FR2822961A1

FR2822961A1 - Detecteur de rayons x

Info

Publication number: FR2822961A1
Application number: FR0104345A
Authority: FR
Inventors: Francis Sauvage; Regis Guillemaud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: US20030133540A1; US6936823B2; WO2002079804A1; EP1373929A1; FR2822961B1

Abstract

Les caméras (10) de ce détecteur de rayons X sont toutes montées sous une plaque (1) rigide et commune par un appui de surfaces et un vissage qui assure leur distance optique à un scintillateur (7) lui-même monté sur la plaque (1) par une enveloppe (6) formant une chambre noire (8). Le montage commun des éléments principaux du détecteur sur une unique plaque rigide réduit très sensiblement les dégradations d'images produites par des déformations d'origine thermique ou mécanique du détecteur.

Description

DÉTECTEUR DE RAYONS X
DESCRIPTION
Cette invention a trait à un détecteur de rayons X, chargé précisément de recueillir une image prise aux rayons X après l'avoir convertie en rayons lumineux.

De tels détecteurs comprennent un scintillateur consistant en une membrane interceptant les rayons X et contenant une matière produisant des photons quand elle a été frappée par ces rayons, et un système à caméra, comprenant une partie de détection précédée d'une optique appropriée, placé derrière le scintillateur. La caméra et le scintillateur sont fixés à une monture qui les unit et qui comprend en outre une enveloppe formant une chambre noire entre le scintillateur ec le système à caméra. Dans de nombreux détecteurs, le système se compose d'une pluralité de caméras qui se partagent le champ de vision et dont les mesures sont compilées par un système électronique pour restituer une image globale plus grande que celle que pourrait prendre une seule caméra.

Les concepteurs doivent affronter le problème de maintenir une distance focale constante entre le scintillateur et les caméras, sous peine de ne produire qu'une image floue. Les causes de déformations sont encore plus aiguës avec des détecteurs de grandes dimensions comprenant une pluralité de caméras. Il faut se prémunir non seulement contre les imprécisions de montage, mais aussi contre les déformations d'origine mécanique ou thermique de la monture, provenant du poids des éléments et des échauffements souvent

importants qu'ils doivent subir. En pratique, les détecteurs connus n'offrent pas des garanties de fiabilité suffisantes. Un détecteur comprend ainsi une monture en forme de boîte carrée qui renferme la chambre noire. Le scintillateur est à la face de sommet de la boîte, et les caméras sont fixées aux quatre faces latérales. Ce montage est très sensible aux déformations de la montures.

L'invention représente un perfectionnement sensible des détecteurs de rayons X sous cet aspect.

Elle est relative à un détecteur comprenant une pluralité de caméras se partageant un champ de vision et comprenant une optique précédant une partie de détection ainsi qu'un scintillateur précédant les caméras et une monture comprenant en particulier une enveloppe de chambre noire, comme on l'a déjà mentionné ; elle est originale en ce que la monture comprend une plaque rigide percée devant les caméras, les caméras sont fixées directement à la face inférieure de la plaque rigide, et l'enveloppe de chambre noire est fixée directement à la face supérieure de la plaque rigide et comprend une ouverture supérieure autour de laquelle est fixé le scintillateur.

Les éléments essentiels du détecteur s'ordonnent ainsi à une unique pièce de structure de la monture qui est peu sujette à la déformation en raison de sa rigidité. Si des déformations sont produites sur la plaque, elles sont essentiellement linéaires, ne provoquant presque pas de flexion, et sont moins dommageables à la qualité de l'image : on a en effet

constaté que c'était les mouvements angulaires des caméras qui étaient les plus nuisibles.

Dans une construction avantageuse, les caméras sont fixées à la face inférieure de la plaque rigide autour d'ouvertures respectives de celle-ci, qui sont percées devant les optiques. Les points de fixation sont alors concentriques aux axes des caméras, ce qui accroît la stabilité de ceux-ci. Ils sont aussi proches du centre de la plaque et ne subissent donc qu'une faible part d'allongements de la plaque consécutifs à des échauffements.

La rigidité de la plaque peut être accrue en la raidissant par une structure idoine dans l'enveloppe de chambre noire.

D'autres aspects, caractéristiques et avantages de l'invention seront maintenant décrits au moyen des figures 1,2 et 3 qui représentent trois vues différentes (de côté, de dessus et de face), généralement en coupe, de l'appareil.

Un élément essentiel du détecteur est une plaque 1 centrale et rigide à laquelle la plupart des autres éléments sont fixés. Elle est en alliage métallique possédant une bonne résistance mécanique et peut ainsi être construite en Fortal HR, alliage d'aluminium ayant une résistance comparable à celle de l'acier en même temps qu'un poids inférieur et un coefficient de dilatation réduit. Les déformations d'origine thermique ou mécanique, notamment produites par le poids même du détecteur, sont donc réduites. Il faut souligner que le détecteur est conçu pour être placé à des orientations et dans des montages

différents sans que la qualité de l'image risque d'être perturbée. Des fragments de montage du détecteur, appartenant à un statif, portent la référence 2 ; le montage peut être assuré par des vis 3 engagées à travers des perçages 4 aux bords de la plaque 1.

La plaque 1 est garnie d'un revêtement de plomb 5 à sa face supérieure afin d'arrêter le rayonnement X parasite. S'élève sur sa face supérieure une enveloppe 6 à section carré munie d'une ouverture supérieure. Un scintillateur 7 est monté sur cette ouverture en ayant son pourtour vissé sur le bord supérieur de l'enveloppe 6. Le volume entouré par l'enveloppe 6 et couvert par le scintillateur 7 forme une chambre noire 8. L'enveloppe 6 est attachée à la plaque 1 par des vis 9 et des goupilles (symbolisées par leur axe) engagées par-dessous celle-ci.

Les caméras sont au nombre de quatre et portent chacune la référence générale 10. Elles comprennent une optique 11 à l'avant, puis une portion de détection 12 permettant de convertir une image lumineuse en image numérique. Un boîtier électronique 13 commun à toutes les caméras 10 est disposé au centre et au fond du détecteur ; des câbles 14 le relient aux parties de détection 12. Les parties de détection 12 sont montées en opposition par paires, c'est-à-dire qu'elles ont des axes de visée alignés et dirigés l'un vers l'autre ; de plus, les paires d'axes alignés sont parallèles à la direction longitudinale de la plaque 1.

Or les axes de visée sont tous parallèles et verticaux à la sortie des caméras 10. Cela est produit en dotant les optiques 11 d'un miroir de renvoi d'angle 15. Un

volume central situé sous les miroirs 15 abrite non seulement le boîtier électronique 13, mais un ensemble de refroidissement 16 comprenant essentiellement une pompe 17, un échangeur de chaleur 18 et un ventilateur 19. Le refroidissement des caméras 10 peut être complété par des dissipateurs thermiques 20 situés derrière elles. Tous ces éléments sont enveloppés par un capot inférieur 21 sans rigidité particulière et dont les bords sont vissés à la plaque 1.

La détection est rendue possible en munissant la plaque 1 d'ouvertures 22 devant les optiques 11 respectives des caméras 10. Ces ouvertures 22 ne nuisent pas nécessairement à la rigidité de la plaque 1, mais une structure de raidissage idoine, telle qu'une nervure 23 à section rectangulaire, peut être disposée à travers la plaque 1 dans la chambre noire 8 si cela est nécessaire. La cohésion des caméras 10 est maintenue par une enveloppe qui comprend notamment une plaque de montage 24, placée à l'avant de l'optique 11. Les plaques de montage 24 sont accolées à la face inférieure 25 de la plaque 1 et unies à elle par des vis 26 (symbolisées par leurs axes), au nombre de quatre par caméra 10 et qui sont concentriques à l'axe de visée de l'optique 11. Ce montage permet de placer les caméras 10 à une position bien déterminée dans le détecteur : les éléments de l'optique 11 sont en particulier à une distance pratiquement invariable du scintillateur 7. On a encore représenté des bagues anti-reflet 27 montées dans les ouvertures 22 et qui comprennent un filetage intérieur d'absorption des rayonnements venant à toucher ces bagues.

La rigidité de la plaque 1 réduit ses déformations malgré sa superficie assez grande, et le coefficient de dilatation réduit de sa matière la rend aussi peu sensible aux échauffements ; la position des caméras est assurée et maintenue par le montage précis offert par les contacts de surface des plaques de montage 24 contre la plaque 1 rigide ; les caméras 10 ne sont soutenues à aucun autre endroit, ni par la plaque 1 ni par aucun autre élément de la monture, si bien que les déformations plus importantes qui pourraient s'exercer à la périphérie de la plaque 1, à la suite notamment de flexions ou d'échauffements, n'influent pas sur l'orientation des caméras 10 ; enfin, le montage de l'enveloppe 6 sur la plaque 1 n'est pas susceptible de lui transmettre des déformations qui auraient l'effet nuisible de gondoler le scintillateur 7 et de modifier ainsi sa distance aux foyers des caméras 10, et d'autant moins si le matériau de l'enveloppe 6 est le même que celui de la plaque 1 et a donc un même coefficient de dilatation.

Claims

REVENDICATIONS 1. Détecteur de rayons X comprenant une pluralité de caméras (10) se partageant un champ de vision et comprenant une optique (11) précédant une partie de détection (12), un scintillateur (7) précédant les caméras (10) et une monture comprenant en particulier une enveloppe (6) de chambre noire (8), caractérisé en ce que la monture comprend une plaque (1) rigide percée (22) devant les caméras (10), les caméras sont fixées directement à la face inférieure de la plaque rigide, et l'enveloppe de chambre noire est fixée directement à la face supérieure de la plaque rigide et comprend une ouverture supérieure autour de laquelle est fixé le scintillateur.
2. Détecteur de rayons X selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caméras (10) sont fixées à la face inférieure de la plaque (1) rigide autour d'ouvertures (22) respectives de la plaque rigide percées devant les optiques.
3. Détecteur de rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une structure de raidissage (23) de la plaque rigide dans l'enveloppe de chambre noire.
4. Détecteur de rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les optiques comprennent un miroir de renvoi d'angle (15) et les parties de détection des caméras (12) sont dirigées dans des directions convergentes par paires.
5. Détecteur de rayons X selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un

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module de refroidissement (17, 18, 19) sous les miroirs de renvoi d'angle.
6. Détecteur de rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque rigide est en alliage d'aluminium.
7. Détecteur de rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaque rigide (1) et l'enveloppe (6) sont construites en un même matériau.