FR2668612A1 - Dispositif d'imagerie de radiations ionisantes. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes x, gamma ou neutronique. Il comporte successivement un scintillateur 1 destiné à transposer le rayonnement ionisant en un rayonnement électromagnétique nu du spectre visible ou ultraviolet, un détecteur à gaz 2 couplé au scintillateur 1 et destiné à partir du rayonnement reçu à former une avalanche A d'électrons provoquant l'ionisation du gaz 20 et d'une lumière intense détectable optiquement. Un système d'imagerie 3 permet de former un enregistrement de l'image des avalanches d'électrons provoquant l'ionisation du gaz du détecteur à gaz 2. Application aux dispositifs d'imagerie médicale ou biomédicale, ou de radiologie industrielle.

Description

DISPOSITIF D'IMAGERIE DE RADIATIONS IONISANTES

L'invention est relative à un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, telles que des radiations x ou y ou neutroniques

Dans le domaine de l'imagerie médicale no-

tamment, il est souhaitable de pouvoir obtenir une image

d'un objet ou d'une partie d'un objet ou d'un corps pré-

sentant par exemple une unité fonctionnelle, à partir d'un rayonnement ionisant émis ou transmis par cet objet, ou par la partie correspondante de cet objet, ou

corps.

Actuellement, en imagerie des rayons x, on a utilisé des dispositifs d'imagerie lesquels consistent

en un scintillateur couplé à la photocathode d'un ampli-

ficateur de brillance Ces types d'appareillage, dans leur fonctionnement, donnent satisfaction mais ils nécessitent des niveaux d'intensité de rayonnement ionisant transmis, donc absorbés par le corps ou partie de corps relativement importants, chaque rayon x ou y absorbé dans le scintillateur produisant une quantité

limitée de lumière.

On connaît également d'autres dispositifs d'ima-

gerie utilisés plus spécialement comme appareils de

laboratoire, à des fins de recherche médicale ou bio-

médicale dans lesquels un rayonnement R est détecté par la lumière produite par un détecteur à gaz, sous l'effet de l'ionisation produite par ce rayonnement 1 et de l'effet d'avalanches lumineuses produites dans le gaz du

détecteur Pour une description plus détaillée de ce

type de dispositif on pourra utilement se reporter à la demande de brevet français no 88 13485 déposée au nom de

la demanderesse.

La présente invention a pour objet, dans le domaine de l'imagerie x ou y ou neutronique, de mettre en oeuvre un dispositif d'imagerie de radiations de ce type, ne présentant pas les limitations des dispositifs antérieurs. Un autre objet de la présente invention est également la mise en oeuvre d'un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, x, y ou neutroniques, d'une très grande sensibilité, et notamment d'un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, x, y ou neutroniques, dont la sensibilité peut atteindre celle de la détection d'un quantum d'énergie du rayonnement détecté. Un autre objet de la présente invention est enfin la mise en oeuvre d'un dispositif d'imagerie x, y

ou neutronique correspondant.

Le dispositif d'imagerie de radiations ioni-

santes x, y ou neutroniques objet de la présente invention est remarquable en ce qu'il comporte successivement un scintillateur destiné à transposer le rayonnement ionisant en un rayonnement électromagnétique du spectre ultraviolet, un détecteur à gaz couplé au

scintillateur et recevant le rayonnement électroma-

gnétique du spectre ultraviolet, ce détecteur à gaz étant destiné, à partir du rayonnement reçu, à former une avalanche d'électrons provoquant l'ionisation du

gaz, avec une émission intense lumineuse quasi-

ponctuelle Un système d'imagerie permet de former un enregistrement de l'image des avalanches d'électrons

provoquant l'ionisation du gaz du détecteur à gaz.

Le dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, x ou y ou neutroniques objet de la présente invention trouve application dans le domaine médical ou

biomédical, ou la radiologie industrielle.

Il sera mieux compris à la lecture de la

description et à l'observation des dessins ci-après dans

lesquels: la figure 1 représente, de manière schématique, un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes x, y ou neutroniques objet de la présente invention, la figure 2 a représente, de manière schématique, un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, x, y ou neutroniques, dans une première variante de réalisation non limitative dans laquelle une photocathode, de type mince, est utilisée, la figure 2 b représente un détail de réalisation de la photocathode, telle que représentée en figure 2 a, la figure 2 c représente une réalisation simplifiée de la photocathode telle que représentée en figure 2 b, la figure 2 d représente, de manière schématique, un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes, x, y ou neutroniques, dans une deuxième variante de réalisation non limitative dans laquelle une photocathode, épaisse, est utilisée, la figure 3 représente, de manière générale, un schéma synoptique du système d'imagerie permettant de réaliser le dispositif d'imagerie correspondant, la figure 4 représente une autre variante de réalisation non limitative d'un dispositif d'imagerie de radiations ionisantes dans lequel le détecteur à gaz comporte une

succession d'espaces d'avalanche.

Dans l'ensemble des figures précitées, les cotes

et dimensions relatives des différents éléments consti-

tutifs ne sont pas représentées à l'échelle, afin de ne

pas nuire à la compréhension de celles-ci.

Une description plus détaillée du dispositif

d'imagerie de radiations ionisantes objet de la présente

invention sera donnée en liaison avec la figure 1.

Selon la figure précitée, le dispositif d'ima-

gerie de radiations ionisantes, radiations x, y, neutro-

nique, objet de la présente invention comporte succes- sivement un scintillateur, noté 1, destiné à transposer le rayonnement ionisant x, y ou ou neutroniques en un rayonnement électromagnétique noté ', du spectre ultraviolet. En outre, un détecteur à gaz, noté 2, est couplé

au scintillateur 1 et reçoit le rayonnement électroma-

gnétique v du spectre ultraviolet Le détecteur à gaz 2 est destiné à partir du rayonnement reçu, rayonnement électromagnétique v, à former une avalanche, notée A, d'électrons provoquant l'ionisation du gaz Sur la

figure 1 le gaz est noté 20.

En outre, un système d'imagerie noté 3 permet ensuite de former un enregistrement de l'image des avalanches A d'électrons provoquant l'ionisation du gaz

du détecteur à gaz 2.

A titre d'exemple non limitatif, le détecteur à

gaz 2 contient un gaz 20 comportant une substance photo-

ionisable par les photons engendrés par le changement de longueur d'onde du rayonnement ionisant y ou x en le

rayonnement électromagnétique v du spectre ultraviolet.

A titre d'exemple non limitatif, le gaz 20 peut être constitué par un mélange d'un gaz neutre tel que l'hélium par exemple et d'un gaz tel que le tétrakis (diméthylamine éthylène) ci-après désigné TMAE, ou bien le triméthylamine, ces deux choix n'étant pas limitatifs. Sur la figure 1 et sur l'ensemble des figures suivantes, figures 2 a à 2 d et figure 3, on a représenté par 10 une enceinte étanche, laquelle permet de réaliser un assemblage du scintillateur 1, du détecteur à gaz 2 et de l'ensemble des composantes de celui-ci et d'une fenêtre de sortie notée 24 sur la figure 1 et sur la figure 2 a ou respectivement un support massif noté 25 dont la fonction sera décrite ultérieurement dans la

description, ce support massif 25 étant représenté plus

particulièrement en figure 2 d.

Bien entendu, l'ensemble ainsi constitué tel que représenté par exemple en figure 1 peut être constitué en un boîtier étanche, l'étanchéité au niveau des parois

10 et des éléments constituants tels que le scintil-

lateur et la fenêtre de sortie 24, cette fenêtre de sortie pouvant être réalisée par exemple par une lame de quartz, étant assurée par exemple par des joints au silicone On notera en particulier que le boîtier étanche ainsi formé peut avantageusement être rempli

d 'un gaz ou du mélange de gaz tel que décrit précé-

demment à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique Ce mode de réalisation pourra cependant être réservé à des boîtiers de dimensions relativement faibles, c'est-à-dire à des boîtiers pour lesquels, à titre d'exemple non limitatif, tant le scintillateur 1 que la fenêtre de sortie 24 sont constitués par des

disques dont le diamètre n'excède pas 8 à 10 cm.

Pour des ensembles mécaniques constituant le dispositif d'imagerie de radiations ionisantes objet de la présente invention de dimensions plus importantes, ces dimensions pouvant aller jusqu'à un diamètre de 40 à cm pour le scintillateur et pour la fenêtre de sortie 24, on préférera alimenter le détecteur à gaz par un banc de gaz, c'est-à-dire par un circuit permettant, par une mise en circulation du gaz, la mise en légère surpression du détecteur à gaz par rapport à la pression de sortie De tels bancs de gaz ne seront pas décrits car ils sont couramment utilisés dans les laboratoires

de recherche employant des détecteurs à gaz.

En ce qui concerne la nature du gaz 20 emplis-

sant le détecteur à gaz 2, on pourra noter que le mélange hélium-TMAE précité peut être réalisé de façon à comporter 0,05 à 2 % de TMAE On notera bien sûr que le gaz inerte tel que l'hélium peut avantageusement être remplacé par de l'argon ou de manière plus classique par du méthane, ou même par un mélange de ces gaz, ceux-ci n'étant pas limitatifs car un grand choix de gaz est possible dans la mesure o l'un de ceux-ci ne s'oppose

pas au mécanisme d'émission lumineux par avalanche.

La substance photo-ionisable constituée par le TMAE a pour objet, d'une part, d'absorber le rayonnement

électromagnétique ultraviolet produit par le scintil-

lateur 1, et, d'autre part, de produire par le phénomène d'avalanche d'électrons d'ionisation une lumière dont la longueur d'onde pour le TMAE considéré a pour valeur

sensiblement 480 nanomètres.

Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 1, le détecteur à gaz 2 comprend une première électrode 21 laquelle est placée au voisinage de la face de sortie 11

du scintillateur La face 11 du scintillateur est ap-

pelée face de sortie car elle constitue la face d'émergence du rayonnement ultraviolet engendré par transposition de longueur d'onde du rayonnement ionisant y, x ou neutronique, en rayonnement du spectre ultraviolet réalisé par le scintillateur De manière classique, le scintillateur 1 peut être réalisé par une lame ou disque à faces parallèles de fluorure de baryum, Ba F 2, lequel présente une bonne transparence aux longueurs d'onde du rayonnement émis par le

scintillateur et/ou par l'avalanche.

Pour l'imaginerie des neutrons, il est avantageux que le cristal scintillateur comporte des éléments présentant une sensibilité particulière aux neutrons tels que le bore, le lithium ou le gadolinium pour les neutrons lents ou l'hydrogène pour les neutrons rapides Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 1, le détecteur à gaz 2 comprend une deuxième électrode notée 22 placée à une distance notée dl de la première électrode 21 La deuxième électrode 22 est soumise en fonctionnement à un potentiel électrique relatif, par rapport à la première électrode 21, afin de créer un champ électrique noté E 21 compris entre 100 V/cm et 500 V/cm dans l'espace compris entre les deux électrodes précitées, c'est-à-dire sur la distance dl L'espace interélectrodes ainsi réalisé permet de créer, entre

l'intervalle formé par la distance dl, un espace d'ab-

sorption des photons délivrés par le scintillateur 1 et

de transfert des électrons.

Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 1, le détecteur à gaz 2 comprend une troisième électrode 23

placée à la distance d 32 de la deuxième électrode 22.

Cette troisième électrode est elle-même soumise en fonctionnement à un potentiel relatif permettant de créer un champ électrique E 32 par rapport à la deuxième électrode 22 compris par exemple entre 5000 et 8000 V/cm, de façon à créer ainsi entre l'intervalle d 32 entre les deux électrodes 22 et 23 un espace d'avalanche des électrons d'ionisation La troisième électrode 23 est en outre placée au voisinage de la fenêtre

transparente de sortie 24.

Le fonctionnement du dispositif d'imagerie tel que représenté en figure 1 est le suivant: Après transposition du rayonnement ionisant x, y ou neutronique, en un rayonnement ultraviolet par le scintillateur 1, ce rayonnement électromagnétique v est absorbé dans l'espace d'absorption, un photon du

rayonnement électromagnétique ' correspondant sensi-

blement à un photo-électron engendré du fait de la présence du gaz photo-ionisable, le TMAE ou le triméthylamine Compte tenu de la présence du champ E 32 d'accélération dans l'espace d'avalanche, un phénomène d'avalanche des électrons ainsi engendrés est ainsi créé, ce phénomène d'avalanche provoquant une émission de lumière intense quasi-ponctuelle par ionisation du gaz dans l'espace d'avalanche, le front d'avalanche étant ainsi fixé au

niveau de la troisième électrode 23 Le front d'ava-

lanche constitue ainsi une tache lumineuse intense détectable optiquement laquelle est alors transmise par

la fenêtre de sortie 24.

Le système d'imagerie 3 permet alors d'effectuer l'équivalent d'une prise de vues de l'ensemble des

taches d'avalanche au niveau des fronts d'avalanche en-

gendrés par l'ensemble du rayonnement ionisant y ou x initial, au niveau du scintillateur 1 puis du détecteur

à gaz 2.

On notera bien sûr que de manière avantageuse le détecteur à gaz permet ainsi d'augmenter par un facteur

de gain compris entre 103 et 104 l'intensité du rayon-

nement électromagnétique v comparée à l'intensité du front d'avalanche au niveau de la troisième électrode 23.

Bien entendu, l'utilisation d'un système d'ima-

gerie de type classique, c'est-à-dire en fait d'une optique de focalisation par exemple et d'une caméra de prise de vues, permet alors de détecter et de localiser

spatialement l'impact des particules ionisantes corres-

pondant au rayonnement ionisant y, x ou neutronique avec une sensibilité pouvant aller jusqu'à la détection d'un

quantum d'énergie.

Une description plus détaillée d'un mode de

réalisation particulièrement avantageux du dispositif d'imagerie objet de la présente invention sera

maintenant donnée en liaison avec la figure 2 a.

Selon la figure précitée, le détecteur à gaz 2

comporte de manière avantageuse une photocathode 4.

Cette photocathode est destinée à absorber les photons

du rayonnement électromagnétique v délivrés par le scin-

tillateur 1 La photocathode précitée permet alors d'engendrer un nombre important de photo-électrons lesquels seront ensuite accélérés de f açon analogue au premier mode de réalisation représenté en figure 1, dans

l'espace d'avalanche précédemment décrit.

Ainsi qu'on l'a représenté en figure 2 a, la photocathode 4 est une photocathode mince, transparente, placée sensiblement en lieu et place de la première

électrode 21 décrite en liaison avec la figure 1.

De manière avantageuse, la photocathode 4 peut être déposée sur la face de sortie 11 du scintillateur 1 Bien entendu, la photocathode 4 transparente peut être déposée soit directement sur la face de sortie 11 du cristal scintillateur 1, soit sur une fenêtre d'entrée intermédiaire, une fenêtre de quartz par

exemple.

Selon un mode de réalisation préférentiel de la photocathode 4 précitée, tel que représenté en figure 2 b, celle-ci comporte avantageusement dans le sens de propagation des photons du rayonnement électromagnétique v délivrés par le scintillateur 1, successivement, une

couche métallique transparente notée 40, une couche pho-

toconductrice notée 41 et une électrode notée 22, cette électrode étant une grille transparente à 90 % par exemple aux électrons émis par la couche

photoconductrice 41 précitée.

On notera bien sûr que l'électrode 22 est placée au voisinage de la couche photoconductrice 41 et que la couche métallique transparente 40 et l'électrode 22 précédemment mentionnées peuvent alors être portées à des potentiels relatifs comparables à ceux décrits en liaison avec la figure 1, de façon à jouer le rôle de la

première 21 respectivement deuxième électrode 22 précé-

demment décrites en liaison avec la figure précitée.

De préférence, la couche métallique transparente 40 peut être constituée par un dépôt en phase vapeur d'un alliage de nickel-chrome d'une épaisseur comprise entre 10 et 30 angstrôms, la couche métallique précitée est alors transparente au rayonnement électromagnétique v ultraviolet émis par le scintillateur et permet en

outre de fixer le potentiel de la photocathode 4.

Ainsi qu'on l'a représenté de même en figure 2 b,

la couche photoconductrice 41 peut être formée de ma-

nière avantageuse par un dépôt sous vide en couche mince d'une couche d'iodure de césium Cs I d'une épaisseur

comprise entre 100 et 300 angstrôms.

La photocathode 4 ainsi constituée est une photocathode dite semitransparente puisque celle-ci, par l'intermédiaire de la couche photoconductrice 41, permet d'absorber les photons du rayonnement électromagnétique v pour transformer ces derniers en photo- électrons soumis ensuite à accélération dans l'espace d'avalanche pour former le phénomène d'avalanche précédemment décrit en liaison avec la figure 1 Bien entendu, la photocathode précédemment décrite joue ainsi le rôle d'espace d'absorption des photons du rayonnement électromagnétique v tel que

précédemment décrit en relation avec la figure 1.

Ainsi qu'on l'a représenté en outre en figure 2 b respectivement en figure 2 c, la photocathode 4 peut être

constituée par au moins une couche ultramince de pro-

tection, notée 42, formée par exemple par de la vapeur de TMAE ou éthylferrocène adsorbée Une telle couche de protection 42 peut être obtenue ainsi que représenté en figure 2 b par simple adsorption du TMAE sur la face de sortie 410 de la couche photoconductrice 41 ou, ainsi que représenté en figure 2 c, directement sur la face 11 de sortie du scintillateur 1 par exemple Une telle couche de protection 42 est alors constituée par une couche ultramince dont l'épaisseur peut être comprise entre 1 angstrôm et 10 angstrôms Une telle couche a 1 i pour effet de protéger la photocathode lorsque celle-ci est constituée, ainsi que représenté en figure 2 b, ou lorsque, ainsi que représenté en figure 2 c, la photocathode est simplement constituée par la couche adsorbée 42 précitée déposée directement sur la face de sortie 11 du scintillateur 1 Bien entendu de manière non limitative, la seule couche adsorbée 42 peut également être réalisée en lieu et place de la face de sortie 11 du scintillateur 1 sur la paroi de sortie d'une fenêtre intermédiaire intercalée entre la couche adsorbée 42 et la face de sortie 11 du scintillateur 1, cette fenêtre intermédiaire jouant alors le rôle de fenêtre d'entrée La couche adsorbée 42 a pour effet d'augmenter l'efficacité de l'émission électronique par abaissement du potentiel de sortie des électrons soit de la photocathode, soit des électrons directement émis dans la couche de protection 42 précitée lorsque celle-ci est déposée soit sur la fenêtre intermédiaire en quartz, soit sur la face de sortie 11 du

scintillateur 1.

On notera d'une manière générale que les première, deuxième et troisième électrodes portant les références 21, 22 et 23 sur les figures 1 et 2 a, 2 b, 2 c, sont par exemple formées par des grilles présentant 90 % de transparence aux électrons engendrés soit du fait de

l'absorption des photons du rayonnement électro-

magnétique 9 par la substance photo-ionisable, soit par le phénomène d'avalanche Ces électrodes ont pour objet

de fixer les potentiels électriques aux valeurs déter-

minées précédemment décrites.

Une description plus détaillée d'une autre

variante de réalisation d'une photocathode 4, photo-

cathode dite épaisse, sera donnée en liaison avec la

figure 2 d.

Conformément à la figure précitée, la photo-

cathode 4 est formée par une photocathode épaisse disposée en lieu et place de la troisième électrode 23 de la figure 1, la première et la deuxième électrodes 21, 22 étant alors remplacées par la troisième électrode 23, cette troisième électrode étant placée au voisinage de la face de sortie Il du scintillateur 1 Le front d'avalanche est alors formé au niveau de cette troisième électrode 23 Dans le cas du mode de réalisation de la figure 2 d, le scintillateur 1 recevant le rayonnement ionisant x, y ou neutronique engendre le rayonnement électromagnétique v par transposition de longueur d'onde et le rayonnement électromagnétique précité atteint la photocathode constituée par la couche photoconductrice

41 laquelle est alors déposée sur un support massif 25.

Le phénomène d'avalanche engendré à partir des électrons délivrés par la couche photoconductrice 41 est alors créé dans l'espace d'avalanche compris entre les électrodes 22 et 23 tel que représenté en figure 2 d,

c'est-à-dire sensiblement entre la couche photocon-

ductrice 41 et le scintillateur 1 Le front d'avalanche se trouve alors directement sur l'électrode 23 jouant le rôle de troisième électrode et au voisinage de la face de sortie 11 du scintillateur, face de sortie pour le rayonnement électromagnétique v, cette face Il jouant alors le rôle de face d'entrée pour le rayonnement lumineux à 480 nanomètres émis par le phénomène d'avalanche lequel est alors directement transmis sans

absorption notable par le scintillateur 1 vers l'exté-

rieur du scintillateur.

On notera que dans le mode de réalisation de la

figure 2 d, la couche photoconductrice 41 peut être réa-

lisée par une couche dite épaisse d'iodure de césium Cs I dont l'épaisseur peut atteindre environ 1 micromètre Le support massif 25 peut être réalisé par un support d'aluminium ou de béryllium dont l'épaisseur peut être quelconque mais de préférence comprise entre 2 à 5 mm,

transparente aux rayons x, y ou neutroniques.

On notera que d'une manière générale le système d'imagerie 3 peut être formé avantageusement par une

caméra de type CCD à laquelle est associé un amplifi-

cateur de brillance Sur la figure 3, on a représenté l'amplificateur de brillance 30 associé à la caméra CCD

de manière classique En outre, et de manière non limi-

tative, un dispositif 32 de mémorisation et de trai-

tement d'images peut être associé à la caméra CCD, de

façon à effectuer des traitements d'images corres-

pondants.

On notera bien sûr que le système d'imagerie 3 dans les modes de réalisation, tel que représenté en figure 1 à 2 c, est placé au voisinage de la troisième électrode 22, c'est-à-dire côté opposé au scintillateur 1. On notera au contraire que dans le mode de réalisation tel que représenté en figure 2 d, le système d'imagerie 3 est placé au voisinage de la troisième électrode 23 mais cette fois côté scintillateur Dans tous les cas, le système d'imagerie 3 est placé à

l'extérieur de la chambre à gaz 2.

D'une manière générale, on notera que les photocathodes seront choisies en fonction de leur efficacité relativement aux photons émis par le

scintillateur 1.

Dans le cas o le scintillateur 1 est constitué par une lame à faces parallèles de BAF 2, la photocathode 4 peut avantageusement être constituée par la couche photoconductrice d'iodure de césium 41 précédemment décrite, ou bien de couches adsorbées de substance photosensible telle que le TMAE selon la couche 42 précédemment mentionnée ou même 1 'éthylferrocène par exemple. Les scintillateurs 1 pourront être constitués par des couches uniformes de cristaux de f luorure de baryum ou bien par des bâtonnets de longueur et de largeur déterminées adaptés à l'énergie des rayonnements

ionisants considérés.

On notera que le système d'imagerie 3 peut alors être adapté de façon à enregistrer l'intensité des fronts d'avalanche soit événement par événement, lorsque le rayonnement ionisant x,y ou neutronique est très peu intense, soit en intégrant dans un élément du système d'imagerie un nombre suffisant d'événements pour avoir

une sensibilité et une précision statiques suffisantes.

Le choix du mode de traitement d'images et de détection événement par événement ou par intégration peut alors être effectué avantageusement au niveau du module de mémorisation et de traitement d'images 32 Ce traitement ne sera pas décrit car il peut être réalisé conformément aux techniques habituelles d'imagerie par amplification de brillance couplés à des CDD grâce à des dispositifs normalement disponibles dans le commerce ou d'autres systèmes, tels que les systèmes d'imagerie commercialisés par la société HAMAMATSU et décrits dans la note technique HAMAMATSU sous la référence HAMAMATSU

C 1816, "Position Analyzer".

On notera en outre et ce, sans sortir du cadre de la présente invention, que l'espace d'avalanche peut être en fait réalisé par une succession d'une pluralité de grilles formant des espaces d'avalanche distincts, chaque étage entre grilles parallèles constituant un étage d'amplification ou d'avalanche correspondant, chaque étage pouvant être séparé du suivant par un espace de dérive entre deux étages successifs, tel que

représenté en figure 4.

On a ainsi décrit un dispositif d'imagerie de rayonnement ionisant x, y ou neutronique particulièrement avantageux dans la mesure o ce dispositif présente par rapport aux dispositifs de l'art antérieur une sensibilité notablement accrue, par exemple cette sensibilité pouvant être dans un rapport mille par rapport aux dispositifs de l'art antérieur Le dispositif d'imagerie objet de la présente invention permet ainsi d'assurer la détection et la localisation

d'un seul quantum d'énergie de rayonnement ionisant.

On notera également que le dispositif d'imagerie objet de la présente invention est particulièrement avantageux dans la mesure o celui-ci est susceptible de permettre de réaliser une prise d'images sur de grandes surfaces avec un amplificateur de brillance de petite

surface par l'intermédiaire d'un système optique corres-

pondant, l'amplificateur de brillance pouvant alors

présenter un diamètre de 2,5 cm.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Dispositif d'imagerie de radiations ioni-

santes, X, y ou neutroniques, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte, successivement: un scintillateur ( 1) destiné à transposer ledit rayonnement ionisant en un rayonnement électromagnétique (v) du spectre ultraviolet,

un détecteur à gaz ( 2) couplé audit scintil-

lateur ( 1) et recevant ledit rayonnement électromagnétique du spectre ultraviolet, ledit détecteur à gaz ( 2) étant destiné, à partir dudit rayonnement reçu, à former une avalanche (A) d'électrons provoquant l'ionisation dudit gaz, avec une émission lumineuse intense quasi-ponctuelle, un système d'imagerie ( 3) permettant de former

un enregistrement de l'image desdites ava-

lanches d'électrons provoquant l'ionisation du

gaz du détecteur à gaz ( 2).

2 Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que ledit détecteur à gaz ( 2) contient une

substance photo-ionisable par les photons, ladite sub-

stance consistant en soit du tétrakis, soit du triethylamine.

3 Dispositif selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que ledit détecteur à gaz ( 2) comprend: une première électrode ( 21) placée au voisinage de la face de sortie ( 11) du scintillateur,

une deuxième électrode ( 22) placée à une dis-

tance d 21 de la première électrode et soumise en fonctionnement à un potentiel relatif créant un champ électrique E 21 compris entre V/cm et 500 V/cm, de façon à créer entre ledit intervalle formé par la distance d 21 un espace d'absorption des photons délivrés par le scintillateur ( 1) et de transfert des électrons,

une troisième électrode ( 23) ou grille trans-

parente placée à la distance d 32 de la

deuxième électrode ( 22) et soumise en fonc-

tionnement à un potentiel relatif créant un champ électrique E 32 compris entre 5000 et

8000 V/cm, de façon à créer entre ledit inter-

valle formé par la distance d 32 un espace d'avalanche des électrons d'ionisation, ladite

troisième électrode ( 23) étant placée au voi-

sinage d'une fenêtre transparente de sortie ( 24), le front d'avalanche étant créé au

niveau de ladite troisième électrode.

4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à

3 précédentes, caractérisé en ce que ledit détecteur à

gaz ( 2) comporte une photocathode ( 4), destinée à ab-

sorber les photons délivrés par le scintillateur ( 1).

Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ladite photocathode ( 4) est une

photocathode mince placée en lieu et place de la pre-

mière électrode.

6 Dispositif selon la revendication 5, caracté-

risé en ce que ladite photocathode ( 4) est transparente.

7 Dispositif selon l'une des revendications 5

ou 6, caractérisé en ce que ladite photocathode ( 4) est

déposée sur la face de sortie ( 11) dudit scintillateur.

8 Dispositif selon l'une des revendications 4 à

6, caractérisé en ce que ladite photocathode ( 4) com-

porte dans le sens de propagation des photons délivrés

par le scintillateur, successivement, une couche métal-

lique transparente ( 40), une couche photo-conductrice ( 41), une électrode ( 22) transparente aux électrons émis par la couche photoconductrice, placée au voisinage de

ladite couche photo-conductrice, ladite couche métal-

lique transparente ( 40) et ladite électrode étant portées à des potentiels relatifs de façon à jouer le rôle de la première ( 21) respectivement deuxième

électrode ( 22).

9 Dispositif selon l'une des revendications 4 à

7 caractérisé en ce que ladite photocathode ( 4) est

constituée par au moins une couche ultramince de pro-

tection ( 42) formée par de la vapeur de TMAE ou

d'éthylferrocène adsorbée.

Dispositif selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que ladite photocathode ( 4) est formée par une photocathode épaisse disposée en lieu et place de la troisième électrode ( 23), la première et la deuxième électrode étant remplacées par la troisième électrode ( 23), laquelle est placée au voisinage de la face de sortie ( 11) du scintillateur ( 1), le front d'avalanche (A) étant formé au niveau de ladite troisième électrode

( 23).

11 Dispositif selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que ledit système d'imagerie ( 3) est formé par une caméra de type CCD à

laquelle est associé un amplificateur de brillance.

12 Dispositif selon les revendications 5 et 11,

caractérisé en ce que le système d'imagerie est placé au voisinage de ladite troisième électrode, côté opposé

audit scintillateur.

13 Dispositif selon les revendications 10 et

11, caractérisé en ce que ledit système d'imagerie est placé au voisinage de ladite troisième électrode, côté scintillateur.