Brevet FR2012365A1 — publié le 19700320

La présente invention est relative à un tube image comprenant une enceinte , une cathode photoémissive supportée dans l'enceinte et un écran luminescent espacé de la photocathode. Il est bien connu que les tubes images convertissent 5 en une image visible des rayonnements invisibles telle que la lumière infrarouge > les rayons X ou les rayons gamma . En médecine , les excroissances telles que des tumeurs ont été imprégnées d'un isotope radioactif et des tubes images utilisés pour détecter les rayons gamma émis par l'isotope • 10 Toute l'information reçue par le tube n'est pas utile pour obtenir l'information nécessaire à la détection d'une tumeur examiné» • Le rayonnement comprend un bruit constitué par la réflexion des rayons gamma, le bruit du tube est celui résultant des rayons cosmiques > Ceci entraine une résolution réduite de 15 l'image de sortie et contribue à fournir une image faussé de la tumeur . Le problème ci-dessus est résolu dans un tube image comprenant un écran luminescent qui comprend deux parties , une partie constituée d'une matière luminescente à montée et décrois-20 sance rapide et l'autre partie étant constituée par une substance luminescente à rendement relativement élevé ,-et un dispositif de déviation destiné à dévier le8 électrons émis par l'une ou l'autre des parties d'écran . La totalité de la photoémission est dirigée d'abord vers l'écran à substance luminescente à montée et 25 décroissance rapide , sur lequel on détermine si la photoémission est due aux rayonnements gamma primaires ou à un rayonnement non désiré . Une opération de commutation transfère la photoémission vers l'écran à substance luminescente à rendement élevé en vue de sa détection . 30 Aux dessins annexés s la 3?ig.1 représente une vue en coupe d'un tube image comprenant les parties scindées de l'écran selon l'invention ; la Fig.2 est une vue en coupe partielle suivant 2-2 de la Fig.1 et montre les deux parties de l'écran représentées 35 à la Fig.1 ; la Ifig.3 est un schéma des rayonnements gamma provenant d'une tumeur imprégnée d'un isotope radioactif • Il est représenté à la Fig.1, à titre d'exemple , un tube image 10 mettant en oeuvre l'invention . Le tube image 10 40 comprend une enceinte allongée 12 fermée hermétiquement à une BAD ORIC 69 22508 2 2012365 extrémité par une plaque de verre 14 sphérique et à l'autre extrémité par.une plaque en verre de fermeture 16 . L'enceinte 12 peut avoir un diamètre de 30,5 cm et une longueur dê 61 cm . Pour faciliter la fabrication , l'enceinte 12 peut comprendre 5 deux parties 12a et 12b scellées à des rebords annulaires métalliques 18,20 . Les rebords annulaires 18, 20 peuvent être réunis de façon hermétique par soudage pair exemple . La face 14 doit être aussi mince que possible pour réduire la distorsion des photons lumineux la traversant tout en étant capable de 10 supporter une force appréciable due à la pression atmosphérique* Une telle force est estimée pour le tube considéré à 765 fcg environ à la pression atmosphérique normale . Lorsque la face 14 est en verre , son épaisseur peut être comprise dans la gamme de 1,78 mm à 2,3 mm . L'épaisseur préférée est d'environ 2 mm. 15 La surface interne de la face 14 peut comporter une couche photoémissive 22 qui peut Stre constituée par de l'antimoine , du potassium et du césium • La couche 22 est mise au potentiel de la terre par un conducteur 23 • Une structure de renforcement 24 est disposée 20 dans l'enceinte du tube 12 et est espacée axialement de la couche photoémissive ou de la photocathode 22* Cette structure comprend une couche 26 de substance luminescente relativement rapide . Cette substance luminescente peut comprendre de l'oxyde de zinc activé^ par du zinc connu sous le nom de matériau 3? 15» 25 ' Cette substance luminescente a taxe persistance relativement courte , la brillance initiale décroissant à 10 % en 0,05 microseconde pour le proche ultraviolet et en 2,8 microsecondes pour le verre . La couche luminescente est disposée sur une face d'une pastille relativement mince 28 en matériau isolant tel que du 30 mica. La surface externe de la couche luminescente 26 est recouverte d'une couche relativement mince 27 de matériau conducteur de l'électricité tel que de 1'aluminium . Sur le côté de la pastille 28 qui est éloignée de la photocathode 22 se trouve une couche 30 de matériau photoémissive qui peut comprendre de l'an-35 timoinè , du potassium et du césium . La forme de la pastille 28 est conçue pour éviter d'empêcher la lumiè'ré' provenant de la substance luminescente 26 ^lorsqu'elle est èxcitée, d*atteindre la couche photoémissive de la photocathôde 30 . Pour obtenir un gradient de tension désiré de' la photbcathode 22 sur la face 40 14 de la structuré dé renforcement 24 , la couche 27 en maté» |AD ORIGINAL 69 22508 3 2012365 riau conducteur de l'électricité est'connectée à une source de tension ( non représentée) d'environ 20.000 volts au moyen d'un conducteur 31 • Entre la photocathode 22 de la face 14- et l'é-5 lément d'intensification 24 se trouve une électrode de concentration 32 qui peut comprendre un cylindre métallique supporté par des supports 34, 36 . L'électrode de concentration 32 est connectée à une source de tension d'environ 2.000 volts par un conducteur 38 . 10 Deux couches luminescentes 40, 42 , radiale- ment espacées sont disposées sur la surface interne de la plaque de fermeture en verre 16 . La couche 40 peut comprendre une substance luminescente à rendement élevé tel que du sulfure de zinc activé par duu.. zinc , connu sous le nom de substance luminescen-15 te P11 pour contribuer à améliorer la vision de l'image et , éventuellement , un bon enregistrement photographique de l'image* Cette substance luminescente a une persistance moyenne courte , la brillance initiale décroissant à 10 % en 34 microsecondes . La substance luminescente 42 peut être une substance rapide tel 20 que du silicate de magnésium et de calcium comportant du cérium et du lithiua comme activateurs connus sous le nom de substance P16 pour permettre la vision et la détection de la formation principale devant être transférée à la substance à haut Rendement 40 en vue de l'enregistrement photographique . Cette sub«-25 tance luminescente a une persistance très courte , la brillance initiale décroissant à 10 % en 0,12 microseconde . L'espace 44 entre les couches luminescentes ou les écrans 40, 42 ( figure 2) n'est pas critique en ce qui concerne sa grandeur , elle doit être aussi étroite que possible pour préserver une surface maxi-30 maie désirée pour les écrans 40, 42 • La largeur minimale de l'espace 44 est déterminée par des techniques utilisées au cours du dépôt des deux couches luminescentes espacées 40, 42 sans recouvrement « Une couche relativement mince 46 de matériau 35 conducteur de l'électricité tel que de 1'aluminium , est disposée sur les deux couches luminescentes 40 , 42 et sur la surface définie par l'espace 44 .Dans le présent exemple « la couche d'aluminium 46 est connectée à une source de tension ( non représentée) de 35*000 V par un conducteur 48 . 40 Pour dévier l'émission électronique 50 ( figure 22508 4 201236S 1) de l'une à l'autre des parties d'écran luminescents 40 , 42, il est fourni un moyen de déviation électrostatique . Oe moyen peut comprendre des plaques métalliques 52 , 54- disposées dans l'enceinte 12 entre la région d'intensification 24 et l'écran luminescent scindé 40, 42 . La plaque 52 peut être connectée par un conducteur 56 à une source de tension ( non représentée) de 35*000 V et la plaque 54 peut être connectée par un conducteur 58 de façon sélective à des sources de tension ( non repré sentées ) de 35750 V et de 34250 V. De cette manière , lorsqu'un commutateur 60 connecte le conducteur 58 à la source de + 35 750 V , l'émission électronique 50 provenant de la photo-cathode 30 de l'élément d'intensification 54 est dévié vers l'écran rapide 42 pour une vision préliminaire • Si l'on s'aperçoit que l'image affichée sur l'écran 42 est une information utile, on peut manoeuvrer le commutateur 60 manuellement et automatiquement pour dévier l'image vers l'écran à rendement élevé 40 pour l'enregistrement . Un moyen d'enregistrement photographique ( non représenté ) peut être disposé au voisinage de la surface externe de la plaque d'extrémité 16 et en regard de la partie d'écran 40 pour enregistrer l'image photographiquement . Lorsque l'information affichée sur l'écran rapide 42 comporte des transitions qui sont trop rapides pour être vues par l'oeil humain , on peut utiliser un moyen électronique ( non représenté ) pour assurer la commutation entre les deux écrans 40 et 42 . Un tel moyen peut comprendre des circuits discriainateurs connus fixés aux plaques de déviation 52, 54 pour choisir l'information à enregistrer et déclencher les plaques 52 et 54 de façon à n'appliquer à l'écran à rendement élevé 40 que l'information désirée . De tels circuits discriminateurs peuvent être complétés par un circuit à impulsions destiné à interroger périodiquement l'information affichée sur l'écran 40 à une fréquence comparable au taux de variation de cette information . Dans ce cas , l'interrogation met en jeu une commutation continue de l'émission électronique 50 entre les deux écrans 40, 42 à une vitesse suffisamment grande pour résoudre rapidement l'information changeante • Lorsque l'interrogation révèle l'apparition continue d'une information non désirée , le circuit à impulsions dirigé l'émission 50 uniquement vers l'écran rapide 42 • • * • 201236$ Il est représenté schématiquement à la Fig.3 une tumeur 62 imprégnée d'un isotope radioactif convenable , tel que de l'iode radioactif dans un corps 64- . La présence de l'isotope provoque l'émission de rayons gamma par la tumeur , 5 comme indiqué par les 6 flèches représentées à la Fig.3 • L'information principale , telle que la dimension , la forme et l'emplacement de la tumeur 62 n'est fournie que par les rayons gamma indiqués par les flèches 66, 68 , 70 , 72 . Les rayons gamma représentés par les flèches 74-, 76 délivrent une information fausse 10 en ce qui concerne les caractéristiques sus-mentionnées de la tumeur 62 • Lorsqu'on utilise le tube image 10 pour détecter et afficher visuellement les rayonnements gamma mentionnés ci-dessus , un convertisseur 78 ( figure 1) est interposé à l'exté-15 rieur de l'enceinte 12 du tube entre la source de rayonnement gamma et la face du tube . Le convertisseur 78 sert à convertir les rayons gamma en lumière visible à laquelle la photocathode répond par une émission électronique . Le convertisseur 78 peut comprendre une mosaïque constituée, de cristaux d'iodure de so-20 dium . La mosaïque 78 peut avoir une épaisseur de 19 mm • Lorsque l'objet dont on désire obtenir une image émet de la lumière visible , on peut supprimer le convertisseur 78. Lorsque le tube 10 est utilisé de manière à ob-25 tenir une image enregistrable de la tumeur 62 ( figure 3 ) imprégnée d'un isotope radioactif de façon à émettre des rayonnements gamma , le convertisseur 78 est disposé de manière à intercepter les rayonnements gamma , à les convertir en photons lumineux et à diriger ces derniers vers la photocathode 22 . Ceci fait émettre 30 à la photocathode 22 des électrons qui sont concentrés par l'électrode 32 sur l'écran luminescent 26 du dispositif d'intensification 24- . La lumière ainsi produite sur l'écran luminescent 26 excite à son tour la photocathode 30 de 11 élément intensificateur 24-, ce-qui donne naissance à une émission électronique amplifiée 35 50 .L'émission d'électrons 50 peut être dirigée sélectivement sur l'écran luminescent rapide 4-2 ou sur l'écran à haut rendement 40 , au moyen des plaques de déviation 52 , 54 . Initialement , l'émission électronique 50 peut être dirigée sur l'écran luminescent rapide 4-2 pour déterminer 40 si l'émission 50 est produite par des rayons gamma primaires 69 22506 6* 22508 6 émis directement à partir du corps 64 et frappant le convertisseur 78 , ou si l'émission est produite par un rayonnement parasite ou un rayonnement gamma de faible énergie provenant de l'objet 64 par des parcours réfléchis ou indirects « Les rayons 5 gamma primaires directs provoquent une émission électronique 50 d'énergie plus haute que celle qui serait obtenue avec un rayonnement parasite moins intense ou indirect • L'émission électronique de plus haute énergie 50 fait émettre à la substance luminescente rapide de l'écran 42 une lumière d'intensité plus grande 10 que celle nécessaire pour faire fonctionner le circuit détecteur afin de commuter l'émission 50 vers l'écran 40 avant interruption de l'émission 50 . Le temps de montée rapide de la substance luminescente de l'écran rend cette opération possible . Une énergie plus faible 50 ne fournit pas une lumière d'intensité suffi-15 santé pour faire fonctionner le détecteur et le circuit de commutation . Les rayonnements non désirés , symbolisés par les flèchei 74,76 , sont ordinairement des transitoires espacés dans le temps et appartiennent à l'image appliquée au tube 10« uniquement lorsque l'angle déterminant leur écart par rapport aux Rayonnements pri-20 maires 66 , 68 , 70 , 72 est suffisamment faible pour que les rayonnements non désirés soient interceptés par le convertisseur 78 et dirigés sur la photocathode 22 ( figure 1 ) « Lorsque lès rayonnements transitoires 74-» 76 subissent des variations espacées dans le temps qui sont suffisamment 25 faibles pour pouvoir être visibles par l'oeil humain , une manoeuvre manuelle du commutateur 60 ( figure 1) peut être satisfaisante pour interroger d'abord l'image formée sur l'écran luminescent rapide 42 et commuter l'émission électronique 50 vers l'écran à haut rendement 40 lorsqu'une telle interrogation révèle la pré-30 sence de rayonnements primaires seulement 66, 68 , 70 , 72 ( figure 3) • Une telle résolution de l'oeil humain est facilitée pour une augmentation notable de l'intensité lumineuse provenant de la substance luminescente rapide 42 pendant l'interrogation ou de la substance luminescente à haut rendement 40 pendant l'en-35 registrement • Lorsque des variations espacées dans le temps des rayonnements gamma sont trop rapides pour être discernées par l'oeil humain , le moyen de commutation électronique décrit ci-dessus peut être utilisé . 40 Bien qurun seul élément d'intensification de lu- bad original^ «9 iiéoB 7 2012365 mière 24- soit représenté , des étages d'intensification supplémentaires peuvent être utilisés . De plus , il est possible de faire fonctionner le tube image sans utiliser d'étage d'intensification de la lumière . Dans une telle variante , seules les 5 plaques de déviation 52, 54- sont utilisées pour concentrer et commander la déviation de l'émission électronique provenant de la ph.otocath.ode 22 . limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui 10 n'ont été donnés qu'à titre d'exemple • Bien entendu , l'invention n'est nullement 69 22508 8 2012365 BEVENDICAÏÏOIÎS - * 1 . Un tube image comprenant une enceinte , une cathode photoémissive supportée dans l'enceinte , un-écran luminescent espacé de la photocathode , caractérisé par le fait que l'écran eompor-5 te deux parties , une partie étant formée par une substance luminescente à montée et décroissance rapides et l'autre partie étant formée par une substance luminescente de rendement relativement élevé , et un dispositif de déviation destiné à dévier l'émission électronique de l'une vers l'autre des parties d'écran • 10 2 . Un tube image selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance luminescente rapide comprend du silicate de magnésium et de calcium activé par du cérium et du lithium . « 3 . Un tube image selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément d'intensification de la lumière est in- 15 terposé entre la photocathode et l'écran luminescent • 4 . Un tube image selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'un convertisseur constitué par des cristaux d'iodure de sodium est couplé optiquement à la photocathode •