WO2010125292A1 - Radiation detector with scintillation crystals, and method for making a housing for such a detector - Google Patents

Radiation detector with scintillation crystals, and method for making a housing for such a detector Download PDF

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WO2010125292A1
WO2010125292A1 PCT/FR2010/050790 FR2010050790W WO2010125292A1 WO 2010125292 A1 WO2010125292 A1 WO 2010125292A1 FR 2010050790 W FR2010050790 W FR 2010050790W WO 2010125292 A1 WO2010125292 A1 WO 2010125292A1
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WO
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layer
envelope
detector
matrix
radiation
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/050790
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French (fr)
Inventor
Jean Peyre
Philippe Rosier
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique
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Application filed by Centre National De La Recherche Scientifique filed Critical Centre National De La Recherche Scientifique
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal

Definitions

  • Glitter crystal radiation detector and method of manufacturing an envelope for such a detector.
  • the invention relates to the field of radiation detectors, particularly high-performance scintillating crystal detectors, sensitive to radiation emitted by the surrounding environment.
  • the invention relates more particularly to the casing or housing containing the scintillating crystals.
  • Such detectors are used in various equipment useful for the activities of basic research, for example in calorimetry, but also in many areas of target applications such as the oil industry, particularly in the search for new deposits, the nuclear industry , the medical industry, for example in PET scanners ("Positron Emission Tomography").
  • This type of detector is sensitive to radiation emitted by the surrounding environment, which is converted into visible light, which in turn can be converted into an electrical or other signal.
  • Such hygroscopic scintillating crystal detectors require a substantially moisture-proof, but also light-tight, envelope.
  • the envelope should also be as thin as possible to reduce the dead zones of radiation detection.
  • the envelope must also ensure a holding and mechanical protection of the encapsulated crystals, so as to form an easily manipulable assembly. As a result, the envelope must be rigid without being fragile.
  • Sparkling crystal detectors provided with an envelope made of stainless steel or aluminum are known.
  • the thickness of this type of known envelope is of the order of 2 mm.
  • the shape of this type of envelope is conventionally cylindrical with a circular cross-section, and may therefore be poorly adapted to certain needs of particular shapes, for example cylinders of square or rectangular cross sections or example of attaching parallel to at least two detectors against each other.
  • this type of envelope is not very permeable to low energy radiation.
  • a detector of this type as described in US Pat. No. 6,433,340, comprises a casing comprising a central portion, of cylindrical general shape with circular section, made of composite material, as well as end portions forming plugs at the front ends. and rear of the central portion, made of a metallic material.
  • the thickness of the latter is also very important in the central part, since it exceeds 10 mm, the central part consisting of several coiled layers of the composite material with a thickness of about 2.5 mm.
  • Such a detector has strong disparities in sensitivity to radiation according to the considered areas of the envelope. This detector is also very insensitive to low energy radiation.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the above disadvantages, by providing a radiation detector that satisfies the needs for low-energy radiation sensitivity, while being moisture-proof and light-tight.
  • the subject of the invention is a radiation detector comprising an envelope enclosing a scintillating body sensitive to radiation emitted by the medium outside the envelope, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second material, in particular a composite material, forming a substantially rigid shell.
  • the envelope thus constituted possesses the properties and ensures among others the following functions:
  • a detector according to the invention makes it possible to detect gamma rays from 100 keV to 25 MeV.
  • the material constituting the first layer is metallic, in particular consisting mainly of aluminum.
  • the material constituting the second layer is a thermosetting matrix composite material, such as an epoxy resin, and whose reinforcement is for example made of carbon fiber, glass fiber or aramid.
  • the material constituting the second layer is a thermoplastic matrix composite material, of the following type: polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherimide (PEI), polyphenylsulphone (PPSU), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Polyurethane (TPU), Polyamide (PA12 %), Polypropylene (PP), and whose reinforcement is for example made of carbon, glass or aramid fibers .
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulphide
  • PEI polyetherimide
  • PPSU polyphenylsulphone
  • PS Polystyrene
  • PC Polycarbonate
  • TPU Polyurethane
  • PA12 Polyamide
  • PP Polypropylene
  • PP Polypropylene
  • the first and second layers of the envelope have a cumulative thickness of less than 1 mm. According to still other advantageous features of the invention, the first and second layers of the envelope have a cumulative thickness of between 150 and 800 ⁇ m.
  • the first layer has a thickness of between 20 and 50 ⁇ m.
  • the second layer has a thickness of between 100 and 600 ⁇ m.
  • the first layer and the second layer are arranged on the envelope respectively internally and externally with respect to the external environment.
  • the first layer and the second layer are arranged on the envelope respectively externally and internally with respect to the external medium E
  • At least one element chosen from the first and second layers of the envelope has portions coming from its overlapping contour, forming an excess thickness, so as to eliminate any flaws in the envelope. least a given non-flat area of the envelope, to ensure the hermeticity and / or tightness of the envelope.
  • the detector is of the hygroscopic scintillating crystal type.
  • the subject of the invention is also a method of manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillating body sensitive to radiation emitted by the external medium, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the external and internal environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material, forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
  • a resin in particular of the same type as the matrix of the second material, is deposited on the first layer, before and / or after recovery of the first layer by the second layer.
  • the second layer consists of a sheet deposited on the first layer.
  • the second layer is formed by filament winding around the first layer.
  • the subject of the invention is also a method for manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillant body sensitive to radiation emitted by the external medium (E), characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone, of a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a hermeticity to humidity between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
  • the subject of the invention is also a method of manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillating body sensitive to radiation emitted by the external medium, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
  • an adhesive is added to ensure bonding between the two layers.
  • FIG. 1 represents a schematic view along a longitudinal sectional plane of a detector according to the invention
  • FIG. 2 represents a view along the transverse sectional plane A-A of the detector according to the invention of FIG.
  • FIG. 3 represents an alternative embodiment according to a longitudinal section plane of a detector according to the invention
  • FIGS. 4 and 5 show a view from above of the first layer of the detector according to the invention, in configurations respectively deployed / flattened and folded forming a cylinder,
  • FIGS. 6 and 7 show respectively bottom views of FIGS. 4 and 5;
  • FIG. 12 and 13 show views respectively in longitudinal section and in cross section along the section plane B-B of another embodiment of a detector according to the invention, the envelope has a circular section.
  • FIG. 1 shows a hygroscopic scintillating crystal radiation detector.
  • the scintillating crystals have, for example, trapezoidal shapes and can be housed individually or contiguously to each other, so as to form a scintillating body 1 whose contour is represented by fine mixed lines in the figures.
  • the scintillating body 1 is housed in an envelope 2 having a generally elongate cylindrical shape, a front end 3 of which is directed towards the middle to be probed, is hermetically sealed to moisture and is light-tight, and has a rear end. 4 is connected to equipment directly integrated with the detector or other signal processing equipment emitted by the detector.
  • FIG. 1 shows a hygroscopic scintillating crystal radiation detector.
  • the scintillating crystals have, for example, trapezoidal shapes and can be housed individually or contiguously to each other, so as to form a scintillating body 1 whose contour is represented by fine mixed lines in the figures.
  • the rear end of the detector is closed by a window 5 allowing the light to pass so that the light signals emitted by the scintillating body 1 are perceived by a photosensitive means 6 arranged in the axis of the scintillating body 1, on the opposite side of the window, and therefore outside the casing 2.
  • This window 5 is typically made of plexiglass ® type plastic.
  • the envelope 2a accommodates the photosensitive means 6, so that it is not necessary, in this case, to provide a translucent closure window between the body 1 and the photosensitive means 6.
  • the rear end 4a of the detector can then be closed in a similar manner to the front end 3a, subject to the passage of the connector means 6a to equipment to which the detector is connected.
  • the envelope 2 comprises a first layer 7 of a first material, disposed on the inside of the envelope 2, and a second layer 8 of a second material, disposed on the outside of the envelope, that is to say on the side of the external environment E to be probed.
  • the first layer 7 is essentially intended to ensure moisture-tightness with respect to the external medium E to the envelope 2.
  • This material is typically metallic. It is advantageously mainly made of aluminum. However, other types of metals or metal alloys can be envisaged without departing from the scope of the invention. One can for example consider a titanium-based material.
  • the second layer 8 is essentially intended to provide sufficient mechanical strength to the detector, as well as a resistance to possible shocks.
  • the material constituting the second layer 8 is a composite material.
  • the matrix of the latter may be a thermosetting resin such as an epoxy resin.
  • the reinforcement consists of carbon fibers or glass fibers or aramid fibers, or any type of equivalent reinforcement.
  • the matrix may be a thermoplastic resin, of one of the following types: polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherimide (PEI), polyphenylsulphone (PPSU), polystyrene ( PS), Polycarbonate (PC), Polyurethane (TPU), Polyamide (PA12 ...), Polypropylene (PP).
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulphide
  • PEI polyetherimide
  • PPSU polyphenylsulphone
  • PS polystyrene
  • PC Polycarbonate
  • PC Polyurethane
  • TPU Polyamide
  • PA12 Polypropylene
  • the reinforcement may also consist of carbon fibers or glass fibers,
  • the resin constituting the matrix of the second material actively participates, during its polymerization, in the cohesion and the bonding of the two layers 7, 8 between them.
  • the resin associates with the first layer 7 to ensure a very effective bonding and sealing of this first layer
  • the resin contributes to ensuring a hermeticity of the envelope 2 to moisture and a light-tightness in the areas of material discontinuity or overlap of the first layer 7.
  • the first layer 7 has a thickness of between 20 and 50 ⁇ m, for example 30 ⁇ m, while the second layer 8 has a thickness of between 100 and 600 ⁇ m, for example 200 ⁇ m.
  • the cumulative thickness of the two layers may not exceed 800 microns.
  • the final shaping of the first layer 7 is for example made using a preform (not shown) constituting a mandrel, parallelepiped in the case of the first layer 7 constituting a detector of FIGS. 1 and 3, of which at least partially the outer faces are wrapped.
  • FIGS. 4 and 6 show, in plan view and in deployed configuration, the shape of the first layer 7 of the metal material of the Figure 1. This is for example consisting of five longitudinal sections 71, 72, 73, 74, 75. Three sections 72-74 are intended to be folded along their parallel junction lines, to form a "U". Two side panels arranged on either side of the first three panels 72-74 are folded to close the opening of the "U", overlapping at least partially ( Figures 5 and 7). The second layer 7 thus forms a closed section.
  • the expanded form of the first layer 7 has a bottom 76, disposed in the extension of one of the 73 faces, and whose shape and dimensions coincide with the aforementioned cross section.
  • the bottom 76 comprises ears 77, 78, 79 intended to be folded and glued respectively with panels 72, 74, 75, forming inner or outer hems.
  • the first layer 7 thus disposed around the preform can in turn be covered by the second layer 8.
  • the first layer 7a of the embodiment of FIG. 3 comprises two bottoms provided respectively at each end, these two bottoms being able to be shaped in a manner similar to that described for the bottom 76 of the first layer 7 (FIGS. 1 and 4 to 7).
  • a bottom or two end funds of the first layer may be constituted by one or two separate ends, and bonded to the ends. longitudinal sections of the first layer, forming a closed cross-section.
  • the second layer 8 can be in different forms. It can be provided that the second layer 8-8f consists of a sheet.
  • the fibers can be short (mat), long (fabric), organized or arranged randomly.
  • the second layer 8 of composite material consists of its reinforcement (carbon fibers or glass fibers) and its matrix or resin (epoxy resin, PEEK, PPS, PEI, PPSU, PS, PC, TPU, PA12, PP etc. ) unpolymerized, before being placed over the first layer 7.
  • the second layer 8 can be laid in different ways, depending on its shape or starting structure, over the first layer 7, substantially marrying the outer shape of the latter.
  • the second layer 8 may in the form of a sheet (or "skin"), it may have an initial deployed form similar to that of the first layer 7.
  • the second layer 8b may in this case comprise a cross section closed on itself by overlap or superposition of side panels 81, 82 ( Figure 8).
  • the section of the second layer 8c can be closed by a disjoint longitudinal pan 83 attached to lateral edges provided at the free ends of a "U” ( Figure 9). Hems are provided for this purpose on the side panels ( Figure 9).
  • the longitudinal longitudinal panel 84 may itself incorporate lateral flanges able at least partially to cover lateral panels of the second layer 8d.
  • the second layer 8e can be formed in a more complex manner by covering at least two juxtaposed "preform-first layer” assemblies, so as to obtain at least two envelopes forming two cells adjacent to each other (the term "cell” referring to the housing released by the preform after removal thereof).
  • the partition wall of the cells consists of two thicknesses 84, 85 of the second layer 8e.
  • the second layer 8 may be formed with one or two bottoms similar to those 76 provided on the first layer 7. It is also possible for the dissociated sections to be attached to the ends and glued together. on the longitudinal sides of the second layer 8 forming a closed section as shown in Figures 8 to 11.
  • this second layer is constituted by winding the filament around the assembly formed by the preform - first layer 7.
  • the latter set can be rotated around its longitudinal axis, while the filament is derived from a die possibly movable in translation along said longitudinal axis.
  • the assembly formed by the preform - first layer 7 and second layer 8 is placed in a closed mold and then brought to a suitable temperature and for a suitable duration involving the polymerization of the matrix or resin. Once the polymerized matrix, the second layer 8 forms a substantially rigid shell.
  • the polymerization can be carried out by baking at a temperature above 100 ° C. for several hours, for a conventional epoxy resin.
  • a conventional epoxy resin for a conventional epoxy resin.
  • other types of resins may be used, including room temperature polymerization resins.
  • thermosetting matrix composite material of epoxy type it perfectly achieves the bonding between the two layers.
  • thermoplastic matrix composite material it may be useful to provide an adhesive to ensure a satisfactory bond between the two layers.
  • the mold After polymerization of the resin, the mold is opened and the preform is extracted from the envelope produced.
  • the scintillating body If may have a section other than parallelepipedic as is the case in the examples of Figures 1 to 11.
  • the scintillating body If has a circular cross section.
  • the envelope 2f may also have a circular cross-section in which the first 7f and the second layer 8f also have circular sections.
  • the preform used therefore also has a cylindrical shape of circular section.
  • the second layer may in an alternative embodiment be made from plates, assembled and welded to form an enclosure.
  • the first layer of metallic material may be introduced inside this enclosure, to form a jacket. This can be glued to the second layer by an adhesive suitable for both materials.
  • the layers are arranged in an inverted manner with respect to what has been previously described and illustrated in the figures.
  • the first and the second layer may be respectively disposed externally and internally relative to the external environment E of the envelope.
  • the second layer is first applied to a preform or mandrel before polymerization of the resin constituting the matrix of the second material.
  • the first layer is disposed over the second layer, ensuring that the surfaces are properly applied against each other.
  • An additional resin application can be performed on the second layer before receiving the first layer.
  • the polymerization of the second layer is performed, so as to ensure the bonding and cohesion of the two layers together.
  • first layer and “second layer” are not significant to the order of use of the layers, but are merely means of simply designating them.

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Abstract

The invention relates to a radiation detector including a housing (2 ; 2a ; 2f) having a generally elongate cylindrical shape and closed at at least one end, the housing containing a scintillation body sensitive to the radiation emitted by the environment outside the housing, characterized in that the housing (2 ; 2a ; 2f) consists of a first layer (7; 7a; 7f) made of a first material, in particular metal, providing a moisture-tight seal between the external and internal environments, the housing also consisting of a second layer (8; 8a-8f) made of a second material, in particular a composite material, defining a substantially rigid shell. The invention can be used in the field of radiation detectors with hygroscopic scintillation crystals.

Description

Détecteur de radiation à cristaux scintillants et procédé de fabrication d'une enveloppe pour un tel détecteur. Glitter crystal radiation detector and method of manufacturing an envelope for such a detector.
L'invention concerne le domaine des détecteurs de radiations, notamment à cristaux scintillants hautes performances, sensibles aux radiations émises par le milieu environnant.The invention relates to the field of radiation detectors, particularly high-performance scintillating crystal detectors, sensitive to radiation emitted by the surrounding environment.
L'invention se rapporte plus particulièrement à l'enveloppe ou au boîtier renfermant les cristaux scintillants.The invention relates more particularly to the casing or housing containing the scintillating crystals.
De tels détecteurs sont employés dans divers équipements utiles aux activités de la recherche fondamentale, par exemple en calorimétrie, mais également dans de nombreux domaines d'applications cibles tels que l'industrie pétrolière, notamment dans la recherche de nouveaux gisements, l'industrie nucléaire, l'industrie médicale, par exemple dans les PET scanners (« Positron Emission Tomography »).Such detectors are used in various equipment useful for the activities of basic research, for example in calorimetry, but also in many areas of target applications such as the oil industry, particularly in the search for new deposits, the nuclear industry , the medical industry, for example in PET scanners ("Positron Emission Tomography").
Ce type de détecteur est sensible aux radiations émises par le milieu environnant, qui sont converties en lumière visible, laquelle peut à son tour être convertie en un signal électrique ou autre.This type of detector is sensitive to radiation emitted by the surrounding environment, which is converted into visible light, which in turn can be converted into an electrical or other signal.
De tels détecteurs à cristaux scintillants hygroscopiques nécessitent une enveloppe essentiellement hermétique à l'humidité, mais également étanche à la lumière. L'enveloppe doit également être la plus mince possible de façon à diminuer les zones mortes de détection des radiations. L'enveloppe doit par ailleurs assurer une tenue et une protection mécanique des cristaux encapsulés, de manière à former un ensemble aisément manipulable. De ce fait, l'enveloppe doit être rigide sans être fragile.Such hygroscopic scintillating crystal detectors require a substantially moisture-proof, but also light-tight, envelope. The envelope should also be as thin as possible to reduce the dead zones of radiation detection. The envelope must also ensure a holding and mechanical protection of the encapsulated crystals, so as to form an easily manipulable assembly. As a result, the envelope must be rigid without being fragile.
On connaît des détecteurs à cristaux scintillants pourvus d'une enveloppe réalisée en acier inoxydable ou en aluminium. L'épaisseur de ce type d'enveloppe connue est de l'ordre de 2 mm. En outre la forme de ce type d'enveloppe est classiquement cylindrique de section circulaire, et peut donc être mal adaptée à certains besoins de formes particulières, par exemple des cylindres de sections carrée ou rectangulaire ou autre, permettant par exemple d'accoler parallèlement au moins deux détecteurs l'un contre l'autre. En outre, ce type d'enveloppe n'est pas très perméable à des radiations de faible énergie.Sparkling crystal detectors provided with an envelope made of stainless steel or aluminum are known. The thickness of this type of known envelope is of the order of 2 mm. In addition, the shape of this type of envelope is conventionally cylindrical with a circular cross-section, and may therefore be poorly adapted to certain needs of particular shapes, for example cylinders of square or rectangular cross sections or example of attaching parallel to at least two detectors against each other. In addition, this type of envelope is not very permeable to low energy radiation.
Un détecteur de ce type, tel que décrit dans le document US 6 433 340 comprend une enveloppe comportant une partie centrale, de forme générale cylindrique à section circulaire, constituée en matériau composite, ainsi que des parties d'extrémités formant des bouchons aux extrémités avant et arrière de la partie centrale, réalisées dans un matériau métallique. L'épaisseur de celle-ci est en outre très importante dans la partie centrale, puisqu'elle dépasse 10 mm, la partie centrale étant constituée de plusieurs couches enroulées du matériau composite d'une épaisseur d'environ 2,5 mm. Un tel détecteur présente de fortes disparités de sensibilité aux radiations selon les zones considérées de l'enveloppe. Ce détecteur est de plus très peu sensible aux radiations de faible énergie.A detector of this type, as described in US Pat. No. 6,433,340, comprises a casing comprising a central portion, of cylindrical general shape with circular section, made of composite material, as well as end portions forming plugs at the front ends. and rear of the central portion, made of a metallic material. The thickness of the latter is also very important in the central part, since it exceeds 10 mm, the central part consisting of several coiled layers of the composite material with a thickness of about 2.5 mm. Such a detector has strong disparities in sensitivity to radiation according to the considered areas of the envelope. This detector is also very insensitive to low energy radiation.
Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients précédents, en proposant un détecteur de radiation qui satisfasse les besoins de sensibilité aux radiations de faible énergie, tout en étant hermétique à l'humidité et étanche à la lumière.The object of the present invention is to overcome all or part of the above disadvantages, by providing a radiation detector that satisfies the needs for low-energy radiation sensitivity, while being moisture-proof and light-tight.
A cet effet, l'invention a pour objet un détecteur de radiations comprenant une enveloppe renfermant un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur à l'enveloppe, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée, au moins dans une zone donnée, d'une première couche d'un premier matériau, notamment métallique, assurant dans ladite zone une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée dans ladite zone d'une seconde couche d'un second matériau, notamment un matériau composite, formant une coque sensiblement rigide.For this purpose, the subject of the invention is a radiation detector comprising an envelope enclosing a scintillating body sensitive to radiation emitted by the medium outside the envelope, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second material, in particular a composite material, forming a substantially rigid shell.
L'enveloppe ainsi constituée possède les propriétés et assure entre autres les fonctions suivantes :The envelope thus constituted possesses the properties and ensures among others the following functions:
- tenue mécanique et protection des cristaux, en raison de la rigidité de l'enveloppe conférée par la deuxième couche, - herméticité à l'humidité, due à la présence de la première couche, et à la présence de la matrice ou résine de la seconde couche, dans les zones de bordures ou de discontinuités de surface,- mechanical strength and protection of the crystals, due to the rigidity of the envelope conferred by the second layer, - humidity tightness, due to the presence of the first layer, and the presence of the matrix or resin of the second layer, in the zones of borders or discontinuities of surface,
- étanchéité à la lumière, due à la présence de la première couche, - très bonne perméabilité aux radiations de faibles énergies et donc bonne sensibilité du détecteur, en raison de la faible épaisseur de l'enveloppe, qu'autorise la présence de deux couches, dont une est dédiée particulièrement à l'herméticité et à l'humidité. A titre d'exemple, un détecteur selon l'invention permet de détecter des rayons gamma de 100 keV à 25 MeV.- light tightness, due to the presence of the first layer, - very good permeability to low energy radiation and therefore good sensitivity of the detector, due to the small thickness of the envelope, which allows the presence of two layers , one of which is specifically dedicated to airtightness and humidity. By way of example, a detector according to the invention makes it possible to detect gamma rays from 100 keV to 25 MeV.
- encombrement réduit- small footprint
- possibilité de prendre des formes complexes.- possibility of taking complex forms.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, le matériau constituant la première couche est métallique, notamment constitué majoritairement d'aluminium.According to other advantageous features of the invention, the material constituting the first layer is metallic, in particular consisting mainly of aluminum.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, le matériau constituant la seconde couche est un matériau composite à matrice thermodurcissable, telle qu'une résine époxy, et dont le renfort est par exemple en fibres de carbone, de verre ou d'aramide.According to still other advantageous features of the invention, the material constituting the second layer is a thermosetting matrix composite material, such as an epoxy resin, and whose reinforcement is for example made of carbon fiber, glass fiber or aramid.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, le matériau constituant la seconde couche est un matériau composite à matrice thermoplastique, d'un type suivant : Polyétheréthercétone (PEEK), Polyphénylène sulphide (PPS), Polyéther imide (PEI), Polyphénylsulphone (PPSU), Polystyrène (PS), Polycarbonate (PC), Polyuréthanne (TPU), Polyamide (PA12...), Polypropylène (PP), et dont le renfort est par exemple en fibres de carbone, de verre ou d'aramide.According to still other advantageous features of the invention, the material constituting the second layer is a thermoplastic matrix composite material, of the following type: polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherimide (PEI), polyphenylsulphone (PPSU), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Polyurethane (TPU), Polyamide (PA12 ...), Polypropylene (PP), and whose reinforcement is for example made of carbon, glass or aramid fibers .
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la première et la seconde couche de l'enveloppe ont une épaisseur cumulée inférieure à 1 mm. Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la première et la seconde couche de l'enveloppe ont une épaisseur cumulée comprise entre 150 et 800 μm.According to still other advantageous features of the invention, the first and second layers of the envelope have a cumulative thickness of less than 1 mm. According to still other advantageous features of the invention, the first and second layers of the envelope have a cumulative thickness of between 150 and 800 μm.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la première couche a une épaisseur comprise entre 20 et 50 μm.According to still other advantageous features of the invention, the first layer has a thickness of between 20 and 50 μm.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la seconde couche a une épaisseur comprise entre 100 et 600 μm.According to still other advantageous features of the invention, the second layer has a thickness of between 100 and 600 μm.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la première couche et la seconde couche sont agencées sur l'enveloppe respectivement intérieurement et extérieurement par rapport au milieu extérieur.According to still other advantageous features of the invention, the first layer and the second layer are arranged on the envelope respectively internally and externally with respect to the external environment.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la première couche et la seconde couche sont agencées sur l'enveloppe respectivement extérieurement et intérieurement par rapport au milieu extérieur EAccording to still other advantageous features of the invention, the first layer and the second layer are arranged on the envelope respectively externally and internally with respect to the external medium E
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, au moins un élément choisi parmi la première et la seconde couche de l'enveloppe comporte des parties issues de son contour se recouvrant en formant une surépaisseur, de manière à éliminer toute faille dans au moins une zone donnée non plate de l'enveloppe, pour assurer l'herméticité et/ou l'étanchéité de l'enveloppe.According to still other advantageous features of the invention, at least one element chosen from the first and second layers of the envelope has portions coming from its overlapping contour, forming an excess thickness, so as to eliminate any flaws in the envelope. least a given non-flat area of the envelope, to ensure the hermeticity and / or tightness of the envelope.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, le détecteur est du type à cristaux scintillants hygroscopiques.According to still other advantageous features of the invention, the detector is of the hygroscopic scintillating crystal type.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une enveloppe de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée, au moins dans une zone donnée, d'une première couche d'un premier matériau, notamment métallique, assurant dans ladite zone une étanchéité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée dans ladite zone d'une seconde couche d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes :The subject of the invention is also a method of manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillating body sensitive to radiation emitted by the external medium, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the external and internal environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material, forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
- mise en forme de la première couche sur une préforme telle qu'un mandrin,- shaping of the first layer on a preform such as a mandrel,
- recouvrement de la première couche par la seconde couche, avant polymérisation de la matrice, en assurant que la seconde couche épouse sensiblement la surface extérieure de la première couche, qui est opposée à la préforme,covering the first layer with the second layer before polymerization of the matrix, ensuring that the second layer substantially matches the outer surface of the first layer, which is opposite to the preform,
- polymérisation de la matrice du second matériau, notamment dans un moule et à température adaptée, assurant simultanément le collage de la seconde couche avec la première couche.- Polymerization of the matrix of the second material, in particular in a mold and at a suitable temperature, simultaneously ensuring the bonding of the second layer with the first layer.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, une résine, notamment du même type que la matrice du second matériau, est déposée sur la première couche, avant et/ou après recouvrement de la première couche par la seconde couche.According to still other advantageous features of the invention, a resin, in particular of the same type as the matrix of the second material, is deposited on the first layer, before and / or after recovery of the first layer by the second layer.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la seconde couche est constituée d'une nappe déposée sur la première couche.According to still other advantageous features of the invention, the second layer consists of a sheet deposited on the first layer.
Selon encore d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, la seconde couche est formée par enroulement filamentaire autour de la première couche.According to still other advantageous features of the invention, the second layer is formed by filament winding around the first layer.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une enveloppe de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur (E), caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée, au moins dans une zone donnée, d'une première couche d'un premier matériau, notamment métallique, assurant dans ladite zone une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée dans ladite zone d'une seconde couche d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes :The subject of the invention is also a method for manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillant body sensitive to radiation emitted by the external medium (E), characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone, of a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a hermeticity to humidity between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
- mise en forme de la seconde couche sur une préforme telle qu'un mandrin,- Shaping of the second layer on a preform such as a mandrel,
- recouvrement de la seconde couche par la première couche, avant polymérisation de la matrice, en assurant que la première couche épouse sensiblement la surface extérieure de la seconde couche, qui est opposée à la préforme, - polymérisation de la matrice du second matériau, assurant simultanément le collage de la seconde couche avec la première couchecovering the second layer by the first layer, before polymerization of the matrix, ensuring that the first layer substantially matches the outer surface of the second layer, which is opposite to the preform, polymerization of the matrix of the second material, ensuring simultaneously gluing the second layer with the first layer
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une enveloppe de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée, au moins dans une zone donnée, d'une première couche d'un premier matériau, notamment métallique, assurant dans ladite zone une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée dans ladite zone d'une seconde couche d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes :The subject of the invention is also a method of manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillating body sensitive to radiation emitted by the external medium, characterized in that the envelope is constituted, at least in a given zone. a first layer of a first material, in particular a metallic material, providing in said zone a moisture-tightness between the exterior and interior environments, the envelope also being constituted in said zone of a second layer of a second polymerizable matrix composite material forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
- mise en forme de la seconde couche de manière à former une enceinte,- Shaping of the second layer so as to form an enclosure,
- introduction de la première couche dans l'enceinte formée par la seconde couche, en assurant que la première couche épouse sensiblement la surface intérieure de la seconde couche,introducing the first layer into the enclosure formed by the second layer, ensuring that the first layer substantially matches the inner surface of the second layer,
- polymérisation de la matrice du second matériau.polymerization of the matrix of the second material.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, un adhésif est ajouté pour assurer le collage entre les deux couches.According to other features of the invention, an adhesive is added to ensure bonding between the two layers.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention et à la lumière des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique selon un plan de coupe longitudinal d'un détecteur selon l'invention,The invention will be better understood on reading the following description of a non-limiting embodiment of the invention and in the light of the appended drawings in which: FIG. 1 represents a schematic view along a longitudinal sectional plane of a detector according to the invention,
- la figure 2 représente une vue selon le plan de coupe transversal A-A du détecteur selon l'invention de la figure 1,FIG. 2 represents a view along the transverse sectional plane A-A of the detector according to the invention of FIG.
- la figure 3 représente une variante de réalisation selon un plan de coupe longitudinal d'un détecteur selon l'invention,FIG. 3 represents an alternative embodiment according to a longitudinal section plane of a detector according to the invention,
- les figures 4 et 5 représentent une vue du dessus de la première couche du détecteur selon l'invention, en configurations respectivement déployée/aplatie et pliée en formant un cylindre,FIGS. 4 and 5 show a view from above of the first layer of the detector according to the invention, in configurations respectively deployed / flattened and folded forming a cylinder,
- les figures 6 et 7 représentent respectivement des vues de dessous des figures 4 et 5,FIGS. 6 and 7 show respectively bottom views of FIGS. 4 and 5;
- les figures 8 à 11 représentent différentes variantes de mise en forme de la première couche du détecteur selon l'invention.- Figures 8 to 11 show different shaping variants of the first layer of the detector according to the invention.
- les figures 12 et 13 représentent des vues respectivement en section longitudinale et en coupe transversale selon le plan de coupe B-B d'une autre variante de réalisation d'un détecteur selon l'invention, dont l'enveloppe a une section circulaire.- Figures 12 and 13 show views respectively in longitudinal section and in cross section along the section plane B-B of another embodiment of a detector according to the invention, the envelope has a circular section.
On a représenté à la figure 1 un détecteur de radiations à cristaux scintillants hygroscopiques. Les cristaux scintillants ont par exemple des formes trapézoïdales et peuvent être logés unitairement ou de façon accolés les uns aux autres, de manière à former un corps scintillant 1 dont le contour est représenté par des traits mixtes fins sur les figures. Le corps scintillant 1 est logé dans une enveloppe 2 ayant une forme générale allongée cylindrique dont une extrémité avant 3, dirigée du côté du milieu à sonder, est fermée hermétiquement à l'humidité et de manière étanche à la lumière, et dont une extrémité arrière 4 est reliée aux équipements directement intégrés au détecteur ou à d'autres équipements de traitement des signaux émis par le détecteur. Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'extrémité arrière du détecteur est fermée par une fenêtre 5 laissant passer la lumière de sorte que les signaux lumineux émis par le corps scintillant 1 sont perçus par un moyen photosensible 6 disposé dans l'axe du corps scintillant 1, du côté opposé de la fenêtre, et donc à l'extérieur de l'enveloppe 2. Cette fenêtre 5 est typiquement réalisée en matière plastique de type plexiglas ®. Dans une variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 3, l'enveloppe 2a accueille le moyen photosensible 6, de sorte qu'il n'est pas nécessaire, dans ce cas, de prévoir une fenêtre de fermeture translucide entre le corps scintillant 1 et le moyen photosensible 6. L'extrémité arrière 4a du détecteur peut alors être fermée de façon semblable à l'extrémité avant 3a, sous réserve du passage des moyens de connectique 6a vers des équipements auxquels le détecteur est relié.FIG. 1 shows a hygroscopic scintillating crystal radiation detector. The scintillating crystals have, for example, trapezoidal shapes and can be housed individually or contiguously to each other, so as to form a scintillating body 1 whose contour is represented by fine mixed lines in the figures. The scintillating body 1 is housed in an envelope 2 having a generally elongate cylindrical shape, a front end 3 of which is directed towards the middle to be probed, is hermetically sealed to moisture and is light-tight, and has a rear end. 4 is connected to equipment directly integrated with the detector or other signal processing equipment emitted by the detector. In the example illustrated in FIG. the rear end of the detector is closed by a window 5 allowing the light to pass so that the light signals emitted by the scintillating body 1 are perceived by a photosensitive means 6 arranged in the axis of the scintillating body 1, on the opposite side of the window, and therefore outside the casing 2. This window 5 is typically made of plexiglass ® type plastic. In an alternative embodiment of the invention illustrated in Figure 3, the envelope 2a accommodates the photosensitive means 6, so that it is not necessary, in this case, to provide a translucent closure window between the body 1 and the photosensitive means 6. The rear end 4a of the detector can then be closed in a similar manner to the front end 3a, subject to the passage of the connector means 6a to equipment to which the detector is connected.
Selon l'invention, l'enveloppe 2 comprend une première couche 7 d'un premier matériau, disposée du côté intérieur de l'enveloppe 2, et une seconde couche 8 d'un second matériau, disposé du côté extérieur de l'enveloppe, c'est-à-dire du côté du milieu extérieur E à sonder.According to the invention, the envelope 2 comprises a first layer 7 of a first material, disposed on the inside of the envelope 2, and a second layer 8 of a second material, disposed on the outside of the envelope, that is to say on the side of the external environment E to be probed.
La première couche 7 est essentiellement destinée à assurer une étanchéité à l'humidité vis-à-vis du milieu extérieur E à l'enveloppe 2. Ce matériau est typiquement métallique. Il est avantageusement constitué majoritairement d'aluminium. Toutefois, d'autres types de métaux ou alliages métalliques peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. On peut par exemple envisager un matériau à base de titane.The first layer 7 is essentially intended to ensure moisture-tightness with respect to the external medium E to the envelope 2. This material is typically metallic. It is advantageously mainly made of aluminum. However, other types of metals or metal alloys can be envisaged without departing from the scope of the invention. One can for example consider a titanium-based material.
La seconde couche 8 est quant à elle essentiellement destinée à apporter une tenue mécanique suffisante au détecteur, ainsi qu'une résistance à d'éventuels chocs.The second layer 8 is essentially intended to provide sufficient mechanical strength to the detector, as well as a resistance to possible shocks.
Le matériau constituant la seconde couche 8 est un matériau composite. La matrice de ce dernier peut être une résine thermodurcissable telle qu'une résine époxy. Le renfort est constitué de fibres de carbone ou de fibres de verre ou de fibres d'aramide, ou de tout type de renfort équivalent. Dans une variante de réalisation de l'invention, la matrice peut être une résine thermoplastique, de l'un des types suivants : Polyétheréthercétone (PEEK), Polyphénylène sulphide (PPS), Polyéther imide (PEI), Polyphénylsulphone (PPSU), Polystyrène (PS), Polycarbonate (PC), Polyuréthanne (TPU), Polyamide (PA12...), Polypropylène (PP). Dans ce cas, le renfort peut également être constitué de fibres de carbone ou de fibres de verre, ou de fibres d'aramide ou de tout autre type de renfort équivalent.The material constituting the second layer 8 is a composite material. The matrix of the latter may be a thermosetting resin such as an epoxy resin. The reinforcement consists of carbon fibers or glass fibers or aramid fibers, or any type of equivalent reinforcement. In an alternative embodiment of the invention, the matrix may be a thermoplastic resin, of one of the following types: polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyetherimide (PEI), polyphenylsulphone (PPSU), polystyrene ( PS), Polycarbonate (PC), Polyurethane (TPU), Polyamide (PA12 ...), Polypropylene (PP). In this case, the reinforcement may also consist of carbon fibers or glass fibers, or aramid fibers or any other type of equivalent reinforcement.
On note que la résine constituant la matrice du second matériau participe activement, lors de sa polymérisation, à la cohésion et au collage des deux couches 7, 8 entre elles. La résine s'associe à la première couche 7 pour assurer un collage et un colmatage très efficaces de cette première coucheIt is noted that the resin constituting the matrix of the second material actively participates, during its polymerization, in the cohesion and the bonding of the two layers 7, 8 between them. The resin associates with the first layer 7 to ensure a very effective bonding and sealing of this first layer
7 dans ses zones de contour ou de recouvrement, nécessaires à la réalisation d'une forme finale correspondant à la forme volumique de l'enveloppe 2. De ce fait, la résine contribue à assurer une herméticité de l'enveloppe 2 à l'humidité et une étanchéité à la lumière, dans les zones de discontinuité de matière ou de recouvrement de la première couche 7.7 in its contour or overlapping zones, necessary for the realization of a final shape corresponding to the volume form of the envelope 2. As a result, the resin contributes to ensuring a hermeticity of the envelope 2 to moisture and a light-tightness in the areas of material discontinuity or overlap of the first layer 7.
Selon l'invention, la première couche 7 a une épaisseur comprise entre 20 et 50 μm, par exemple 30 μm, tandis que la seconde couche 8 a une épaisseur comprise entre 100 et 600 μm, par exemple 200 μm. Ainsi l'épaisseur cumulée des deux couches peut ne pas dépasser 800 μm. A titre d'exemple, on peut donc obtenir une épaisseur de 230 μm.According to the invention, the first layer 7 has a thickness of between 20 and 50 μm, for example 30 μm, while the second layer 8 has a thickness of between 100 and 600 μm, for example 200 μm. Thus the cumulative thickness of the two layers may not exceed 800 microns. By way of example, it is possible to obtain a thickness of 230 μm.
La mise en forme finale de la première couche 7 est par exemple réalisée à l'aide d'une préforme (non représentée), constituant un mandrin, parallélépipédique dans le cas de la première couche 7 constituant un détecteur des figures 1 et 3, dont on enveloppe au moins en partie les faces extérieures.The final shaping of the first layer 7 is for example made using a preform (not shown) constituting a mandrel, parallelepiped in the case of the first layer 7 constituting a detector of FIGS. 1 and 3, of which at least partially the outer faces are wrapped.
Un moyen de mise en forme de la première couche est présenté ci-après, étant entendu que d'autres moyens ou méthodes peuvent être employés. On a représenté aux figures 4 et 6, en vue de dessus et en configuration déployée, la forme de la première couche 7 du matériau métallique de la figure 1. Celui-ci est par exemple constitué de cinq pans longitudinaux 71, 72, 73, 74, 75. Trois pans 72-74 sont destinés à être repliés selon leurs lignes de jonction parallèles, pour former un « U ». Deux pans latéraux disposés de part et d'autres des trois premiers pans 72-74 sont repliés pour fermer l'ouverture du « U », en se superposant au moins partiellement (figures 5 et 7). La seconde couche 7 forme ainsi une section fermée. A son extrémité avant 3, la forme déployée de la première couche 7 comporte un fond 76, disposé dans le prolongement de l'un 73 des pans, et dont la forme et les dimensions coïncident avec la section transversale précitée. A chacun de ses bords libres, le fond 76 comprend des oreilles 77, 78, 79 destinés à être repliées et collées respectivement avec des pans 72, 74, 75, en formant des ourlets intérieurs ou extérieurs. La première couche 7 ainsi disposée autour de la préforme peut à son tour être recouverte par la seconde couche 8.A means for shaping the first layer is presented below, it being understood that other means or methods may be employed. FIGS. 4 and 6 show, in plan view and in deployed configuration, the shape of the first layer 7 of the metal material of the Figure 1. This is for example consisting of five longitudinal sections 71, 72, 73, 74, 75. Three sections 72-74 are intended to be folded along their parallel junction lines, to form a "U". Two side panels arranged on either side of the first three panels 72-74 are folded to close the opening of the "U", overlapping at least partially (Figures 5 and 7). The second layer 7 thus forms a closed section. At its front end 3, the expanded form of the first layer 7 has a bottom 76, disposed in the extension of one of the 73 faces, and whose shape and dimensions coincide with the aforementioned cross section. At each of its free edges, the bottom 76 comprises ears 77, 78, 79 intended to be folded and glued respectively with panels 72, 74, 75, forming inner or outer hems. The first layer 7 thus disposed around the preform can in turn be covered by the second layer 8.
Ce qui est dit dans la description en référence à la première couche 7 et à la seconde couche 8 reste valable, sauf mention explicite ou précision contraire, pour la première couche 7a, 7f ou la seconde couche 8a-8f d'autres modes de réalisation.What is said in the description with reference to the first layer 7 and the second layer 8 remains valid, unless explicitly stated or otherwise specified, for the first layer 7a, 7f or the second layer 8a-8f of other embodiments .
La première couche 7a de l'exemple de réalisation de la figure 3 comporte deux fonds prévus respectivement à chaque extrémité, ces deux fonds pouvant être mis en forme de manière similaire à ce qui est décrit pour le fond 76 de la première couche 7 (figures 1 et 4 à 7).The first layer 7a of the embodiment of FIG. 3 comprises two bottoms provided respectively at each end, these two bottoms being able to be shaped in a manner similar to that described for the bottom 76 of the first layer 7 (FIGS. 1 and 4 to 7).
Dans une variante de réalisation non représentée de la première couche, un fond ou les deux fonds d'extrémités de la première couche peut (peuvent) être constitué(s) d'un ou de deux pans dissociés rapportés aux extrémités, et collés sur les pans longitudinaux de la première couche, formant une section transversale fermée.In a non-represented embodiment of the first layer, a bottom or two end funds of the first layer may be constituted by one or two separate ends, and bonded to the ends. longitudinal sections of the first layer, forming a closed cross-section.
La seconde couche 8 peut se présenter sous différentes formes. On peut prévoir que la seconde couche 8-8f soit constituée d'une nappe. Les fibres peuvent être courtes (mat), longues (tissu), organisées ou disposées de façon aléatoire. La seconde couche 8 en matériau composite est constituée de son renfort (fibres de carbone ou fibres de verre) et de sa matrice ou résine (résine époxy, PEEK, PPS, PEI, PPSU, PS, PC, TPU, PA12, PP etc.) non polymérisée, avant d'être posée par-dessus la première couche 7.The second layer 8 can be in different forms. It can be provided that the second layer 8-8f consists of a sheet. The fibers can be short (mat), long (fabric), organized or arranged randomly. The second layer 8 of composite material consists of its reinforcement (carbon fibers or glass fibers) and its matrix or resin (epoxy resin, PEEK, PPS, PEI, PPSU, PS, PC, TPU, PA12, PP etc. ) unpolymerized, before being placed over the first layer 7.
La seconde couche 8 peut être posée de différentes façons, selon sa forme ou structure de départ, par-dessus la première couche 7, en épousant sensiblement la forme extérieure de cette dernière. Dans le cas où la seconde couche 8 se présente sous la forme d'une nappe (ou « peau »), elle peut présenter une forme déployée initiale semblable à celle de la première couche 7. La seconde couche 8b peut dans ce cas comporter une section transversale refermée sur elle-même par recouvrement ou superposition de pans latéraux 81, 82 (figure 8). En variante, la section de la seconde couche 8c peut être fermée par un pan longitudinal disjoint 83 rapporté sur des bords latéraux prévus aux extrémités libres d'un « U » (figure 9). Des ourlets sont prévus à cet effet sur les pans latéraux (figure 9). Dans une autre variante (figure 10), le pan longitudinal rapporté 84 peut lui-même incorporer des rebords latéraux aptes à recouvrir au moins partiellement des pans latéraux de la seconde couche 8d. Dans une autre variante dont la figure 10 présente un exemple de réalisation, la seconde couche 8e peut être formée de façon plus complexe en recouvrant au moins deux ensembles « préforme-première couche » juxtaposés, de manière à obtenir au moins deux enveloppes formant deux alvéoles accolées l'une à l'autre (le terme « alvéole » faisant référence au logement libéré par la préforme après retrait de celle-ci). Dans ce cas, on peut prévoir que la paroi de séparation des alvéoles soit constituée de deux épaisseurs 84, 85 de la seconde couche 8e.The second layer 8 can be laid in different ways, depending on its shape or starting structure, over the first layer 7, substantially marrying the outer shape of the latter. In the case where the second layer 8 is in the form of a sheet (or "skin"), it may have an initial deployed form similar to that of the first layer 7. The second layer 8b may in this case comprise a cross section closed on itself by overlap or superposition of side panels 81, 82 (Figure 8). Alternatively, the section of the second layer 8c can be closed by a disjoint longitudinal pan 83 attached to lateral edges provided at the free ends of a "U" (Figure 9). Hems are provided for this purpose on the side panels (Figure 9). In another variant (FIG. 10), the longitudinal longitudinal panel 84 may itself incorporate lateral flanges able at least partially to cover lateral panels of the second layer 8d. In another variant of which FIG. 10 shows an exemplary embodiment, the second layer 8e can be formed in a more complex manner by covering at least two juxtaposed "preform-first layer" assemblies, so as to obtain at least two envelopes forming two cells adjacent to each other (the term "cell" referring to the housing released by the preform after removal thereof). In this case, it can be provided that the partition wall of the cells consists of two thicknesses 84, 85 of the second layer 8e.
Dans les zones d'extrémités de l'enveloppe 2, la seconde couche 8 peut être formée avec un ou deux fonds similaires à ceux 76 prévus sur la première couche 7. On peut également prévoir que des pans dissociés soient rapportés aux extrémités, et collés sur les pans longitudinaux de la seconde couche 8 formant une section fermée telle que représentée aux figures 8 à 11. Dans le cas où la seconde couche se présente sous une forme filamentaire, cette seconde couche est constituée par enroulement du filament autour de l'ensemble formé par la préforme - première couche 7. A cet effet, ce dernier ensemble peut être mis en rotation autour de son axe longitudinal, tandis que le filament est issus d'une filière éventuellement mobile en translation le long dudit axe longitudinal.In the end zones of the envelope 2, the second layer 8 may be formed with one or two bottoms similar to those 76 provided on the first layer 7. It is also possible for the dissociated sections to be attached to the ends and glued together. on the longitudinal sides of the second layer 8 forming a closed section as shown in Figures 8 to 11. In the case where the second layer is in a filamentary form, this second layer is constituted by winding the filament around the assembly formed by the preform - first layer 7. For this purpose, the latter set can be rotated around its longitudinal axis, while the filament is derived from a die possibly movable in translation along said longitudinal axis.
L'ensemble formé par la préforme - première couche 7 et seconde couche 8 est disposé dans un moule fermé puis porté à une température adéquate et pendant une durée appropriée impliquant la polymérisation de la matrice ou résine. Une fois la matrice polymérisée, la seconde couche 8 forme une coque sensiblement rigide.The assembly formed by the preform - first layer 7 and second layer 8 is placed in a closed mold and then brought to a suitable temperature and for a suitable duration involving the polymerization of the matrix or resin. Once the polymerized matrix, the second layer 8 forms a substantially rigid shell.
A titre d'exemple, la polymérisation peut être réalisée par cuisson à une température supérieure à 1000C pendant plusieurs heures, pour une résine époxy classique. A titre alternatif, d'autres types de résines peuvent être utilisées, notamment des résines à polymérisation à température ambiante.By way of example, the polymerization can be carried out by baking at a temperature above 100 ° C. for several hours, for a conventional epoxy resin. Alternatively, other types of resins may be used, including room temperature polymerization resins.
On peut prévoir qu'avant la mise en place de la seconde couche 8 pardessus la première couche 7, un complément de résine soit ajouté pardessus les zones de discontinuité de la première couche 7 ou dans les zones de raccordement / jonction de parties distinctes de son contour réalisant la forme volumique de cette première couche. Ce complément de résine est avantageusement du même type que la matrice du second matériau, de manière à réaliser une parfaite cohésion de l'ensemble lors de la polymérisation. Ce complément de résine est destiné à prévenir toute faille dans l'enveloppe, notamment au vu de l'herméticité à l'humidité qui est recherchée.It can be provided that prior to the placement of the second layer 8 over the first layer 7, additional resin is added over the discontinuity areas of the first layer 7 or in the connection / joining regions of separate portions of its first layer 7. contour realizing the volume form of this first layer. This resin complement is advantageously of the same type as the matrix of the second material, so as to achieve perfect cohesion of the assembly during the polymerization. This resin supplement is intended to prevent any flaws in the envelope, especially given the tightness to moisture that is sought.
On note également que lorsque la seconde couche est en matériau composite à matrice thermodurcissable de type époxy, celle-ci réalise parfaitement le collage entre les deux couches. En revanche, lorsque la seconde couche est en matériau composite à matrice thermoplastique, il peut être utile de prévoir un adhésif pour assurer un collage satisfaisant entre les deux couches.It should also be noted that when the second layer is made of thermosetting matrix composite material of epoxy type, it perfectly achieves the bonding between the two layers. On the other hand, when the second layer is made of thermoplastic matrix composite material, it may be useful to provide an adhesive to ensure a satisfactory bond between the two layers.
Après polymérisation de la résine, le moule est ouvert puis la préforme est extraite de l'enveloppe réalisée.After polymerization of the resin, the mold is opened and the preform is extracted from the envelope produced.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux moyens qui viennent d'être décrits et comprend tous les équivalents techniques.Of course, the invention is not limited to the means that have just been described and includes all the technical equivalents.
Par exemple, le corps scintillant If peut avoir une section autre que parallélépipédique comme c'est le cas dans les exemples des figures 1 à 11.For example, the scintillating body If may have a section other than parallelepipedic as is the case in the examples of Figures 1 to 11.
Dans le cas illustré aux figures 12 et 13, le corps scintillant If a une section transversale circulaire. L'enveloppe 2f peut également avoir une section transversale de forme circulaire, dans laquelle la première 7f et la seconde couche 8f ont également des sections circulaires. La préforme utilisée a donc également une forme cylindrique de section circulaire.In the case illustrated in Figures 12 and 13, the scintillating body If has a circular cross section. The envelope 2f may also have a circular cross-section in which the first 7f and the second layer 8f also have circular sections. The preform used therefore also has a cylindrical shape of circular section.
De plus, s'agissant de la fabrication de l'enveloppe, la seconde couche peut dans une variante de réalisation être réalisée à partir de plaques, assemblées et soudées pour former une enceinte. La première couche en matériau métallique peut être introduite à l'intérieur de cette enceinte, pour former une chemise. Celle-ci peut être collée à la seconde couche par un adhésif adapté aux deux matériaux.In addition, with regard to the manufacture of the envelope, the second layer may in an alternative embodiment be made from plates, assembled and welded to form an enclosure. The first layer of metallic material may be introduced inside this enclosure, to form a jacket. This can be glued to the second layer by an adhesive suitable for both materials.
Selon un autre mode de réalisation non illustré de l'invention, on peut prévoir que les couches soient disposées de façon inversée par rapport à ce qui a été décrit précédemment et illustré sur les figures. En effet, la première et la seconde couche peuvent être disposées respectivement extérieurement et intérieurement par rapport au milieu extérieur E de l'enveloppe. Dans ce cas, la seconde couche est d'abord appliquée sur une préforme ou mandrin avant polymérisation de la résine constituant la matrice du second matériau. Ensuite, la première couche est disposée pardessus la seconde couche, en assurant que les surfaces sont bien appliquées l'une contre l'autre. Une application de résine additionnelle peut être réalisée sur la deuxième couche avant de recevoir la première couche. Ensuite, la polymérisation de la seconde couche est réalisée, de manière à assurer le collage et la cohésion des deux couches entre elles. On note que les termes « première couche » et « seconde couche » ne sont pas significatifs de l'ordre d'utilisation des couches, mais sont uniquement des moyens de les désigner simplement. According to another non-illustrated embodiment of the invention, it can be provided that the layers are arranged in an inverted manner with respect to what has been previously described and illustrated in the figures. Indeed, the first and the second layer may be respectively disposed externally and internally relative to the external environment E of the envelope. In this case, the second layer is first applied to a preform or mandrel before polymerization of the resin constituting the matrix of the second material. Then, the first layer is disposed over the second layer, ensuring that the surfaces are properly applied against each other. An additional resin application can be performed on the second layer before receiving the first layer. Then, the polymerization of the second layer is performed, so as to ensure the bonding and cohesion of the two layers together. It is noted that the terms "first layer" and "second layer" are not significant to the order of use of the layers, but are merely means of simply designating them.

Claims

REVENDICATIONS
1. Détecteur de radiations comprenant une enveloppe (2 ; 2a ; 2f) ayant une forme générale allongée cylindrique fermée à au moins une extrémité, l'enveloppe renfermant un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur à l'enveloppe, caractérisé en ce que l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) est constituée d'une première couche (7 ; 7a ; 7f) d'un premier matériau, notamment métallique, assurant une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée d'une seconde couche (8 ; 8a-8f) d'un second matériau, notamment un matériau composite, formant une coque sensiblement rigide.Radiation detector comprising an envelope (2; 2a; 2f) having a generally elongated cylindrical shape closed at at least one end, the envelope enclosing a radiation-sensitive scintillating body emitted by the medium external to the envelope, characterized in that the envelope (2; 2a; 2f) consists of a first layer (7; 7a; 7f) of a first material, in particular a metal material, providing moisture-tightness between the exterior and interior environments; envelope also consisting of a second layer (8; 8a-8f) of a second material, in particular a composite material, forming a substantially rigid shell.
2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constituant la première couche (7 ; 7a, 7f) est métallique, notamment constitué majoritairement d'aluminium.2. Detector according to claim 1, characterized in that the material constituting the first layer (7; 7a, 7f) is metallic, in particular consisting mainly of aluminum.
3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau constituant la seconde couche (8 ; 8a-8f) est un matériau composite à matrice thermodurcissable, telle qu'une résine époxy, et dont le renfort est par exemple en fibres de carbone, de verre ou d'aramide.3. Detector according to claim 1 or 2, characterized in that the material constituting the second layer (8; 8a-8f) is a thermosetting matrix composite material, such as an epoxy resin, and whose reinforcement is for example in carbon, glass or aramid fibers.
4. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau constituant la seconde couche (8 ; 8a-8f) est un matériau composite à matrice thermoplastique d'un type suivant : Polyétheréthercétone (PEEK), Polyphénylène sulphide (PPS), Polyéther imide (PEI), Polyphénylsulphone (PPSU), Polystyrène (PS), Polycarbonate (PC), Polyuréthanne (TPU), Polyamide (PA12...), Polypropylène (PP), et dont le renfort est par exemple en fibres de carbone, de verre ou d'aramide.4. Detector according to claim 1 or 2, characterized in that the material constituting the second layer (8; 8a-8f) is a thermoplastic matrix composite material of a following type: Polyetheretherketone (PEEK), Polyphenylene sulphide (PPS) , Polyether imide (PEI), Polyphenylsulphone (PPSU), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Polyurethane (TPU), Polyamide (PA12 ...), Polypropylene (PP), and whose reinforcement is for example carbon, glass or aramid.
5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première (7 ; 7a-7f) et la seconde couche (8 ; 8a-8f) de l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) ont une épaisseur cumulée inférieure à 1 mm.5. Detector according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first (7; 7a-7f) and the second layer (8; 8a-8f) of the envelope (2; 2a; 2f) have a cumulative thickness less than 1 mm.
6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première (7 ; 7a ; 7f) et la seconde couche (8 ; 8a-8f) de l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) ont une épaisseur cumulée comprise entre 150 et 800 μm.6. Detector according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first (7; 7a; 7f) and the second layer (8; 8a-8f) of the envelope (2; 2a; 2f) have a cumulative thickness of between 150 and 800 μm.
7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première couche (7 ; 7a ; 7f) a une épaisseur comprise entre 20 et 50 μm.7. Detector according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the first layer (7; 7a; 7f) has a thickness of between 20 and 50 microns.
8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la seconde couche (8; 8a-8f) a une épaisseur comprise entre 100 et8. Detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the second layer (8; 8a-8f) has a thickness between 100 and
600 μm.600 μm.
9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première couche (7 ; 7a ; 7f) et la seconde couche (8 ; 8a-8f) sont agencées sur l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) respectivement intérieurement et extérieurement par rapport au milieu extérieur E.9. Detector according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first layer (7; 7a; 7f) and the second layer (8; 8a-8f) are arranged on the casing (2; 2a; 2f) respectively internally and externally relative to the external medium E.
10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première couche et la seconde couche sont agencées sur l'enveloppe respectivement extérieurement et intérieurement par rapport au milieu extérieur E10. Detector according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first layer and the second layer are arranged on the shell respectively externally and internally relative to the outer medium E
11. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins un élément choisi parmi la première (7 ; 7a ; 7f) et la seconde couche (8 ; 8a-8f) de l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) comporte des parties issues de son contour se recouvrant en formant une surépaisseur, de manière à éliminer toute faille dans au moins une zone donnée non plate de l'enveloppe, pour assurer l'herméticité et/ou l'étanchéité de l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f).11. Detector according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at least one element selected from the first (7; 7a; 7f) and the second layer (8; 8a-8f) of the envelope ( 2; 2a; 2f) comprises portions resulting from its overlapping contour forming an excess thickness, so as to eliminate any flaw in at least one non-flat area of the envelope, to ensure hermeticity and / or tightness; of the envelope (2; 2a; 2f).
12. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le détecteur est du type à cristaux scintillants hygroscopiques.12. Detector according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the detector is of the hygroscopic scintillating crystal type.
13. Procédé de fabrication d'une enveloppe (2 ; 2a ; 2f) de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur (E), l'enveloppe ayant une forme générale allongée cylindrique fermée à au moins une extrémité, caractérisé en ce que l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) est constituée d'une première couche (7 ; 7a ; 7f) d'un premier matériau, notamment métallique, assurant une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée d'une seconde couche (8 ; 8a-8f) d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes : - mise en forme de la première couche (7 ; 7a ; 7f) sur une préforme telle qu'un mandrin,13. A method of manufacturing a radiation detector envelope (2; 2a; 2f) for enclosing a radiation-sensitive scintillating body emitted by the external medium (E), the envelope having a generally elongated cylindrical shape closed at at least one end, characterized in that the envelope (2; 2a; 2f) consists of a first layer (7; 7a 7f) of a first material, in particular a metallic material, providing moisture-tightness between the outer and inner environments, the envelope also consisting of a second layer (8; 8a-8f) of a second material of composite type polymerizable matrix, forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled in the following steps: - shaping the first layer (7; 7a; 7f) on a preform such as a mandrel,
- recouvrement de la première couche (7 ; 7a ; 7f) par la seconde couche (8 ; 8a-8f), avant polymérisation de la matrice, en assurant que la seconde couche (8 ; 8a-8f) épouse sensiblement la surface extérieure de la première couche (7 ; 7a ; 7f), qui est opposée à la préforme,covering the first layer (7; 7a; 7f) with the second layer (8; 8a-8f), before polymerization of the matrix, ensuring that the second layer (8; 8a-8f) substantially matches the outer surface of the matrix; the first layer (7; 7a; 7f), which is opposite to the preform,
- polymérisation de la matrice du second matériau, notamment dans un moule et à température adaptée, assurant simultanément le collage de la seconde couche (8 ; 8a-8f) avec la première couche (7 ; 7a ; 7f).- Polymerization of the matrix of the second material, in particular in a mold and at a suitable temperature, simultaneously ensuring the bonding of the second layer (8; 8a-8f) with the first layer (7; 7a; 7f).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une résine, notamment du même type que la matrice du second matériau, est déposée sur la première couche, avant et/ou après recouvrement de la première couche (7 ; 7a ; 7f) par la seconde couche (8 ; 8a-8f).14. Method according to claim 13, characterized in that a resin, in particular of the same type as the matrix of the second material, is deposited on the first layer, before and / or after covering the first layer (7; 7a; 7f; ) by the second layer (8; 8a-8f).
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la seconde couche (8 ; 8a-8f) est constituée d'une nappe déposée sur la première couche (7 ; 7a ; 7f).15. The method of claim 13 or 14, characterized in that the second layer (8; 8a-8f) consists of a web deposited on the first layer (7; 7a; 7f).
16. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la seconde couche (8 ; 8a ; 8f) est formée par enroulement filamentaire autour de la première couche (7 ; 7a ; 7f).16. The method of claim 13 or 14, characterized in that the second layer (8; 8a; 8f) is formed by filament winding around the first layer (7; 7a; 7f).
17. Procédé de fabrication d'une enveloppe de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur (E), l'enveloppe ayant une forme générale allongée cylindrique fermée à au moins une extrémité, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée d'une première couche d'un premier matériau, notamment métallique, assurant une herméticité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée d'une seconde couche d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes :17. A method of manufacturing a radiation detector envelope intended to enclose a scintillating body sensitive to radiation emitted by the external medium (E), the envelope having a generally elongated shape cylindrical closed at at least one end, characterized in that the envelope consists of a first layer of a first material, in particular metal, ensuring moisture tightness between the outer and inner environments, the envelope being also consisting of a second layer of a second polymerizable matrix composite material forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the following steps:
- mise en forme de la seconde couche sur une préforme telle qu'un mandrin, - recouvrement de la seconde couche par la première couche, avant polymérisation de la matrice, en assurant que la première couche épouse sensiblement la surface extérieure de la seconde couche, qui est opposée à la préforme,- shaping the second layer on a preform such as a mandrel, - covering the second layer with the first layer, before polymerization of the matrix, ensuring that the first layer substantially matches the outer surface of the second layer, which is opposed to the preform,
- polymérisation de la matrice du second matériau, assurant simultanément le collage de la seconde couche avec la première couche.- Polymerization of the matrix of the second material, simultaneously ensuring the bonding of the second layer with the first layer.
18. Procédé de fabrication d'une enveloppe (2 ; 2a ; 2f) de détecteur de radiations destinée à renfermer un corps scintillant sensible aux radiations émises par le milieu extérieur (E), l'enveloppe ayant une forme générale allongée cylindrique fermée à au moins une extrémité, caractérisé en ce que l'enveloppe (2 ; 2a ; 2f) est constituée d'une première couche (7 ; 7a ; 7f) d'un premier matériau, notamment métallique, assurant une étanchéité à l'humidité entre les milieux extérieur et intérieur, l'enveloppe étant également constituée d'une seconde couche (8 ; 8a-8f) d'un second matériau de type composite à matrice polymérisable, formant une coque sensiblement rigide, les couches étant préparées et assemblées selon les étapes suivantes :18. A method of manufacturing a radiation detector envelope (2; 2a; 2f) for enclosing a radiation-sensitive scintillating body emitted by the external medium (E), the envelope having a generally cylindrical elongate shape closed at at least one end, characterized in that the envelope (2; 2a; 2f) consists of a first layer (7; 7a; 7f) of a first material, in particular a metallic material, providing a moisture-tightness between the external and internal environments, the envelope also consisting of a second layer (8; 8a-8f) of a second polymerizable matrix composite type material, forming a substantially rigid shell, the layers being prepared and assembled according to the steps following:
- mise en forme de la seconde couche (8 ; 8a-8f) de manière à former une enceinte, - introduction de la première couche (7 ; 7a ; 7f) dans l'enceinte formée par la seconde couche (8 ; 8a-8f), en assurant que la première couche (7 ; 7a 7f) épouse sensiblement la surface intérieure de la seconde couche (8 ; 8a- 8f),- shaping the second layer (8; 8a-8f) so as to form an enclosure, - introducing the first layer (7; 7a; 7f) in the enclosure formed by the second layer (8; 8a-8f); ), ensuring that the first layer (7; 7a 7f) substantially matches the inner surface of the second layer (8; 8a-8f),
- polymérisation de la matrice du second matériau. polymerization of the matrix of the second material.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'un adhésif est ajouté pour assurer le collage entre les deux couches (7 ; 7a ; 7f ; 8 ; 8a- 8f). 19. The method of claim 18, characterized in that an adhesive is added to ensure bonding between the two layers (7; 7a; 7f; 8; 8a-8f).
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