Brevet FR2005268A1 — publié le 19691212

2005268" La présente invention concerne les détecteurs des radiations et plus particulièrement les caméras à scintillations et les dispositifs analogues établissant des images des radio-isotopes. 5 Une caméra à scintillations est un appareil comprenant tin collimateur, un scintillateur et un amplificateur du signal lumineux» Le collimateur est habituellement un bloc massif de matière de blindage contre la radioactivité percé drun grand nombre de trous. Le scintillateur est habituellement une plaquette 10 circulaire mince en matière scintillante telle qu'un cristal dfiodure de sodium activé par du thallium, dont un côté est placé devant le collimateur et 1' autre côté fait face à lsamplificateur. L'amplificateur est habituellement formé par un groupe de photo»» multiplicateurs placé à peu de distance du scintillateur et qui 15 est connecté à un oscilloscope à rayons cathodiques par un cir» cuit convenable. Les caméras à scintillations sont utilisées pour analyser et former l'image de la distribution des radiations9 par exemple la distribution d'un isotope radioactif dans des tissus vi-20 vants» La caméra est placée de façon que le collimateur se trouve en face de l'élément ayant cette disposition de radiations. Le collimateur ne permet le passage que des émissions radioactives progressant le long des lignes d'axes des trous du collimateur pour frapper le scintillateur et provoquer des scintillations. 25 Chaque scintillation individuelle est détectée par plusieurs cellules photoélectriques et des circuits utilisant les signaux de ces cellules pour déterminer la position de chaque scintillation et produire des spots lumineux sur la face de l'oscilloscope dans des positions correspondantes. Les spots lumineux sont enregis-30 très sur une pellicule photographique. La photographie résultante est une image de la distribution, et la densité des spots lumineux en chaque point de la photographie est une mesure de 1Tintensité de radiations pour les points correspondants de la distribution. 35 La qualité de l'image produite par une caméra à scintil lations est assez bonne dans la partie centrale, mais elle décroît rapidement vers les bords « La figure 3 illustre graphiquement la nature et l'importance de ce phénomène de distorsion aux bords 69 09495 2 2005268 diaprés des mesures effectuées au cours d'essais. Les abscisses. représentent les .emplacements le long d'un,diamètre choisi arbitrairement ,dtune image produite .par une caméra à scintil-■ lations comportant un scintillateur d'un diamètre de 27,9 cm 5 et un collimateur perforé d'un diamètre de 26,9 cm. indiqué par B^. Les ordonnées représentent la densité des spots de lumière produits le long de ce diamètre quand la caméra à scintillations, est exposée à un faisceau uniforme de radiations. Idéalement, il ne devrait pas y avoir de crêtes ni de creux dans la courbe 10 de la figure 3» Il est visible que 1Timage s'écarte apprécia-blement de la forme idéale et qu'elle manque complètement d'uniformité vers les bords. Comme les régions déformées par des crêtes près des bords de l'image ne peuvent pas être utilisées pour des mesures, le diamètre utilisable de l'image est seulement de 15 216 mm, c'est-à-dire au lieu de 269 mm, c'est-à-dire Dg. La découverte de la cause de cette distorsion est à la base de la présente invention. Cette distorsion résulte d'une interaction entre les scintillations et les bords du scintilla-• teur. Quand une particule radioactive frappe le scintillateur 20 en un point voisin du bord, certains des photons émis par la scintillation sont réfléchis par le bord du scintillateur. Les photons réfléchis sont détectés par les photomultiplicateurs situés vers le centre du groupe de photomultiplicateurs, et évoquent le déplacement vers le centre de l'oscilloscope du spot 25 de lumière représentant une telle scintillation, par rapport à la position correcte. Uh tel spot peut être appelé un spot décalé. La sévérité de cette interaction augmente avec le rapprochement des scintillations du bord du scintillateur et le résultat global est un plissement dans l'image formée par les spots 30 lumineux sur les bords. Les deux_crêtes de la courbe de la figure 3 résultent de la superposition des spots décalés sur des spots correctement placés, et les chutes après- les deux crêtes résultent des positions vides que les spots décalés devraient remplir. Ce phénomène est. appelé l'accumulation sur les bords 35 et résulte de discontinuité optique près des bords du scint-Ula-teur provoquant un plissement dans l'image». Tcoï^ 69 09,95 2005268- Si le décalage des spots est supprimé la distorsion provoquée par 1Taccumulation sur les bords peut être réduite appréciablement et la surface utilisable du scintillateur peut être augmentée. Cela peut être obtenu en empêchant les radia-5 tions de frapper les zones marginales du scintillateur dans lesquelles peuvent apparaître des scintillations produisant des spots décalés. La figure 4 montre les résultats d'un second essai effectué avec une rondelle du même diamètre de 279 mm que celle 10 utilisée pour l'essai illustré par la figure 3« Pour l'essai de la figure 4, le diamètre de la surface perforée du collimateur est réduit à 240 mm de la façon indiquée en par suppression des trous les plus extérieurs du collimateur. Comme il apparaît en comparant les courbes de la figure 3 et de la figure 4, ce 15 changement de l'arrangement des perforations du collimateur supprime dans la courbe des intensités de l'image les crêtes indésirables provoquées par la superposition des spots de lumière. Ce mode de réduction de la superficie du scintillateur exposée aux radiations apporte l'avantage d'une augmentation du diamè-20 tre utile et de l'aire de l'image. Suivant cet exemple, le diamètre utile est augmenté de 216 mm (D^) à 24cm de la façon indiquée par D^, et l'aire utilisable est augmentée de 25$. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre 25 d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en élévation et partiellement en coupe d'une caméra à scintillationsà collimateur à trous multiples parallèles selon la présente invention. La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 repré-30 sentant une caméra à scintillations à collimateur à trous multiples parallèles d'un type antérieur. La figure 3 représente graphiquement les amplitudes et les positions des parties non uniformes d'une image produite par une caméra non modifiée selon l'invention, et 35 la figure 4 est un graphique semblable pour une caméra modifiée selon l'invention. 69 09495 4 2005268 La figure 2 représente une caméra à scintillations30 dTun type connu qui comporte un collimateur 32 percé de trous multiples parallèles et un scintillateur 34. Le brevet des Etats Unis dfAmérique n° 3 011 052 décrit d'une façon détaillée la 5 caméra 30. Le collimateur 30 est perforé d'un grand nombre de trous parallèles tels que ceux représentés en 35» 36 et 37. De nombreux trous, par exemple des trous 35 et 37 se trouvent en-dessous des parties marginales 38 et 40 du scintillateur 34» Ces trous 35 et 37 sont prévus à augmenter la superficie uti-10 lisable du scintillateur, mais en raison des accumulâtions marginales, leur présence réduit en réalité la superficie utilisable du scintillateur 34, comme il a été expliqué ci-dessus. La figure 1 représente la même caméra à scintillations 30 équipée d'un collimateur 32' réalisé selon la présente in-15 vention. Il sera noté qu'il n'existe pas de trous dans les emplacements indiqués en 35' et 37', c'est-à-dire en-dessous des parties marginales 38 et 40 du scintillateur 34. Le collimateur 32' ne permet pas que des radiations frappent les parties marginales du scintillateur et par suite, il empêche que des défor-20 mations de l'image réduisent la superficie utilisable du scintillateur 34» Le diamètre optimal de la surface perforée du collimateur doit être déterminé expérimentalement dans chaque cas, pour n'importe quel scintillateur donné. La région périphérique blin-25 dée du scintillateur doit être juste suffisante pour supprimer les crêtes telles que celles apparaissant sur la courbe de la figure 3» La région blindée ne doit pas dépasser cette largeur, parce que le blindage supplémentaire réduit la dimension utilisable de l'image. 30 Les collimateurs 32 de la figure 2 et 32' de la figure 1, sont représentés simplifiés pour obtenir un dessin plus clair. Les collimateurs 32 et 32' sont représentés seulement avec quelques trous ayant un diamètre relativement important. Dans la pratique, un collimateur à trous parallèles contient habituellement 35 jusqu'à 1.000 trous pouvant avoir un diamètre de 6,35 mm. La présente invention peut être utilisée pour augmenter la dimension de l'image utilisable pour des caméras à scintillations à peu près de n'importe quelle forme. Ainsi, bien que le mode de réalisation décrit ci-dessus, illustre l'utilisation de 5 69 09495 2005268. la présente invention dans le cas d'un collimateur à trous multiples parallèles, l'invention peut aussi être utilisée avec des collimateurs à trous multiples d'une autre forme. L'invention peut aussi être utilisée avec n'importe quel type 5 de scintillateur et en particulier avec des détecteurs contenant du tungstate de cadmium, du tungstate de calcium, de l'io— dure de césium activé au thallium, de 1*iodure.de potassium activé au thallium, de l'entracène, du naphtalène, du trans-stilbène, du terphényle, des solutions de terphényle dans un 10 polymère ou (feutres substances scintillantes. 11 n'est pas nécessaire que le scintillateur soit rond, il peut avoir toute autre forme désirée du moment que la forme du blindage est adaptée à la configuration des bords. Suivant les modes de réalisation décrits ci-dessus, des groupes de photomultiplicateurs sont 15 utilisés pour détecter l'image et pour amplifier l'image visible résultante. Cependant, la présente invention peut aussi être utilisée pour des caméras à scintillations utilisant un détecteur d'image du type à balayage et un amplificateur, tel qu'un tube vidicon, un tube intensificateur d'image ou une chambre à 20 étincelles et..même pour une caméra à scintillations ne comportant de dispositif amplificateur de l'image visible, par exemple dans laquelle la pellicule photographique est placée à côté du détecteur à scintillations. Bien entendu, la description qui précède n'est pas li-25 mitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 6 69 09495 2005268 REVENDIGATIOMS 1. Un dispositif détecteur de radiations pour l'analyse des radiations d'un champ "non uniforme de radiations comprenant un scintillateur pour convertir le champ non uniforme de radia-5 tions et un champ non uniforme correspondant de lumière, caractérisé par un dispositif pour augmenter la dimension utile du champ de lumière, ce dispositif étant imperméable aux radiations et étant placé pour empêcher les radiations de frapper les régions marginales du scintillateur. 10 2. Un dispositif détecteur de radiations pour l'analyse des radiations d'un champ non uniforme de radiations comprenant un collimateur et un scintillateur pour eomrertir le champ non uniforme de radiations en un champ non uniforme correspondant de ■le scintillateur ayant "une" "partie -marginale dans la- — 15 quelle les photons engendrés ont tendance â provoquer une distorsion du champ de lumière, caractérisé par un dispositif pour augmenter la dimension utilisable du champ de lumière» le dispositif réduisant la superficie de vue du collimateur étant une partie du collimateur située pour empêcher les radiations de frapper les 20 parties marginales. 3« Une caméra à scintillations pour l'analyse des radia tions comprenant un collimateur pour faire passer un champ non uniforme de radiations, un scintillateur pour convertir le champ non uniforme de radiations en un champ non uniforme correspondant ^ 25 de lumière et un dispositif amplificateur â photomultiplicateurs, caractérisée par un dispositif pour augmenter la dimension utilisable du champ de lumière, ce dispositif étant une partie du collimateur imperméable aux radiations et cette partie étant située pour empêcher les radiations de frapper les parties margi-30 nales du scintillateur. 4« Une caméra à scintillations selon la revendication 3y caractérisée en ce que le collimateur est ua élément imperméable aux radiations comportant des trous parallèles à travers lesquels passent les radiations dirigées parallèlement aux trous. 35 5 « Une caméra à scintillations selon la revendication 3, caractérisée en ce que le collimateur est un élément imperméable aux radiations comportant un certain nombre d'ouvertures à travers lesquelles les radiations dirigées vers les ouvertures particulières passent parallèlement à, cette ouverture.- 69 09495 7 2005268 6. Une caméra à scintillations pour l'analyse des radiations, comprenant un collimateur pour extraire un champ non uniforme de radiations, un scintillateur pour convertir ce champ non uniforme de radiations en un champ non uniforme correspondant 5 de lumière et un dispositif amplificateur d'image à photomultiplicateur pour amplifier ce champ de lumière, caractérisée par un dispositif pour augmenter la dimension utile du champ de lumière , ce dispositif étant formé par un élément de blindage imperméable aux radiations positionné pour empêcher les radiations de 10 frapper les zones marginales du scintillateur. 7. Une caméra à scintillations selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif amplificateur comprend plusieurs photomultiplicateurs, un oscilloscope à rayons cathodiques et un circuit amplificateur connectant les. tubes photomultiplica- 15 teurs à l'oscilloscope à rayons cathodiques.