FR2490480A1 - X-RAY DEVICE OPERATING USING DISPERSE RADIATION - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF SERVANT A DETERMINER LA STRUCTURE INTERNE D'UN CORPS 6, COMPORTANT AU MOINS UNE SOURCE DE RAYONNEMENT DESTINEE 1 A EMETTRE UN FAISCEAU DE RAYONS PRIMAIRE 4 TRAVERSANT LE CORPS QUI PRESENTE UNE SECTION PRATIQUEMENT PONCTUELLE 10 AU MOINS DANS UNE REGION ET AU MOINS UN DISPOSITIF DETECTEUR-COLLIMATEUR 8-9A QUI NE DETECTE QUE LE RAYONNEMENT DISPERSE DANS UN ANGLE SOLIDE 11 DETERMINE. LE DISPOSITIF DETECTEUR EST FORME D'UNE MANIERE TELLE QUE L'ON PUISSE MESURER SEPAREMENT LE RAYONNEMENT DISPERSE S'ETENDANT DANS DIVRESES DIRECTIONS A L'INTERIEUR DE L'ANGLE SOLIDE.THE INVENTION CONCERNS A DEVICE SERVING TO DETERMINE THE INTERNAL STRUCTURE OF A BODY 6, INCLUDING AT LEAST ONE RADIATION SOURCE INTENDED 1 TO EMIT A PRIMARY RAY BEAM 4 THROUGH THE BODY WHICH HAS A PRACTICALLY PUNCTUAL SECTION 10 AT LEAST IN ONE REGION AND AT LEAST ONE 8-9A DETECTOR-COLLIMATOR DEVICE THAT DETECTS ONLY SCATTERED RADIATION THROUGH A SOLID ANGLE 11 DETERMINED. THE SENSOR DEVICE IS SHAPED IN SUCH A MANNER THAT THE DISPERSED RADIATION EXTENDING IN VARIOUS DIRECTIONS WITHIN THE SOLID ANGLE CAN BE MEASURED SEPARATELY.
Description
"Dispositif de radioscopie opérant à l'aide d'un rayonnement dispersé." La"Radioscopy device operating using scattered radiation." The
présente invention concerne un dispositif servant à déterminer la structure interne d'un corps, comportant au moins une source de rayonnement pour l'émission d'un faisceau de rayons primaire traversant le corps qui présente au moins dans une région une section pratiquement ponctuelle, et au moins un dispositif détecteur-collimateur pour la détection sélective du rayonnement partant de la région de la section ponctuelle qui est dispersé dans un angle solide et qui est The present invention relates to a device for determining the internal structure of a body, comprising at least one radiation source for the emission of a primary beam of rays passing through the body which has at least in a region a practically punctual section, and at least one detector-collimator device for the selective detection of radiation from the region of the point section which is dispersed in a solid angle and which is
dirigé dans un sens s'écartant de celui du rayonnement pri- directed in a direction deviating from that of the primary radiation
maire. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet allemand publiée OS 2 4 61 877. Un collimateur forme alors un mince faisceau primaire traversant le corps tandis qu'un détecteur placé derrière le collimateur mesure l'intensité mayor. Such a device is described in the published German patent application OS 2 4 61 877. A collimator then forms a thin primary beam passing through the body while a detector placed behind the collimator measures the intensity
de l'ensemble du rayonnement dispersé traversant le collima- of all the scattered radiation passing through the collima-
teur pour établir une valeur distincte associée à un point correspondant du corps et concernant la densité de ce corps en ce point. Le détecteur fournit donc chaque fois un signal de tor to establish a distinct value associated with a corresponding point of the body and concerning the density of this body at this point. The detector therefore provides each time a signal of
sortie de détecteur pour un point envisagé du corps. detector output for a planned point on the body.
Pour représenter une région plus importante du corps, on considère plusieurs points du corps disposés les uns à côté des autres et, pour ces points, des valeurs de densités correspondantes établies au moyen du rayonnement dispersé qui To represent a larger region of the body, we consider several points of the body arranged next to each other and, for these points, corresponding density values established by means of the scattered radiation which
est chaque fois mesuré. A cet effet, le dispositif détecteur- is measured each time. To this end, the detector device
collimateur de même que le faisceau primaire sont déplacés par rapport au corps. On n'examine donc toujours que des points collimator and the primary beam are moved relative to the body. So we always only look at points
du corps qui sont traversés par le faisceau primaire. Le dis- of the body which are crossed by the primary beam. The dis-
positif ne convient par conséquent pas pour déterminer la positive is therefore not suitable for determining the
structure interne de régions du corps qui ne sont pas traver- internal structure of regions of the body which are not
sées par le faisceau primaire.the primary beam.
L'invention a pour but de procurer un dispositif d'exa- The object of the invention is to provide an examination device
men radioscopique qui, à l'aide d'un rayonnement dispersé, permette également d'établir la structure interne de régions men radioscopique which, by means of a scattered radiation, also makes it possible to establish the internal structure of regions
du corps se trouvant en.dehors du trajet des rayons du-fais- of the body lying outside the path of the rays of the
ceau primaire.primary skin.
On atteint ce but, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif détecteur est conçu pour mesurer sé- This object is achieved, in accordance with the invention, by the fact that the detector device is designed to measure
parément un rayonnement dispersé s'étendant dans des direc- on the other hand scattered radiation extending in directions
tions différentes à l'intérieur de l'angle solide. different positions within the solid angle.
Le dispositif détecteur présente à cet effet un pouvoir The detector device has for this purpose a power
de résolution locale suffisamment élevé de sorte qu'à par- sufficiently high local resolution so that
1O tir d'une région ponctuelle, qui peut être considérée ici comme source de rayonnement virtuelle, la région du corps se trouvant entre cette région et le dispositif collimateur peut être mesurée et qu'une silhouette de cette région du corps peut être formée. La région ponctuelle peut alors être amenée par déplacement de la source de rayonnement et du dispositif collimateur-détecteur près d'une partie du corps à examiner, de sorte qu'il suffit chaque fois de soumettre une partie 10 shot of a point region, which can be considered here as a source of virtual radiation, the region of the body lying between this region and the collimator device can be measured and a silhouette of this region of the body can be formed. The point region can then be brought by displacement of the radiation source and the collimator-detector device near a part of the body to be examined, so that it is sufficient each time to submit a part
proportionnellement petite du corps à l'action des rayons. proportionally small of the body to the action of the rays.
Ceci est intéressant parce qu'il est ainsi possible de n'a- This is interesting because it is thus possible to have-
mener que des parties du corps réellement importantes pour lead that really important parts of the body for
l'examen dans le trajet du rayonnement dispersé et que l'ima- the examination in the path of the scattered radiation and that the ima-
ge de radioscopie n'est pas perturbée par des parties voisi- X-ray age is not disturbed by neighboring parts
nes du corps.nes of the body.
L'invention convient aussi pour l'examen de matériaux, par exemple pour déceler des défauts comme des occlusions d'air dans par exemple des pièces en aluminium coulé. A cet effet, la région ponctuelle (ou la source de rayonnement virtuelle) est amenée par exemple au voisinage d'une région à soumettre à de fortes charges mécaniques, cette région étant alors traversée par le rayonnement dispersé partant de la région ponctuelle. Sur l'image de radioscopie, on peut alors voir assez facilement si à cet endroit des occlusions The invention is also suitable for examining materials, for example for detecting defects such as air occlusions in, for example, cast aluminum parts. For this purpose, the point region (or the source of virtual radiation) is brought for example in the vicinity of a region to be subjected to high mechanical loads, this region then being traversed by the scattered radiation leaving the point region. On the x-ray image, we can then see quite easily if there are occlusions
d'air limitant l'intensité sont présentes ou non. of air limiting the intensity are present or not.
Des formes d'exécution de l'invention sont illustrées au dessin annexé dans lequel - la figure 1 illustre un dispositif de radioscopie opérant à l'aide d'un rayonnement dispersé produit par un mince faisceau de rayons X primaire; - la figure 2 illustre un dispositif de radioscopie opérant au moyen d'un rayonnement dispersé produit par un faisceau de rayons gamma focalisé, et Embodiments of the invention are illustrated in the accompanying drawing in which - Figure 1 illustrates a radioscopy device operating with the aid of scattered radiation produced by a thin primary X-ray beam; FIG. 2 illustrates a radioscopy device operating by means of scattered radiation produced by a focused gamma ray beam, and
- la figure 3 illustre un dispositif de radioscopie opé- - Figure 3 illustrates a radioscopy device operated
rant au moyen d'un rayonnement dispersé produit par une rant by means of scattered radiation produced by a
source de rayons gamma combinée avec un dispositif détecteur. gamma ray source combined with a detector device.
Le dispositif représenté à la figure 1 comporte une source 1 de rayons X dont les rayons X 2 sont diaphragmés au moyen d'un diaphragme 3 en un faisceau de rayons X primaire 4 de section mince qui traverse un corps 6 posé sur une table 5, par exemple un ouvrage à examiner. Pour la représentation des structures 7 du corps à examiner ou pour un examen visant The device represented in FIG. 1 comprises a source 1 of X-rays, the X-rays 2 of which are diaphragmed by means of a diaphragm 3 into a primary X-ray beam 4 of thin section which passes through a body 6 placed on a table 5, for example a work to be examined. For the representation of the body structures 7 to be examined or for an examination aimed
à déterminer si des structures particulières sont effective- to determine if particular structures are effective-
ment présentes dans une région déterminée du corps, par exem- ment present in a specific region of the body, for example
ple des occlusions d'air dans un ouvrage coulé, le corps 6 et la source 1 de rayons X sont déplacés l'un par rapport à l'autre d'une-manière telle que leur faisceau primaire 4 full of air occlusions in a poured structure, the body 6 and the source 1 of X-rays are moved relative to each other in such a way that their primary beam 4
s'étende au voisinage des structures 7 du corps à examiner. extends in the vicinity of the structures 7 of the body to be examined.
A coté du faisceau primaire 4 se trouve un dispositif détecteurcollimateur 8, 9 qui détecte le rayonnement à Next to the primary beam 4 is a detector-collimator device 8, 9 which detects the radiation at
l'extérieur du faisceau primaire, partant d'une région ponc- outside the primary bundle, starting from a ponc-
tuelle 10 du corps située dans le trajet du faisceau primai- tuelle 10 of the body located in the path of the primary beam
re 4 et dispersé dans une région d'angle solide 11. Le dispo- re 4 and dispersed in a solid corner region 11. The dispo-
sitif détecteur a à cet-effet un pouvoir de résolution local élevé de telle façon que les rayons parasites qui s'étendent this detector has a high local resolving power for this purpose, so that the stray rays which extend
dans diverses directions ou suivant divers trajets de rayon- in various directions or along various ray paths-
nement parasite dans la région 11 de l'angle solide puissent être mesurés séparément. Le dispositif détecteur-collimateur 8, 9 est en outre monté déplaçable par rapport au faisceau primaire 4 de sorte que des régions du corps chaque fois parasite in region 11 of the solid angle can be measured separately. The detector-collimator device 8, 9 is further mounted movable relative to the primary beam 4 so that regions of the body each time
différentes peuvent être examinées. different can be examined.
Le dispositif détecteur-collimateur 8, 9 permet donc The detector-collimator device 8, 9 therefore allows
d'obtenir des silhouettes des structures 7 du corps à exami- to obtain silhouettes of the structures 7 of the body to be examined
ner sans que des régions plus étendues du corps doivent être traversées par les rayons. La région ponctuelle 10 du corps diaphragmée au moyen du dispositif collimateur 9 peut alors être considérée comme "source de rayonnement virtuelle". Pour diaphragmer cette région, le dispositif collimateur 9 comporte par exemple des lamelles de plomb 9a, disposées dans des plans, ces plans se recoupant suivant une ligne qui passe par la région ponctuelle 10 du corps, transversalement, par exemple perpendiculairement à la direction du rayonnement primaire. Le dispositif collimateur peut cependant aussi être formé d'une trame à rayonnement dispersé bidimensionnelle qui est focalisée sur la région ponctuelle et qui sert à ner without larger areas of the body to be crossed by the rays. The point region 10 of the diaphragm body by means of the collimator device 9 can then be considered as "virtual radiation source". To diaphragm this region, the collimator device 9 comprises for example lead strips 9a, arranged in planes, these planes intersecting along a line which passes through the point region 10 of the body, transversely, for example perpendicular to the direction of the radiation primary. The collimating device can however also be formed from a two-dimensional scattered radiation frame which is focused on the point region and which serves to
mieux supprimer la dispersion multiple. better suppress multiple dispersion.
Le dispositif détecteur 8 est constitué par exemple d'un convertisseur d'image opto-électronique comportant un The detector device 8 consists for example of an opto-electronic image converter comprising a
amplificateur d'image de rayons X qui est connecté à une uni- x-ray image amplifier which is connected to a uni-
té électronique 12 pour la préparation des signaux de sortie du détecteur et à un moniteur 13 pour la représentation des images radioscopiques. Le dispositif détecteur 8 peut alors être formé d'une manière telle qu'il entoure complètement ou electronic tee 12 for the preparation of the detector output signals and a monitor 13 for the representation of the radioscopic images. The detector device 8 can then be formed in such a way that it completely surrounds or
partiellement le faisceau primaire 4. Les différences d'in- partially the primary beam 4. The differences in
tensité du rayonnement parasite qui résultent de l'influence intensity of stray radiation resulting from the influence
angulaire sur la dispersion peuvent naturellement être corri- angular on the dispersion can naturally be corrected
gées au moyen de l'unité électronique 12 par un traitement managed by means of the electronic unit 12 by a processing
correspondant des signaux de sortie de détecteurs. corresponding detector output signals.
Les silhouettes peuvent ainsi également être enregistrées Silhouettes can also be saved
sur un film ou au moyen d'un autre détecteur adéquat présen- on a film or by means of another suitable detector presented
tant un pouvoir de résolution local par exemple au moyen both a local resolving power for example by means
d'un champ détecteur (matrice détectrice) formé de scintilla- a detector field (detector matrix) formed of scintilla-
teurs ou de détecteurs à semi-conducteurs. semiconductor detectors or detectors.
- Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte, à titre de source de rayonnement, une source de rayons gamma plate 14 qui est installée dans un étui 15 de protection contre le rayonnement. Devant la source de rayons gamma 14, qui est par exemple constituée de 137Cs (662 keV) se trouve un collimateur 16 qui ne laisse passer que les rayons gamma 17 provenant du plan et pointés sur la région ponctuelle 10' du corps, c'est- à-dire que le collimateur 16 focalise les rayons gamma sur la région ponctuelle 10' du corps. Pour obtenir des silhouettes des structures 7' du corps à examiner, - The device shown in Figure 2 comprises, as a radiation source, a source of flat gamma rays 14 which is installed in a case 15 for protection against radiation. In front of the source of gamma rays 14, which is for example made up of 137Cs (662 keV) is a collimator 16 which lets pass only the gamma rays 17 coming from the plane and pointed at the point region 10 'of the body, this is - that is to say that the collimator 16 focuses the gamma rays on the point region 10 'of the body. To obtain silhouettes of the 7 'structures of the body to be examined,
il est prévu un dispositif détecteur 8' à pouvoir de résolu- an 8 'detector device with resolving power is provided
tion local qui, de même que la source de rayon gamma 14, est monté déplaçable par rapport au corps 6 pour modifier la position de la région ponctuelle 10'. Il va de soi que la tion local which, like the source of gamma ray 14, is mounted movable relative to the body 6 to change the position of the point region 10 '. It goes without saying that the
1O position du corps 6 peut aussi être modifiée par des déplace- 1O position of the body 6 can also be modified by displacements-
ments correspondants de la table 5 par rapport à l'ensemble source de rayonnement-dispositif détecteur. Les plans dans corresponding elements of table 5 with respect to the radiation source-detector device assembly. The plans in
lesquels sont disposées les lamelles de collimateur 9'a se re- which are arranged the collimator strips 9'a
coupent également ici suivant une ligne qui passe par la région ponctuelle 10' et est transversale à la direction du rayonnement primaire par exemple perpendiculaire à l'axe de symétrie du faisceau de rayons primaire. Naturellement, le dispositif collimateur 9' peut également dans ce cas-ci here also intersects along a line which passes through the point region 10 'and is transverse to the direction of the primary radiation, for example perpendicular to the axis of symmetry of the primary beam of rays. Naturally, the collimating device 9 ′ can also in this case
avoir la forme d'une trame à rayonnement dispersé bidimen- have the form of a two-dimensional scattered radiation frame
sionnelle qui est focalisée sur la région ponctuelle. Un ensemble source de rayonnement-dispositif détecteur 14', 8" which is focused on the point region. A radiation source-detector device 14 ', 8 "assembly
est représenté sur la figure 3 et permet de mesurer le rayon- is shown in Figure 3 and allows to measure the radius-
nement dispersé 19 (rétrodispersion) sous de très grands dispersed 19 (retrodispersion) under very large
angles par rapport à la direction 18 du rayonnement primaire. angles with respect to the direction 18 of the primary radiation.
La source de rayonnement 14' est faite d'une matière radioactive en forme de disque par exemple du 137Cs (662 keV) The radiation source 14 ′ is made of a radioactive material in the form of a disc, for example 137Cs (662 keV)
tandis qu'au centre du disque annulaire se trouve le dispo- while in the center of the annular disc is the device
sitif détecteur à pouvoir de résolution local 8". Un dispo- detector with 8 "local resolution power.
sitif collimateur 9" est prévu en dessous de la totalité de l'ensemble source de rayonnement-dispositif détecteur et ses lamelles 9"a sont coniques et sont imbriquées les unes dans les autres de manière à ne laisser passer que le rayonnement gamma qui traverse (18) une région ponctuelle 10" venant se the collimator 9 "is provided below the whole of the radiation source-detector device assembly and its lamellae 9" a are conical and are nested one inside the other so as to allow only the gamma radiation passing through ( 18) a 10 "point region coming from
placer dans le corps 6 ou qui sort (19) de cette région 10". place in the body 6 or which leaves (19) from this region 10 ".
Le dispositif collimateur 9" est donc focalisé sur la région ". Sur la base d'une géométrie particulière du rayonnement The collimator device 9 "is therefore focused on the region". Based on a particular geometry of the radiation
(un très grand angle entre les directions du rayonnement pri- (a very large angle between the directions of the primary radiation
maire et du rayonnement dispersé) ce dispositif détecte le rayonnement dispersé dans une partie relativement grande de la région de focalisation du rayonnement primaire, ce qui donne une forte intensité de la source de rayonnement vir- mayor and scattered radiation) this device detects scattered radiation in a relatively large part of the focal region of primary radiation, which gives a high intensity of the source of viral radiation.
tuelle. Il en est de même aussi pour le dispositif représen- tuelle. It is the same also for the device represented
té sur la figure 2 lorsque l'angle entre le faisceau de ra- tee in figure 2 when the angle between the beam of ra-
yons gamma 17 et le dispositif détecteur 8' est très grand ou très petit. Le pouvoir de résolution du dispositif n'en yons gamma 17 and the detector device 8 'is very large or very small. The resolving power of the device
est pas altéré parce que l'extension de la région de foca- is not altered because the extension of the focal region
lisation perpendiculairement à la direction du rayonnement est comparativement faible. La région 10" peut en outre être considérée comme une source de rayonnement isotrope parce que, pour des angles de dispersion aussi grands, il n'existe pratiquement plus de dépendance angulaire du rayonnement dispersé. On peut visualiser les structures 7" du corps à examiner au moyen du rayonnement parasite (19) partant de The reading perpendicular to the direction of the radiation is comparatively low. The 10 "region can also be considered as a source of isotropic radiation because, for such large dispersion angles, there is practically no more angular dependence on the scattered radiation. The 7" structures of the body to be examined can be visualized by means of stray radiation (19) from
la région 10" et on peut les détecter au moyen du disposi- the 10 "region and can be detected using the device
tif détecteur 8". Le dispositif détecteur 8" est alors suf- 8 "detector. The 8" detector is then sufficient
fisamment protégé contre le rayonnement qui provient direc- strongly protected against direct radiation
tement de la source de rayonnement 14I. 14I radiation source.
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