FR2600458A1 - Procede de fabrication d'une electrode pour detecteur de rayons ionisants - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR OBTENIR UNE ELECTRODE PLANE 7 PRESENTANT UNE EPAISSEUR SENSIBLEMENT CONSTANTE EC SUR TOUTE SA SURFACE. SELON L'INVENTION, ON UTILISE UNE PLAQUE SUPPORT METALLIQUE 1 DONT ON RECOUVRE AU MOINS UNE FACE 5, 6 D'UNE COUCHE 10, 11 D'UN MATERIAU ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR ET DUCTILE; ON ECRASE ENSUITE LE MATERIAU CONDUCTEUR ET DUCTILE DANS DES ZONES OU L'EPAISSEUR TOTALE ET2 DE LA PLAQUE 1 ET DE LA COUCHE 10, 11 EST SUPERIEURE A L'EPAISSEUR CONSTANTE EC DESIREE POUR L'ELECTRODE 7. APPLICATION A LA FABRICATION DES ELECTRODES D'UN MULTIDETECTEUR DE RAYONS X POUR TOMODENSITOMETRE.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE ELECTRODE
POUR DETECTEUR DE RAYONS IONISANTS
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une électrode pour détecteur de rayons ionisants, et notamment d'une électrode d'un multidétecteur de rayons X à chambres d'ionisation, utilisable dans un tomodensitomètre.

On connait un multidétecteur de rayons X conçu pour les mesure d'absorbtion dans un tomodensitomètre et comportant une pluralité d'électrodes métalliques, essentiellement planes, disposées côte à côte le long d'un arc de cercle de façon à ce que leurs champs avants parallèles convergent vers un axe commun sur lequel se trouve placé le foyer d'une source de rayon X émettant un faisceau en forme d'éventail.

Un tel agencement est par exemple décrit dans le brevet français nO 2 314 699.

Les électrodes sont électriquement connectées à des moyens d'alimentation de façon à définir une succession d'anodes et de cathodes délimitant entre elles des chambres d'ionisations. Ces électrodes doivent être de préférence suffisamment opaques au rayonnement X pour limiter la diaphonie entre les chambres d'ionisations qu'elles délimitent, c'est-à-dire que outre leur fonction d'électrode elles doivent constituer un blindage vis à yis des rayonnements ionisants.

Aussi, de nombreux multidétecteurs de ce genre sont équipés d'électrodes en tungstène ayant l'épaisseur appropriée à réaliser la fonction de blindage. Mais cette solution est onéreuse du fait que le tungstène est en lui-même très coûteux et qu'il est d'un usinage difficile.

Ces inconvénients incitent les constructeurs à adopter une solution différente, qui consiste à réaliser des électrodes formées d'une ame en acier recouverte, sur au moins une de ses faces, d'un matériau électriquement conducteur et relativement absorbant du rayonnement ionisant, tel que le plomb, pour obtenir la fonction du blindage. Le dé pot de la couche de plomb est réalisé selon une couche relativement épaisse, par exemple par un procédé d'électro déposition, en utilisant les futures électrodes en tant que cathodes, immergées dans un bain électrolytique approprié et placées en regard d'une ou plusieurs anodes solubles en plomb.

Les inconvénients de cette méthode résident notamment en ce qu'elle ne permet pas d'obtenir, ni une épaisseur suffisamment constante de cette électrode ni une bonne reproductibilité de cette épaisseur d'une électrode à une autre. On constate en effet, d'une part, que l'épaisseur de la couche de plomb est plus faible dans une zone centrale de l'électrode et augmente de façon sensiblement régulière en allant vers l'extérieur de l'électrode. D'autre part, on observe des effets de bords qui se traduisent pas une augmentation beaucoup plus rapide de l'épaisseur de la couche de plomb à l'approche des bords, tendant ainsi à former une surépaisseur importante de plomb au pourtour des plaques formant cathodes.Ainsi par exemple, pour une électrode réalisée à partir d'une plaque d'acier ayant une épaisseur de 200 micromètres et dont les deux faces sont recouvertes d'une couche de plomb : l'épaisseur de l'électrode dans une zone centrale est de l'ordre de 270 micromètres et peut atteindre environ 330 micromètres sur les bords de l'électrode.

il est à remarquer en outre que les plaques en acier comportent fréquemment elles-mêmes des défauts de planéité qui sont amplifiés par le dépôt de la courbe de plomb, et créent des surépaisseurs qui peuvent atteindre 30 à 40 micromètres.

De telles variations de l'épaisseur de ces électrodes sont très pénalisantes, particulièrement dans le cas d'un multidétecteur pour tomodensitomètre, où la précision recherchée après montage, sur le positionnement de deux électrodes successives est de l'ordre d'une dizaine de micromètres.

La présente invention concerne un nouveau procédé pour réaliser de manière simple et sans présenter les inconvénients cidessus cités, une ou des éléctrodes du type comportant une ame en acier recouverte sur au moins une face d'un matériau électriquement conducteur formant blindage.

Selon l'invention un procédé de fabrication d'une électrode pour détecteur de rayonnement ionisant, consistant à déposer par électrodéposition au moins une couche d'un 'matériau électriquement conducteur sur au moins une face d'une plaque relativement plane, est caractérisé en ce qu'il consiste:
- à utiliser un matériau ductile pour former la couche de matériau électriquement conducteur,
- puis à soumettre l'ensemble formé par la plaque et la couche de matériau électriquement conducteur et ductile à un pressage, de manière à écraser le matériau conducteur et ductile dans des zones où l'ensemble formé par la plaque et la couche de matériau conducteur ductile comporte une épaisseur totale supérieure à l'épaisseur désirée pour ladite électrode.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'un procédé de fabrication d'électrode, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux cinq figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 représente schématiquement à titre d'exemple non limitatif, une étape d'éléctrodéposition au cours de laquelle une plaque métallique est recouverte de plomb;
- la figure 2 répresente schématiquement, après l'étape d'électrodéposition, la plaque de la figure 1 par sa section selon sa longueur, par une vue en coupe longitudinale passant par le centre de la plaque, et où il n'est pas tenu compte ni de l'échelle ni des dimensions des éléments;
- la figure 3 montre par une même vue que sur la figure 2, la plaque recouverte de plomb avant une opération de pressage;;
- la figure 4 montre par une même vue que la figure 2, la plaque recouverte de plomb avant une opération de pressage selon une méthode préférée de l'invention;
- la figure 5 représente par une même vue que la figure 2, la plaque recouverte de plomb après une opération de pressage.

La figure 1 illustre une phase d'électrodéposition dans laquelle une plaque 1 relativement plane, métallique, en acier par exemple, est recouverte d'un matériau électriquement conducteur. Selon une caractéristique de l'invention, outre qu'il est électriquement conducteur, ce matériau est un matériau ductile comme le plomb par exemple.

La plaque 1 est immergée dans un bain éléctrolytique 2, par exemple de fluoborate de plomb et joue le rôle de cathode par rapport à une ou plusieurs anodes solubles 3 en plomb. L'intensité débitée par une source de courant 4 connecté entre anode 3- et cathode ou plaque 1, et le temps d'immersion de la plaque 1 détermine l'épaisseur du dépôt de plomb. Au moins une couche de plomb (non représentée sur la figure 1) est déposée sur les deux faces 5,6 de la plaque 1 mais il doit être entendu que le procédé de l'invention est applicable également dans le cas ou une unique face 5 ou 6 est recouverte d'une couche de plomb.

Dans l'exemple non limitatif décrit, la future électrode 7 est matérialisée par une forme simple, selon un rectangle, et comporte des dimensions inférieures à celles de la plaque 1 (mais pas nécessairement), la longueur L1 et la largeur 11 de la future électrode 7, étant respectivement inférieures à la seconde longueur
L2 et à la seconde largeur 12 de la plaque 1.

Un axe longitudinal 8, passant sensiblement par le centre 9 de la plaque 1, représente le plan d'une coupe de la plaque 1 revêtue de plomb, montrant cette dernière selon sa section sur la figure 2.

La figure 2 montre, par sa section longitudinale, la plaque 1 recouverte de plomb, et illustre des défauts qui sont éliminés dans une phase ultérieure du procédé de Minventiqn.

La plaque 1 est recouverte sur ses première et seconde faces 5,6, d'une couche respectivement 10, 11 de plomb. Les première et seconde couches 10,11 ont sensiblement une même allure. On observe qu'elles comportent, à proximité du centre 9 de la plaque 1, une épaisseur qui va en augmentant plus on s'écarte du centre 9 pour se rapprocher des extrémités 12 de la plaque 1.

Ainsi, en considérant la première couche 10 dans un exemple qui est également valable pour la seconde couche 11, la première couche 10 comporte une première épaisseur el à proximité du centre 9, et l'épaisseur de la couche 10 augmente de manière sensiblement linéaire jusqu'à une distance dl des extrémités 12, où elle atteind une seconde épaisseur e2. A partir de cette distance dl l'épaisseur de la couche 10 augmente de manière beaucoup plus rapide pour atteindre une troisième épaisseur e3 à l'extrémité 12 cette dernière variation de l'épaisseur de la couche 10 conduit à une surépaisseur importante 13 plus particulièrement due aux effets de bord. En pratique, on observe que pour une plaque 1 dont la longueur
L2 est d'environ 6 cm, la distance dl depuis les extrémités 12 à partir de laquelle l'épaisseur de la couche 10,11 augmente beaucoup plus rapidement, est d'environ 1 cm.

D'autre part la plaque 1 comporte généralement des défauts, quant à son état de surface, qui se manifestent notamment par des parties en saillies 15 qui sont reproduites et amplifiées par les couches 10,11. Les couches 10,11 comportent ainsi, en vis à vis de ces saillies 15 des pics 16 qui s'ajoutent à l'épaisseur el, e2 des couches 10,11 et en détruisent la régularité.

Les valeurs qui suivent sont données uniquement à titre indicatif, pour illustrer l'importance des défauts ci-dessus cités.

Pour une plaque 1 métallique, en acier, ayant une quatrième épaisseur e4 de l'ordre de 200 micromètres, et dont les défauts de planéité où saillies 15 ont été réduits à quelques micromètres grâce à un choix approprié de la plaque I - ces saillies 15 conduisent à engendrer des pics 16 qui, par rapport à la surface 17 des couches 10,11, présentent des dépassements de l'ordre d'une dizaine de micromètres, quand la première épaisseur el des couches 10,11 vers le centre 9 est de l'ordre de 40 micromètres;
- quand la première épaisseur el est de l'ordre de 40 micromètres, la seconde épaisseur e2 à la distance D1 des extrémités 12 et de l'ordre de 52 micromètres et la troisième épaisseur e3 des couches 10,11 de la plaque 1 est d'environ 65 micromètres.

Dans l'exemple non limitatif décrit, l'épaisseur de la plaque revêtue des couches 10,11 - de plomb varie ainsi entre une première épaisseur totale eTl d'environ 280 micromètres vers le centre 9, et une seconde épaisseur totale eT2 d'environ 330 micromètres vers les extrémités 12.

Ces variations d'épaisseur des couches 10,11 peuvent porter un grave préjudice à la qualité des futures électrodes 7 et du multidétecteur dans lequel elles sont montées, sachant que dans un multidétecteur pour tomodensitomètre plus de mille cellules sont définies chacune entre deux électrodes espacées d'environ 0,5 mm; et sachant que la qualité des images est directement liée à la géométrie de ces cellules et à la régularité selon laquelle cette géométrie est reproduite d'une cellule à l'autre.

Avec le procédé de l'invention, ces défauts d'une électrode sont considérablement diminués, voir même supprimés, à l'aide d'une opération de pressage dans laquelle les couches 10,11, de plomb ou matériau conducteur ductile, sont comprimées aux endroits où l'épaisseur totale eT1, eT2 de l'ensemble formé par la plaque 1 revêtue des couches 10,11 est supérieure à une épaisseur constante que l'on désire conférer à l'électrode 7.

Le plomb est particulièrement intéressant pour constituer les couches 10,11 du fait que son coût est faible, qu'il est un bon absorbant du rayonnement X et, du fait de sa ductilité qui permet facilement, de l'écraser pour égaliser l'épaisseur de la couche 10,11 selon laquelle il est déposé et, éventuellement, de refouler rexédent de matériau ductile ou plomb, hors d'une zone utile représentée sur la figure par la première longueur LI de la future électrode 7. I1 est à remarquer que d'autres matériaux pourraient être également utilisés à cette fin, tels que le cuivre ou l'argent, ou encore l'or si ce n'était son prix élevé.

Ainsi, le procédé de l'invention permet de compenser les tolérances en épaisseur et planeité de la plaque 1 métallique, ainsi que les défauts 13,e2,16 présentés par les couches 10,11 grâce à la ductilité du matériau dont sont formées ces couches 10,11.

Pour conférer à l'électrode 7 épaisseur constante désirée sur toute sa surface, il faut de préférence (mais non nécessairement) que la première épaisseur totale eTI de l'ensemble plaque 1 couches 10,11, à proximité du centre 9, soit égale ou supérieure à l'épaisseur constante désirée.

La figure 3 illustre l'opération dans laquelle l'ensemble formé par la plaque 1 recouverte des couches 10,11 est soumise à un pressage.

L'ensemble plaque I - couches 10,11 est placé entre les plateaux parallèles 20,21 d'une presse 22 d'un type classique. Des cales 23,24 calibrées en hauteur H sont également placées entre les plateaux 20,21, de sorte que les plateaux 20,21 puissent être rapprochés l'un de l'autre jusqu'à venir en butée sur les cales calibrées 23, 24. Les cales calibrées 23,24 ont une hauteur H qui correspond à l'épaisseur constante désirée pour l'électrode 7.

Dans l'exemple non limitatif décrit, la hauteur H à une même valeur que la première épaisseur totale eTI à proximité du centre 9.

Dans ces conditions, le matériau ductile dont sont formées les couches 10,11 est écrasé dans le rapprochement des plateaux 20,21, progressivement à partir de la seconde épaisseur totale eT2 qui est la plus grande, jusque vers la première épaisseur totale eTl qui est la plus faible.

La figure 4 illustre une méthode préférée pour effectuer le pressage de l'ensemble formé par la plaque 1 revêtue des couches 10,11, dans laquelle ce pressage est réalisé par des rouleaux presseurs 30,31 d'un dispositif laminoir classique 32.

Les rouleaux 30,31 tournent selon les flèches 33 par exemple, chacun autour d'un axe de rotation 34 parallèle au plan moyen de la plaque I recouverte des couches 10,11, les deux axes de rotation 34 étant alignés dans un plan perpendiculaire à ce plan moyen de la plaque 1 et des couches 10,11. Les rouleaux 30,31 sont portés par des moyens en eux-mêmes connus (non représentés), de manière à être disposés à une seconde distance d2 l'un de l'autre qui représente l'épaisseur constante ec que l'on désire conférer à la future électrode 7.

Dans l'exemple non limitatif décrit, l'ensemble formé par la plaque 1 et les deux couches 10,11 est avancé selon la troisième flèche 36 par exemple, de manière à être engagé entre les deux rouleaux 30,31 par l'une de ses extrémités 12, et à être comprimé sur au moins toute la première longueur L1 au fur et au mesure de son passage entre les deux rouleaux 30,31.
II est à remarquer que ce mode de pressage est particulièrement intéressant sur le plan industriel, du fait qu'il permet d'une manière simple de réaliser le pressage sur une bande (non représentée) de grande longueur, qui peut comporter plusieurs futures électrodes, afin de déterminer l'épaisseur constante de plusieurs électrodes en un unique passage.

I1 est à noter en outre qu'avec le laminoire 32, il est possible d'obtenir, grâce à l'étirement du matériau ductile dont sont formées les couches 10,11, une épaisseur constante eC qui soit supérieure à la première épaisseur totale eTl que présente la plaque 1 recouverte des couches 10,11 dans la partie centrale 9.

La figure 5 représente la plaque 1 recouverte des couches 10,11 après l'opération de pressage. L'ensemble plaque 1 - couches 10,11 a une épaisseur sensiblement constante eC sur toute la seconde longueur L2 de la plaque 1, grâce à Pécrasement du matériau ductile. On observe en outre que les surfaces extérieures 17 des couches 10,11 sont planes et ne laissent pas apparaître les saillies 15 qui existent au niveau de la plaque 1.

L'opération de pressage de la plaque 1 recouverte des couches 10,11 consistant à écraser, localement ou non, le matériau ductile dont sont formées les couches 10,11, cet écrasement peut provoquer des débordements du matériau ductile sur les côtés de la plaque 1, qui sont représentés sur la figure 5 par des lèvres 40 en dépassement par rapport à la seconde longueur L2 de la plaque 1.

Si l'électrode 7 a une surface inférieure à-celle de la plaque 1, ainsi que dans l'exemple non limitatif décrit où l'électrode 7 a une longueur L1 inférieure à la seconde longueur L2 de la plaque 1,
I'électrode peut être découpée dans la plaque 1 par un moyen classique, comme par exemple découpage par laser, ou encore par un poinçonnage au moyen d'un outil de forme adaptée. Mais la plaque 1 métallique peut avoir au départ, directement les dimensions de la futur électrode, dans ce cas il suffit d'éliminer les lèvres 40 par un procédé mécanique approprié, en lui-même classique pour l'homme du métier.

L'invention n'est pas limitée à la description qui précède en particulier, pour une exploitation industrielle du procédé ainsi qu'il a été précédement mentionné, on pourra utiliser des plaques 1 de surface plus importante dans lesquelles seront découpées plusieurs électrodes 7.

Le procédé de l'invention est applicable à la fabrication de toutes électrodes pour détecteur de rayons ionisants, et applicable particulièrement à la fabrication des électrodes de chambres d'ionisation pour multidétecteur de rayons X.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de fabrication d'une électrode pour détecteur de rayons ionisants, consistant à déposer par électrodéposition au moins une couche (10,11) d'un matériau électriquement conducteur sur au moins une face (5,6) d'une plaque (1) relativement plane, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un matériau ductile pour former la couche (10,11) de matériau électriquement conducteur, puis à soumettre l'ensemble formé par la plaque (1) recouverte de la couche (10,11) de matériau conducteur et ductile à un pressage, de manière à écraser le matériau conducteur et ductile au moins dans des zones où l'ensemble formé par la plaque (1) et la couche (10,11) de matériau ductile comporte une épaisseur totale (eTl,eT2) supérieure à une épaisseur constante désirée (eC,h,d2) pour ladite électrode (7).

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (7) comporte des dimensions (Ll,ll) inférieures aux dimensions (L2,12) de la plaque (1), et en se qu'il consiste en outre à decouper ladite électrode (7) dans l'ensemble formé par la plaque (1) recouverte de la couche (10,11) de matériau ductile, après pressage dudit ensemble.

3 - Procédé selon l'une des revendications précédente, caractérisé en ce que la plaque (1) est métallique.

4 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque (1) est en acier.

5 - -Procédé selon l'une des revendications précédente, caractérisé en ce que la couche (10,11) de matériau électriquement conducteur et ductile est en plomb.

6 -- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pressage de l'ensemble formé par la plaque (1) recouverte d'au moins un couche (10,11) de matériau ductile est réalisé en pressant ledit ensemble (1,10,11) entre les plateaux (20,21) d'une presse (22), et en ce que des cales (23,24) ayant une hauteur (h) correspondant sensiblement à l'épaisseur constante (eC) sont placées entre lesdit plateaux (20,21).

7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pressage de l'ensemble formé par la plaque (1) recouverte d'au moins une couche (10,11) en matériau conducteur et ductile est réalisé en faisant passer ledit ensemble (1,10,11) entre les rouleaux (30,31) d'un laminoir (32), la distance (d2) entre les deux rouleaux (30,31) correspondant sensiblement à l'épaisseur constante (eC) désirée pour ladite électrode (7).

8 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite électrode (7) constitue une électrode d'un multidétecteur de rayonnement X.