FR3065814A1 - METHOD AND SYSTEM FOR CHARACTERIZING A IONIZING RADIATION SOURCE TO BE CHARACTERIZED - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser. Le procédé comporte les étapes suivantes : fourniture et normalisation de N signaux temporels d'impulsions de référence correspondant à un premier type de particule ; choix d'au moins une grandeur discriminante ; calcul à partir des N signaux temporels d'impulsions et de la grandeur discriminante d'une matrice de référence ; acquisition et normalisation de M signaux temporels d'impulsions acquis de la source de rayonnement ionisant à caractériser; calcul à partir des N signaux temporels d'impulsions et de la grandeur discriminante d'une matrice de caractéristique ; calcul d'une première valeur caractéristique de dissemblance entre la matrice de référence et la matrice caractéristique; caractérisation de la présence de neutrons dans un rayonnement émis par la source de rayonnement ionisant à caractériser en fonction d'un résultat de la comparaison entre la première valeur caractéristique de dissemblance calculée et un premier seuil prédéterminé.The invention relates to a method for characterizing an ionizing radiation source to be characterized. The method comprises the following steps: providing and normalizing N time signals of reference pulses corresponding to a first type of particle; choosing at least one discriminating magnitude; calculating from the N time signals of pulses and the discriminant magnitude of a reference matrix; acquisition and normalization of M time signals of pulses acquired from the source of ionizing radiation to be characterized; calculating from the N time signals of pulses and the discriminant magnitude of a characteristic matrix; calculating a first characteristic value of dissimilarity between the reference matrix and the characteristic matrix; characterizing the presence of neutrons in a radiation emitted by the source of ionizing radiation to be characterized as a function of a result of the comparison between the first calculated dissimilarity characteristic value and a first predetermined threshold.
Description
Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.Holder (s): COMMISSIONER OF ATOMIC ENERGY AND ALTERNATIVE ENERGIES Public establishment.
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Mandataire(s) : BREVALEX Société à responsabilité limitée.Agent (s): BREVALEX Limited liability company.
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104) PROCEDE ET SYSTEME DE CARACTERISATION D'UNE SOURCE DE RAYONNEMENT IONISANT A CARACTERISER.104) METHOD AND SYSTEM FOR CHARACTERIZING AN IONIZING RADIATION SOURCE TO BE CHARACTERIZED.
©) L'invention concerne un procédé de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser. Le procédé comporte les étapes suivantes: fourniture et normalisation de N signaux temporels d'impulsions de référence correspondant à un premier type de particule; choix d'au moins une grandeur discriminante ; calcul à partir des N signaux temporels d'impulsions et de la grandeur discriminante d'une matrice de référence; acquisition et normalisation de M signaux temporels d'impulsions acquis de la source de rayonnement ionisant à caractériser; calcul à partir des N signaux temporels d'impulsions et de la grandeur discriminante d'une matrice de caractéristique; calcul d'une première valeur caractéristique de dissemblance entre la matrice de référence et la matrice caractéristique; caractérisation de la présence de neutrons dans un rayonnement émis par la source de rayonnement ionisant à caractériser en fonction d'un résultat de la comparaison entre la première valeur caractéristique de dissemblance calculée et un premier seuil prédéterminé.The invention relates to a method for characterizing a source of ionizing radiation to be characterized. The method comprises the following steps: supply and normalization of N time signals of reference pulses corresponding to a first type of particle; choice of at least one discriminating quantity; calculation from the N time signals of pulses and the discriminating quantity of a reference matrix; acquisition and normalization of M time signals of pulses acquired from the source of ionizing radiation to be characterized; calculation from the N time signals of pulses and the discriminating quantity of a characteristic matrix; calculating a first characteristic value of dissimilarity between the reference matrix and the characteristic matrix; characterization of the presence of neutrons in radiation emitted by the source of ionizing radiation to be characterized as a function of a result of the comparison between the first characteristic value of dissimilarity calculated and a first predetermined threshold.
PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE CARACTÉRISATION D'UNE SOURCE DE RAYONNEMENTMETHOD AND SYSTEM FOR CHARACTERIZING A RADIATION SOURCE
IONISANT À CARACTÉRISERIONIZING TO CHARACTERIZE
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un procédé et un système de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser, ainsi qu'un support de données lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme incluant les instructions pour exécuter des étapes du procédé de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser.The present invention relates to a method and a system for characterizing a source of ionizing radiation to be characterized, as well as to a data medium readable by a computer on which is recorded a program including the instructions for executing steps of the method for characterizing d 'a source of ionizing radiation to characterize.
L'invention s'applique à la détection et à la caractérisation de sources de rayonnement ionisant.The invention applies to the detection and characterization of sources of ionizing radiation.
La terminologie de « rayonnement ionisant » doit s'entendre ci-dessus et dans le reste de ce document dans son entendement le plus large en incluant ainsi aussi bien les rayonnements dits « indirectement ionisants », tels que les photons gamma y et les neutrons, que les rayonnement dits « ionisants » en tant que tels, tels que les particules béta β (électrons et positrons) et les particules alpha a (protons).The terminology of “ionizing radiation” must be understood above and in the rest of this document in its broadest understanding, thus including both so-called “indirectly ionizing” radiation, such as gamma photons and neutrons, as so-called “ionizing” radiation as such, such as beta β particles (electrons and positrons) and alpha a particles (protons).
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Avec le contexte du terrorisme international et les risques liés à l'utilisation de matériaux radioactifs pour la fabrication de bombes dites « sales », le développement d'outils permettant de détecter et d'identifier ces matériaux radioactifs est devenu une priorité. Ces matériaux radioactifs sont généralement identifiables du fait qu'ils constituent des sources de rayonnement ionisant émettant des neutrons.With the context of international terrorism and the risks linked to the use of radioactive materials for the manufacture of so-called “dirty” bombs, the development of tools to detect and identify these radioactive materials has become a priority. These radioactive materials are generally identifiable by the fact that they constitute sources of ionizing radiation emitting neutrons.
Les méthodes usuelles pour détecter un rayonnement ionisant comportant des neutrons requièrent généralement l'utilisation de l'isotope 3 de l'hélium 3He et de ses capacités à absorber les neutrons. Néanmoins, avec la multiplication des besoins en détection de matériau radioactif, il y a pénurie d'isotopes 3 de l'hélium3He. II est donc nécessaire de développer des méthodes alternatives pour la détection de rayonnement ionisant n'utilisant pas l'isotope 3 de l'hélium 3He.The usual methods for detecting ionizing radiation comprising neutrons generally require the use of the isotope 3 of helium 3 He and of its capacities to absorb neutrons. However, with the increasing need for detection of radioactive material, there is a shortage of helium 3 He isotopes 3. It is therefore necessary to develop alternative methods for the detection of ionizing radiation not using the isotope 3 of helium 3 He.
Contrairement aux méthodes utilisant l'isotope 3 de l'hélium 3He, les méthodes alternatives présentent l'inconvénient d'être aussi bien sensibles aux neutrons qu'aux rayonnements gamma. Or les photons gamma sont généralement prépondérants sur les neutrons et peuvent être émis par des sources parfaitement légitime, telles que par exemple les bananes.Unlike the methods using the helium 3 He isotope 3, the alternative methods have the disadvantage of being as sensitive to neutrons as to gamma radiation. However, gamma photons are generally preponderant over neutrons and can be emitted by perfectly legitimate sources, such as, for example, bananas.
Parmi ces méthodes alternatives à l'utilisation de l'isotope 3 de l'hélium, celles basées sur les scintillateurs organiques, telles que décrites par G. H. V. Bertrand et ses coauteurs dans leurs travaux publiés en 2015 dans la revue scientifique « Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment », volume 776 pages. 114 à 128, sont particulièrement prometteuses. En effet, les scintillateurs organiques sont relativement peu coûteux et ils permettent de détecter l'ensemble des neutrons, sans se limiter aux seuls neutrons thermiques.Among these alternative methods to the use of the helium isotope 3, those based on organic scintillators, as described by GHV Bertrand and his coauthors in their work published in 2015 in the scientific journal "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment ”, volume 776 pages. 114 to 128, are particularly promising. Indeed, organic scintillators are relatively inexpensive and they make it possible to detect all of the neutrons, without being limited to thermal neutrons only.
Néanmoins, avec de tels scintillateurs, la discrimination entre les signaux issus de neutrons et ceux issus de photons gamma reste particulièrement problématique. En effet, cette discrimination, si elle basée le temps de vol, nécessite l'utilisation deux scintillateurs distincts. Des récents travaux, tels que ceux de A.Buffler et ses coauteurs publiés en 2016 dans la revue scientifique « International Journal of Modem Physics Conférence Sériés » volume 44 pages 1660228, proposent, afin de supprimer cette nécessité à faire appel à deux scintillateurs, d'utiliser une discrimination par forme d'impulsion assistée par ordinateur. Une telle discrimination requière un étalonnage à partir de signaux produits par l'interaction uniquement de neutrons qui sont relativement difficiles, voire impossibles, à obtenir, si ce n'est par une pré-séparation avec une technique basée sur le temps de vol.However, with such scintillators, the discrimination between signals from neutrons and those from gamma photons remains particularly problematic. Indeed, this discrimination, if it is based on flight time, requires the use of two separate scintillators. Recent work, such as that of A.Buffler and his coauthors published in 2016 in the scientific journal “International Journal of Modem Physics Conférence Sériés” volume 44 pages 1660228, suggests, in order to eliminate this need to call upon two scintillators, d '' Use discrimination by computer-assisted pulse. Such discrimination requires calibration from signals produced by the interaction only of neutrons which are relatively difficult, if not impossible, to obtain, if not by pre-separation with a time-of-flight technique.
Ainsi l'utilisation de scintillateur organique pour caractériser des sources de rayonnement ionisant, notamment pour discriminer les signaux produits par l'interaction des neutrons, requière une méthode de discrimination simple, c'est-à-dire ne requérant pas l'utilisation de deux scintiIlateurs en parallèle ou un étalonnage à partir de signaux produits par l'interaction uniquement de neutrons.Thus the use of organic scintillator to characterize sources of ionizing radiation, in particular to discriminate the signals produced by the interaction of neutrons, requires a simple method of discrimination, that is to say not requiring the use of two scintiIlators in parallel or a calibration from signals produced by the interaction only of neutrons.
On notera qu'une telle problématique ne se limite pas aux seuls scintillateurs organiques, celle-ci s'appliquant également aux scintillateur inorganique, et est également observée pour la discrimination d'autres types de rayonnement ionisant, tels que la discrimination entre des sources de rayonnements ionisants dont le rayonnement ionisant comporte des photons gamma y et des particules beta β ou des particules alpha a.It should be noted that such a problem is not limited to organic scintillators only, this also applying to inorganic scintillators, and is also observed for the discrimination of other types of ionizing radiation, such as discrimination between sources of ionizing radiation, the ionizing radiation of which includes gamma y photons and beta β particles or alpha a particles.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention vise à résoudre au moins partiellement les inconvénients cidessus et a ainsi notamment pour but de fournir un procédé de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser et déterminer ou non la présence de neutrons émis par ladite source, le procédé ne requérant qu'un seul scintillateur et ne nécessitant pas un accès à un rayonnement ionisant comportant uniquement des neutrons, ou d'effectuer au préalable une séparation des neutrons.The invention aims to at least partially resolve the above drawbacks and thus in particular aims to provide a method for characterizing a source of ionizing radiation to characterize and determine or not the presence of neutrons emitted by said source, the method not requiring only one scintillator and not requiring access to ionizing radiation comprising only neutrons, or to carry out a neutron separation beforehand.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser dont le rayonnement ionisant comporte un premier type de particules et est susceptible de comporter un deuxième type de particules, le procédé comportant les étapes suivantes :To this end, the subject of the invention is a method for characterizing a source of ionizing radiation to be characterized, the ionizing radiation of which comprises a first type of particle and is capable of comprising a second type of particle, the method comprising the following steps :
- fourniture de N signaux temporels d'impulsions de référence, chaque signal temporel d'impulsion de référence correspondant à la détection du premier type de particules par un scintillateur, N étant un entier naturel non nul ;supplying N time reference pulse signals, each time reference pulse signal corresponding to the detection of the first type of particle by a scintillator, N being a non-zero natural integer;
- choix d'au moins une grandeur discriminante ;- choice of at least one discriminating quantity;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de référence, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former une valeur de référence correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de référence ;- For each reference pulse time signal, extracting the value of each discriminating quantity chosen to form a reference value corresponding to said discriminating quantity and to said reference pulse time signal;
- acquisition de M signaux temporels d'impulsions acquis, chaque signal temporel d'impulsion acquis correspondant à la détection, par le scintillateur, d'un photon issu de la source de rayonnement ionisant à caractériser, M étant un entier naturel non nul ;- Acquisition of M temporal pulse signals acquired, each temporal pulse signal acquired corresponding to the detection, by the scintillator, of a photon originating from the source of ionizing radiation to be characterized, M being a non-zero natural integer;
- pour chaque signal temporel d'impulsion acquis, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former une valeur caractéristique correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion acquis ;- For each acquired time pulse signal, extracting the value of each discriminating quantity chosen to form a characteristic value corresponding to said discriminating quantity and said acquired time pulse signal;
- calcul d'une première valeur caractéristique de dissemblance à partir d'un premier calcul de dissemblance entre une matrice de référence et une matrice caractéristique, la matrice de référence étant formée par les valeurs de référence, la matrice caractéristique étant formée par les valeurs caractéristiques ;- calculation of a first characteristic dissimilarity value from a first dissimilarity calculation between a reference matrix and a characteristic matrix, the reference matrix being formed by the reference values, the characteristic matrix being formed by the characteristic values ;
- comparaison de la première valeur caractéristique de dissemblance calculée à un premier seuil prédéterminé ;- comparison of the first characteristic dissimilarity value calculated with a first predetermined threshold;
- caractérisation de la présence du deuxième type de particules s dans un rayonnement émis par la source de rayonnement ionisant à caractériser en fonction du résultat de la comparaison entre la première valeur caractéristique de dissemblance calculée et le premier seuil prédéterminé, dans lequel l'étape de choix d'au moins une grandeur discriminante comporte le choix de R grandeurs discriminantes, R étant un entier naturel non nul, et le premier de dissemblance entre la matrice de référence et la matrice caractéristique comporte les sous-étapes suivantes :characterization of the presence of the second type of particles s in a radiation emitted by the ionizing radiation source to be characterized as a function of the result of the comparison between the first characteristic value of dissimilarity calculated and the first predetermined threshold, in which the step of choice of at least one discriminating quantity comprises the choice of R discriminating quantities, R being a non-zero natural integer, and the first of dissimilarity between the reference matrix and the characteristic matrix comprises the following substeps:
- pour chaque grandeur discriminante identifiée par un indice i, subdivision d'un intervalle représentatif des valeurs prises par la grandeur discriminante en k, sous-intervalles, k, étant un entier naturel non nul ;- for each discriminating quantity identified by an index i, subdivision of an interval representative of the values taken by the discriminating quantity in k, sub-intervals, k, being a non-zero natural integer;
- calcul, pour chacune de la matrice de référence et la matrice caractéristique, de la valeur de Πί^ι kj coefficients 0, chaque coefficient θ étant associé à R sous-intervalles, chacun desdits R sous-intervalles étant associé à une grandeur discriminante respective et étant égal à un sous-intervalle de ladite grandeur discriminante respective, un premier coefficient θι et un deuxième coefficient 02 distincts étant tels qu'il existe au moins une grandeur caractéristique pour laquelle le sousintervalle correspondant du premier coefficient θι est différent du sous-intervalle correspondant du deuxième coefficient 02, la valeur de chacun des coefficients θ étant calculée comme le nombre de signaux temporels d'impulsions de référence, respectivement de signaux temporels d'impulsions acquis, dont les grandeurs discriminantes sont dans les P sous-intervalles associés audit coefficient, les valeur de coefficients θ calculées pour l'une de la matrice de référence et de la matrice caractéristique étant multipliées par un facteur correctif correspondant au ration du nombre signaux temporels d'impulsion entre la matrice de référence et la matrice caractéristique ;- calculation, for each of the reference matrix and the characteristic matrix, of the value of Πί ^ ι kj coefficients 0, each coefficient θ being associated with R sub-intervals, each of said R sub-intervals being associated with a respective discriminating quantity and being equal to a sub-interval of said respective discriminating quantity, a first coefficient θι and a second coefficient 0 2 distinct being such that there exists at least one characteristic quantity for which the corresponding sub-interval of the first coefficient θι is different from the sub- corresponding interval of the second coefficient 0 2 , the value of each of the coefficients θ being calculated as the number of time signals of reference pulses, respectively of time signals of pulses acquired, the discriminating magnitudes of which are in the P associated subintervals to said coefficient, the values of coefficients θ calculated for one of the reference matrix and the characteristic matrix that being multiplied by a corrective factor corresponding to the ration of the number of time pulse signals between the reference matrix and the characteristic matrix;
- calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance à partir d'une différence en valeur absolue mettant en œuvre les coefficients θ calculés à partir de la matrice de référence et de la matrice caractéristique et de R sommes successives, chacune des R sommes étant associée à une grandeur discriminante respective, et ladite différence se faisant directement entre chaque coefficient θ calculé sur la base de la matrice de référence et le coefficient θ calculé sur la base de la matrice caractéristique correspondant aux mêmes R sous-intervalles, la première somme se faisant sur la base du résultat de ladite différence et les R-l sommes suivantes sur la base du résultat de la somme la précédent directement.- calculation of the first characteristic dissimilarity value from a difference in absolute value implementing the coefficients θ calculated from the reference matrix and the characteristic matrix and from R successive sums, each of the R sums being associated with a respective discriminating quantity, and said difference being made directly between each coefficient θ calculated on the basis of the reference matrix and the coefficient θ calculated on the basis of the characteristic matrix corresponding to the same R sub-intervals, the first sum being made on based on the result of said difference and the following R1 sums based on the result of the sum directly preceding it.
En effet, les inventeurs ont découvert qu'en utilisant au moins une grandeur de discriminante et le calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance entre une matrice de valeurs de grandeur de discriminante calculées pour une source de rayonnement ionisant constitué de photons gamma et une matrice de valeurs de grandeur de discriminante calculées pour la source de rayonnement ionisant à caractériser, il était possible de discriminer la présence de signaux temporels d'impulsions issues de neutrons.In fact, the inventors have discovered that by using at least one discriminant quantity and calculating a characteristic value of dissimilarity between a matrix of discriminant quantity values calculated for a source of ionizing radiation consisting of gamma photons and a matrix of discriminant magnitude values calculated for the source of ionizing radiation to be characterized, it was possible to discriminate the presence of temporal signals of pulses coming from neutrons.
De plus l'utilisation d'un calcul dissemblance basé sur le découpage en sous-intervalles de chacune grandeur discriminante suivit de N sommes permet d'identifier l'ensemble des dissemblances entre la population de signaux temporels d'impulsions de référence et la population de signaux temporels d'impulsions acquis. La discrimination est donc particulièrement améliorée vis-à-vis des procédés de caractérisation selon l'art antérieur.In addition, the use of a dissimilarity calculation based on the division into sub-intervals of each discriminating quantity followed by N sums makes it possible to identify all of the dissimilarities between the population of time signals of reference pulses and the population of pulse time signals acquired. The discrimination is therefore particularly improved with respect to the characterization methods according to the prior art.
On peut noter que ainsi, avec un tel procédé, dans le cadre d'une application préférée de l'invention dans lequel le premier type de particules est celui des photons gamma y et le deuxième type de particules est celui des neutrons, il est possible de caractériser une source de rayonnement ionisant à caractériser afin de déterminer si cette source de rayonnement ionisante émet des neutrons. Le procédé selon l'invention ne nécessite donc qu'un seul scintillateur et est réalisé à partir d'un étalonnage basé sur une source ionisante de référence n'émettant que des photons gamma.It can be noted that thus, with such a method, within the framework of a preferred application of the invention in which the first type of particles is that of gamma photons y and the second type of particles is that of neutrons, it is possible characterize a source of ionizing radiation to be characterized in order to determine whether this source of ionizing radiation emits neutrons. The method according to the invention therefore requires only a single scintillator and is carried out on the basis of a calibration based on a reference ionizing source emitting only gamma photons.
On peut noter que par valeur caractéristique de dissemblance, il doit être entendu une valeur caractérisant la différence entre les N signaux temporels d'impulsion de référence et les M signaux temporels d'impulsion acquis comportant les étapes de calcul précité, cette valeur caractéristique pouvant être une valeur caractéristique de dissemblance en tant que telle, telle qu'une différence statistique entre les valeurs de référence et les valeurs caractéristique, ou une valeur de vraisemblance, telle que l'inverse d'une différence statistique entre les valeurs de référence et les valeurs caractéristique. Bien entendu, l'homme du métier est à même d'utiliser aussi bien une valeur caractéristique de dissemblance qu'une valeur de vraisemblance, ces valeurs étant généralement liées l'une à l'autre par un simple calcul d'inversion.It may be noted that by characteristic value of dissimilarity, a value characterizing the difference between the N reference time pulse signals and the M time pulse acquired signals comprising the abovementioned calculation steps must be understood, this characteristic value being able to be a characteristic value of dissimilarity as such, such as a statistical difference between the reference values and the characteristic values, or a likelihood value, such as the inverse of a statistical difference between the reference values and the values feature. Of course, a person skilled in the art is able to use both a characteristic value of dissimilarity and a likelihood value, these values being generally linked to each other by a simple inversion calculation.
Dans le cas où la valeur caractéristique de dissemblance est une valeur de vraissemblance, le calcul de la valeur caractéristique de dissemblance peut également comporter une opération d'inversion du résultat obtenu après la Nieme somme.In the case where the characteristic value of dissimilarity is a likelihood value, the calculation of the characteristic value of dissimilarity may also include an operation of inversion of the result obtained after the N th sum.
On notera qu'un le terme de matrice de référence et de matrice caractéristique doivent s'entendre de manière large et en tant que tableau de valeurs numériques quel qu'en soit la représentation réellement utilisé pour le traitement des données pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention. Ainsi, il est parfaitement envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que les valeurs de référence, respectivement les valeurs caractéristiques, soient manipulées sous la forme de N vecteurs, respectivement M vecteurs, chaque vecteur comportant l'ensemble des valeurs de référence, respectivement des valeurs caractéristiques, extraites pour un signal temporel d'impulsion donné.It will be noted that the term reference matrix and characteristic matrix must be understood broadly and as an array of numerical values regardless of the representation actually used for the processing of the data to implement the method. according to the invention. Thus, it is perfectly conceivable, without departing from the scope of the invention, that the reference values, respectively the characteristic values, be manipulated in the form of N vectors, respectively M vectors, each vector comprising the set reference values, respectively characteristic values, extracted for a given pulse time signal.
Les étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante, que ce soit pour les signaux temporels d'impulsions de référence et pour les signaux temporels d'impulsion acquis, peuvent comprendre au moins une sous-étape choisie dans les sous-étapes suivantes :The steps of extracting the value of each discriminating quantity, whether for the reference time pulse signals and for the acquired pulse time signals, can comprise at least one sub-step chosen from the following sub-steps :
normalisation de chaque signal temporel d'impulsion ;normalization of each time pulse signal;
réduction du bruit électronique de chaque signal temporel d'impulsion.reduction of electronic noise of each time pulse signal.
De telles sous-étapes permettent d'obtenir une comparaison aisée entre les signaux temporels d'impulsions et donc un calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance parfaitement représentatif de la dissemblance entre les signaux temporels d'impulsion de référence et ceux acquis.Such sub-steps make it possible to obtain an easy comparison between the time pulse signals and therefore a calculation of a characteristic dissimilarity value which is perfectly representative of the dissimilarity between the reference time pulse signals and those acquired.
L'au moins une grandeur discriminante peut être sélectionnée parmi :The at least one discriminating quantity can be selected from:
- une intégrale d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis;- an integral of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal;
- un temps caractéristique du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis;- a time characteristic of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal;
- une valeur, en au moins un instant, du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis;- a value, in at least one instant, of the reference time pulse signal or time pulse acquired signal;
- une fonction de la variance d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis;- a function of the variance of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal;
- une valeur de dérivée du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis.- a value derived from the reference time pulse signal or acquired time pulse signal.
De telles grandeurs discriminantes peuvent permettre de mettre en évidence les caractéristiques distinctives entre les signaux temporels d'impulsion signature d'une interaction d'une particule du premier type et ceux d'une interaction d'une particule du deuxième type. En effet, l'intégrale d'au moins une portion peut être par exemple représentative d'un pic secondaire présent uniquement dans les signaux temporels d'impulsion obtenus pour les particules du deuxième type alors que le temps caractéristique peut être représentative d'un temps d'interaction plus important pour ces même particules du deuxième type.Such discriminating quantities can make it possible to highlight the distinguishing characteristics between the time signature pulse signals of an interaction of a particle of the first type and those of an interaction of a particle of the second type. Indeed, the integral of at least one portion can for example be representative of a secondary peak present only in the pulse time signals obtained for the particles of the second type while the characteristic time can be representative of a time of more important interaction for these same particles of the second type.
La terminologie de « valeur de dérivée d'un signal temporel d'impulsion » doit s'entendre de manière large en englobant ainsi, par exemple, les valeurs de dérivée moyenne sur une portion du signal temporel d'impulsion, les valeurs de dérivée maximale du signal temporel d'impulsion, et les valeurs de dérivée du signal temporel d'impulsion à un instant donné.The terminology of "derivative value of a time pulse signal" should be understood broadly, thus encompassing, for example, the average derivative values over a portion of the time pulse signal, the maximum derivative values of the time pulse signal, and the derivative values of the time pulse signal at a given time.
L'étape de choix d'au moins une grandeur discriminante peut être postérieure à l'étape de fourniture des N signaux temporels d'impulsions de référence et à l'étape de normalisation de chaque signal temporel d'impulsion de référence, l'étape de choix d'au moins une grandeur discriminante comportant les sous-étapes suivantes :The step of choosing at least one discriminating quantity may be subsequent to the step of supplying the N time signals of reference pulses and to the step of normalizing each time signal of reference pulses, the step of choosing at least one discriminating quantity comprising the following sub-steps:
- fourniture de P signaux temporels d'impulsions de comparaison, chaque signal temporel d'impulsion de comparaison correspondant à la détection, par le scintillateur, d'une particule du premier et ou deuxième type de particules émis par une source de rayonnement ionisant émettant un rayonnement ionisant comportant des particules du premier type et des particules du deuxième type, P étant un entier naturel non nul ;supply of P time signals of comparison pulses, each time signal of comparison pulses corresponding to the detection, by the scintillator, of a particle of the first and or second type of particles emitted by a source of ionizing radiation emitting a ionizing radiation comprising particles of the first type and particles of the second type, P being a non-zero natural integer;
- construction d'une pluralité d'ensembles de grandeurs discriminantes ;- construction of a plurality of sets of discriminating quantities;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de référence, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une première valeur de comparaison correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de référence ;for each reference time pulse signal, and for each set of discriminating quantities, extraction of the value of each discriminating quantity from said set of discriminating quantities to form a first comparison value corresponding to said discriminating quantity and to said time signal reference pulse;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de comparaison, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, calcul de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une deuxième valeur de comparaison ;- For each comparison pulse time signal, and for each set of discriminating quantities, calculation of the value of each discriminating quantity of said set of discriminating quantities to form a second comparison value;
- pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, calcul d'une deuxième valeur caractéristique de dissemblance à partir d'un deuxième calcul de dissemblance entre une première matrice constituée des premières valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes et une deuxième matrice constituée des deuxièmes valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes ;- for each set of discriminating quantities, calculation of a second characteristic dissimilarity value from a second dissimilarity calculation between a first matrix consisting of the first comparison values extracted for said set of discriminating quantities and a second matrix consisting of the second comparison values extracted for said set of discriminating quantities;
- choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, le choix étant réalisé sur la base des deuxièmes valeurs caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes.- choice of at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the choice being made on the basis of the second characteristic values of dissimilarity calculated for each of the sets of discriminating quantities.
Lors de la sous étape de choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, l'au moins une grandeur discriminante correspondant choisie peut être celle qui correspond à l'ensemble de grandeurs discriminantes pour lequel la deuxième valeur caractéristique de dissemblance présente un extrémum caractéristique d'une dissemblance maximale.During the sub-step of choosing at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the at least one corresponding discriminating quantity chosen can be that which corresponds to the set of discriminating quantities for which the second characteristic value of dissimilarity presents an extremum characteristic of maximum dissimilarity.
Avec de telles sous étape de choix d'au moins une grandeur discriminante, il est possible d'optimiser la discrimination, puisqu'il est possible de baser le choix de cette ou ces grandeurs discriminantes sur une maximisation de la grandeur discriminante.With such sub-step of choosing at least one discriminating quantity, it is possible to optimize the discrimination, since it is possible to base the choice of this or these discriminating quantities on a maximization of the discriminating quantity.
L'étape de choix d'au moins une grandeur discriminante peut comporter en outre les sous-étapes suivantes :The step of choosing at least one discriminating quantity may further include the following sub-steps:
- fourniture de Q signaux temporels d'impulsions de test, chaque signal temporel d'impulsion de test correspondant à la détection, par le scintillateur, d'une particule du premier type émis par une source de rayonnement ionisant émettant un rayonnement ionisant comportant des particules du premier type, Q étant un entier naturel non nul ;supply of Q time signals of test pulses, each time signal of test pulses corresponding to the detection, by the scintillator, of a particle of the first type emitted by a source of ionizing radiation emitting an ionizing radiation comprising particles of the first type, Q being a non-zero natural integer;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de test, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une troisième valeur de comparaison correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de test ;for each test pulse time signal, and for each set of discriminating quantities, extracting the value of each discriminating quantity from said set of discriminating quantities to form a third comparison value corresponding to said discriminating quantity and to said time signal test pulse;
- pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, calcul d'une troisième valeur caractéristique de dissemblance à partir du deuxième calcul de dissemblance entre une première matrice constituée des premières valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes et une deuxième matrice constituée des troisième valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes ;- for each set of discriminating quantities, calculation of a third characteristic dissimilarity value from the second dissimilarity calculation between a first matrix consisting of the first comparison values extracted for said set of discriminating quantities and a second matrix consisting of the third values of comparison extracted for said set of discriminating quantities;
- comparaison de la troisième valeur caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes à un deuxième seuil prédéterminé ;- comparison of the third characteristic dissimilarity value calculated for each of the sets of discriminating quantities with a second predetermined threshold;
- sélection parmi les ensembles de grandeurs discriminantes de ceux qui présentent une dissemblance minimale à partir de ladite comparaison entre la troisième valeur caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes à un deuxième seuil prédéterminé ;- selection from among the sets of discriminating quantities of those having a minimum dissimilarity from said comparison between the third characteristic value of dissimilarity calculated for each of the sets of discriminating quantities at a second predetermined threshold;
- choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, l'au moins une grandeur discriminante correspondant choisie étant celle correspondant à l'ensemble de grandeurs discriminantes parmi les ensembles de grandeurs discriminantes sélectionnés dont la deuxième valeur caractéristique de dissemblance présente un extrémum caractéristique d'une dissemblance maximale.- choice of at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the at least one corresponding discriminating quantity chosen being that corresponding to the set of discriminating quantities from the sets of selected discriminating quantities whose second value characteristic of dissimilarity presents an extremum characteristic of maximum dissimilarity.
Avec de telles sous étape de choix d'au moins une grandeur discriminante, il est possible d'optimiser la discrimination sans risque de détection erronée, puisqu'il est possible de baser le choix de cette ou ces grandeurs discriminantes sur une maximisation de la grandeur discriminante tout en limitant les risques de faux positif grâce au calcul de la troisième valeur caractéristique de dissemblance.With such sub-step of choosing at least one discriminating quantity, it is possible to optimize the discrimination without risk of erroneous detection, since it is possible to base the choice of this or these discriminating quantities on a maximization of the quantity discriminating while limiting the risks of false positive thanks to the calculation of the third characteristic value of dissimilarity.
Au moins une grandeur discriminante peut être notée Qtot et calculée selon :At least one discriminating quantity can be noted Q tot and calculated according to:
où s est le signal temporel d'impulsion de référence ou le signal temporel d', respectivement le signal temporel d'impulsion acquis;where s is the reference time pulse signal or the time signal d ', respectively the acquired pulse time signal;
tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis; et ti est une coordonnée temporelle calculée selon :t max is the time coordinate of the maximum of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal; and ti is a time coordinate calculated according to:
tl i-max + PT-HM où β est un réel strictement positif ; et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0,5.tl i-max + PT-HM where β is a strictly positive real; and t H M is the time coordinate, subsequent to t max , for which the value of the reference pulse time signal, respectively of the acquired pulse time signal, is 0.5.
Une telle valeur Qtot permet de discriminer les signaux temporels d'impulsion présentant une interaction plus forte, ou plus faible, vis-à-vis de ceux des signaux temporels d'impulsions.Such a value Q tot makes it possible to discriminate the temporal pulse signals having a stronger, or weaker interaction, vis-à-vis those of the temporal pulse signals.
Au moins une grandeur discriminante peut être notée Qtaii et calculée selon :At least one discriminating quantity can be noted Q t aii and calculated according to:
tl s(t) dt ^0 où s est le signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le signal temporel d'impulsion acquis;tl s (t) dt ^ 0 where s is the reference time pulse signal, respectively the acquired time pulse signal;
t0 est une coordonnée temporelle calculée selon :t 0 is a time coordinate calculated according to:
to tmax + OC.t^jv[ où a est un réel strictement positif ;to t max + OC.t ^ jv [where a is a strictly positive real;
tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis; et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0,5 ;t max is the time coordinate of the maximum of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal; and t H M is the time coordinate, subsequent to t max , for which the value of the reference pulse time signal, respectively of the acquired pulse time signal, is 0.5;
et ti est une coordonnée temporelle calculée selon :and ti is a time coordinate calculated according to:
tl tmax + p.tfijv[ où β est un réel strictement positif.tl t max + p.tfijv [where β is a strictly positive real.
Une telle valeur Qtaii permet de discriminer les signaux temporels d'impulsion présentant une interaction retardée vis-à-vis de ceux des signaux temporels d'impulsions.Such a value Q t aii makes it possible to discriminate the temporal pulse signals having a delayed interaction with respect to those of the temporal pulse signals.
Chaque ensemble de grandeurs discriminantes comporte l'un au moins de Qtot et Qtai|, les ensembles se distinguant deux à deux par au moins l'une des valeurs a et β.Each set of discriminating quantities comprises at least one of Q to t and Q tai |, the sets being distinguished two by two by at least one of the values a and β.
De cette manière, il est possible de définir de manière optimisée les bornes des sommes mis en œuvre pour le calcul de la valeur des grandeurs discriminante et ainsi la valeur caractéristique de dissemblance qui sera calculée.In this way, it is possible to define in an optimized way the limits of the sums used for the calculation of the value of the discriminating quantities and thus the characteristic value of dissimilarity which will be calculated.
L'au moins une grandeur discriminante peut être notée D et est la variance de la portion du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le signal temporel d'impulsion acquis, comprise entre t0 et ti, où :The at least one discriminating quantity can be noted D and is the variance of the portion of the reference time pulse signal, respectively the acquired time pulse signal, between t 0 and ti, where:
t0 est une coordonnée temporelle calculée selon : f-0 f-maxf^-f-HM où a est un réel strictement positif ;t 0 is a temporal coordinate calculated according to: f-0 f-maxf ^ -f-HM where a is a strictly positive real;
tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis; et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0,5 ; ti est une coordonnée temporelle calculée selon :t max is the time coordinate of the maximum of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal; and t H M is the time coordinate, subsequent to t max , for which the value of the reference pulse time signal, respectively of the acquired pulse time signal, is 0.5; ti is a time coordinate calculated according to:
f-l f-max + P-f-HM où β est un réel strictement positif.f-l f-max + P-f-HM where β is a strictly positive real.
Une telle grandeur de discriminante permet de caractériser la présence de signaux temporels d'impulsions se différenciant des signaux temporels d'impulsions de référence. Cette grandeur discriminante est donc particulièrement adaptée pour mettre en évidence une population de deux types.Such a discriminant quantity makes it possible to characterize the presence of temporal pulse signals differentiating from the temporal reference pulse signals. This discriminating quantity is therefore particularly suitable for demonstrating a population of two types.
Chaque ensemble de grandeurs discriminantes peut comporter D, les ensembles se distinguant deux à deux par au moins l'une des valeurs a et β.Each set of discriminating quantities can include D, the sets being distinguished in pairs by at least one of the values a and β.
Ainsi, il est possible de sélectionné la grandeur discriminante D permettant de fournir une grandeur de dissemblance parfaitement caractéristique de la présence de particules du deuxième type.Thus, it is possible to select the discriminating quantity D making it possible to provide a quantity of dissimilarity perfectly characteristic of the presence of particles of the second type.
Lors de l'étape de construction de la pluralité d'ensembles de grandeurs discriminantes, un ensemble donné de grandeurs discriminantes peut comporter S grandeurs discriminantes, S étant un entier naturel non nul, et le deuxième calcul de dissemblance entre une première matrice et une deuxième matrice, pour l'ensemble donné de S grandeurs discriminantes, peut comporter les sous-étapes suivantes :During the step of constructing the plurality of sets of discriminating quantities, a given set of discriminating quantities can comprise S discriminating quantities, S being a non-zero natural integer, and the second calculation of dissimilarity between a first matrix and a second matrix, for the given set of S discriminating quantities, can include the following sub-steps:
- pour chaque grandeur discriminante identifiée par un indice j, subdivision d'un intervalle représentatif des valeurs prises par la grandeur discriminante en kj sous-intervalles, kj étant un entier naturel non nul ;- for each discriminating quantity identified by an index j, subdivision of an interval representative of the values taken by the discriminating quantity in kj sub-intervals, kj being a non-zero natural integer;
- calcul, pour chacune de la première matrice et de la deuxième matrice, de la valeur de Πρ=ι kj coefficients δ, chaque coefficient δ étant associé à S sousintervalles, chacun desdits S sous-intervalles étant associé à une grandeur discriminante respective et étant égal à un sous-intervalle de ladite grandeur discriminante respective, un premier coefficient δι et un deuxième coefficient δ2 distincts étant tels qu'il existe au moins une grandeur caractéristique pour laquelle le sous-intervalle correspondant du premier coefficient δι est différent du sous-intervalle correspondant du deuxième coefficient δ2, la valeur de chacun des coefficients δ étant calculée comme le nombre de signaux temporels d'impulsions de référence, respectivement de signaux temporels d'impulsions acquis, dont les grandeurs discriminantes sont dans les S sous-intervalles associés audit coefficient, les valeurs de coefficients δ calculés pour l'une de la première matrice et de la deuxième matrice étant multipliées par un facteur correctif correspondant au ration du nombre de signaux temporels d'impulsions entre la première matrice et la deuxième matrice ;- calculation, for each of the first matrix and of the second matrix, of the value of Πρ = ι kj coefficients δ, each coefficient δ being associated with S subintervals, each of said S subintervals being associated with a respective discriminating quantity and being equal to a sub-interval of said respective discriminating quantity, a first coefficient δι and a second coefficient δ 2 distinct being such that there exists at least one characteristic quantity for which the corresponding sub-interval of the first coefficient δι is different from the sub- corresponding interval of the second coefficient δ 2 , the value of each of the coefficients δ being calculated as the number of time signals of reference pulses, respectively of time signals of acquired pulses, the discriminating magnitudes of which are in the S associated subintervals to said coefficient, the values of coefficients δ calculated for one of the first matrix and of the second matrix being multiplied es by a corrective factor corresponding to the ration of the number of time pulse signals between the first matrix and the second matrix;
- calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance à partir d'une différence en valeur absolue mettant en oeuvre les coefficients δ calculés à partir de la première matrice et de la deuxième matrice et de S sommes successives, chacune des S sommes étant associée à une grandeur discriminante respective, et ladite différence se faisant directement entre chaque coefficient δ calculé sur la base de la première matrice et le coefficient δ calculé sur la base de la deuxième matrice correspondant au même R sous-intervalles, la première somme se faisant sur la base du résultat de ladite différence et les S-l sommes suivantes sur la base du résultat de la somme la précédent directement.- calculation of a characteristic value of dissimilarity from a difference in absolute value using the coefficients δ calculated from the first matrix and the second matrix and from S successive sums, each of the S sums being associated with a respective discriminant quantity, and said difference being made directly between each coefficient δ calculated on the basis of the first matrix and the coefficient δ calculated on the basis of the second matrix corresponding to the same R sub-intervals, the first sum being made on the basis of the result of said difference and the following S s based on the result of the sum directly preceding it.
Un tel deuxième calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance permet d'obtenir une somme de différences correspondant à chaque sous-intervalle des grandeurs discriminantes. Il est donc aisé avec un tel calcul de repérer la présence d'une deuxième population de type de particules, telle que les signaux temporels d'impulsion des particules du deuxième type, vis-à-vis de la première population homogène que constitue les signaux temporels d'impulsion de référence qui ne corresponde qu'à un seul type de particules, à savoir les particules du premier type.Such a second calculation of a characteristic value of dissimilarity makes it possible to obtain a sum of differences corresponding to each sub-interval of the discriminating quantities. It is therefore easy with such a calculation to locate the presence of a second population of type of particles, such as the temporal pulse signals of particles of the second type, with respect to the first homogeneous population that constitutes the signals. reference pulse times which correspond to only one type of particles, namely the particles of the first type.
Il peut être en outre prévu une étape d'estimation du nombre et/ou d'un taux d'impulsions correspondant au deuxième type de particules.There may also be provided a step for estimating the number and / or a pulse rate corresponding to the second type of particle.
Le premier type de particules et le deuxième type de particules peuvent être sélectionnés parmi le groupe comprenant :The first type of particles and the second type of particles can be selected from the group comprising:
- les photons gamma en tant que premier type de particules et les neutrons en tant que deuxième type de particules,- gamma photons as the first type of particles and neutrons as the second type of particles,
- les photons gamma en tant que premier type de particules et les particules beta en tant que deuxième type de particules,- gamma photons as the first type of particles and beta particles as the second type of particles,
- les photons gamma en tant que premier type de particules et les particules alpha en tant que deuxième type de particules,- gamma photons as the first type of particles and alpha particles as the second type of particles,
- les particules beta en tant que premier type de particules et les particules alpha en tant que deuxième type de particules.- beta particles as the first type of particles and alpha particles as the second type of particles.
L'invention concerne en outre un système de caractérisation d'une source de rayonnement ionisant à caractériser comportant :The invention further relates to a system for characterizing a source of ionizing radiation to be characterized, comprising:
- un scintillateur, un photomultiplicateur couplé au scintillateur, et une unité de traitement adaptée pour traiter les signaux temporels d'impulsions fournis par le photomultiplicateur et obtenus lors de l'absorption de rayonnements ionisants par le scintillateur, le système de caractérisation étant en ce que l'unité de traitement est configurée pour mettre en œuvre un procédé de caractérisation selon l'invention.a scintillator, a photomultiplier coupled to the scintillator, and a processing unit adapted to process the time pulse signals supplied by the photomultiplier and obtained during the absorption of ionizing radiation by the scintillator, the characterization system being in that the processing unit is configured to implement a characterization method according to the invention.
Un tel système de caractérisation présente les avantages liés à la mise en œuvre du procédé selon l'invention.Such a characterization system has the advantages linked to the implementation of the method according to the invention.
L'invention concerne en outre un support de données lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme incluant les instructions pour exécuter des étapes du procédé selon l'invention.The invention further relates to a computer-readable data medium on which a program including instructions for executing steps of the method according to the invention is recorded.
Un tel support de données présente les avantages liés à la mise en œuvre du procédé selon l'invention.Such a data carrier has the advantages linked to the implementation of the method according to the invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and made with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 illustre une vue schématique d'un système de caractérisation selon l'invention,FIG. 1 illustrates a schematic view of a characterization system according to the invention,
- la figure 2 est un graphique de deux signaux temporels d'impulsions moyennés obtenues avec un scintillateur organique, le premier signal temporel d'impulsion moyenné ayant été obtenu avec une source de rayonnement ionisant n'émettant que des photons gamma, le deuxième signal temporel d'impulsion moyenné ayant été obtenu avec une source de rayonnement ionisant émettant des photons gamma et des neutrons,- Figure 2 is a graph of two time averaged pulse signals obtained with an organic scintillator, the first time averaged pulse signal having been obtained with a source of ionizing radiation emitting only gamma photons, the second time signal average pulse having been obtained with a source of ionizing radiation emitting gamma photons and neutrons,
- la figure 3 est un graphique d'un signal temporel d'impulsion obtenue pour un scintillateur, le graphique figurant des valeurs utilisées pour le calcul de grandeurs discriminantes selon l'invention,FIG. 3 is a graph of a time pulse signal obtained for a scintillator, the graph appearing of the values used for the calculation of discriminating quantities according to the invention,
- les figures 4A et 4B sont deux graphiques figurant la répartition selon deux grandeurs discriminantes de respectivement un ensemble d'impulsions issu d'une source de rayonnement ionisant comportant uniquement des photons gamma et un ensemble d'impulsions issu d'une source de rayonnement ionisant comportant des neutrons et des photons gamma,FIGS. 4A and 4B are two graphs showing the distribution according to two discriminating quantities of respectively a set of pulses coming from a source of ionizing radiation comprising only gamma photons and a set of pulses coming from a source of ionizing radiation containing neutrons and gamma photons,
- les figures 5A et 5B illustrent graphiquement les différences sur lesquelles se base le calcul intermédiaire d'une valeur caractéristique de dissemblance selon l'invention ceci pour respectivement une grandeur discriminante Qtot et une grandeur discriminante Qtai,FIGS. 5A and 5B illustrate graphically the differences on which the intermediate calculation of a characteristic dissimilarity value according to the invention is based, this for a discriminating quantity Q tot and a discriminating quantity Q t ai, respectively,
- les figures 6A et 6B sont des graphiques illustrant la variation d'une valeur caractéristique de dissemblance pour deux grandeurs discriminantes entre une matrice de signaux temporels d'impulsions de référence produits par l'interaction de photons gamma et respectivement une matrice de signaux temporels d'impulsions de comparaison produits par l'interaction de neutrons et de photons gamma et un matrice de signaux temporels d'impulsions de comparaison produits par l'interaction uniquement de photons gamma,- Figures 6A and 6B are graphs illustrating the variation of a characteristic value of dissimilarity for two discriminating quantities between a matrix of time signals of reference pulses produced by the interaction of gamma photons and respectively a matrix of time signals d comparison pulses produced by the interaction of neutrons and gamma photons and a matrix of time signals of comparison pulses produced by the interaction only of gamma photons,
- la figure 7 illustre le résultat d'un calcul intermédiaire pour le calcul d'une valeur caractéristique de discrimination à partir d'une grandeur discriminante de variance.- Figure 7 illustrates the result of an intermediate calculation for the calculation of a characteristic value of discrimination from a discriminating quantity of variance.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.The different possibilities (variants and embodiments) must be understood as not being mutually exclusive and can be combined with one another.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
La figure 1 illustre un système de caractérisation 10 d'une source de rayonnement ionisant 20 à caractériser dont le rayonnement ionisant comporte un premier type de particules et est susceptible de comporter un deuxième type de particules selon l'invention.FIG. 1 illustrates a system for characterizing 10 a source of ionizing radiation 20 to be characterized, the ionizing radiation of which comprises a first type of particle and is capable of comprising a second type of particle according to the invention.
Si dans le cadre de cet exposé détaillé seul le cas d'un premier type de particules qui est les photons gamma et d'un deuxième type de particules qui est les neutrons est décrit, l'invention ne se limite bien entendu pas à cette seule possibilité. En effet l'homme du métier est parfaitement à même à partir de la présente divulgation d'appliquer l'invention à la discrimination d'autres types de particules présents dans les rayonnements ionisants. L'invention vise ainsi également plus particulièrement la discrimination de :If in the context of this detailed description only the case of a first type of particle which is the gamma photons and of a second type of particle which is the neutrons is described, the invention is of course not limited to this alone possibility. Indeed, a person skilled in the art is perfectly capable, from the present disclosure, of applying the invention to the discrimination of other types of particles present in ionizing radiation. The invention thus also more particularly targets discrimination of:
- sources de rayonnement ionisant comprenant des photons gamma y et des particules beta β vis-à-vis d'une source de rayonnement ionisant de référence dont le rayonnement ne comporte que des photons gamma γ, le premier type de particules étant alors les photons gamma γ et le deuxième type de particules étant les particules beta β ;- sources of ionizing radiation comprising gamma photons y and beta β particles vis-à-vis a reference ionizing radiation source whose radiation contains only gamma γ photons, the first type of particles then being gamma photons γ and the second type of particle being beta β particles;
- sources de rayonnement ionisant comprenant des photons gamma γ et des particules alpha a vis-à-vis d'une source de rayonnement ionisant de référence dont le rayonnement ne comporte que des photons gamma γ, le premier type de particules étant alors les photons gamma γ et le deuxième type de particules étant les particules alpha a ;- sources of ionizing radiation comprising gamma γ photons and alpha particles vis-à-vis a reference ionizing radiation source whose radiation contains only gamma γ photons, the first type of particles then being gamma photons γ and the second type of particle being alpha a particles;
- sources de rayonnement ionisant comprenant des particules beta β et des particules alpha a vis-à-vis d'une source de rayonnement ionisant de référence dont le rayonnement ne comporte que des particules beta β; , le premier type de particules étant alors les particules beta β et le deuxième type de particules étant les particules alpha a.- sources of ionizing radiation comprising beta β particles and alpha particles vis-à-vis a reference ionizing radiation source whose radiation comprises only beta β particles; , the first type of particles then being beta β particles and the second type of particles being alpha a particles.
Un tel système de caractérisation 10 comporte : un scintillateur organique 11, un photomultiplicateur 12 couplé au scintillateur organiques 11, et une unité de traitement 13 adaptée pour traiter les signaux temporels d'impulsions fourni par le photomultiplicateur 12 et obtenus lors de l'absorption de rayonnements ionisants par le scintillateur organique 11.Such a characterization system 10 comprises: an organic scintillator 11, a photomultiplier 12 coupled to the organic scintillator 11, and a processing unit 13 adapted to process the temporal pulse signals supplied by the photomultiplier 12 and obtained during the absorption of ionizing radiation by the organic scintillator 11.
On peut noter que si l'invention vise plus particulièrement les systèmes de caractérisation 1 à scintillateur organique, elle ne se limite pas à ces seuls systèmes de caractérisation et concerne également les systèmes de caractérisation à scintillateur inorganique tels que les scintillateurs à semiconducteur. Ainsi selon une telle possibilité non illustré, le système de caractérisation peut ne pas comporter de photomultiplicateur et peut comporter un système d'amplification du signal issu du scintillateur à semiconducteur autre qu'un photomultiplicateur.It may be noted that if the invention relates more particularly to characterization systems 1 with organic scintillator, it is not limited to these characterization systems only and also relates to characterization systems with inorganic scintillator such as semiconductor scintillators. Thus, according to such a possibility, not illustrated, the characterization system may not include a photomultiplier and may include a system for amplifying the signal from the semiconductor scintillator other than a photomultiplier.
Ainsi d'une manière générale le système de caractérisation comporte un scintillateur, tel que le scintillateur organique 11, un système d'amplification, tel que le photomultiplicateur 12, et une unité de traitement adaptée pour traiter les signaux temporels d'impulsions fourni par le système d'amplification et obtenus lors de l'absorption de rayonnements ionisants par le scintillateurThus, in general, the characterization system comprises a scintillator, such as the organic scintillator 11, an amplification system, such as the photomultiplier 12, and a processing unit adapted to process the temporal pulse signals supplied by the amplification system and obtained during the absorption of ionizing radiation by the scintillator
L'unité de traitement 13 est notamment adaptée pour mettre en œuvre un procédé de caractérisation de la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser.The processing unit 13 is in particular adapted to implement a method for characterizing the source of ionizing radiation 20 to be characterized.
L'unité de traitement 13 est sélectionnée parmi :The processing unit 13 is selected from:
- un circuit de traitement dédié dont la configuration, ceci aussi bien en termes de composants et de programmation, est adaptée pour la mise en œuvre du procédé de caractérisation de la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser,a dedicated processing circuit, the configuration of which, both in terms of components and programming, is suitable for implementing the method for characterizing the source of ionizing radiation 20 to be characterized,
- un ordinateur comportant une carte d'acquisition par laquelle l'ordinateur est relié au photomultiplicateur 12 et un support de données lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme incluant les instructions pour exécuter des étapes du procédé de caractérisation de la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser,a computer comprising an acquisition card by which the computer is connected to the photomultiplier 12 and a data medium readable by a computer on which a program is recorded including the instructions for executing steps of the method for characterizing the radiation source ionizing 20 to be characterized,
- une configuration hybride comprenant un circuit de traitement et un ordinateur configurés pour la mise en œuvre du procédé de caractérisation de la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser.a hybrid configuration comprising a processing circuit and a computer configured for the implementation of the method for characterizing the source of ionizing radiation 20 to be characterized.
Un tel procédé de caractérisation comporte les étapes suivantes :Such a characterization process comprises the following steps:
- fourniture de N signaux temporels d'impulsions de référence, chaque signal temporel d'impulsion de référence correspondant à la détection d'un photon y par un scintillateur, N étant un entier naturel non nul ;supplying N time reference pulse signals, each time reference pulse signal corresponding to the detection of a photon y by a scintillator, N being a non-zero natural integer;
- choix d'au moins une grandeur discriminante ;- choice of at least one discriminating quantity;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de référence, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former une valeur de référence correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de référence ;- For each reference pulse time signal, extracting the value of each discriminating quantity chosen to form a reference value corresponding to said discriminating quantity and to said reference pulse time signal;
- acquisition de M signaux temporels d'impulsions acquis, chaque signal temporel d'impulsion acquis correspondant à la détection, par le scintillateur, d'un photon issu de la source de rayonnement ionisant à caractériser, M étant un entier naturel non nul ;- Acquisition of M temporal pulse signals acquired, each temporal pulse signal acquired corresponding to the detection, by the scintillator, of a photon originating from the source of ionizing radiation to be characterized, M being a non-zero natural integer;
- pour chaque signal temporel d'impulsion acquis, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former une valeur caractéristique correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion acquis ;- For each acquired time pulse signal, extracting the value of each discriminating quantity chosen to form a characteristic value corresponding to said discriminating quantity and said acquired time pulse signal;
- calcul d'une première valeur caractéristique de dissemblance à partir d'un premier calcul de dissemblance entre une matrice de référence et une matrice caractéristique, la matrice de référence étant formée par les valeurs de référence, la matrice caractéristique étant formée par les valeurs caractéristiques ;- calculation of a first characteristic dissimilarity value from a first dissimilarity calculation between a reference matrix and a characteristic matrix, the reference matrix being formed by the reference values, the characteristic matrix being formed by the characteristic values ;
- comparaison de la première valeur caractéristique de dissemblance calculée à un premier seuil prédéterminé ;- comparison of the first characteristic dissimilarity value calculated with a first predetermined threshold;
- caractérisation de la présence de neutrons dans un rayonnement émis par la source de rayonnement ionisant à caractériser en fonction du résultat de la comparaison entre la première valeur caractéristique de dissemblance calculée et le premier seuil prédéterminé.characterization of the presence of neutrons in radiation emitted by the source of ionizing radiation to be characterized as a function of the result of the comparison between the first characteristic value of dissimilarity calculated and the first predetermined threshold.
Avec un tel procédé, il est possible de déterminer si la source de rayonnement caractéristique 20 à caractériser présente une émission comprenant des neutrons.With such a method, it is possible to determine whether the characteristic radiation source 20 to be characterized has an emission comprising neutrons.
L'étape de fourniture des N signaux temporels d'impulsions de référence, peut consister en :The step of supplying the N reference pulse time signals, can consist of:
soit en une caractérisation d'une source de rayonnement ionisant de référence dont l'émission de rayonnement ionisant est connue pour ne comporter que des photons gamma y, cette caractérisation étant préférentiellement réalisée avec le système de caractérisation 10, soit en une caractérisation de plusieurs sources de rayonnement ionisant de référence dont les émissions de rayonnement ionisant sont connues pour ne comporter que des photons gamma y, ces caractérisations étant préférentiellement réalisées avec le système de caractérisation 10, soit la récupération de signaux temporels d'impulsion représentatif de simulés à partir de précédentes caractérisations de source de rayonnement ionisant de référence dont les émissions de rayonnement ionisant sont connues pour ne comporter que des photons gamma y.either by characterizing a reference ionizing radiation source whose emission of ionizing radiation is known to include only gamma y photons, this characterization preferably being carried out with the characterization system 10, or by characterizing several sources of reference ionizing radiation, the emissions of ionizing radiation of which are known to contain only gamma y photons, these characterizations being preferably carried out with the characterization system 10, ie the recovery of temporal pulse signals representative of simulated from previous characterizations of reference ionizing radiation source whose ionizing radiation emissions are known to contain only gamma photons y.
Afin d'illustrer le choix de l'au moins une grandeur discriminante, la figure 2 met en parallèle ces signaux temporels d'impulsions moyennés 301, 302 obtenus avec respectivement une source de rayonnement ionisant émettant uniquement des photons gamma y et une source de rayonnement ionisant émettant des photons y et des neutrons. On peut ainsi voir que si ces signaux temporels d'impulsions moyennés 301, 302 sont relativement similaires, ceux-ci se distinguent principalement par deux caractéristiques qui sont :In order to illustrate the choice of at least one discriminating quantity, FIG. 2 compares these time signals of averaged pulses 301, 302 obtained respectively with a source of ionizing radiation emitting only gamma photons y and a source of radiation ionizing emitting photons y and neutrons. It can thus be seen that if these time signals of averaged pulses 301, 302 are relatively similar, these are distinguished mainly by two characteristics which are:
le signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant uniquement des photons gamma y présente une décroissance plus rapide, et donc une largeur à mi-hauteur plus faible que le signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant des photons y et des neutrons, le signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant des photons y et des neutrons présente un pic secondaire prépondérant vis-àvis de celui du signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant uniquement des photons gamma y.the time signal averaged from the ionizing radiation source emitting only gamma photons has a faster decrease therein, and therefore a width at half height smaller than the time signal averaged from the ionizing radiation source emitting y photons and neutrons , the time signal averaged from the source of ionizing radiation emitting photons y and neutrons has a preponderant secondary peak compared to that of the time signal averaged from the source of ionizing radiation emitting only gamma photons y.
Ainsi, lors du choix de l'au moins une grandeur discriminante, la grandeur discriminante peut être sélectionnée parmi :Thus, when choosing the at least one discriminating quantity, the discriminating quantity can be selected from:
- une intégrale d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, tel que par exemple l'intégrale de la portion correspondant au pic secondaire prépondérant pour la source de rayonnement ionisant émettant des photons y et des neutrons ;- an integral of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as for example the integral of the portion corresponding to the preponderant secondary peak for the source of ionizing radiation emitting photons y and neutrons;
- un temps caractéristique du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, telle qu'un temps de descente ;- a time characteristic of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as a fall time;
- une valeur, en au moins un instant, du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, tel qu'une amplitude correspondant au pic secondaire ;a value, in at least one instant, of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as an amplitude corresponding to the secondary peak;
- une fonction de la variance d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une telle valeur permettant d'illustrer la prépondérance ou non du pic secondaire ;- a function of the variance of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such a value making it possible to illustrate the preponderance or not of the secondary peak;
- une valeur de dérivée du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une telle valeur pouvant être représentative de la décroissance plus rapide observée pour le signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant uniquement des photons gamma y.a value of derivative of the reference time pulse signal or time pulse signal acquired, such a value possibly being representative of the faster decay observed for the time signal averaged from the source of ionizing radiation emitting only gamma photons y .
Dans une configuration classique de l'invention, chacune des étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante, que ce soit pour les signaux temporels d'impulsions de référence ou pour les signaux temporels d'impulsion acquis, comprend les sous-étapes suivantes :In a conventional configuration of the invention, each of the steps of extracting the value of each discriminating variable, whether for the reference time pulse signals or for the acquired pulse time signals, comprises the sub-steps following:
normalisation de chaque signal temporel d'impulsion de référence ou acquis ;normalization of each reference or acquired time pulse signal;
réduction du bruit électronique de chaque signal temporel d'impulsion de référence ou acquis n, pour chaque signal temporel d'impulsion de référence ou acquis calcul de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former la valeur caractéristique correspondante.reduction of the electronic noise of each time signal of reference or acquired pulse n, for each time signal of reference or acquired pulse calculation of the value of each discriminating quantity chosen to form the corresponding characteristic value.
Bien entendu, en fonction de configuration du système de caractérisation 1, chacune des étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante peut ne pas comporter l'une ou les deux sous-étapes parmi la sous-étape de normalisation et la sous-étape réduction du bruit électronique.Of course, depending on the configuration of the characterization system 1, each of the steps of extracting the value of each discriminating quantity may not include one or both sub-steps from the normalization sub-step and the electronic noise reduction step.
On peut noter que dans le cadre de l'invention, lors de l'étape de choix de l'au moins une grandeur discriminante, il est préférentiellement choisie au moins deux grandeurs discriminantes, ces grandeurs discriminantes étant préférentiellement choisies parmi une intégrale d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis et une fonction de la variance d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis.It may be noted that in the context of the invention, during the step of choosing the at least one discriminating quantity, it is preferentially chosen at least two discriminating quantities, these discriminating quantities being preferably chosen from an integral of at least at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal and a function of the variance of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal.
Lors de cette étape de choix de l'au moins une grandeur discriminante, il est donc choisi R grandeurs discriminantes, R étant un entier naturel non nul.During this step of choosing the at least one discriminating quantity, it is therefore chosen R discriminating quantities, R being a non-zero natural integer.
Lors de l'étape de calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance, la matrice de référence peut être une matrice comportant R colonnes et N lignes, chaque colonne correspondant à une grandeur discriminante respective et contenant les valeurs de référence extraites pour ladite grandeur discriminante. De la même façon, lors de de cette même étape la matrice caractéristique peut être une matrice comportant R colonnes et M lignes, chaque colonne correspondant à une grandeur discriminante respective et contenant les valeurs caractéristiques extraites pour ladite grandeur discriminante.During the step of calculating the first characteristic value of dissimilarity, the reference matrix can be a matrix comprising R columns and N rows, each column corresponding to a respective discriminating quantity and containing the reference values extracted for said discriminating quantity. Similarly, during this same step, the characteristic matrix can be a matrix comprising R columns and M rows, each column corresponding to a respective discriminating quantity and containing the characteristic values extracted for said discriminating quantity.
Bien entendu, il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que la matrice de référence soit une matrice comportant N colonnes et R lignes ou encore une matrice comportant une unique colonne et NxR lignes, voire NxR colonnes et une unique ligne, tant que ladite matrice est formée par l'ensemble des valeurs de référence extraites. Afin de faciliter le calcul de la valeur caractéristique de dissemblance, la matrice caractéristique présente, bien entendu, un dimensionnement similaire à celui de la matrice de référence.Of course, it is also possible, without departing from the scope of the invention, for the reference matrix to be a matrix comprising N columns and R rows or even a matrix comprising a single column and NxR rows, even NxR columns and a single line, as long as said matrix is formed by the set of extracted reference values. In order to facilitate the calculation of the characteristic value of dissimilarity, the characteristic matrix has, of course, a dimensioning similar to that of the reference matrix.
L'étape de calcul de la valeur caractéristique de dissemblance comporte les sous-étapes suivantes :The step of calculating the characteristic value of dissimilarity comprises the following substeps:
- pour chaque grandeur discriminante identifiée par un indice i, subdivision d'un intervalle représentatif des valeurs prises par la grandeur discriminante en k, sous-intervalles, k, étant un entier naturel non nul ;- for each discriminating quantity identified by an index i, subdivision of an interval representative of the values taken by the discriminating quantity in k, sub-intervals, k, being a non-zero natural integer;
- calcul, pour chacune de la matrice de référence et la matrice caractéristique, de la valeur de Πί^ι kj coefficients Θ, chaque coefficient θ étant associé à R sous-intervalles, chacun desdits R sous-intervalles étant associé à une grandeur discriminante respective et étant égal à un sous-intervalle de ladite grandeur discriminante respective, un premier coefficient θι et un deuxième coefficient θ2 distincts étant tels qu'il existe au moins une grandeur caractéristique pour laquelle le sousintervalle correspondant du premier coefficient θι est différent du sous-intervalle correspondant du deuxième coefficient θ2, la valeur de chacun des coefficients θ étant calculée comme le nombre de signaux temporels d'impulsions de référence, respectivement de signaux temporels d'impulsions acquis, dont les valeurs de grandeurs discriminantes extraites sont dans les P sous-intervalles associés audit coefficient, les valeur de coefficients θ calculées pour l'une de la matrice de référence et de la matrice caractéristique étant multipliées par un facteur correctif correspondant au ration du nombre de signaux temporels d'impulsions entre la matrice de référence et la matrice caractéristique ;- calculation, for each of the reference matrix and the characteristic matrix, of the value of Πί ^ ι kj coefficients Θ, each coefficient θ being associated with R sub-intervals, each of said R sub-intervals being associated with a respective discriminating quantity and being equal to a sub-interval of said respective discriminating quantity, a first coefficient θι and a second coefficient θ 2 distinct being such that there is at least one characteristic quantity for which the corresponding sub-interval of the first coefficient θι is different from the sub- corresponding interval of the second coefficient θ 2 , the value of each of the coefficients θ being calculated as the number of time signals of reference pulses, respectively of time signals of pulses acquired, of which the values of discriminating quantities extracted are in the P sub -intervals associated with said coefficient, the values of coefficients θ calculated for one of the reference matrix and the characteristic matrix being multiplied by a corrective factor corresponding to the ration of the number of time pulse signals between the reference matrix and the characteristic matrix;
- calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance à partir d'une différence en valeur absolue mettant en œuvre les coefficients θ calculés à partir de la matrice de référence et de la matrice caractéristique, et de R sommes successives, chacune des R sommes étant associée à une grandeur discriminante respective, et ladite différence se faisant directement entre les coefficients θ calculés sur la base de la matrice de référence et les coefficients θ calculés sur la base de la matrice caractéristique correspondant au même R sous-intervalles, la première somme se faisant sur la base du résultat de ladite différence et les R-l sommes suivantes sur la base du résultat de la somme la précédent directement.- calculation of the first characteristic value of dissimilarity from a difference in absolute value using the coefficients θ calculated from the reference matrix and the characteristic matrix, and from R successive sums, each of the R s being associated to a respective discriminating quantity, and said difference being made directly between the coefficients θ calculated on the basis of the reference matrix and the coefficients θ calculated on the basis of the characteristic matrix corresponding to the same R sub-intervals, the first sum being on the basis of the result of said difference and the following R1 sums on the basis of the result of the sum directly preceding it.
On notera bien entendu que par soucis de concision, la terminologie « une différence entre chaque coefficient θ calculé sur la base de la première matrice et le coefficient θ calculé sur la base de la deuxième matrice correspondant au même R sous-intervalles », s'entend fliti kj différences, chacune correspondant à un coefficient θ respectif calculé sur la base de la première matrice.It will of course be noted that for the sake of brevity, the terminology "a difference between each coefficient θ calculated on the basis of the first matrix and the coefficient θ calculated on the basis of the second matrix corresponding to the same R sub-intervals", s' means fliti kj differences, each corresponding to a respective coefficient calculé calculated on the basis of the first matrix.
De la même façon, une somme donnée parmi les R sommes, mis à part, la Rieme somme, correspond à une pluralité de sommes. Ainsi la Tieme somme, T étant compris entre 1 et R, R exclut, correspond à Πί=1^ sommes, ki correspondant aux sousintervalles des grandeurs pour la ou lesquelles la somme correspondante n'a pas encore été calculée.In the same way, a sum given among the R sums, apart from the R th sum, corresponds to a plurality of sums. Thus the T th sum, T being between 1 and R, R excludes, corresponds to Π ί = 1 ^ sums, ki corresponding to the sub-intervals of the quantities for which the corresponding sum has not yet been calculated.
De cette manière, la valeur caractéristique de dissemblance correspond à une somme des différences en valeur absolue entre la répartition des valeurs de grandeurs discriminantes obtenues pour les signaux temporels d'impulsions de référence et les signaux temporels d'impulsions caractéristiques. Il est également possible de mettre en exergue les différences de répartition des signaux temporels d'impulsion liées à la présence d'éventuels neutrons dans le rayonnement ionisant 21 émis par la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser.In this way, the characteristic value of dissimilarity corresponds to a sum of the differences in absolute value between the distribution of the values of discriminating quantities obtained for the time signals of reference pulses and the time signals of characteristic pulses. It is also possible to highlight the differences in the distribution of the temporal pulse signals linked to the presence of possible neutrons in the ionizing radiation 21 emitted by the ionizing radiation source 20 to be characterized.
On peut noter qu'il est également envisageable dans le cadre de l'invention, comme cela sera illustré en lien avec les figures 6A et 6B, d'effectuer une ou plusieurs sommes préalable à la différence, cette ou ces sommes étant chacune associée à une grandeur discriminante respective. En effet, de telles sommes effectuées avant la différence est parfaitement équivalent à avoir choisi un nombre de grandeurs discriminantes réduites du nombre de sommes réalisées préalablement à ladite différence. Ainsi, si une telle possibilité n'est clairement pas préférable, elle est parfaitement compatible avec l'invention, puisqu'elle induit juste, en plus des étapes revendiquées dans l'invention, des calculs supplémentaires réduisant le nombre de grandeurs discriminantes réellement mise en œuvre.It may be noted that it is also possible in the context of the invention, as will be illustrated in connection with FIGS. 6A and 6B, to make one or more sums prior to the difference, this or these sums being each associated with a respective discriminating magnitude. Indeed, such sums made before the difference is perfectly equivalent to having chosen a number of discriminating quantities reduced by the number of sums made before said difference. Thus, if such a possibility is clearly not preferable, it is perfectly compatible with the invention, since it just induces, in addition to the steps claimed in the invention, additional calculations reducing the number of discriminating quantities actually implemented artwork.
Afin d'optimiser le choix de l'au moins une grandeur discriminante, celle-ci étant choisie après la fourniture de N signaux temporels d'impulsions de référence, l'étape de choix de ladite au moins une grandeur discriminante peut comporter les étapes suivantes :In order to optimize the choice of the at least one discriminating quantity, the latter being chosen after the supply of N time signals of reference pulses, the step of choosing said at least one discriminating quantity may include the following steps :
- fourniture de P signaux temporels d'impulsions de comparaison, chaque signal temporel d'impulsion de comparaison correspondant à la détection, par le scintillateur, d'un photon y et/ou d'un neutron émis par une source émettant un rayonnement ionisant comportant des photons y et des neutrons, P étant un entier naturel non nul ;supply of P time signals of comparison pulses, each time signal of comparison pulses corresponding to the detection, by the scintillator, of a photon y and / or of a neutron emitted by a source emitting ionizing radiation comprising photons y and neutrons, P being a non-zero natural integer;
- construction d'une pluralité d'ensembles de grandeurs discriminantes ;- construction of a plurality of sets of discriminating quantities;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de référence, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une première valeur de comparaison correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de référence;for each reference time pulse signal, and for each set of discriminating quantities, extraction of the value of each discriminating quantity from said set of discriminating quantities to form a first comparison value corresponding to said discriminating quantity and to said time signal reference pulse;
- pour chaque signal temporel d'impulsion de comparaison, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une deuxième valeur de comparaison correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de comparaison ;for each time comparison pulse signal, and for each set of discriminating quantities, extraction of the value of each discriminating quantity from said set of discriminating quantities to form a second comparison value corresponding to said discriminating quantity and to said time signal comparison pulse;
- pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, calcul d'une deuxième valeur caractéristique de dissemblance à partir d'un deuxième calcul de dissemblance entre une première matrice constituée des premières valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes et une deuxième matrice constituée des deuxièmes valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes ;- for each set of discriminating quantities, calculation of a second characteristic dissimilarity value from a second dissimilarity calculation between a first matrix consisting of the first comparison values extracted for said set of discriminating quantities and a second matrix consisting of the second comparison values extracted for said set of discriminating quantities;
- choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, le choix étant réalisé sur la base des deuxièmes valeurs caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes.- choice of at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the choice being made on the basis of the second characteristic values of dissimilarity calculated for each of the sets of discriminating quantities.
Dans une configuration classique de l'invention, chacune des étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante, que ce soit pour les signaux temporels d'impulsions de référence ou pour les signaux temporels d'impulsion de comparaison, comprend les sous-étapes suivantes :In a conventional configuration of the invention, each of the steps of extracting the value of each discriminating quantity, whether for the reference pulse time signals or for the comparison pulse time signals, comprises the sub- following steps :
normalisation de chaque signal temporel d'impulsion de référence ou de comparaison ;normalization of each time reference or comparison pulse signal;
réduction du bruit électronique de chaque signal temporel d'impulsion de référence ou de comparaison, pour chaque signal temporel d'impulsion de référence ou de comparaison calcul de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former la valeur caractéristique correspondante.reduction of the electronic noise of each time reference or comparison pulse signal, for each time reference or comparison pulse signal calculation of the value of each discriminating quantity chosen to form the corresponding characteristic value.
Bien entendu, en fonction de configuration du système de caractérisation 1, chacune des étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante peut ne pas comporter l'une ou les deux sous-étapes parmi la sous-étape de normalisation et la sous-étape réduction du bruit électronique.Of course, depending on the configuration of the characterization system 1, each of the steps of extracting the value of each discriminating quantity may not include one or both sub-steps from the normalization sub-step and the electronic noise reduction step.
La sous-étape de construction d'une pluralité d'ensembles de grandeurs discriminantes, peut consister en une sélection de plusieurs ensembles de grandeurs discriminantes considérées comme représentative de la différence entre le signal temporel d'impulsion d'un photon gamma γ et le signal temporel d'impulsion d'un neutron après que ces deux signaux aient été. Ainsi lors de la construction de chacun des ensembles de grandeurs discriminantes, chacune des grandeurs discriminantes peut être sélectionnée parmi :The sub-step of constructing a plurality of sets of discriminating quantities, may consist of a selection of several sets of discriminating quantities considered to be representative of the difference between the time pulse signal of a gamma photon γ and the signal. temporal pulse of a neutron after these two signals have been. Thus during the construction of each of the sets of discriminating quantities, each of the discriminating quantities can be selected from:
- une intégrale d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, tel que par exemple l'intégrale de la portion correspondant au pic secondaire prépondérant pour la source de rayonnement ionisant émettant des photons y et des neutrons ;- an integral of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as for example the integral of the portion corresponding to the preponderant secondary peak for the source of ionizing radiation emitting photons y and neutrons;
- un temps caractéristique du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, telle qu'un temps de descente ;- a time characteristic of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as a fall time;
- une valeur, en au moins un instant, du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, tel qu'une amplitude correspondant au pic secondaire ;a value, in at least one instant, of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such as an amplitude corresponding to the secondary peak;
- une fonction de la variance d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une telle valeur permettant d'illustrer la prépondérance ou non du pic secondaire ;- a function of the variance of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, such a value making it possible to illustrate the preponderance or not of the secondary peak;
- une valeur de dérivée du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une telle valeur pouvant être représentative de la décroissance plus rapide observée pour le signal temporel moyenné de la source de rayonnement ionisant émettant uniquement des photons gamma y.a value of derivative of the reference time pulse signal or time pulse signal acquired, such a value possibly being representative of the faster decay observed for the time signal averaged from the source of ionizing radiation emitting only gamma photons y .
On notera que cette même sous étapes de construction d'une pluralité d'ensemble de grandeurs discriminantes peut consister en un choix d'au moins une fonction de grandeur discriminante qui est fonction d'une variable ou plusieurs variables, chacun des ensembles de grandeurs discriminantes correspondant à une valeur de la variable ou des variables données et comportant une grandeur discriminante résultant de la fonction de grandeur discriminante pour ladite ou lesdites valeurs de la ou des variables données.It will be noted that this same sub-step of constructing a plurality of sets of discriminating magnitudes can consist of a choice of at least one function of discriminating magnitude which is a function of one variable or several variables, each of the sets of discriminating magnitudes. corresponding to a value of the given variable or variables and comprising a discriminating quantity resulting from the discriminating quantity function for said one or said values of the given variable or variables.
Ainsi, une telle fonction de grandeur de discrimination peut être, par exemple, une intégrale d'une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une ou les limites de ladite portion étant définies par la ou les variables données, ou encore une valeur de dérivée du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis à une position dudit signal temporel d'impulsion définie à partir de ladite ou lesdites variables données.Thus, such a discrimination magnitude function can be, for example, an integral of a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal, one or more limits of said portion being defined by the one or more given variables, or a value derived from the reference time pulse signal or time pulse signal acquired at a position of said time pulse signal defined from said one or more given variables.
Selon une possibilité avantageuse de l'invention, au moins une fonction de grandeur discriminante de chacun des ensembles de grandeurs discriminantes sont sélectionnés dans le groupe comportant :According to an advantageous possibility of the invention, at least one function of discriminating magnitude of each of the sets of discriminating magnitudes are selected from the group comprising:
une grandeur discriminante notée Qtot correspondant à une intégrale d'une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une grandeur discriminante notée Qtaii, correspondant à une intégrale d'une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis, une grandeur discriminante est notée D correspondant à une 15 fonction de la variance d'au moins une portion du signal temporel d'impulsion de référence ou signal temporel d'impulsion acquis.a discriminating quantity denoted Q tot corresponding to an integral of a portion of the reference time pulse signal or temporal pulse signal acquired, a discriminating quantity denoted Q tai i, corresponding to an integral of a portion of the time signal d As a reference pulse or acquired time pulse signal, a discriminating quantity is denoted D corresponding to a function of the variance of at least a portion of the reference time pulse signal or acquired time pulse signal.
La grandeur discriminante Qtot est une grandeur discriminante calculée selon :The discriminating quantity Q tot is a discriminating quantity calculated according to:
où s est le signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le 20 signal temporel d'impulsion acquis, tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, et ti est une coordonnée temporelle calculée selon :where s is the reference pulse time signal, respectively the acquired pulse time signal, t max is the time coordinate of the maximum of the reference pulse time signal, respectively of the acquired pulse time signal, and ti is a time coordinate calculated according to:
tl fmax + PJ-HM où β est un réel strictement positif, et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0,5.tl fmax + PJ-HM where β is a strictly positive real, and t H M is the time coordinate, subsequent to t max , for which the value of the reference pulse time signal, respectively of the acquired pulse time signal, is worth 0.5.
La grandeur discriminante Qtaii est une grandeur discriminante calculée selon :The discriminating quantity Q t aii is a discriminating quantity calculated according to:
où s est le signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le signal temporel d'impulsion acquis, t0 est une coordonnée temporelle calculée selon :where s is the reference time pulse signal, respectively the acquired time pulse signal, t 0 is a time coordinate calculated according to:
t-0 t-maxTæt-HM où a est un réel strictement positif, tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0, et ti est une coordonnée temporelle calculée selon :t-0 t-maxTæt-HM where a is a strictly positive real, t max is the time coordinate of the maximum of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal, and t H M is the time coordinate , subsequent to t max , for which the value of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal, is 0, and ti is a time coordinate calculated according to:
tl t-max + P-t-HM où β est un réel strictement positif.tl t-max + P-t-HM where β is a strictly positive real.
La grandeur discriminante D est la variance de l'intégral de la portion du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le signal temporel d'impulsion acquis, comprise entre t0 et ti, où t0 est une coordonnée temporelle calculée selon :The discriminating quantity D is the variance of the integral of the portion of the reference time pulse signal, respectively the acquired time pulse signal, between t 0 and ti, where t 0 is a time coordinate calculated according to:
t-0 t-maxTæt-HM où a est un réel strictement positif, tmax est la coordonnée temporelle du maximum du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, et tHM est la coordonnée temporelle, ultérieure à tmax, pour laquelle la valeur du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement du signal temporel d'impulsion acquis, vaut 0,5, ti est une coordonnée temporelle calculée selon :t-0 t-maxTæt-HM where a is a strictly positive real, t max is the time coordinate of the maximum of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal, and t H M is the time coordinate , subsequent to t max , for which the value of the reference time pulse signal, respectively of the acquired time pulse signal, is 0.5, ti is a time coordinate calculated according to:
t-l t-max + P-t-HM où β est un réel strictement positif.t-l t-max + P-t-HM where β is a strictly positive real.
Autrement dit, D est la variance de la granduer discriminante Qtaîi du signal temporel d'impulsion de référence, respectivement le signal temporel d'impulsion acquis.In other words, D is the variance of the discriminating magnitude Q ta îi of the reference time pulse signal, respectively the acquired time pulse signal.
La figure 3 illustre le calcul des valeurs Qtot, Qtaii et D en figurant sur un exemple de signal temporel d'impulsion, outre les portions de signal temporel d'impulsion correspondant à Qtot et Qtaii, les temps correspondant à t0, ti, tmax et THmLes paramètres a et β sont des valeurs réelles qui sont utilisées pour prendre en compte le temps de réponse du scintillateur 11 et du photomultiplicateur 12. S'il est possible de les déterminer à partir des données caractéristiques de l'ensemble scintillateur 11 et photomultiplicateur 12, il est néanmoins également possible, comme cela est illustré à la suite de ce document, de les déterminer par la mise en œuvre d'une étape de choix de l'au moins une grandeur discriminante.FIG. 3 illustrates the calculation of the values Q tot , Qtaii and D by appearing on an example of a time pulse signal, in addition to the portions of the time pulse signal corresponding to Qtot and Qtaii, the times corresponding to t 0 , ti, t max and T H m the parameters a and β are real values which are used to take into account the response time of the scintillator 11 and of the photomultiplier 12. If it is possible to determine them from the characteristic data of the set scintillator 11 and photomultiplier 12, it is nevertheless also possible, as illustrated below this document, to determine them by the implementation of a step of choosing the at least one discriminating quantity.
Ainsi, avec de telles fonctions de grandeurs discriminantes, il est possible de former une pluralité d'ensembles de grandeurs discriminantes basés se distinguant deux à deux par au moins l'un des paramètres a et β.Thus, with such functions of discriminating quantities, it is possible to form a plurality of sets of discriminating quantities based which are distinguished in pairs by at least one of the parameters a and β.
Lors de la sous étape de choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, l'au moins une grandeur discriminante correspondant choisie peut être celle qui correspond à l'ensemble de grandeurs discriminantes pour lequel la deuxième valeur caractéristique de dissemblance présente un extrémum caractéristique d'une dissemblance maximale.During the sub-step of choosing at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the at least one corresponding discriminating quantity chosen can be that which corresponds to the set of discriminating quantities for which the second characteristic value of dissimilarity presents an extremum characteristic of maximum dissimilarity.
Ainsi, dans le cas où la valeur caractéristique de dissemblance est une valeur caractéristique de dissemblance en tant que telle qui permet de caractériser les différences entre les signaux d temporels d'impulsions de référence et les signaux temporels d'impulsions de comparaison, l'extrémum caractéristique d'une dissemblance est un maximum. Dans le cas où la valeur caractéristique de dissemblance est une valeur de vraisemblance qui permet de caractériser les similarités entre les signaux temporels d'impulsions de référence et les signaux temporels d'impulsions de comparaison l'extrémum caractéristique d'une dissemblance maximale est un minimum.Thus, in the case where the characteristic value of dissimilarity is a characteristic value of dissimilarity as such which makes it possible to characterize the differences between the time signals of reference pulses and the time signals of comparison pulses, the extremum characteristic of a dissimilarity is a maximum. In the case where the characteristic value of dissimilarity is a likelihood value which makes it possible to characterize the similarities between the time signals of reference pulses and the time signals of comparison pulses the characteristic extremum of a maximum dissimilarity is a minimum .
En variante à une telle sous étapes de choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes et ceci afin de permettre de limiter les risque, lors de la caractérisation de la source de rayonnement ionisant 20 à caractériser, l'étape de choix d'au moins une grandeur discriminante comporte en outre les sous-étapes suivantes :As a variant to such a sub-step of choosing at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities and this in order to limit the risk, during the characterization of the source of ionizing radiation 20 to be characterized, the step of choosing at least one discriminating quantity further comprises the following sub-steps:
- fourniture de Q signaux temporels d'impulsions de test, chaque signal temporel d'impulsion de test correspondant à la détection, par le scintillateur, d'un photon y émis par une source émettant un rayonnement ionisant comportant des photons γ, Q étant un entier naturel non nul,supply of Q time signals of test pulses, each time signal of test pulses corresponding to the detection, by the scintillator, of a photon y emitted by a source emitting ionizing radiation comprising γ photons, Q being a non-zero natural number,
- pour chaque signal temporel d'impulsion de test, et pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante dudit ensemble de grandeurs discriminantes pour former une troisième valeur de comparaison correspondant à ladite grandeur discriminante et audit signal temporel d'impulsion de test ;for each test pulse time signal, and for each set of discriminating quantities, extracting the value of each discriminating quantity from said set of discriminating quantities to form a third comparison value corresponding to said discriminating quantity and to said time signal test pulse;
- pour chaque ensemble de grandeurs discriminantes, calcul d'une troisième valeur caractéristique de dissemblance à partir du deuxième calcul de dissemblance entre une première matrice constituée des premières valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes et une deuxième matrice constituée des troisième valeurs de comparaison extraites pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes ;- for each set of discriminating quantities, calculation of a third characteristic dissimilarity value from the second dissimilarity calculation between a first matrix consisting of the first comparison values extracted for said set of discriminating quantities and a second matrix consisting of the third values of comparison extracted for said set of discriminating quantities;
- comparaison de la troisième valeur caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes à un deuxième seuil prédéterminé ;- comparison of the third characteristic dissimilarity value calculated for each of the sets of discriminating quantities with a second predetermined threshold;
- sélection parmi les ensembles de grandeurs discriminantes ceux qui présentent une dissemblance minimale à partir de ladite comparaison entre la troisième valeur caractéristique de dissemblance calculée pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes à un deuxième seuil prédéterminé ;selection from among the sets of discriminating magnitudes those which have a minimum dissimilarity from said comparison between the third characteristic value of dissimilarity calculated for each of the sets of discriminating magnitudes at a second predetermined threshold;
- choix d'au moins une grandeur discriminante correspondant à l'un des ensembles de grandeurs discriminantes, l'au moins une grandeur discriminante correspondant choisie est celle correspondant à l'ensemble de grandeurs discriminantes parmi les ensembles de grandeur discriminante sélectionné dont la deuxième valeur caractéristique de dissemblance présente un extrémum caractéristique d'une dissemblance maximale.- choice of at least one discriminating quantity corresponding to one of the sets of discriminating quantities, the at least one corresponding discriminating quantity chosen is that corresponding to the set of discriminating quantities among the sets of selected discriminating quantity whose second value characteristic of dissimilarity presents an extremum characteristic of maximum dissimilarity.
Comme indiqué précédemment, l'étape d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante comprend les sous-étapes suivantes :As indicated above, the step of extracting the value of each discriminating quantity comprises the following sub-steps:
normalisation de chaque signal temporel d'impulsion de test ; réduction du bruit électronique de chaque signal temporel d'impulsion de test, pour chaque signal temporel d'impulsion de test calcul de la valeur de chaque grandeur discriminante choisie pour former la valeur caractéristique correspondante.normalization of each test pulse time signal; reduction of the electronic noise of each test pulse time signal, for each test pulse time signal calculation of the value of each discriminating quantity chosen to form the corresponding characteristic value.
Bien entendu, en fonction de configuration du système de caractérisation 1, chacune des étapes d'extraction de la valeur de chaque grandeur discriminante peut ne pas comporter l'une ou les deux sous-étapes parmi la sous-étape de normalisation et la sous-étape réduction du bruit électronique.Of course, depending on the configuration of the characterization system 1, each of the steps of extracting the value of each discriminating quantity may not include one or both sub-steps from the normalization sub-step and the electronic noise reduction step.
Lors de cette étape de choix de l'au moins une grandeur discriminante, un ensemble donné de grandeurs discriminantes comporte S grandeurs discriminantes, S étant un entier naturel non nul. La deuxième et la troisième valeur caractéristique de dissemblance peuvent être calculées à partir d'un calcul de dissemblance similaire à celui de la première valeur caractéristique de dissemblance. Ainsi les calculs de dissemblance de la deuxième et la troisième valeur caractéristique de dissemblance peuvent comporter les sous-étapes suivantes :During this step of choosing the at least one discriminating quantity, a given set of discriminating quantities comprises S discriminating quantities, S being a non-zero natural integer. The second and third dissimilarity characteristic values can be calculated from a dissimilarity calculation similar to that of the first dissimilarity characteristic value. Thus the dissimilarity calculations of the second and third characteristic dissimilarity values can include the following sub-steps:
- pour chaque grandeur discriminante identifiée par un indice j, subdivision d'un intervalle représentatif des valeurs prises par la grandeur discriminante en kj sous-intervalles, kj étant un entier naturel non nul ;- for each discriminating quantity identified by an index j, subdivision of an interval representative of the values taken by the discriminating quantity in kj sub-intervals, kj being a non-zero natural integer;
- calcul, pour chacune de la première matrice et de la deuxième matrice, de la valeur de Πρ=ι kj coefficients δ, chaque coefficient δ étant associé à S sousintervalles, chacun desdits S sous-intervalles étant associé à une grandeur discriminante respective et étant égal à un sous-intervalle de ladite grandeur discriminante respective, un premier coefficient δι et un deuxième coefficient δ2 distincts étant tels qu'il existe au moins une grandeur caractéristique pour laquelle le sous-intervalle correspondant du premier coefficient δι est différent du sous-intervalle correspondant du deuxième coefficient δ2, la valeur de chacun des coefficients δ étant calculée comme le nombre de signaux temporels d'impulsions de la première matrice, respectivement de signaux temporels d'impulsions de la deuxième matrice, dont les valeurs de grandeurs discriminantes extraites sont dans les S sous-intervalles associés audit coefficient, les valeurs de coefficients δ calculés pour l'une de la première matrice et de la deuxième matrice étant multipliées par un facteur correctif correspondant au ration du nombre signaux temporels d'impulsions entre la première matrice et la deuxième matrice ;- calculation, for each of the first matrix and of the second matrix, of the value of Πρ = ι kj coefficients δ, each coefficient δ being associated with S subintervals, each of said S subintervals being associated with a respective discriminating quantity and being equal to a sub-interval of said respective discriminating quantity, a first coefficient δι and a second coefficient δ 2 distinct being such that there exists at least one characteristic quantity for which the corresponding sub-interval of the first coefficient δι is different from the sub- corresponding interval of the second coefficient δ 2 , the value of each of the coefficients δ being calculated as the number of time pulse signals of the first matrix, respectively of time pulse signals of the second matrix, from which the values of discriminating quantities extracted are in the S subintervals associated with said coefficient, the values of coefficients δ calculated for one of the first ma the second matrix being multiplied by a corrective factor corresponding to the ration of the number of time pulse signals between the first matrix and the second matrix;
- calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance à partir d'une différence en valeur absolue mettant en oeuvre les coefficients δ calculés à partir de la première matrice et de la deuxième matrice et de S sommes successives, chacune des S sommes étant associée à une grandeur discriminante respective, et ladite différence se faisant directement entre chaque coefficient δ calculé sur la base de la première matrice et le coefficient δ calculé sur la base de la deuxième matrice correspondant au même R sous-intervalles, lia première somme se faisant sur la base du résultat de ladite différence et les S-l sommes suivantes sur la base du résultat de la somme la précédent directement.- calculation of a characteristic value of dissimilarity from a difference in absolute value using the coefficients δ calculated from the first matrix and the second matrix and from S successive sums, each of the S sums being associated with a respective discriminant quantity, and said difference being made directly between each coefficient δ calculated on the basis of the first matrix and the coefficient δ calculated on the basis of the second matrix corresponding to the same R sub-intervals, the first sum being made on the basis of the result of said difference and the following S s based on the result of the sum directly preceding it.
On notera bien entendu que par soucis de concision, la terminologie « une différence entre chaque coefficient δ calculé sur la base de la première matrice et le coefficient δ calculé sur la base de la deuxième matrice correspondant au même S sous-intervalles », s'entend Πρ=ι kj différences, chacune correspondant à un coefficient δ respectif calculé sur la base de la première matrice.It will of course be noted that for the sake of brevity, the terminology "a difference between each coefficient δ calculated on the basis of the first matrix and the coefficient δ calculated on the basis of the second matrix corresponding to the same S subintervals", s' means Πρ = ι kj differences, each corresponding to a respective coefficient δ calculated on the basis of the first matrix.
De la même façon, une somme donnée parmi les S sommes, mis à part, la Sieme somme, correspond à une pluralité de sommes. Ainsi la Uieme somme, U étant .,[11 compris entre 1 et S, S exclut, correspond à Ilj=1 kj sommes, kj correspondant aux sousintervalles des grandeurs discriminante pour la ou lesquelles la somme correspondante n'a pas encore été calculée.In the same way, a sum given among the S sums, apart from the S th sum, corresponds to a plurality of sums. Thus the U th sum, U being., [11 between 1 and S, S excludes, corresponds to Ilj = 1 kj sums, kj corresponding to the subintervals of the discriminating quantities for which the corresponding sum has not yet been calculated .
Ainsi, avec un tel calcul, les calculs de la deuxième et de la troisième valeur caractéristique de dissemblance se distinguent uniquement en ce que la deuxième matrice est constituée des deuxièmes valeurs de comparaison calculées pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes pour le calcul de la deuxième valeur caractéristique de dissemblance alors que la deuxième matrice est constituée des troisième valeurs de comparaison calculées pour ledit ensemble de grandeurs discriminantes pour le calcul de la deuxième valeur caractéristique de dissemblance.Thus, with such a calculation, the calculations of the second and of the third characteristic value of dissimilarity are distinguished only in that the second matrix is made up of the second comparison values calculated for said set of discriminating quantities for the calculation of the second value. characteristic of dissimilarity while the second matrix consists of the third comparison values calculated for said set of discriminating quantities for the calculation of the second characteristic value of dissimilarity.
On peut noter que, selon une possibilité avantageuse de l'invention, le premier seuil prédéterminé peut être déterminé à partir du résultat de l'étape de choix de l'au moins une grandeur discriminante. Ainsi dans le cas où le choix de l'au moins une grandeur discriminante fait intervenir les calculs de la deuxième et la troisième valeur caractéristique de dissemblance, le premier seuil prédéterminé peut être sélectionné dans un intervalle délimité par les deuxième et troisième valeurs caractéristique de dissemblance pour l'ensemble de grandeurs discriminantes sélectionnées.It may be noted that, according to an advantageous possibility of the invention, the first predetermined threshold can be determined from the result of the step of choosing the at least one discriminating quantity. Thus in the case where the choice of the at least one discriminating quantity involves the calculations of the second and the third characteristic value of dissimilarity, the first predetermined threshold can be selected in an interval delimited by the second and third characteristic values of dissimilarity for the set of selected discriminating quantities.
Selon une autre possibilité de l'invention, le procédé de caractérisation peut également comporter une étape supplémentaire d'estimation du nombre et/ou d'un taux de signaux temporels d'impulsions correspondant à un neutron. Une telle estimation peut notamment être calculée à partir de la première valeur caractéristique de dissemblance puisque cette valeur de caractéristique est, lorsque cette dernière est une valeur caractéristique de dissemblance en tant que tel, directement proportionnelle aux taux de signaux temporels d'impulsions correspondant à un neutron.According to another possibility of the invention, the characterization method can also include an additional step of estimating the number and / or a rate of time pulse signals corresponding to a neutron. Such an estimate can in particular be calculated from the first characteristic value of dissimilarity since this characteristic value is, when the latter is a characteristic value of dissimilarity as such, directly proportional to the rates of time signals of pulses corresponding to a neutron.
Les figures 4A à 6B illustrent un premier exemple de mise en œuvre d'un tel procédé dans lequel le choix de l'au moins une grandeur discriminante est réalisée à partir d'un ensemble de grandeurs discriminantes comportant Qtot et Qtaii et pour lequel le choix de l'au moins une grandeur discriminante fait appel à un calcul des troisième valeurs caractéristiques de dissemblance.FIGS. 4A to 6B illustrate a first example of implementation of such a method in which the choice of the at least one discriminating quantity is carried out from a set of discriminating quantities comprising Q tot and Q t aii and for which the choice of the at least one discriminating quantity calls for a calculation of the third characteristic values of dissimilarity.
Dans le cadre de ce premier exemple de mise en œuvre, quatre sources de rayonnement ionisant ont sélectionné, trois sources de rayonnement ionisant dont l'émission de rayonnement ionisant est constituée uniquement de photons gamma y et une source dont l'émission de rayonnement ionisant est constituée de photons gamma y et de neutrons. Les trois sources de rayonnement ionisant dont l'émission de rayonnement ionisant est constituée uniquement de photons gamma sont des sources constituées respectivement de l'isotope 22 du sodium 22Na, de l'isotope 137 du césium 137Cs et de l'isotope 60 du cobalt 60Co. La source dont l'émission de rayonnement ionisant est constituée de photons gamma y et de neutrons est une source constituée d'isotopes 252 du californium 252Cf.In the context of this first example of implementation, four sources of ionizing radiation have been selected, three sources of ionizing radiation whose emission of ionizing radiation consists only of gamma photons y and one source of which the emission of ionizing radiation is made up of gamma y photons and neutrons. The three sources of ionizing radiation whose emission of ionizing radiation consists only of gamma photons are sources consisting respectively of the isotope 22 of sodium 22 Na, the isotope 137 of cesium 137 Cs and the isotope 60 of cobalt 60 Co. The source, the emission of ionizing radiation of which consists of gamma y photons and neutrons, is a source of isotopes 252 of californium 252 Cf.
L'ensemble de ces sources de rayonnement ionisant a été caractérisé à partir d'un scintillateur liquide standard, le scintillateur BC-501-A® commercialisé parAll of these ionizing radiation sources were characterized using a standard liquid scintillator, the BC-501-A® scintillator marketed by
Saint-Gobain® afin de définir les N signaux temporels d'impulsions de référence et les M signaux temporels d'impulsion acquis. Ainsi, avec N égal à 16000, les signaux temporels d'impulsions de référence sont constitués de signaux temporels de référence de chacune des trois sources de rayonnement ionisant dont l'émission de rayonnement ionisant est constituée uniquement de photons gamma. De la même façon, M est également égal à 16000 et les signaux temporels d'impulsions acquis sont constitués de 16000 signaux temporels acquis de la source de l'isotope 252 du californium 252CF.Saint-Gobain® to define the N reference time pulse signals and the M acquired time pulse signals. Thus, with N equal to 16000, the time signals of reference pulses consist of time signals of reference of each of the three sources of ionizing radiation whose emission of ionizing radiation consists only of gamma photons. Likewise, M is also equal to 16000 and the pulse time signals acquired consist of 16000 time signals acquired from the source of the isotope 252 of californium 252 CF.
Conformément au procédé de caractérisation selon l'invention, chacun des signaux temporels d'impulsions de référence et acquis a été ceci en les divisant par la valeur maximale de de leur amplitude. La figure 2 illustre ainsi les moyennes respectives des signaux temporels d'impulsion de référence et des signaux temporels d'impulsion acquis.In accordance with the characterization method according to the invention, each of the reference and acquired time pulse signals was this by dividing them by the maximum value of their amplitude. FIG. 2 thus illustrates the respective averages of the reference time pulse signals and of the acquired time pulse signals.
Une fois les signaux temporels d'impulsions, les étapes de calcul des valeurs de référence et des valeurs caractéristiques ont été mis en œuvre. Pour se faire, les grandeurs discriminantes Qtot et Qtail ont été calculés pour chacun des signaux temporels d'impulsion de référence et acquis. Pour se faire, et selon le résultat du choix de l'au moins une grandeur discriminante présenté à la suite, les paramètres a et β ont été fixés à respectivement 4 et 20.Once the pulse time signals, the steps for calculating the reference values and the characteristic values were implemented. To do this, the discriminating quantities Qtot and Qtail were calculated for each of the reference and acquired pulse time signals. To do this, and according to the result of the choice of the at least one discriminating quantity presented below, the parameters a and β were fixed at 4 and 20 respectively.
Les 32000 valeurs de référence et de ces 32000 valeurs caractéristiques extraites ont ensuite permis de constituer la matrice de référence et la matrice caractéristique. La matrice de référence est ainsi une matrice comportant deux colonnes, l'une correspondant à Qtot et l'autre à Qtaii et 16000 lignes correspondant aux signaux temporels d'impulsions.The 32,000 reference values and these 32,000 extracted characteristic values then made it possible to constitute the reference matrix and the characteristic matrix. The reference matrix is thus a matrix comprising two columns, one corresponding to Q tot and the other to Q ta ii and 16,000 rows corresponding to the time pulse signals.
Afin de permettre un calcul de la valeur caractéristique de dissemblance, l'intervalle représentatif des valeurs prises par Qtot a été subdivisé en 300 sous-intervalles tandis que l'intervalle représentatif des valeurs prises par Qtai| a été subdivisé en 150 sous-intervalles.In order to allow a calculation of the characteristic value of dissimilarity, the interval representative of the values taken by Q tot has been subdivided into 300 sub-intervals while the interval representative of the values taken by Q tai | was subdivided into 150 subintervals.
Pour chacune de la matrice de référence et de la matrice caractéristique, 45000 coefficients θ correspondant chacun à un sous-intervalle donné deFor each of the reference matrix and the characteristic matrix, 45,000 coefficients θ each corresponding to a given subinterval of
Qtot et un sous-intervalle donné de Qtai| ont été calculés. Chacun des coefficients θ est égal au nombre de signaux temporels d'impulsions de ladite matrice dont les valeurs de référence, respectivement les valeurs caractéristiques, dont les valeurs de grandeurs discriminantes sont dans les sous-intervalles de Qtot et de Qtai| correspondant. Les 45000 coefficients θ calculés à partir de la matrice de référence permettent ainsi d'obtenir une matrice de 300 par 150. De manière identique, les 45000 coefficients θ calculés à partir de la matrice caractéristique permettent ainsi d'obtenir une matrice de 300 par 150.Qtot and a given sub-interval of Q tai | have been calculated. Each of the coefficients θ is equal to the number of time pulse signals of said matrix whose reference values, respectively characteristic values, whose values of discriminating quantities are in the sub-intervals of Q tot and Q tai | corresponding. The 45,000 coefficients θ calculated from the reference matrix thus make it possible to obtain a matrix of 300 by 150. Similarly, the 45,000 coefficients θ calculated from the characteristic matrix thus make it possible to obtain a matrix of 300 by 150 .
La figure 4A illustre graphiquement les valeurs de coefficients θ obtenues pour la matrice de référence, avec en abscisse les valeurs des sous-intervalles de Qtot et en ordonnée les valeurs des sous-intervalles de Qtai|, les valeurs des coefficients θ étant figurées au moyen d'une échelle de couleur. On peut ainsi voir sur cette figure que dans le cas des valeurs de référence, les grandeurs discriminantes présentent une variance relativement faible puisqu'elles sont réparties en un ensemble 321 relativement dense. Ainsi, les valeurs de la grandeur discriminante Qtot sont comprises entre 60 et 90 et celles de la grandeur discriminante Qtai| sont comprises entre 0 et 13.FIG. 4A graphically illustrates the values of coefficients θ obtained for the reference matrix, with the values of the sub-intervals of Q to x on the abscissa and the values of the sub-intervals of Q tai on the ordinate, the values of the coefficients θ being figured using a color scale. It can thus be seen in this figure that in the case of the reference values, the discriminating quantities have a relatively small variance since they are distributed in a relatively dense set 321. Thus, the values of the discriminating quantity Q tot are between 60 and 90 and those of the discriminating quantity Q tai | are between 0 and 13.
Concernant les valeurs de coefficients θ obtenues pour la matrice de caractéristique, qui sont figurées sur la figure 4B selon la même représentation que la figure 4A, on note une variance beaucoup plus forte des grandeurs discriminantes. En effet, on remarque que ces grandeurs discriminantes sont réparties en un premier ensemble 322 relativement dense et un deuxième ensemble 323 plus étendu. Ainsi, les valeurs de la grandeur discriminante Qtot sont comprises entre 55 et 140 et celles de la grandeur discriminante Qtai| sont comprises entre 2 et 47.Concerning the values of coefficients θ obtained for the characteristic matrix, which are represented on figure 4B according to the same representation as figure 4A, one notes a much stronger variance of the discriminating quantities. Indeed, it is noted that these discriminating quantities are distributed into a first relatively dense set 322 and a second, more extensive set 323. Thus, the values of the discriminating quantity Q tot are between 55 and 140 and those of the discriminating quantity Q tai | are between 2 and 47.
Une fois les coefficients θ calculés à la fois pour la matrice de référence et pour la matrice caractéristique, le calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance est réalisé à partir de deux sommes et d'une différence.Once the coefficients θ are calculated for both the reference matrix and the characteristic matrix, the calculation of the first characteristic value of dissimilarity is carried out from two sums and a difference.
Le calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance peut consister à réaliser pour chacun des intervalles des grandeurs Qtot et Qtai|, une première différence en valeur absolue entre les coefficients θ de la matrice de référence et de la matrice caractéristique, suivit de deux sommes successives du résultat de cette différence sur respectivement l'une des grandeurs discriminantes parmi Qtot et Qtai| et l'autre des grandeurs discriminantes parmi Qtot et Qtai|.The calculation of the first characteristic value of dissimilarity can consist in realizing for each of the intervals of the magnitudes Q tot and Q tai |, a first difference in absolute value between the coefficients θ of the reference matrix and the characteristic matrix, followed by two are successive sums of the result of this difference on respectively one of the discriminating quantities among Q tot and Q tai | and the other of the discriminating quantities among Q tot and Q tai |.
Afin d'illustré le résultat d'un tel calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance, un calcul intermédiaire a été réalisé pour illustrer les dissemblances observable à partir de la grandeur discriminante Qtot. Ce calcul consiste à faire successivement :In order to illustrate the result of such a calculation of the first characteristic dissimilarity value, an intermediate calculation was carried out to illustrate the observable dissimilarities from the discriminating quantity Q tot . This calculation consists in successively:
- une première somme des coefficients θ de la matrice de référence, respectivement de la matrice caractérisant, en sommant, pour chacun des sousintervalles de la grandeur discriminante Qtot, le nombre de signaux temporels d'impulsions de chaque sous intervalles de la grandeur discriminante Qtaii correspondant audit intervalle, le résultat de chacune des premières sommes pour la matrice de référence 331 et pour la matrice caractéristique 332 étant figuré sur la figure 5A- pour chacun des sous-intervalles de la grandeur discriminante Qtot, une différence en valeur absolue entre le résultat de la première somme obtenue pour la matrice de référence et le résultat de la première somme obtenue pour la matrice caractéristique, le résultat de cette différence étant figuré sous la forme de portions hachurées 333 sur la figure 5A.- a first sum of the coefficients θ of the reference matrix, respectively of the matrix characterizing, by summing, for each of the sub-intervals of the discriminating quantity Q tot , the number of time pulse signals of each sub-intervals of the discriminating quantity Q t aii corresponding to said interval, the result of each of the first sums for the reference matrix 331 and for the characteristic matrix 332 being shown in FIG. 5A- for each of the sub-intervals of the discriminating quantity Q tot , a difference in absolute value between the result of the first sum obtained for the reference matrix and the result of the first sum obtained for the characteristic matrix, the result of this difference being shown in the form of hatched portions 333 in FIG. 5A.
De la même façon, un calcul intermédiaire similaire a été réalisé pour illustrer les dissemblances observables à partir de la grandeur discriminante Qtaii· Ce calcul consiste à faire successivement :In the same way, a similar intermediate calculation was carried out to illustrate the dissimilarities observable from the discriminating quantity Q t aii · This calculation consists in successively:
- une première somme des coefficients θ de la matrice de référence, respectivement de la matrice caractérisant, en sommant, pour chacun des sousintervalles de la grandeur discriminante Qtaii, le nombre de signaux temporels d'impulsions de chaque sous intervalles de la grandeur discriminante Qtot correspondant audit intervalle, le résultat de chacune des premières sommes pour la matrice de référence 341 et pour la matrice caractéristique 342 étant figuré sur la figure 5B,- a first sum of the coefficients θ of the reference matrix, respectively of the matrix characterizing, by summing, for each of the sub-intervals of the discriminating quantity Q tai i, the number of time pulse signals of each sub-intervals of the discriminating quantity Q tot corresponding to said interval, the result of each of the first sums for the reference matrix 341 and for the characteristic matrix 342 being shown in FIG. 5B,
- pour chacun des sous-intervalles de la grandeur discriminante Qtaii, une différence en valeur absolue entre le résultat de la première somme obtenue pour la matrice de référence et le résultat de la première somme obtenue pour la matrice caractéristique, le résultat de cette différence étant figuré sous la forme de portions hachurées 343 sur la figure 5B.- for each of the sub-intervals of the discriminating quantity Q tai i, a difference in absolute value between the result of the first sum obtained for the reference matrix and the result of the first sum obtained for the characteristic matrix, the result of this difference being shown as hatched portions 343 in Figure 5B.
Ainsi avec un tel calcul d'une valeur caractéristique de dissemblance, il est possible de sommer les différences observables sur la figure 5A et figurées par les portions hachurées 333 avec celles observables sur la figure 5A et figurées par les portions hachurées 343.Thus with such a calculation of a characteristic value of dissimilarity, it is possible to add up the differences observable in FIG. 5A and represented by the hatched portions 333 with those observable in FIG. 5A and represented by the hatched portions 343.
A partir du calcul de la valeur caractéristique de dissemblance, il est possible d'estimer le taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutron. En effet, le taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons est directement proportionnel à la valeur caractéristique de dissemblance calculée. Dans la configuration utilisée pour cette mise en œuvre, c'est-à-dire avec une source de rayonnement ionisant dont le rayonnement ionisant comporte des photons gamma y et des neutrons qui est une source de rayonnement ionisant comprenant l'isotope 252 du Californium 252Cf, il a été estimé que 29,9% des 16000 signaux temporels d'impulsion étaient des signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons.From the calculation of the characteristic value of dissimilarity, it is possible to estimate the rate of time pulse signals produced by the neutron interaction. Indeed, the rate of time pulse signals produced by the interaction of neutrons is directly proportional to the characteristic value of dissimilarity calculated. In the configuration used for this implementation, that is to say with a source of ionizing radiation whose ionizing radiation comprises gamma photons and neutrons which is a source of ionizing radiation comprising the isotope 252 of Californium 252 Cf, it was estimated that 29.9% of the 16,000 time pulse signals were time pulse signals produced by the interaction of neutrons.
Un tel procédé ne se limite, bien entendu, pas aux seuls scintillateurs organiques liquides et est applicable à tout scintillateur organique quel que soit sont type. Afin d'illustrer cette possibilité, le procédé a été mis en œuvre selon ce même premier exemple de mise en œuvre sur trois autre scintillateurs organiques non liquides, un scintillateur E32® conçu et réalisé par le CEA et des scintillateurs EJ-299-33® et EJ-200® commercialisés tous deux par Ejen Technology®. Les résultats sont synthétisés dans le tableau 1 suivant dans lequel est indiqué pour chacun des scintillateurs l'estimation du taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutron obtenue pour la source de rayonnement ionisant comprenant l'isotope 252 du californium 252Cf en parallèle avec un taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons pour une source de rayonnement ionisant dont le rayonnement ionisant ne comporte que des photons gamma y, cette source ayant été simulée à partir d'un sous échantillonnage aléatoire à 8000 signaux temporels d'impulsion des 16000 signaux temporels d'impulsions de référence.Such a process is not limited, of course, not only to liquid organic scintillators and is applicable to any organic scintillator whatever its type. In order to illustrate this possibility, the method was implemented according to this same first example of implementation on three other non-liquid organic scintillators, an E32® scintillator designed and produced by the CEA and EJ-299-33® scintillators and EJ-200® both marketed by Ejen Technology®. The results are summarized in the following table 1 in which is indicated for each of the scintillators the estimation of the rate of time signals of pulses produced by the neutron interaction obtained for the source of ionizing radiation comprising the isotope 252 of californium 252 Cf in parallel with a rate of temporal pulse signals produced by the interaction of neutrons for a source of ionizing radiation whose ionizing radiation contains only gamma photons y, this source having been simulated from a random subsampling to 8000 pulse time signals from the 16000 reference pulse time signals.
Tableau 1 : Estimation du taux de signaux temporels d'impulsion de neutrons pour respectivement une source de rayonnement ionisant comprenant l'isotope 252 du Californium et pour un sous échantillon des signaux temporels d'impulsions de référence ceci pour quatre scintillateurs organiques.Table 1: Estimation of the rate of temporal neutron pulse signals for respectively a source of ionizing radiation comprising the isotope 252 of Californium and for a subsample of the temporal reference pulse signals, this for four organic scintillators.
Bien entendu, pour chacun de ces scintillateurs les paramètres a et β ont été adaptés afin de prendre en compte les caractéristiques temporelles de chacun des scintillateurs. La procédure mis en place pour une telle adaptation est précisée par la suite en lien avec le scintillateur BC-501-A.Of course, for each of these scintillators the parameters a and β have been adapted in order to take into account the temporal characteristics of each of the scintillators. The procedure implemented for such an adaptation is specified below in connection with the BC-501-A scintillator.
On peut ainsi noter que si les taux de signaux temporels d'impulsions présentent une variation relativement importante, le taux estimé est à chaque fois significatif vis-à-vis de celui, représentatif du taux d'erreur, obtenu pour des signaux temporels d'impulsions obtenus pour une source de rayonnement ionisant dont le rayonnement ionisant ne comporte que des photons y.It can thus be noted that if the rates of temporal pulse signals exhibit a relatively large variation, the estimated rate is each time significant with respect to that, representative of the error rate, obtained for temporal signals of pulses obtained for a source of ionizing radiation, the ionizing radiation of which comprises only photons y.
Dans le cadre de ce même premier exemple de mise en œuvre, il a également pu être montré qu'un nombre de 2000 signaux temporels d'impulsions étant suffisant pour estimer un taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutrons avec une marge d'erreur de 4% et que cette marge d'erreur devient inférieure à 1% pour un nombre de 8000 signaux temporels d'impulsions. De plus même avec un nombre réduit de signaux temporels d'impulsions, à savoir 100 signaux temporels d'impulsions, il a été possible d'obtenir une valeur caractéristique de dissemblance significative démontrant la présence de neutrons dans le rayonnement ionisant émis pour la source de rayonnement ionisant comportant l'isotope 252 du californium 252Cf.Within the framework of this same first example of implementation, it has also been possible to show that a number of 2000 time pulse signals being sufficient to estimate a rate of time pulse signals produced by the interaction of neutrons with a margin of error of 4% and that this margin of error becomes less than 1% for a number of 8000 time signals of pulses. In addition, even with a reduced number of time pulse signals, namely 100 time pulse signals, it was possible to obtain a characteristic value of significant dissimilarity demonstrating the presence of neutrons in the ionizing radiation emitted for the light source. ionizing radiation comprising isotope 252 of californium 252 Cf.
On peut également noter que les résultats de taux temporels d'impulsions obtenues pour la source de rayonnement ionisant comportant l'isotope 252 du californium 252Cf, et donc la valeur caractéristique de dissemblance correspondante, et celle obtenu pour le sous-échantillonnage des signaux temporels d'impulsion de référence, et donc la valeur caractéristique de dissemblance correspondante, peuvent être utilisés pour définir le premier seuil prédéterminé. Ainsi dans le cadre de ce premier exemple de mise en œuvre, le premier seuil prédéterminé peut être choisi compris entre la valeur caractéristique de dissemblance obtenue pour la source de rayonnement ionisant comportant l'isotope 252 du californium 252Cf et celle obtenue pour le souséchantillonnage des signaux temporels d'impulsion de référence.It can also be noted that the results of temporal pulse rates obtained for the ionizing radiation source comprising the isotope 252 of californium 252 Cf, and therefore the corresponding characteristic value of dissimilarity, and that obtained for the sub-sampling of the time signals reference pulse, and therefore the corresponding characteristic value of dissimilarity, can be used to define the first predetermined threshold. Thus in the context of this first example of implementation, the first predetermined threshold can be chosen to be between the characteristic value of dissimilarity obtained for the source of ionizing radiation comprising the isotope 252 of californium 252 Cf and that obtained for the sub-sampling of reference pulse time signals.
Les figures 6A et 6B illustrent l'étape de choix de l'ensemble de grandeurs caractéristiques dans le cadre de ce premier exemple de mise en œuvre avec en figure 6A le calcul de la deuxième valeur caractéristique de dissemblance et en figure 6B le calcul de la troisième valeur caractéristique de dissemblance.FIGS. 6A and 6B illustrate the step of choosing the set of characteristic quantities within the framework of this first example of implementation with in FIG. 6A the calculation of the second characteristic value of dissimilarity and in FIG. 6B the calculation of the third characteristic value of dissimilarity.
Dans le cadre de ce premier exemple de mise en œuvre, chaque ensemble de grandeurs discriminantes est constitué de la grandeur discriminante Qtot et de la grandeur discriminante Qtaii et la distinction entre les ensembles de grandeurs discriminantes est fournie par une variation des paramètres a et β. Ainsi, comme le montre les figures 6A et 6B, le paramètre a a été varié entre 0,5 est 12 et le paramètre β a été varié entre 4 et 100.In the context of this first example of implementation, each set of discriminating quantities consists of the discriminating quantity Q tot and the discriminating quantity Q t aii and the distinction between the sets of discriminating quantities is provided by a variation of the parameters a and β. Thus, as shown in FIGS. 6A and 6B, the parameter aa was varied between 0.5 and 12 and the parameter β was varied between 4 and 100.
Une fois les ensembles de grandeurs discriminantes ainsi construits, le choix de l'au moins une grandeur discriminante parmi ces ensembles a été réalisé au moyens de 16000 signaux temporels d'impulsions obtenus à partir de la source de rayonnement ionisant comportant l'isotope 252 du californium 252Cf, et de 8000 signaux temporels d'impulsions obtenus par un sous-échantillonnage aléatoire des signaux de référence. Ainsi, lesdits 16000 signaux temporels d'impulsions forment les signaux temporels d'impulsion de comparaison et lesdits 8000 signaux temporels d'impulsions forment des signaux temporels d'impulsions de test.Once the sets of discriminating quantities thus constructed, the choice of at least one discriminating quantity among these sets was made by means of 16000 time pulse signals obtained from the ionizing radiation source comprising the isotope 252 of the californium 252 Cf, and 8000 time pulse signals obtained by a random subsampling of the reference signals. Thus, said 16000 pulse time signals form the comparison pulse time signals and said 8000 pulse time signals form test pulse time signals.
A partir de ces signaux temporels d'impulsions de référence, en application du procédé selon l'invention et de manière similaire au calcul de la valeur caractéristique de dissemblance explicitée en référence aux figure 4A à 5B, des premières valeurs de comparaison sont calculées pour chacune des grandeurs discriminantes et pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes. De la même façon, à partir des signaux temporels d'impulsion de comparaison et de respectivement les signaux temporels d'impulsion de test, sont calculées des deuxièmes valeurs de comparaison, respectivement des troisièmes valeurs de comparaison, pour chacune des grandeurs discriminantes et pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes.From these time reference pulse signals, in application of the method according to the invention and similarly to the calculation of the characteristic value of dissimilarity explained with reference to FIGS. 4A to 5B, first comparison values are calculated for each. discriminating quantities and for each of the sets of discriminating quantities. In the same way, from the time signals of comparison pulse and from respectively the time signals of test pulse, are calculated of the second values of comparison, respectively of the third values of comparison, for each of the discriminating quantities and for each sets of discriminating quantities.
Afin d'obtenir les deuxièmes valeurs caractéristique de dissemblance, un calcul de dissemblance, selon le principe déjà décrit, a été réalisé à partir des premières et deuxièmes valeurs de comparaison ceci pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes. Ces valeurs caractéristiques de dissemblance permettent d'estimer un taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons parmi les signaux temporels d'impulsions de comparaison pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes. Les taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons ainsi estimés sont figurés graphiquement sur la figure 6A ceci en fonction des valeurs des paramètres a et β pour lesdits ensembles de grandeurs discriminantes correspondant. Bien entendu, il est préférable d'obtenir un taux maximal, celui-ci indiquant qu'un nombre maximal de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutrons ont pu être détectés et permettant une discrimination optimisée des sources de rayonnement ionisant dont le rayonnement ionisant comporte des neutrons et des photons y.In order to obtain the second characteristic dissimilarity values, a dissimilarity calculation, according to the principle already described, was carried out from the first and second comparison values, this for each of the sets of discriminating quantities. These characteristic values of dissimilarity make it possible to estimate a rate of temporal pulse signals produced by the interaction of neutrons among the temporal signals of comparison pulses for each of the sets of discriminating magnitudes. The rates of time pulse signals produced by the interaction of neutrons thus estimated are shown graphically in FIG. 6A, this as a function of the values of the parameters a and β for said sets of corresponding discriminating quantities. Of course, it is preferable to obtain a maximum rate, this indicating that a maximum number of time pulse signals produced by the interaction of neutrons could be detected and allowing optimized discrimination of the sources of ionizing radiation, ionizing radiation includes neutrons and y photons.
De manière identique et afin d'obtenir les troisièmes valeurs caractéristiques de dissemblance, un calcul de dissemblance a été réalisé à partir des premières et troisièmes valeurs de comparaison ceci pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes, tout en prenant en compte le ratio de signaux temporels d'impulsions entre les signaux temporels d'impulsions de référence et les signaux temporels d'impulsions de test. Ces valeurs caractéristiques de dissemblance permettent d'estimer un taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons parmi les signaux temporels d'impulsions de test pour chacun des ensembles de grandeurs discriminantes. Les taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons ainsi estimés sont figurés graphiquement sur la figure 6B ceci en fonction des valeurs des paramètres a et β pour lesdits ensembles de grandeurs discriminantes correspondant. Ici, puisque les signaux temporels d'impulsions de test ne comportent que des photons γ, il est nécessaire de minimiser le taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutrons.In an identical manner and in order to obtain the third characteristic values of dissimilarity, a dissimilarity calculation was carried out from the first and third comparison values this for each of the sets of discriminating quantities, while taking into account the ratio of time signals pulse between the reference pulse time signals and the test pulse time signals. These characteristic values of dissimilarity make it possible to estimate a rate of temporal pulse signals produced by the interaction of neutrons among the temporal signals of test pulses for each of the sets of discriminating magnitudes. The rates of temporal pulse signals produced by the interaction of neutrons thus estimated are represented graphically in FIG. 6B this as a function of the values of the parameters a and β for said sets of corresponding discriminating quantities. Here, since the time signals of test pulses contain only γ photons, it is necessary to minimize the rate of time signals of pulses produced by the interaction of neutrons.
Ainsi, le choix de l'ensemble de grandeurs discriminantes consiste donc à choisir les paramètres a et β permettant de maximiser le taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutrons pour les signaux temporels d'impulsions de comparaison tout en assurant un taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutrons pour les signaux temporels d'impulsions de test ne dépasse un deuxième seuil prédéterminé, à savoir 3%. Dans l'exemple illustré sur les figures 6A et 6B, le couples de paramètres a et β (4, 20) permet notamment de répondre à ces contraintes. On notera que ce graphique montre que d'autres couples des valeurs sont également envisageables.Thus, the choice of the set of discriminating quantities therefore consists in choosing the parameters a and β making it possible to maximize the rate of temporal signals of pulses produced by the interaction of neutrons for the temporal signals of comparison pulses while ensuring a rate of temporal pulse signals produced by the interaction of neutrons for the temporal test pulse signals does not exceed a second predetermined threshold, namely 3%. In the example illustrated in FIGS. 6A and 6B, the pair of parameters a and β (4, 20) makes it possible in particular to meet these constraints. Note that this graph shows that other pairs of values are also possible.
Ainsi, avec un tels choix de l'au moins une grandeur discriminante constitué des grandeurs discriminantes Qtot et Qtaü pour le couple de paramètre a et β (4,20), on obtient un système de caractérisation offrant une discrimination optimisée entre les sources de rayonnement ionisant émettant des rayonnements ionisants comportant des photons y et des neutrons vis-à-vis de celles dont le rayonnement ionisant ne comporte que des photons y.Thus, with such a choice of at least one discriminating quantity consisting of the discriminating quantities Q tot and Qtaü for the pair of parameters a and β (4.20), a characterization system is obtained offering an optimized discrimination between the sources of ionizing radiation emitting ionizing radiation comprising y photons and neutrons vis-à-vis those whose ionizing radiation contains only y photons.
La figure 7 illustre le résultat d'un calcul intermédiaire selon un deuxième exemple de mise en œuvre dans lequel la grandeur discriminante est la grandeur discriminante D, les paramètres a et β étant présentant les valeurs 4, 20 déterminés pour le premier exemple de mise en œuvre.FIG. 7 illustrates the result of an intermediate calculation according to a second example of implementation in which the discriminating quantity is the discriminating quantity D, the parameters a and β being presenting the values 4, 20 determined for the first example of implementation artwork.
Selon le même principe décrit dans le cadre du premier exemple de mise en œuvre et à partir des mêmes signaux temporels d'impulsion de référence et acquis, il est possible de calculer les valeurs de référence et les valeurs caractéristiques de la grandeur discriminante D sur la base du calcul déjà décrit. Ces 16000 valeurs de référence et ces 16000 valeurs de caractéristiques sont ensuite respectivement utilisées pour constituer une matrice de référence et une matrice caractéristique. La matrice de référence est ainsi une matrice comportant une colonne correspondant à D et 16000 lignes correspondant aux signaux temporels d'impulsions.According to the same principle described in the context of the first example of implementation and from the same time reference and acquired pulse signals, it is possible to calculate the reference values and the characteristic values of the discriminating quantity D on the basis of the calculation already described. These 16,000 reference values and these 16,000 characteristic values are then used respectively to constitute a reference matrix and a characteristic matrix. The reference matrix is thus a matrix comprising a column corresponding to D and 16,000 rows corresponding to the time pulse signals.
Afin de permettre un calcul de la valeur caractéristique de dissemblance, l'intervalle représentatif des valeurs prises par D a été subdivisé en 200 sous-intervalles.In order to allow a calculation of the characteristic value of dissimilarity, the interval representative of the values taken by D has been subdivided into 200 sub-intervals.
Pour chacune de la matrice de référence et de la matrice caractéristique, 200 coefficients θ correspondant chacun à un sous-intervalle donné de D ont été calculés. Chacun des coefficients θ est égal au nombre de signaux temporels d'impulsions de ladite matrice sont dans le sous-intervalle de D correspondant. Les 200 coefficients θ calculés à partir de la matrice de référence permettent ainsi d'obtenir une matrice de 200 par 1 De manière identique, les 200 coefficients θ calculés à partir de la matrice caractéristique permettent ainsi d'obtenir une matrice de 200 par 1.For each of the reference matrix and the characteristic matrix, 200 coefficients θ each corresponding to a given subinterval of D were calculated. Each of the coefficients θ is equal to the number of time pulse signals of said matrix are in the corresponding sub-interval of D. The 200 coefficients θ calculated from the reference matrix thus make it possible to obtain a matrix of 200 by 1 In an identical manner, the 200 coefficients θ calculated from the characteristic matrix thus make it possible to obtain a matrix of 200 by 1.
La figure 7 illustre graphiquement les valeurs de coefficients θ obtenues pour la matrice de référence 362 et pour la matrice caractéristique 361, avec en abscisse les valeurs des sous-intervalles de D et en ordonnée les valeurs des coefficients Θ. On peut ainsi voir sur cette figure que dans le cas des valeurs de référence, les grandeurs discriminantes se présentent sous la forme d'un unique pic avec une forte amplitude de 4000. Pour la matrice caractéristique, on note une variance plus forte des grandeurs discriminante. En effet, on remarque que ces grandeurs discriminantes sont réparties sous la forme d'un premier pic d'amplitude relativement importante de 2700, et un pic secondaire d'une amplitude plus faible atteignant 250.FIG. 7 graphically illustrates the values of coefficients θ obtained for the reference matrix 362 and for the characteristic matrix 361, with the values of the sub-intervals of D on the abscissa and the values of the coefficients Θ on the ordinate. We can thus see in this figure that in the case of the reference values, the discriminating quantities appear in the form of a single peak with a strong amplitude of 4000. For the characteristic matrix, we note a stronger variance of the discriminating quantities . Indeed, we note that these discriminating quantities are distributed in the form of a first peak of relatively large amplitude of 2700, and a secondary peak of a lower amplitude reaching 250.
Une fois les coefficients θ calculés à la fois pour la matrice de référence et pour la matrice caractéristique, le calcul de la première valeur caractéristique de dissemblance est réalisé à partir d'une différence et d'une somme.Once the coefficients θ are calculated for both the reference matrix and the characteristic matrix, the calculation of the first characteristic value of dissimilarity is carried out from a difference and a sum.
Ce calcul de la première valeur caractéristique, dont le résultat d'une étape intermédiaire est figuré par la figure 7, consiste à faire successivement :This calculation of the first characteristic value, the result of an intermediate step is shown in Figure 7, consists of successively:
- pour chacun des sous-intervalles de la grandeur discriminante D, une différence en valeur absolue entre les coefficients θ calculés pour la matrice de référence et pour la matrice caractéristique, le résultat de cette différence étant figuré sous la forme de portion hachurée 363 sur la figure 7,- for each of the sub-intervals of the discriminating quantity D, a difference in absolute value between the coefficients θ calculated for the reference matrix and for the characteristic matrix, the result of this difference being represented in the form of hatched portion 363 on the figure 7,
- une somme du résultat des différences obtenues pour chacun des intervalles de la grandeur discriminante D.- a sum of the result of the differences obtained for each of the intervals of the discriminating quantity D.
A partir de ce calcul de la valeur caractéristique de dissemblance, de la même manière que pour le premier exemple de mise en œuvre, il est possible d'estimer le taux de signaux temporels d'impulsions produits par l'interaction de neutron. En effet, le taux de signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons est directement proportionnel à la valeur caractéristique de dissemblance calculée. Dans la configuration utilisée pour cette mise en œuvre, c'est-à-dire avec une source de rayonnement ionisant dont le rayonnement ionisant comporte des photons gamma y et des neutrons qui est une source de rayonnement ionisant comprenant l'isotope 252 du Californium 252Cf, il a été estimé que 27,2% des 16000 signaux temporels d'impulsion étaient des signaux temporels d'impulsion produits par l'interaction de neutrons. Ce résultat est donc très proche de celui obtenu dans le cadre de la première du premier exemple de mise en œuvre alors que ce deuxième exemple de mise en œuvre n'est basé que sur une seule grandeur discriminante.From this calculation of the characteristic value of dissimilarity, in the same way as for the first example of implementation, it is possible to estimate the rate of time signals of pulses produced by the interaction of neutron. Indeed, the rate of time pulse signals produced by the interaction of neutrons is directly proportional to the characteristic value of dissimilarity calculated. In the configuration used for this implementation, that is to say with a source of ionizing radiation whose ionizing radiation comprises gamma photons and neutrons which is a source of ionizing radiation comprising the isotope 252 of Californium 252 Cf, it was estimated that 27.2% of the 16,000 time pulse signals were time pulse signals produced by the interaction of neutrons. This result is therefore very close to that obtained in the context of the first of the first example of implementation whereas this second example of implementation is based on only one discriminating quantity.
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