Brevet FR2074567A1 — publié le 19711008

La présente invention a pour objet un écran mince pour neutro-graphie principalement avec des neutrons rapides. La neutrographie procède d'ur principe analogue à celui de la radiographie. En effet, le faisceau de photons X ou y , utilisés dans 5 la radiographie conventionnelle, est remplacé par un faisceau de neutrons qui traversent l'objet à examiner et réagissent plus ou moins différeraient avec les divers éléments rencontrés. Le faisceau de neutrons, à la sortie de l'obiet, est recueilli par un détecteur qui fournit en définitive une image permettant d'apprécier l'étendue et la forme des défauts internes ou 10 le positionnement de parties cachées. Lï détecteur peut être une feuille de métal, appelée convertisseur, associé à un film photographique ou un écran fluorescent, associé à un film photographique. Pour la détection des neutrons thermiques, les écrans sont généralement constitués d'une substance luminescente liée à un corps possédant une 15 section efficace de capture neutronique élevée et émettant des particules a sous l'action des neutrons. Cependant, le matériau liant ladite substance luminescente et 1'émetteur de particules oc est en général une gêne car il absorbe partiellement les particules émises. Pour la détection des neutrons rapides, on utilise des écrans composés principalement d'une substance lumi-20 nescente et d'un corps émettant des protons sous l'action des neutrons (réaction n, j>). Les protons de recul donnent lieu, dans la substance luminescente, à des scintillations qui visualisent ainsi les neutrons incidents. Les substances permettant d'obtenir des réactions (n, £) peuvent être des matériaux foitement hydrogénés. 25 Certains écrans industriels peuvent être utilisés en neutrographie avec les neutrons rapides par exemple les écrans renforçateurs pour radiographie X. Us sont constitués d'une poudre de tungstate de calcium (CaWO^) comme substance luminescente liée par un matériau hydrogéné et déposée sur un support en plastique ou en carton. Cependant, les petits accélérateurs 30 utilisés pour la création de neutrons (on accélère des particules que l'on projette sur une cible, laquelle émet des neutrons) émettent un flux parasite intense de rayonnement X. Ces écrans étant d'une grande sensibilité aux rayonnements X deviennent alors d'un emploi très délicat. De plus, leur efficacité lumineuse sous l'effet des protons de recul excitant les cristaux 35 de tungstate de calcium est faible. Les écrans fluorescents commercialisés ne correspondent donc qu'assez mal aux impératifs de la neutrographie. 7000168 O 2074567 La présente invention propose donc un écran pour neutrographie avec principalement des neutrons rapides, de très faiblé épaisseur et de très bon rendement lumineux. La diffusion de la lumière est réduite au maximum. L'activation dudit écran est pratiquement négligeable, ce qui 5 permet des temps longs d'observation. De plus, il présente une sensibilité très faible au rayonnement X produit par les petits accélérateurs utilisés pour la création de neutrons. De façon plus précise, l'écran mince pour neutrographie est caractérisé par me composition homogène constituée principalement de deux 10 substances, la première substance possédant une section efficace de capture neutronique élevée et émettant des protons sous l'effet d'un flux de neutrons, la seconde substance étant luminescente, de telle sorte que l'épaisseur dudit écran soit sensiblement du même ordre que la longueur du parcours des protons dans ledit écran. 15 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de trois modes d'exécution de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La substance luminescente utilisée pour la réalisation de l'écran est commune aux trois modes d'exécution de l'invention. Cette substance 20 luminescente est du sulfure de zinc dopé avec des matériaux tels que l'argent, le cuivre, etc... L'utilisation du sulfure de zinc dopé est très avantageuse En effet, d'une part, il présente une sensiblilité au rayonnement X environ deux fois moins grande que le tungstate de calcium utilisé antérieurement, d'autre part, son rendement lumineux sous l'effet des protons est dix fois 25 plus grand avec des neutrons ayant une énergie de 3 MeV et trois à quatre foi3 plus grand avec des neutrons de 14 MeV que pour le tungstate de calcium. La substance possédant une section efficace de capture neutronique élevée et émettant des protons sous l'effet d'un flux de neutrons doit être très riche en hydrogène, transparente pour éviter toute diffusion ou absorp-30 tioii de lumière et permettre une fabrication aisée. Trois types de matériaux sont alors utilisés suivant la présente invention : - le polystyrène dilué dans du styrène, - la solution à bas® d'un copolymère acétochlorure de vinyle commercialisée saus la désignation "lucanol" AS 9246 diluée dans du cyclo- 35 hexanone, - le silicone ccnmercialisé sous la désignation "dispersion silastène" RTV 7042 dilué dans du chloroforme. 7000168 3 2074567 Les différentes compositions utilisées pour les trois modes d'exécution de l'invention sont les suivantes : 1. Solution hydrogénée à base de polystyrène : - x grammes de polystyrène (matériau de base) 5 - 4 x cm do styrène (solvant) - ^ cm^ de phosphate de tributyle, ce dernier étant un plastifiant permettant d-assurer une meilleure tenue mécanique de l'écran. O On prélève alors 25 cm de cette solution que l'on mélange à 20 g de poudre de sulfure de zinc dopé. 10 2. Solution hydrogénée à base de "dispersion silastène" - x cm de "dispersion silastène" (matériau de base) - 2 x cm de chloroforme (solvant) On prélève 30 cm de cette solution que l'on mélange à 20 g de poudre de sulfure de rint. dopé, Ce mélange est étalé sur une feuille d'un 15 composé fluoré appelé "Terfan" ou de chloiure de polyvinyle (P.C.V.), matériaux sur lesquels i] n;adhère pas. 3. Solution hydrogénée à base de "lucanol" - 2 x cm de "lucanol" (matériau de base) 20 - 3 x cm de cyclohexanone (solvant) ■5 prélève 20 cm de cette solution que l'on mélange à 20 g de poudre de sulfure de zinc dopé. Ce mélange est étalé sur une feuille de chlorure de polyvinyle sur laquelle il adhère. Cette feuille sert alors de support à l'écran. 25 Dans les deux premiers modes d'exécution (l et 2), on ajoute un support annexe en polyéthylène noir, pour éviter la réflexion de lumière sur la face antérieure de 1!écran, et à poids moléculaire élevé, d'épaisseurs 5/10 de mm et 10/10 de mm pour des neutrons ayant une énergie respectivement de 3 MeV et 14 MeV. 30 La méthode de fabrication de l'écran, ainsi que le matériel utilisé pour la fabrication, sont semblables à ceux décrits dans la demande de brevet français n° 69/13104 déposée le 24 avril 1969 au nom du Commissariat à l'Energie Atomique en particulier dans le premier mode d'exécution. Le mélange de sulfure de zinc dopé et de solution hydrogénée est tout d'abord 35 homogénéisé puis filtré à 1 aide d'un tamis métallique (ayant une maille de l/lO mm). Dans le premier mode d'exécution, la solution étant à base de polystyrène, on étale alors l'émulsion obtenue sur me plaque de verre à 7000168 2074567 l'aide d'une réglette dont la distance à la plaque est réglable. Lorsque l'émulsion est tout à fait sèche, on obtient une pellicule adhérant sur la plaque de verre. On procède alors au décollement de cette pellicule constituant l'écran en plongeant la plaque de verre dans de l'eau. Après 5 quelques instants, la pellicule se retire aisément du support en verre, est séchée et placée entre deux surfaces rigides afin qu'elle ne se déforme 2 pas. Dans la surface obtenue, environ 300 cm , on découpe.la partie homogène 2 qui a environ 100 à 150 cm et dont les caractéristiques sont les suivantes : - épaisseur 2 à 3/10 mm, 2 10 - 45 mg par cm de sulfure de zinc dopé, 2 - environ 15 mg par cm de matériau hydrogéné. Dans le deuxième mode d'exécution, la solution étant à base de "dispersion silastène", l'étalement de l'émulsion se fait sur un support en chlorure de polyvinyle non adhérent, et dans le troisième mode d'exé-15 cution, la solution étant à base de "lucanoly le mélange est étalé sur une feuille de chlorure de polyvinyle sur laquelle il adhère et qui sert de support définitif. L'écran ainsi obtenu a une composition très homogène et a une très faible épaisseur, de l'ordre de 2 à 3/10 mm. 20 Dans les deux premiers modes d'exécution, s'y ajoute l'épaisseur du support annexe en polyéthylène noir et dans le troisième mode, la substance primaire (émulsion sèche) adhère directement à son support fixe en chlorure de polyvinyle dont l'épaisseur est choisie en fonction de l'éneri-gie des neutrons désirée .On diminue ainsi au maximum l'auto-absorption par 25 l'écran des photons émis par la substance luminescente. Le rendement lumineux de l'écran est donc excellent. Cet écran permet de faire de la neutrographie en lui associant un film photographique. De plus, dans les deux premiers modes d'exécution où la substance hydrogénée est à base, soit de polystyrène, soit de la "dispersion silastène", le support en polyéthylène noir à poids 30 moléculaire élevé est interchangeable, ce qui permet de tenir compte de l'énergie des neutrons incidents. Il va sans dire que la présente invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples et que la portée du présent brevet s'étend à tout ou partie des dispositions, restant 35 dans le cadre des équivalences, ainsi qu'à toutes applications de telles dispositions. 7000168 5 2074567 REVENDICATIONS 1. Ecran mince pour neutrographie, caractérisé par une composition homogène constituée principalement de deux substances, la première substance possédant une section efficace de capture neutronique élevée et émettant des protons sous l'effet d'un flux de neutrons, la seconde substance étant lurai- 5 nescente, de telle sorte que l'épaisseur dudit écran soit sensiblement du même ordre que la longueur du parcours des protons dans ledit écran. 2. Ecran suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première substance est un matériau hydrogéné. 3. Ecran suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit 10 matériau hydrogéné est choisi dans le groupe comprenant le polystyrène dilué dans du styrène, la solution à base d'un copolymère acétochlorure de vinyle conmercialisée sous la désignation "lucanol" AS 9240 diluée dans du cyclohexanone et le silicone commercialisé sous la désignation "dispersion silastène" RTV 7042 diluée dans du chloroforme. . 15 4. Ecran suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde substance est du sulfure de zinc dopé. 5. Ecran suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un plastifiant permettant de lui assurer une bonne tenue mécanique. 6. Ecran suivant les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que 20 ledit plastifiant est du phosphate de tributyle lorsque ledit matériau hydrogéné est à base de polystyrène. 7. Ecran suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est associé à un support mince en matériau hydrogéné noir tel que le polyéthylène ou le chlorure de polyvinyle, ou en un matériau fluoré tel que 25 le "Terfan", ledit support étant adhérent quand le solvant est le silastène et non adhérent quand le solvant est le polystyrène ou l1acétochlorure de vinyle.