FR2930046A1 - Barreau detecteur permettant la mesure de la doi pour imprimerie tep hautes performances. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de pondération optique, où on transforme un milieu cristallin (1) en une juxtaposition de tronçons, entre lesquels deux à deux on crée les conditions d'une déperdition d'énergie discrète, d'ampleur connue, ou mesurable par étalonnage, et où on compare l'énergie (E1 ; E2) , recueillie au niveau de photodétecteurs (4 ; 5) , montés aux extrémités longitudinales (2 ; 3), du milieu cristallin (1) pour estimer la position (X) de l'impact d'un photon gamma dans un tronçon donné du milieu (1).L'invention concerne encore un barreau détecteur (1) apte à la mise en oeuvre du procédé, comportant monocristal.Il se caractérise en ce qu'il comporte des volumes (80) séparés les uns des autres et constitués chacun d'un milieu intermédiaire, isotrope, de nature différente de celle dudit monocristal, et d'indice de réfraction différent de celui dudit monocristal.L'invention concerne un dispositif de tomographie comprenant de tels barreaux (1) .

Description

L'invention concerne un procédé de pondération optique pour estimer la position de l'impact d'un photon gamma dans un milieu cristallin. L'invention concerne encore un barreau détecteur de photons gamma, conçu apte à la mise en oeuvre de ce procédé et comportant au moins un monocristal. L'invention concerne le domaine de l'imagerie fonctionnelle radio-isotopique et, plus particulièrement, l'imagerie biphotonique appelée tomographie par émission de positons ou TEP. Le barreau selon l'invention est plus particulièrement destiné à équiper un module de détection et de localisation d'un traceur radioactif. L'imagerie nucléaire, dans son principe, consiste à administrer un traceur contenant des molécules marquées par un isotope radioactif afin de suivre par détection externe, le fonctionnement normal ou pathologique d'un organe donné.

Dans le cadre de la tomographie par émission de positons (TEP), le traceur est injecté à un patient par voie intraveineuse et va se fixer sur les cellules concernées pour émettre des positons. Une fois émis, le positon parcourt quelques millimètres dans les tissus et perd son énergie cinétique. Dans cette position de repos, le positon interagit avec un électron du milieu, suivant une réaction d'annihilation au cours de laquelle les masses de ces deux particules se transforment en deux photons gamma ou photons d'annihilation dotés d'un niveau d'énergie défini. Ces photons sont finis simultanément, colinéai renient et suivant des directions opposées. Ces caractéristiques sont exploitées pour localiser la direction d'émission des photons d'annihilation sans avoir recours à un collimateur. Cette direction d'émission est appelée ligne de réponse, dite IAR, en anglais line of response . Cette IAR contient la position de la source de positons. Les images obtenues en tomographie par émission de positons, dite TEP, résultent d'un processus de reconstruction tomographique qui, à partir de l'ensemble des lignes de réponse acquises par le système, estime la distribution tridimensionnelle du radio traceur dans l'organe à étudier. La détection des photons gamma est assurée par des barrettes judicieusement disposées, composés chacune d'au moins un barreau détecteur relié à un dispositif électronique assurant le processus de traitement et de reconstruction tomographique aboutissant à l'image recherchée. Le barreau détecteur est constitué d'un cristal scintillateur qui convertit l'énergie photonique en une émission isotrope de photons lumineux susceptibles d'être détectés par au moins un photodétecteur situé à proximité du cristal et qui est conçu apte à mesurer l'énergie reçue.

Dans les appareils actuellement utilisés, les images obtenues en TEP présentent une résolution spatiale de l'ordre du centimètre pour les appareils dont on peut introduire le corps entier d'un patient, résolution qui est médiocre si on la compare avec celle d'autres techniques d'imagerie conne l' IRM ou la tarrodensitoanétrie qui ont des résolutions de l'ordre du millimètre. Cette résolution médiocre est due au fait que le positionnement de la ligne de réponse est entaché d'une erreur ayant plusieurs causes inhérentes, soit au principe utilisé, soit aux limites du système de détection. En fait, la contribution majeure à l'erreur est la résolution intrinsèque du détecteur qui est relativement faible. Un des problèmes majeurs contribuant à dégrader la résolution spatiale est donc la difficulté de déterminer la profondeur d'interaction, dénommée DOI, depth of interaction en anglais, du photon gamma dans le cristal scintillateur. Une dégradation de la réponse spatiale est observée au fur et à mesure que l'on s' éloigne du centre du champ de détection de l' appareil .

Différentes voies ont été explorées pour améliorer la précision sur la DOI du photon gamma dans le cristal, notent l'approche phoswich, abréviation de phosphor sandwich . Cette méthode phoswich est basée sur la lecture, par un seul photodétecteur, d'un empilement de cristaux ayant des propriétés de scintillation différentes. La plupart du teps, des cristaux ayant des constantes de temps différentes sont utilisés. Chaque région d'interaction produit des impulsions ayant une forme qui lui est caractéristique. Par conséquent, l'analyse de la forme des impulsions permet d'identifier la région d'interaction de chaque événement. On connaît la réalisation de détecteurs composés de matrices à cristaux scintillateurs couplés à des photodétecteurs. Ces matrices sont constituées de cristaux de faibles dimensions, isolés optiquement les uns des autres par un matériau réflecteur tel que le téflon. On parle dans ce cas de cristal pixellisé ou serai-pixellisé si le cristal comporte une partie supérieure pleine et une partie inférieure pixellisée. Cependant, la pixellisation a pour conséquence de diminuer la sensibilité de détection et de détériorer la résolution énergétique à cause de la perte de lumière liée aux multiples réflexions dans le pixel. Une autre méthode consiste à utiliser deux couches de cristaux légèrement décalées l'une part rapport à l'autre, d'une distance égale à la moitié du pas du pixel du cristal. En effet, la scintillation produite dans la couche supérieure n'éclaire qu'un seul pixel du photodétecteur. En revanche, celle d'un cristal situé sur la couche inférieure en éclaire deux. Un algorithme de décodage permet de distinguer les deux positions, et donc de mesurer la DOI.

Avec ces différentes méthodes, la résolution sur la mesure de la DOI reste limitée par l'épaisseur des cristaux d'une part, et d'autre part par une certaine complexité dans le traitement de l'information. Il existe encore une méthode, dite de partage de la lumière, qui permet d'améliorer la résolution spatiale d'un appareil de TEP. Cette méthode consiste à installer à chacune des deux extrémités d'un barreau de cristal scintillateur, un photodétecteur apte à mesurer la quantité de lumière reçue lors de l'interaction du photon gamma dans ledit cristal. L'exploitation mathématique des valeurs mesurées par chacun des deux photodétecteurs permet d'estimer le positionnement longitudinal de l'interaction du photon gamma dans le cristal. L'invention a pour but d'améliorer la performance de cette méthode de partage de la lumière en proposant l'utilisation d'un barreau constitué d'au moins un cristal scintillant, agencé de façon particulière. A cet effet, l'invention concerne un procédé de pondération optique pour estimer la position de l'impact d'un photon gamma dans un milieu cristallin, par lequel on transforme un milieu cristallin isotrope en une juxtaposition de tronçons, entre lesquels deux à deux on crée les conditions d'une déperdition d'énergie discrète, d'ampleur connue, ou mesurable par étalonnage, et par lequel on compare l'énergie recueillie au niveau de moyens de mesure de flux lumineux, notamment des photodétecteurs, montés aux extrémités longitudinales dudit milieu cristallin pour estimer la position de l'impact d'un photon gamma dans un tronçon donné dudit milieu cristallin. L'invention concerne encore un barreau détecteur de photons gamma, conçu apte à la mise en oeuvre de ce procédé, et comportant au moins un monocristal, caractérisé par le fait que ledit barreau détecteur comporte des volutes séparés les uns des autres et constitués chacun d'un milieu intermédiaire, isotrope, de nature différente de celle dudit monocristal, et d'indice de réfraction différent de celui dudit monocristal. L'invention concerne encore un dispositif de tomographie par émission 5 de positons comportant au moins un tel barreau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles: 10 - la figure 1 représente, de façon schématique et en perspective, un barreau détecteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, équipé de photodétecteurs à ses extrémités; - la figure 2 représente, de façon analogue à la figure 1, un barreau détecteur selon un autre mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 3 représente, en élévation, le barreau de la figure 1 ; - la figure 4 représente, en élévation, le barreau de la figure 2 ; - la figure 5 représente, en élévation, un barreau selon encore un autre mode de réalisation ; - la figure 6 représente, en élévation, un barreau dans lequel 20 impacte un photon gamma ; - la figure 7 représente, de façon schématisée et en perspective, une variante de barreau détecteurs, avec des volumes borgnes débouchants sur une face unique ; - la figure 8 représente en élévation le barreau de la figure 7 25 suivant la direction X de cette figure ; - la figure 9 représente, de façon schématisée et en perspective, une variante de barreau détecteurs, avec des volumes borgnes en quinconce débouchants sur deux faces opposés ; - la figure 10 représente en élévation le barreau de la figure 9 30 suivant la direction X de cette figure ; - la figure 11 représente, de façon schématisée et en perspective, une variante de barreau détecteurs, avec des volumes débouchants sur deux faces opposées ; - la figure 12 représente en élévation le barreau de la figure 11 35 suivant la direction X de cette figure. L'invention concerne un barreau 1 détecteur de photons gamma.

Ce barreau 1 est conçu apte à être intégré dans un dispositif de tomographie, qui ccamporte usuellement des barrettes détectrices disposées sous forme d'au moins un anneau détecteur, à l'intérieur duquel est placé un corps ou un organe à examiner. Un même dispositif peut comporter un ou plusieurs anneaux détecteurs juxtaposés, notamment axialement. Un corps à examiner, notamment in vivo, est disposé à l'intérieur de ce ou ces anneaux détecteurs. Le praticien utilisateur du dispositif de tomographie cherche à diagnostiquer le fonctionnement normal ou pathologique d'un organe donné. Pour ce faire, une molécule marquée par un émetteur de positons est administrée au patient. L'annihilation de chaque positon émis avec un électron du milieu donne naissance à deux photons gamma ayant des énergies de 511keV chacun et émis simultanément selon la même direction et dans deux sens opposés. La détection de ces paires de photons gamma est effectuée grâce un ensemble de barrettes détectrices disposées sous forme d'anneau détecteur, selon le cas axialement, radialement ou tangentiellement. La IAR joint les positions d'interaction des deux photons gamma et contient la position de la source émettrice de positons. L'intersection de l'ensemble des DM détectées permet de déterminer la position de cette source.

L'anneau est de préférence de section cylindrique, ou polygonale se rapprochant d'une section cylindrique, de longueur courte par rapport à la plus grande dimension de sa section. Les barrettes détectrices périphériques sont utilisées pour déterminer l'emplacement des points d'impact de photons gamma en périphérie de l'appareil.

Les barrettes détectrices de l'anneau détecteur comportent chacune un ou plusieurs barreaux détecteurs 1. De façon avantageuse, chacun de ces barreaux détecteurs 1 est un monocristal scintillateur, notamment de forme parallélépipédique. Le cristal transforme les photons gamma en photons lumineux. A l'extrémité de chaque barreau détecteur sont couplés un ou plusieurs photodétecteurs permettant la mesure de l'énergie lumineuse recueillie au niveau de leur surface en regard du cristal. Ces photodétecteurs sont reliés à des moyens de traitement du signal, se présentant notamment sous forme de cartes électroniques. De façon préférée, chaque barrette détectrice est constituée d'une matrice de barreaux détecteurs, constitués à leur tour d'un barreau de cristal scintillateur couplé aux deux extrémités à des photodétecteurs état solide fonctionnant en mode Geiger. Four obtenir une mesure parfaitement exploitable, il est nécessaire de déterminer la DOI avec une précision suffisante. En réduisant la taille des barreaux de cristal scintillateur, par exemple à 3 m x 3 mm x 3 mm, on améliore la résolution spatiale des images obtenues. Toutefois, la réduction de la taille des cristaux élémentaires augmente, en raison inverse du volume de ces cristaux élémentaires, le nombre de détecteurs élémentaires nécessaires, ce qui accroît la complexité et le coût de l'appareillage. De plus, l' encombrement des photodétecteurs ne permet pas de les implanter n'importe où dans l'espace. Afin de limiter cette complexité et ce coût tout en conservant une très bonne résolution spatiale, il est proposé, selon l'invention, de remplacer plusieurs cristaux élémentaires par un barreau détecteur 1 de monocristal scintillateur, notent de forme prismatique et en particulier parallélépipédique, par exemple de dimensions 3 mm x 3 mm x 100 mm, de façon à limiter le nombre de photodétecteurs nécessaires. La mesure de la position précise de la scintillation produite par l'interaction du photon gamma, selon l'axe longitudinal du barreau de cristal scintillateur, permet de conserver une résolution spatiale optimale. Chaque barreau détecteur 1 est muni à chaque extrémité longitudinale 2, 3, d'au moins un moyen de mesure de flux lumineux, notent un photodétecteur, 4, 5, apte à mesurer l'énergie lumineuse El, respectivement E2, reçue à l'extrémité 2, respectivement 3.

La position X en abscisse, selon la longueur du barreau 1 scintillateur et le sens de l'extrémité 2 vers l'extrémité 3, par rapport au point milieu du barreau 1 pris comme zéro, de l'impact du photon gamma, est donnée par la formule : X=k.(E2-E1)/(E1+E2). Si cette formule s'applique dans tous les cas de figure, l'examen de l'art antérieur montre que l'incertitude sur cette position X, par exemple dans le cas de barreaux détecteurs monocristallins à faces polies, ou encore à faces diffusantes, est particulièrement médiocre. De fait cette incertitude absolue est alors trop grande, de l'ordre de 10 mm, alors qu'il est nécessaire d'obtenir une précision de 2 à 3 mm, voire moins.

L'invention propose une solution permettant de réduire la plage d'incertitude longitudinale de la zone d'impact sur le barreau de cristal.

De préférence, l'anneau détecteur doit être agencé de telle façon qu'un photon gairma, venant vers sa périphérie, y arrive au sein d'une matière continue, afin d'éviter toute déperdition, et donc, toute imprécision et perte de sensibilité. De ce fait, la juxtaposition de matrices détectrices ou de barreaux détecteurs 1 doit permettre de constituer un volume continu. A cet effet, un barreau détecteur 1 est de préférence prismatique, de section polygonale. Si une section rectangulaire ou carrée est préférée, il est aussi envisageable d'utiliser des barreaux 1 à section triangulaire, éventuellement montés en alternance avec d'autres barreaux à section triangulaire, ou avec des barreaux à section hexagonale. Afin d'économiser le membre de photodétecteurs, il importe de pouvoir mesurer la quantité de lumière, issue d'une scintillation, aux deux extrémités d'un barreau. A cet effet, selon l'invention, le trajet de la lumière dans le sens de la plus grande dimension du barreau 1 est perturbé par des volumes 80 de milieux différents de celui du barreau monocristallin, mais tous isotropes, transparents à la lumière dans toutes les directions, certains de ces milieux étant d'indice de réfraction différents entre eux. On forme ainsi un certain neanbre de dioptres intercalés sur le chemin des photons lumineux. Ils sont agencés de façon à ce que le passage de chaque dioptre se traduise par une perte d'énergie lumineuse. En somme, on crée des obstacles sur le trajet de la lumière, par des changements de milieu. De façon préférée, selon l'invention, le barreau détecteur de photons gamma est constitué d'un même monocristal, et comporte des volumes 80 séparés les uns des autres et constitués chacun d'un milieu intermédiaire, isotrope, de nature différente de celle dudit monocristal, et d'indice de réfraction différent de celui dudit monocristal. Dans un mode de réalisation préféré, le barreau monocristal comporte des surfaces externes 11 dont au moins une est polie, partiellement ou en totalité, en particulier quand on le choisit de fonte prismatique. Le polissage est, de préférence, réalisé avec un état de surface compris entre 1 et 100 nm Ra, et de façon préférée entre 10 et 100 nm Ra. Dans un mode de réalisation avantageux, cette ou ces surfaces externes 11 fait ou font l'objet, partiellement ou en totalité, d'un traitement de surface particulier, ou/et est ou sont recouvertes d'un dépôt, par exemple de carbone ou d'argent. On comprend que, pourvu que lesdits volumes 80 répondent à la définition ci-dessus, ils peuvent être indifféremment constitués par des corps solides, liquides, gazeux, ou encore par du vide.

De tels volumes 80 peuvent être de géométries très diverses, et être limités, dans leur surface de contact avec le monocristal, par des surfaces de tous types : - prismes, de section rectangulaire tels que visibles sur les figures 8 à 11, carrée, triangulaire, polygonale, elliptique, ou autre - surfaces évolutives telles que cônes, sphères, ellipsoïdes, hyperboloïdes, ou autres, - ces exemples de surfaces n'étant nullement limitatifs. Dans un mode de réalisation préféré, au moins une, et de préférence toutes, des surfaces de contact que comporte le barreau monocristal à l'interface avec un ou chacun desdits volimies 80 est ou sont polies, partiellement ou en totalité. Si un tel volute 800 est réalisé sous forme solide, il est également avantageusement poli au niveau de la surface de contact complémentaire qu'il comporte à l'interface avec la surface de contact du monocristal. Dans un mode de réalisation avantageux, cette ou ces surfaces de contact ou/et cette ou ces surfaces de contact complémentaires fait ou font l'objet, partiellement ou en totalité, d'un traitement de surface particulier, ou/et est ou sont recouvertes d'un dépôt, par exemple de carbone ou d'argent. Dans un mode particulier et préféré de réalisation de l'invention, en raison de sa facilité et de son faible coût de fabrication, certains desdits volumes 80 sont des ouvertures. De façon avantageuse pour une simplicité de réalisation dans un mode de réalisation préféré, tous ces volimies sont des ouvertures. Ces ouvertures peuvent contenir, selon le cas, le milieu ambiant périphérique au barreau de monocristal, notent de l'air, un gaz, ou encore du vide, ou bien un liquide dont l'écoulement est empêché par des moyens d'obturation que comporte alors le barreau détecteur pour obturer ces ouvertures. On comprend que ces ouvertures peuvent être aussi bien des fentes, que des ouvertures de section particulière, notamment carrée, rectangulaire, circulaire, triangulaire, elliptique, ou autre, cette section étant constante ou non, et sa forme pouvant être variable au sein d'une même ouverture. Ces ouvertures peuvent être traversantes, c'est-à-dire débouchant sur au moins deux faces du barreau monocristallin carme sur les figures 11 et 12, ou bien borgnes ne débouchant que sur une seule face de ce dernier tel que visible sur les figures 7 à 10. Dans le cas de fentes ou encoches 110, ces fentes peuvent aussi séparer complètement le barreau en tronçons disjoints, dans ce cas le volume séparant deux tronçons du barreau monocristallin est de préférence constitué par un matériau solide fixé ,à ces tronçons par collage ou similaire. Les fentes peuvent aussi ne concerner qu'une partie de la section du barreau monocristallin.

Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, certains desdits volumes 80 comportent au moins deux faces parallèles. De façon préférée, ils comportent tous chacun au moins deux faces parallèles, tel que visible sur les figures 7 à 12. Dans un mode de réalisation préféré des figures 7 à 12, lesdits 15 volumes comportent chacun au moins deux faces parallèles qui sont parallèles à celles des autres volumes. On comprend qu'il est possible de panacher des volumes 80 constitués d'ouvertures, et d'autres comportant un matériau solide ou liquide, au sein d'un même barreau. 20 Le choix de réalisation de volumes 80 sous fonte d'ouvertures, et en particulier d'ouvertures de petite taille, ne s'interposant que sur une partie de la section du barreau sur la trajectoire de la lumière, présente l'avantage de limiter la perte d'énergie lumineuse, tout en permettant un bon calcul de positionnement d'un impact de photon, carme expliqué ci- 25 après. Dans un mode préférentiel de réalisation, une telle ouverture peut être réalisée au laser, de dimensions au niveau de sa section carprises entre 10 et 1000 microns. Le choix d'une ouverture rectangulaire, par exemple de section de 50 30 microns par 400 microns, la section de 50 microns étant celle correspondant à l'axe longitudinal du barreau, donne de très bons résultats avec un barreau de 3x3x60 mm en monocristal LYSO per exemple. De façon préférée, le barreau détecteur 1 est constitué d'une juxtaposition de tronçons 6 prismatiques d'un même monocristal, séparés 35 deux à deux par une couche 7 à faces 8, 9, parallèles d'un milieu intermédiaire, isotrope, de nature différente de celle du cristal, et d'indice de réfraction différent de celui dudit cristal. De façon préférée l'indice de réfraction dudit milieu intermédiaire est inférieur à celui dudit cristal. De façon préférée, l'indice de réfraction de chaque milieu intermédiaire constituant un desdits volumes, est inférieur à celui du monocristal. Selon l'invention, le barreau détecteur 1 peut être monobloc, ou bien constitué de la juxtaposition de plusieurs prismes 10 élémentaires. Le milieu intermédiaire constituant la couche 7 peut être de différentes natures, notamment, parmi les applications préférées : air, graisse ou colle optique, verre, cristal, matière plastique, fibre. Le monocristal peut être de différents types, selon la largeur du spectre lié à l'émission de lumière selon cette longueur d'onde déterminée, lors de l'interaction d'un photon gamma avec le cristal. On connaît différents types de produits de scintillation, de façon préférée on choisit un monocristal de type LYSO . On comprend que la lumière émise lors de l'interaction d'un photon gamma avec un milieu cristallin tel que celui de l'invention, et circulant dans ce milieu de façon perturbée par des changements de milieu, perd de l'énergie à chaque passage de dioptre constitué par un changement de milieu entre un tronçon 6 et une couche 7, ou inversement. En particulier, une partie de l'énergie lumineuse peut sortir du barreau détecteur lors d'un changement d'indice de réfraction. L'exemple de la figure 1 illustre une couche 7 formée d'air, réalisée sous forme d'une encoche 110 dans le barreau 1. L'exemple de la figure 2 est celui de tronçons 6, 7 de nature différentes, juxtaposés sur le trajet de la lumière. Le but de l'invention est d'amener, à chaque extrémité 2, 3, du barreau 1, une quantité d'énergie lumineuse, qui puisse être mieux corrélée avec l'emplacement de l'impact d'un photon gamma, selon son abscisse x par rapport à la longueur du barreau 1. La conception du barreau selon l'invention, basée sur une déperdition d'énergie à chaque passage de dioptre, permet d'obtenir une loi reproductible, correspondant à une courbe permettant d'établir avec une précision élevée, la position x en fonction du ratio entre les énergies lumineuses recueillies aux extrémités 2 et 3 du barreau 1. En effet, le passage de l'un à l'autre des différents cantons délimités par les différentes faces 8 et 9, ou par les couches intermédiaires 7, se traduit par une déperdition d'énergie lumineuse d'ampleur assez régulière. Selon l'invention, on crée donc un procédé de pondération optique, par lequel on transforme un milieu cristallin isotrope 1, notamment un barreau détecteur, en une juxtaposition de tronçons, ou cantons, entre lesquels deux à deux on crée les conditions d'une déperdition d'énergie discrète, d'ampleur connue, ou mesurable par étalonnage. Il est ainsi possible, en comparant l'énergie recueillie au niveau de moyens de mesure de flux lumineux 4, 5, notamment des photodétecteurs, montés aux extrémités longitudinales 2, 3, du milieu cristallin isotrope 1, d'estimer la position X de l'impact du photon gamma dans un tronçon donné, notamment prismatique, du milieu cristallin isotrope 1. En effet, pour le calcul de cette position X, le calcul de la différence (E2 - El) prend des valeurs discrètes, si l'on admet que la totalité de l'énergie du photon gamma, soit 511 keV, est transfontée en énergie lumineuse lors de la diffusion dans le cristal. On sait de l'état de la technique que le total de (E1+ E2) n'est pas constant, dans le cas de barreaux complètement isotropes, sans altération d'aucune sorte, et que cette variation est de l'ordre de +-4%. Cette altération n' est pas suffisante pour altérer sensiblement le calcul de la position X. Il importe de ne pas trop atténuer la lumière dans les différents dioptres, car il faut pouvoir disposer, à chaque extrémité 2, 3, du barreau détecteur, de suffisamment d'énergie El, E2, pour en effectuer une mesure fiable. On sait en effet, qu'un photodétecteur peut mesurer de l'énergie à partir d'un seuil de l'ordre de 21 keV. On comprend que la séparation des tronçons prismatiques peut n' être pas totale. Ainsi, un barreau monobloc comportant, tel que visible sur les figures 1 et 3, des encoches 110 à faces parallèles peut-il avantageusement être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention. On comprend facilement que, au travers de telles fentes, une partie de l'énergie lumineuse de certains rayons puisse sortir du cristal, sous l'effet de la diffraction, surtout si l'encoche est trop large. La mise en oeuvre de l'invention requiert une expérimentation de recherche d'optimum entre la largeur adéquate de la couche intermédiaire 7, ici de l'encoche 110 dans cet exemple préféré, d'une part, correspondant à une déperdition d'énergie suffisamment importante pour permettre une différentiation réelle des différents niveaux d'énergie, et d'autre part suffisamment faible pour qu'une quantité d'énergie mesurable parvienne aux deux extrémités 2 et 3.

Cette expérimentation de recherche d'optimum s'accompagne d'un traitement statistique par la méthode de simulation de Monte Carlo connue en optique. Les éléments relatifs à ce traitement statistique sont accessibles dans la thèse de doctorat n°1181 de Najia TAMDA à l'Université de Franche-Comté, Besançon, France, en date du 18.12.2006.

La distribution, selon la longueur du barreau, de l'incertitude relative LX/X sur la position X, peut ainsi être déterminée par corrélation. On comprend qu'il est nécessaire de procéder à un étalonnage pour chaque type de barreau. L'estimateur classique de l'incertitude absolue de plage de position est la IIH, ou largeur à mi-hauteur, du spectre de distribution. Selon les résultats expérimentaux, cette IIH peut être inférieure à 6mn pour des cristaux de 3x3x100 ou de 3x3x120 mn. Cette valeur correspond à une plage de +-3mn par rapport à la valeur médiane. Aussi le choix de tronçons 6 de largeur faible, notamment 3nm, permet-il une détermination avec une très bonne probabilité de présence, du tronçon 6 au niveau duquel s'est produit l'impact du photon gamma. Mais cette séparation peut aussi être complète, auquel cas le barreau 9 est, tel que visible sur les figures 2 et 4, reconstitué par juxtaposition des tronçons prismatiques 10, séparés par des milieux intermédiaires 7. D'autres agencements sont possibles, par exemple avec des dioptres positionnés obliquement, par exemple à 45° tel que visible sur la figure 5, sans s'écarter de la présente invention. Le recours à une courbe d'étalonnage permet une estimation suffisamment précise de la position et de la précision de position du point d'impact du photon gamma. De ce fait, la DOI peut être calculée avec une bonne précision, et la IAR située dans des tolérances acceptables. Il est ainsi possible de réaliser un positionnement dans l'espace extrêmement précis. Les barreaux détecteurs 1 selon l'invention procurent de nombreux 35 avantages: réduction du coût et du nombre de photodétecteurs, fiabilité améliorée, simplification des circuits électroniques.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de pondération optique pour estimer la position de l'impact d'un photon gamma dans un milieu cristallin, par lequel on transforme un milieu cristallin isotrope en une juxtaposition de tronçons, entre lesquels deux à deux on crée les conditions d'une déperdition d'énergie discrète, d'ampleur connue, ou mesurable par étalonnage, et par lequel on compare l'énergie (El ; E2), recueillie au niveau de moyens de mesure de flux lumineux, (4 ; 5), notamment des photodétecteurs, montés aux extrémités longitudinales (2 ; 3), dudit milieu cristallin pour estimer la position (X) de l'impact d'un photon gamma dans un tronçon donné dudit milieu cristallin.
2. 2. Barreau détecteur (1) de photons ganga, conçu apte à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication précédente, comportant au moins un monocristal, caractérisé par le fait que ledit barreau détecteur comporte des volumes (80) séparés les uns des autres et constitués chacun d'un milieu intermédiaire, isotrope, de nature différente de celle dudit monocristal, et d'indice de réfraction différent de celui dudit monocristal.
3. 3. Barreau détecteur (1) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le barreau monocristal comporte des surfaces externes (11) dont au moins une est polie, partiellement ou en totalité.
4. 4. Barreau détecteur (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le barreau monocristal comporte des surfaces externes (11) dont au moins une fait l'objet, partiellement ou en totalité, d'un traitement de surface, ou/et sont recouvertes d'un dépôt.
5. 5. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que au moins une surface de contact que comporte ledit monocristal à l'interface avec un desdits volumes (80) est polie, partiellement ou en totalité.
6. 6. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que au moins une surface de contact que comporte ledit monocristal à l'interface avec un desdits volumes (80) fait ou font l'objet, partiellement ou en totalité, d'un traitement de surface, ou/et est recouverte d'un dépôt. 13
7. 7. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que certains desdits volumes (80) sont des ouvertures.
8. 8. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 7, 5 caractérisé par le fait que certains desdits volumes (80) comportent au moins deux faces parallèles.
9. 9. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que lesdits volutes (80) comportent chacun au moins deux faces parallèles qui sont parallèles à celles des autres volutes (80). 10
10. 10. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que l'indice de réfraction dudit milieu intermédiaire est inférieur à celui dudit monocristal.
11. 11. Barreau détecteur (1) selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait qu'il est monobloc. 15
12. 12. Dispositif de tocographie par émission de positons, comportant des barrettes détectrices disposées sous fonte d'au moins un anneau détecteur, chaque barrette détectrice étant constituée d'une matrice de barreaux détecteurs (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé par le fait que chaque barreau de cristal scintillateur est 20 couplé aux deux extrémités à des photodétecteurs état solide fonctionnant en mode Geiger.