortie. La focalisation de ces électrons est du type "de proximité", c'est-à-dire que la distance entre les deux écrans est suffisamment faible pour qu'avec une forte accélération des photo-électrons, ceux-ci aillent percuter l'écran de sortie juste en face de leur point d'émission et forment donc sur cet écran une image identique et de mêmes dimensions que celle fournie par l'écran d'entrée. L'énergie fournie lors de l'accélération des photo-électrons permet à chacun de ceux-ci de créer dans le matériau scintillateur de l'écran de sortie un grand nombre de photons lumineux.Ceux-ci sont collectés dans une faible proportion par l'élément optique de focalisation 9 à cause du dégrandissement optique nécessaire entre l'écran de sortie du- tube de 400 mm selon ox environ et le dispositif photosensible de 20 mm selon ox environ.

Les photons lumineux collectés par l'optique de focalisation 9 sont focalisés sur le dispositif photosensible 10.

La distance entre l'écran d'entrée 29 et l'écran de sortie 30 doit être faible pour permettre une bonne focalisation de proximité mais cependant suffisamment grande pour permettre une isolation sans claquages à une tension de 30 KV environ. On choisit une distance entre ces écrans qui varie entre 20 et 40 mm.

Ces tubes IJ.R. ont une enceinte à vide 39 de dimensions typiquement 500 mm selon ox, 100 mm selon oy et 50 mm selon oz.

Cette enceinte est faite de métal et de verre, mais on distingue les tubes dont l'enceinte est surtout faite de verre et ceux dont l'enceinte est surtout faite de métal. Dans les deux cas, cette enceinte comporte une fenêtre d'entrée et une fenêtre de sortie.

La fenêtre d'entrée doit laisser passer les rayons X sur 400 mm selon ox et 20 mm selon oy. Elle est donc formée par une ouverture dans l'épaisseur du métal de la face avant du tube, dans la version métallique. Cette ouverture est munie d'une fermeture étanche formée soit d'une lame de verre, soit d'une lame métallique mince, brasée ou soudée sur le métal épais de la face avant du tube.

Dans la version verre, comme c'est le cas sur la figure 12, la fenêtre d'entrée 27 est constituée seulement par l'enveloppe du verre du tube.

La fenêtre de sortie peut être constituée de fibres optiques mais c'est de préférence une fenêtre en verre, à faces parallèles ou ayant une ou ses deux faces cylindriques pour diminuer la hauteur apparente de l'image de sortie. Dans la version verre, cette fenêtre 28 est constituée soit par l'enveloppe du tube, soit par cette enveloppe déformée par un méplat et de dimensions 400 mm selon ox et 20 mm selon oy.

L'écran de sortie 30 est formé par dépôt d'une couche de matériau scintillateur, par exemple des grains de poudre P 20, par sédimentation et adsorption. Ce dépôt se fait soit sur une lame de verre pelliculaire lorsque le tube comporte une fenêtre de sortie en verre, soit directement sur le verre de la fenêtre ou sur les fibres optiques de la fenêtre.

Sur la figure 12, on a repéré par 31 le queusot d'évacuation, par 32 les passages verre-métal et par 33 des collets métalliques de scellement.

Un problème se pose avec les I.I.R. à focalisation de proximité qui est celui de la fabrication de la photocathode, sous vide, alors que l'enceinte à vide de ces tubes est de faibles dimensions.

On va décrire trois procédés de fabrication de la photocathode.

On peut déposer la photocathode sur l'écran scintillateur sous vide, mais en dehors de l'enceinte du tube. Dans une enceinte à vide de grandes dimensions, on introduit l'enceinte du tube, et l'écran d'entrée scintillateur, généralement réalisé par dépôt d'ICs sur un support d'aluminium de 0,5 mm d'épaisseur environ qui est rendu rigide ou fixé sur un cadre support. La photocathode est déposée sur l'écran scintillateur d'entrée dans une partie de la grande enceinte à vide de façon à ne pas salir le restant du tube par les produits de fabrication de la photocathode. Lorsque la photocathode est terminée, elle est introduite dans l'enceinte du tube qui est scellée par exemple avec un joint indium. Ce procédé permet de fabriquer la photocathode dans de bonnes conditions sans être gêné par la géométrie du tube.

On peut aussi fabriquer la photocathode directement dans le tube. Cela est représenté sur la figure 13 où on voit une coupe transversale d'un IJ.R. version verre.

Pour réaliser la photocathode, on introduit dans l'enceinte du tube 39 un générateur d'alcalin 38 et un générateur d'antimoine 37.

L'antimoine est placé dans une sorte de cornet 34 qui permet de protéger l'écran de sortie 30. Ce procédé de fabrication de la photocathode est simple mais il ne faut pas que l'écran de sortie 30 soit trop sensible aux produits utilisés pour fabriquer la photo cathode.

Les figures 14, 15 et 16 qui sont des coupes transversales d'un I.l.R. à focalisation de proximité, en version verre et en version métallique, illustrent un autre procédé de fabrication de la photos cathode.

La photocathode est fabriquée directement dans l'enceinte du tube I.I.R. en évitant de polluer l'écran de sortie avec les produits de sa fabrication.

Le tub comporte deux partîe#: une partie ou se trouve Pécran de sortie qui doit être protégé des vapeurs alcalines servant dans la fabrication de la photocathode et une partie annexe qui sert d'auxiliaire dans la fabrication de la photocathode
L'écran d'entrée peut être monté sur pivot 33, pour passer de la position qu'il occupe lors de la fabrication de la photocathode, où il est vertical, sur les figures 14 et 15 à la position qu'il occupe en fonctionnement, où il est horizontal.

Sur la figure 14, une cloison très mince 35 est utilisée pour parfaire l'isolement de l'écran de sortie 30 lors de la fabrication de la photocathode.

L'écran d'entrée peut aussi être monté sur rails et glisser d'une partie à l'autre du tube. Sur la figure 16, la partie gauche du tube est utilisée pour la fabrication de la photocathode et la partie droite pourle fonctionnement normal. Ces deux parties sont séparées par une doison 36 percée d'une fente. L'écran d'entrée monté sur rails glisse d'une partie du tube à l'autre à travers la cloison percée.

Enfin, les écrans d'entrée et de sortie peuvent être fixes et un compartiment dans lequel se trouvent les générateurs- d'alcalin et d'antimoine peut glisser pour se positionner entre les écrans d'entrée et de sortie lors de la fabrication de la photocathode. La fabrication de la photocathode terminée, on écarte ce compartiment pour que le tube puissse fonctionner.

Claims (28)

1. REVENDICATIONS

   l.Appareil de radiologie comportant un tube intensificateur d'image radiologique (8), soumis à un rayonnement X ayant traversé le corps à observer (7), ce rayonnement ayant été émis par un tube à rayons X (2) suivi d'un filtre (3) permettant de régler le pouvoir de pénétration du rayonnement dans le corps, caractérisé en ce qu'un écran (4) constitué d'un matériau absorbant le rayonnement X et portant une fente (5) est interposé entre le filtre et le corps à observer et en ce qu'un dispositif semi-conducteur photosensible (10) constitué de N éléments photosensibles alignés (el à eN) reçoit la ligne lumineuse en provenance du tube intensificateur.
2. 2. Appareil de radiologie comportant un tube intensificateur d'image radiologique (8), soumis à un rayonnement X ayant traversé le corps à observer (7), ce rayonnement ayant été émis par un tube à rayons X (2) suivi d'un filtre (3) permettant de régler le pouvoir de pénétration du rayonnement dans le corps, caractérisé en ce qu'un écran (4) constitué d'un matériau absorbant le rayonnement X et percé d'une fente (5) est interposé entre le filtre et le corps à observer-et en ce qu'un dispositif semi-conducteur photosensible (10) constitué de N éléments photosensibles alignés (e1 à p reçoit la ligne lumineuse en provenance du tube intensificateur, et caractérisé en ce que cet appareil comporte des moyens permettant la mise en place ou bien le retrait de l'écran (4) percé d'une fente (5) cependant que, simultanément, un commutateur optique permet d'envoyer la ligne lumineuse en provenance du tube intensificateur (8) sur le dispositif semi-conducteur photosensible (10) constitué de

   N éléments alignés, ceci lorsque l'écran percé d'une fente est en place, ou bien ce commutateur permet d'envoyer l'image du champ d'entrée total de 1'I.I.R. sur un dispositif photosensible standard, ceci lorsque I'écran percé d'une fente est retiré.
3. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif photosensible (10) est placé à l'intérieur de l'enceinte à vide du tube I.I.R. (8) à la place habituelle de I'écran d'observation de l'lJ.R. qui convertit les électrons en photons.
4. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l1l.l.R. (8) est un I.I.R. à dégrandissement, sensiblement plat, ne comportant que la partie de l'écran d'entrée habituel des I.I.R.

   suffisante pour recevoir l'image de la fente (5).
5. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1'I.I.R. (8) est un l.I.R. à focalisation de proximité dont la fenêtre d'entrée (27) est juste suffisante pour recevoir l'image de la fente (5).
6. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la photocathode de l'écran d'entrée (29) de 1'I.I.R. est déposée sous vide sur l'écran scintillateur de l'écran d'entrée de I'I.I.R., en dehors de l'enceinte de l'I.I.R.(39) mais à l'intérieur d'une enceinte à vide de grandes dimensions, l'écran d'entrée étant ensuite introduit dans l'enceinte de 1'I.I.R. qui est également contenue dans l'enceinte de grandes dimensions.
7. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la photocathode de l'écran d'entrée (29) de l'I.I.R. est réalisée sous vide à l'intérieur même de l'enceinte à vide de 1'I.I.R. (39), des générateurs d'antimoine (37) et d'alcalin (38) étant disposés dans cette enceinte et un cornet (34) qui contient les générateurs d'antimoine (37) protégeant l'écran de sortie (30) de 1'I.I.R. contre les vapeurs des générateurs d'antimoine.
8. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la photocathode de l'écran d'entrée (29) de l'lJ.R. est réalisée sous vide à l'intérieur même de l'enceinte à vide de 1'I.I.R.(39), l'enceinte à vide de 1'I.I.R. comportant lors de cette fabrication deux parties, une partie où se trouve l'écran de sortie (30) de lTI.l.R. et une partie qui est utilisée pour la fabrication de la photocathode qui contient les générateurs d'antimoine (37) et d'acalin (38).
9. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux parties de l'enceinte à vide de PI,I,R. sont déterminées par l'écran d'entrée (29) de 1'I.I.R. qui est mobile autour d'un pivot (33), une fois la fabrication de la photocathode réalisée, cet écran d'entrée subissant une rotation de 900 qui le rend parallèle à l'écran de sortie (30).
10. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une cloison (36) percée d'une fente sépare l'enceinte de llJ.R. en deux parties et en ce que l'écran d'entrée (29) monté sur rails passe dune partie de l'enceinte à l'autre après que la photocathode ait été fabriquée.
11. 11. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la photocathode de l'écran d'entrée (29) de iL'IçIR est réalisée sous vide à l'intérieur même de l'enceinte à vide de 1'I.I.Et. (39) et en ce qu'un compartiment dans lequel se trouvent les générateurs d'antimoine (37) et d'alcalin (38) est positionné entre les écrans d'entrée (29) et de sortie (30) de l'ILR. lors de la fabrication de la photocathode.
12. 12. Appareil selon l'une des revendication 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant un mouvement de translation relatif du corps à observer (7) et de l'appareil.
13. 13. Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant un mouvement relatif du corps à observer (7) et de l'appareil qui est un mouvement de rotation d'axe perpendiculaire au plan du faisceau de rayons X en éventail issu de la fente (5).
14. 14. Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les N éléments photosensibles (el à eN) du dispositif (10) qui sont alignés selon l'axe ox ont une dimension selon l'axe oy plus de 10 fois supérieure à leur dimension selon l'axe ox.
15. 15. Appareil selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'élément optique (9) qui assure la focalisation sur le dispositif photosensible (10) de la ligne lumineuse recueillie sur l'écran de sortie de 1'I.I.R. (8) est dissymétrique, son dégrandissement selon l'axe oy étant plus important que son dégrandissement selon l'axe ox.
16. 16. Appareil selon l'une des revendications I à 15, caractérisé en ce que chaque élément (el à eN) du dispositif photosensible (10) est reliée à un interrupteur (il à iN), ces interrupteurs ayant une borne commune reliée à un amplificateur de lecture (19) et ces interrupteurs étant fermés l'un parès l'autre pour réaliser la lecture sequentielle du dispositif photosensible (10).
17. 17. Appareil selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que chaque élément (e1 à eN) du dispositif photosensible (10) est reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur (il à iN) à un étage d'un registre à décalages (20), ces interrupteurs étant fermés simultanément pour réaliser la lecture synchrone du dispositif photosensible (1 o).
18. 18. Appareil selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le dispositif photosensible (10) comporte plusieurs lignes superposées selon l'axe oy de N éléments photosensibles (el à chaque élément d'une même ligne de ce dispositif photosensible étant relié par l'intermédiaire d'un interrupteur à un étage d'un registre à décalages (Rî à RK > et ces interrupteurs étant manoeuvrés simultanément.
19. 19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le déplacement de l'information se fait selon l'axe oy d'un étage d'un registre à l'étage correspondant du registre voisin en synchronisme avec le déplacement relatif de l'appareil et du corps à observer, l'information correspondant à une même- ligne du corps à observer étant recueillie dans le dernier registre (RK) en effectuant le transfert de l'information selon ox pendant le temps s'écoulant entre deux transferts successifs selon l'axe oy.
20. 20. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le tube à rayons X (2) fonctionne en impulsions, tous les registres (R1 à

    RK) étant lus par transfert de l'information selon oy à chaque impulsion et caractérisé en ce que le déplacement relatif de l'appareil et du corps à observer, entre deux impulsions, égale la hauteur totale (h) selon oy du dispositif photosensible (10).
21. 21. Appareil selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'un filtrage passe-bande en fonction des fréquences spatiales est effectué sur les signaux prélevés sur le dispositif photosensible (10).
22. 22. Appareil selon la revendication 1 à 21, caractérisé en ce qu'il utilise plusieurs éventails de rayons X, parallèles entre eux et issus de plusieurs fentes parallèle#s (5).
23. 23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs dispositifs photosensibles (10) qui reçoivent les éventails de rayons X, les éléments (el à eN3 de ces dispositifs étant décalés selon l'axe ox.
24. 24. Appareil selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que pour créer le mouvement relatif de l'appareil et du corps à observer (5), on déplace devant le tube à rayons X (3) l'écran (4) muni d'une fente (5), cependant que le dispositif photosensible (10) est déplacé en synchronisme avec la fente (5).
25. 25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que 151.R. (8) est fixe et la forme de la fente (5) de l'écran (4) n'est pas constamment rectangulaire et est modifiée en cours de déplacement en fonction des distorsions apportées par lIIJ.R.
26. 26. Appareil selon rune des revendications 1 à 25, caractérisé en ce qu'on fait tourner sur lui-même mJ.R., le dispositif photosensible (10) et la fente (5) de l'écran (4) étant légèrement excentrés par rapport à l'axe de rotation de l'l.1.R.
27. 27. Appareil selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé en ce qu'un diaphragme en matériau opaque aux rayons X et muni d'une fente permettant le passage de l'éventail de rayons X recouvre l'écran d'entrée de ll.I.R. (8), lorsque écran (4) muni d'une fente (5) et le dispositif photosensible (10) sont en place.
28. 28. Appareil selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé en ce qu'un écran en métal, muni d'une fente permettant le passage de l'éventail de rayons X, recouvre l'écrar# d'entrée de 1'I.I.R. (8), lorsque l'écran (4) muni d'une fente (5) et le dipositif photosensible (10) sont en place.