Brevet FR2054428A1 — publié le 19710423

La présente invention a pour objet un procédé de détermination de l'énergie d'un rayonnement X ouyet un dis- positif en comportant application. Les procédés de détermination de l'énergie d'un rayonnement nucléaire et plus spécialement X ouy sont nombreux et mettent à profit des propriétés particulières que présentent certains corps gazeux, liquides ou solides soumis à une excitation par des rayonnements. C'est ainsi que les phénomènes d'ionisation, de dissociation, de fluorescence,etc... de certaines molécules sont exploités et ont conduit à la réalisation d'un grand nombre de détecteurs délivrant une tension électrique pro portionnelle à l'énergie du rayonnement détecté. Citons, par exemple, les détecteurs à semi-conducteurs, les scintillateurs associés aux photomultiplicateurs et les compteurs proportionnels. La présente invention lie étroitement deux propriétés particulières qui sont, d'une part la variation continue de l'énergie d'un rayonnement diffusé par effet Compton suivant l'angle de diffusion et, d'autre part la présence, pour certains matériaux, de discontinuités d'absorption des rayonnements X et 7 d'énergies bien -déterminées, ce qui correspond aux raies d'absorption des couches K et L du matériau. De façon plus précise, la présente invention propose un procédé de détermination de l'énergie d'un rayonnement X ouT dans lequel ledit rayonnement est diffusé par effet Compton sur au moins un matériau diffusant, puis sélectionné en longueur d'onde, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'un filtre absorbe d'une façon discontinue le rayonnement diffusé suivant la longueur d'onde dudit rayonnement diffusé, et en ce que l'on effectue d'une façon simultanée, d'une part la mesure de l'énergie du rayonnement diffusé en déplaçant un détecteur de rayonnement suivant une portion de trajectoire déterminée pouvant etre un cercle centré sur la zone de diffusion du rayonnement par le ma tériau diffusant et contenu dans un plan constitué par ledit rayonnement incident et ledit détecteur, de façon à placer ledit détecteur dans une position correspondant à une d-S discontinuités d'absorption connues dudit filtre et, d'autre part, la mesure de l'angle formé par le rayonnement incident dont on veut connaître l'énergie avec le rayonnement diffusé détecté. porte une pièce de centrage constituée par une bague 1 présentant un alésage central 2 parfaitement usiné de façon à ce que la dite bague puisse être engagée librement et sans jeu sur l'extré- mité cylindrique du coulisseau 3 de la macbine. - Le maintien et l'immobilisation de la bague 1 sont assurés par des vis radiale-s 4 dont les extrémités tronconiques sont susceptibles de pénétrer dans une gorge 5 du coulisseau 3. L'a-lésage 2 débouche dans un logement 6' de'la face inférieure de la bague'1. Une-galette 7 est disposée dans le logemént 6 dont le diamè- tre est supérieur à celui de la dite galette0 Le maintien et l'immobilisation de la galette 7 sont assures par des-vis 8 radiales, analogues à celles 4, susceptibles de pénétrer dans une gorge 9 de la dite galette. L'outil 10 présente une semelle de fixation 11,plane,pouvant être maintenue contre la face inférieure 12 de la galette 7 au moyen, par exemple, d'une vis 13 dont la tête est noyée dans la dite galette. Il faut noter que les vis 4 et 8 ne sont soumises à aucun effort de cisaillement puisque l'extrémité du coulisseau prend appui contre la face supérieure de la galette. La bague 1 s'ajustant sur le coulisseau 3; l'axe de la dite bague est confondu avec celui du dit coulisseau. Dès lors, pour positionner l'axe de l'outil 10 par rapport à l'axe du coulisseau, il suffit de faire coïncider l'axe du dit outil et celui de la bague 1 en agissant sur les vis 8. La figure 5 illustre une des façons de réaliser et de contrôler ce positionnement. A cet effet, on peut utiliser une table 14 présentant une tête de centrage 15 figurant l'extrémxté du coulisséau de la machine et sur laquelle on monte, à l'envers, le porte-outil muni' de son outil, la dite table comportant au moins une règle 16 de coulissement d'une tige 17 de -support d'un comparateur'micromé- trique,par exemple,dont la touche 18 est située sur l'axe de la tête 15 en l'absence de tout action. Deux solutions peuvent être-adopt-ées pour effectuer par cé procédé le réglage de l'outil. La première consiste à faire pivoter la bague de -900, tandis que la seconde consiste à utiliser une seconde règle perpendicu laire à la première. Naturellement, le réglage peut être réalisé de la même façon lorsque le porte-outil est monté sur la machine. il faut noter que ce porte-outil,-qui peut pivoter, permet d'orienter l'outil à volonté et, de cette façon, un seul outil est nécessaire pour réaliser dans la plaque à découper des ouvertures identiques mais diversement orientées. 'le prix de l'outil, dont l'obtention n'est pas subordonnée au respect de cotes précises, hormis celles relatives aux dimensions du poinçon proprement dit, est sans commune mesure-avec le prix d'un outil devant être monté directement sur le coulisseau de la machine et comporter des usinages très précis de façon à faire coincider l'axe de l'outil et celui de sa tête, lequel axe doit pouvoir coincider avec celui du coulis seau. Un tel résultat était particulièrement délicat à obtenir notamment lorsque le poinçon affectait une section autre que celle circulaire0 Cet impératif n'existe plus pour les outils destinés à être utilisés avec le porte-outil de l'invention. Ce porte-outil est particulièrement facile à réaliser puisque le seul usinage de précision est celui de son alésage central cylindrique. Enfin, il faut noter qu'à l'aide de ce porte-outil, il est possible d'utiliser sur des poinçonneuses, à outils interchangeables, des outils de presses à découper classiques. Bien entendu, la présente invention s'étend à toutes variantes de formes, matières, dimensions et applications. C'est ainsi que la pièce de centrage peut présenter, en remplacement de son alésage 2, une queue s'engageant librement et sans jeu dans le logement usuel de l'extrémité du coulisseau de la machine, la dite queue comportant des moyens usuels permettant son verrouillage. C'est ainsi encore que la galette 7 'peut faire partie intégrante de l'outil 10. Enfin, le dispositif de l'invention peut être appliqué au maintien et au centrage de la matrice du poinçon. peut être variable en fonction de l'angle a, afin d'obtenir une dispersion minimale de l'énergie du rayonnement détecté. On peut également utiliser des diffuseurs plans spéciaux assurant une intensité diffusée uniforme en fonction de l'angle 6. Ces diffuseurs sont toujours vus par la tranche par le rayonnement incident, qui traverse des épaisseurs variables suivant l'angle B. Dans ce but, est mis en oeuvre un mouvement horizontal de rotation du diffuseur. Ceci permet de présenter au rayonnement incident une épaisseur approximativement inversement proportionnelle à la section efficace de diffusion autour de l'angle intéressé, la répartition de l'intensité de rayonnement diffusé est alors sensiblement uniforme. Quant à la nature du diffuseur, on utilise de préférence des diffuseurs de faible numéro atomique Z, pour que l'effet photoélectrique soit négligeable, et de densité élevée. Ils peuvent être réalisés en un matériau tel que le béryllium, le bore, le graphite, le téflon, le carborundum, l'oxyde de béryllium, le polymétacrylate de méthyle, le polythène, la silice amorphe, etc... D'une façon générale, il est nécessaire que - le rapport des sections efficaces de diffusion Compton et d'absorption photoélectrique soit élevé, - les raies de fluorescence X de ses éléments ne soient pas gênantes. Les dimensions du diffuseur sont choisies de sorte que la diffusion multiple puisse être négligée ou tout au moins ne gêne pas. quand la source délivrant le rayonnement à mesurer le permet, ses dimensions sont nettement plus faibles afin d'obtenir de meilleurs pouvoirs de résolution. C'est pourquoi, si l'on veut concilier un rendement de diffusion élevé (de lbrdre de 10 à 20 gi et une bonne finesse géométrique, on donnera la préférence aux matériaux de haute densité. On peut, avec un seul matériau diffusant, analyser les composantes de spectres dont l'énergie n'excède pas 200 keV. Pour la détermination des basses énergies, la sensibilité de l'appareil étant trop grande, il est nécessaire d"utili- ser les discontinuités d'absorption correspondant aux couches L des éléments du filtre. Pour des énergies du rayonnement incident comprises approximativement entre 200 et 750 keV, une double diffusion du rayonnement incident est nécessaire. Les avantages de ce dispositif, objet de la présente invention, sont nombreux. Le plus important est certai nement le pouvoir de résolution élevé pour la spectrométrie des rayonnements X etY de faible énergie. C'est ainsi que pour une énergie de rayonnement incident d'environ 60 keV, la précision de la mesure peut être de l'ordre de 0,6.10 3 par degr de rLso- lution angulaire, et de 10-4 pour une énergie voisine de 10 keV. Il va sans dire que la présente invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui ont été repré- sentés et décrits à titre explicatif et que la portée du présent brevet s'étend également aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites, restant dans le cadre des équivalences, ainsi qu'a toutes applications de telles dispositions. REVENDICATIONS 1 . Procédé de détermination de l'énergie d'un rayonnement X ouYdans lequel ledit rayonnement est diffusé par effet Compton sur au moins un matériau diffusant, puis sélectionné en longueur d'onde, caractérisé en ce qu'un filtre absorbe d'une façon discontinue, le rayonnement diffusé suivant la longueur d'onde dudit rayonnement diffusé et en ce que l'on effectue d'une façon simultanée, d'une part, la mesure de l'énergie du rayonnement diffusé en déplaçant un détecteur de rayonnement suivant une portion de trajectoire déterminée, de façon à placer ledit détecteur dans une position correspondant à une des discontinuités- d'absorption connues dudit filtre et, d'autre part, la mesure de l'angle formé par le rayonnement incident dont on veut connaître l'énergie et par le rayonnement diffusé détecté. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite trajectoire du détecteur est circulaire et centrée sur la zone de diffusion du rayonnement par le matériau diffusant et contenu dans un plan constitué par ledit rayonnement incident et ledit détecteur. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant décrit un mouvement de rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan formé par ledit détecteur et ledit rayonnement incident. 4. Procédé suivant les revendications 1 , 2 et 3, caractérisé en ce que la vitesse de rotation dudit matériau diffusant est deux fois plus faible que celle dudit détecteur. 5.- Dispositif faisant application du procédé défini à la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un matériau diffusant par effet Compton le rayonnement dont on veut déterminer l'énergie, un détecteur de rayonnement X ouY pouvant décrire une portion de trajectoire déterminée, un diaphragme et un filtre dont les bandes d'absorption des rayonne ments X etc sont connues, placés entre ledit détecteur et ledit matériau diffusant et des moyens de mesure de l'angle formé par ledit rayonnement incident dont on veut déterminer l'énergie et par le rayonnement diffusé détecté. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite trajectoire du détecteur est un cercle centré sur la zone de diffusion dudit rayonnement incident par ledit matériau. 7.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant est un corps choisi parmi le béryllium, le bore, le graphite, le téflon, le carborundum, l'oxyde de béryllium, le polymétacrylate,de méthyle, le polythène, la silice amorphe. 8.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant est de forme plane. 9.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant est de forme cylindrique, ce qui assure une focalisation suivant un axe. 10.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant a la forme d'une calotte sphérique, ce qui assure une focalisation ponctuelle. 11.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau diffusant a la forme d'un cylindre creux à paroi mince, dont le rayon de courbure peut être variable avec l'angle de diffusion 8.