Brevet FR2132892A1 — publié le 19721124

La présente invention, concernant des tubes intensi-ficateurs d'images, se rapporte spécifiquement à tin dispositif , pour déterminer les coordonnées de position d'un point émetteur d'impulsions de lumière sur un écran anodique d'un tube inten-sificateur d'image formant partie d'une caméra à rayons gamma contenant au moins cinq photomultiplicateurs dont quatre sont placés aux coins d'un carré qui est centré sur l'axe de symétrie de l'écran anodique et dont le cinquième coïncide avec ledit axe de symétrie, lesdits photomultiplicateurs étant reliés à un circuit pour traiter les tensions de sortie des photomultiplicateurs pour en déduire des tensions représentatives des coordonnées de position et à un circuit discriminateur de hauteur d'impulsion, alimenté par un signal représentatif de la luminance du point émetteur d'impulsions de lumière, qui met en service le circuit de traitement dans le cas où l'amplitude du signal tombe dans une gamme de valeurs prédéterminée. On connaît des dispositifs de ce genre qui sont utilisés dans les caméras à rayons gamma comprenant une couche de de cristaux./Nal qui sont séparés l'un de l'autre par des parois absorbant des rayons gamma et réfléchissant la lumière, dont un côté fait face à une source de rayons gamma et l'autre à une cathode. Cette cathode forme partie d'un tube in-tensificateur d'images sur l'écran anodique duquel une image peut être observée. Dans bien des cas cet écran anodique est suivi par un certaii nombre de tubes intensificateurs d'image interconnectés par des fibres optiques. Une scintillation dans 1 'un des cristaux de la couche de cristaux de ÎTal a pour effet que la partie de la cathode faisant face à ladite couche émet des électrons. Afin d'obtenir des signaux qui soient représentatifs des coordonnées d'un point émetteur d'impulsions de lumière sur l'écran anodique dont l'image est observée, par exemple pour reproduire le point sur l'écran d'un tube cathodique, on effectue la différence des tensions de sortie de certains photomultiplicateurs et on la divise par le signal somme des tensions de sortie de tous les multiplicateurs. Le signal somme alimente également un circuit discriminateur de hauteur d'impulsion pour déterminer si la hauteur d'impulsion tombe dans une gamme de valeurs, intéressante. Certains problèmes découlent du fait connu qu'un 72 12944 2132892 système de tubes intensificateurs d'image introduit de la distorsion et un effet dégradateur dans l'image, ce qui fait que la position relative des points émetteurs d'impulsions de lumière sur l'écran anodique n'ai pas la même que celle des 5 cristaux de Nal dans lesquels se produisent des scintillations. Afin de résoudre ces difficultés, dans le dispositif selon l'invention le circuit pour traiter les tensions de sortie des photomultiplicateurs détermine le quotient de la différence des tensions de sortie de deux photomultiplicateurs, pla-10 cés diamétralement l'un en face de l'autre, et de la tension de sortie du cinquième photomultiplicateur, la tension de sortie du cinquième photomultiplicateur étant appliquée au circuit discriminateur de hauteur d'impulsion, un premier filtre étant placé contre la cathode du cinquième photomultiplicateur, sur 15 la surface duquel la transmittance varie en fonction de la distorsion de l'image sur l'écran anodique, un deuxième filtre étant appliqué contre l'écran anodique, sur la surface duquel la transmittance varie en fonction de l'effet dégradateur dans l'image sur l'écran anodique et en fonction de la transmittan-20 ce du premier filtre de telle façon que le cinquième photomultiplicateur fournisse substantiellement la même tension de sortie pour des points quelconques sur l'écran anodique de même luminance après la correction de l'effet dégradateur, une lentille étant placée entre l'écran anodique et le cinquième 25 photomultiplicateur pour former l'image dudit écran sur la cathode dudit cinquième photomultiplicateur. Dans Ift cas pratique où la distorsion de l'image p sur 11 écran anodique est représentée par la fonction (1 + br ), fonction dans laquelle r est la distance d'un point de l'écran 30 au centre de l'écran et b une constante du système, et l'effet dégradateur dans l'image par la fonction f(r), la tiansmittance 2 du premier filtre varie comme a (1 + br ) et celle du deuxième filtre comme a (1^+^br^)' — étant une constante et r étant mesuré à partir des centres des filtres. 35 L'invention sera décrite pour un mode de réalisa tion tel que représenté sur les dessins. La figure 1 montre schématiquement le dispositif selon l'invention ; la figure 2 montre plus en détail la position des 40 filtres et de la lentille. 72 12944 s 2132892 la figure 1 montre 1 * emplacement de cinq photomul-tiplicateurs 1, 2, 3, 4 et 5 par rapport à l'écran anodique 6 d'un tube intensificateur d'image formant, par exemple, partie d'une caméra à rayons gamma. Cette caméra contient une couche 5 de cristaux de Nal dans laquelle un quantum de rayons gamma incident produit une scintillation. Cette scintillation a pour effet qu'à partir d'une cathode placée sous ladite couche de cristaux de Nal, des électrons sont libérés et ceux-ci, sous l'effet d'un champ électrique, se déplacent alors 10 vers un écran anodique sur lequel un impact peut être observé sous forme d'un point émettant une Impulsion de lumière. Cette image lumineuse a ensuite son intensité accrue grâce à une multiplicité de tubes intensificateurs d'image qui sont couplés les uns aux autres et à l'écran anodique par des optiques à 15 fibres. L'écran anodique 6 sur la figure 1 représente dans ce cas celui du dernier tube intensificateur d'image. Afin d'obtenir des signaux qui sont représentatifs de la coordonnée X et de la coordonnée ï d'un point émetteur d'impulsion lumineuse sur l'écran, soit par exemple afin de reproduire le point 20 sous forme d'une image sur l'écran d'un tube cathodique, le signal de mesure X^ du photomultiplicateur 1 et le signal de mesure Z du photomultiplicateur 5 sont appliqués à un circuit représenté par le bloc 7 qui fournit, comme signal de sortie, le signal X^/Z. De façon semblable, à partir des signaux X^ 25 et Z, on forme, grâce au circuit représenté par le bloc 8, le signal X^Z. Ces deux signaux alimentent alors un circuit représenté par le bloc 9 qui fournit un signal de sortie —— Xn ——^—» qui représente la coordonnée X d'un point émetteur d'impulsion lumineuse sur l'écran 6. De façon semblable, à 30 partir des signaux et Z qui émanent respectivement des photomultiplicateurs 3, 4 et 5 par l'intermédiaire des circuits représentés par les blocs respectifs 10, 11 et 12, il se forme le signal ^ ~ ^ qui représente la coordonnée T du point Z émetteur d'impulsion lumineuse sur l'écran 6. 35 De plus le signal Z du photomultiplicateur 5 est appliqué à un discriminateur 13 de hauteur d'impulsion afin de reproduire ces points sous forme d'images sur l'écran de l'oscillographe cathodique 14-, dont l'intensité est située entre des limites prédéterminées. 72 12944 4- 2132892 Il est clair que dans le domaine des hauteurs d'impulsion transmis par le discriminâteur 12, les coordonnées d'un point émettant une impulsion de lumière sont déterminées de façon non équivoque par le fait que le dénominateur et le 5 numérateur par exemple de 1 ~ 2 varient dans le même rapport Z que la variation de l'intensité du point émetteur d'impulsion de lumière sur l'écran anodique. Naturellement, il est possible de déterminer les signaux X^/Z, etc... en formant d'abord le signal 1/Z, puis 10 les signaux de produit X^/Z, ou bien d'abord en formant X^j - Xg, puis les valeurs désirées "* ^ . Z Sur la figure 2, les éléments référencés par 21, 22, 23 et 24- représentent des tubes intensificateurs d'image interconnectés par des fibres optiques 25, 26, 27. L'image 15 déformée et dégradée peut être observée sur l'écran d'anode 29 à l'extrémité de l'optique à fibres 28. Quatre photomultiplicateurs dont deux, 31 et 33» sont représentés ici, sont placés aux coins d'un carré ; le photomultiplicateur 35 est placé sur l'axe de symétrie 30 de l'écran anodique 29. Afin 20 d'obtenir un signal qui soit représentatif par exemple de la coordonnée X d'un point émetteur d'impulsion de lumière sur l'écran anodique 29 la différence des tensions de sortie et Yg des photomultiplicateurs 31 et 33 est divisée par la tension de sortie Z du photomultiplicateur 35» à savoir 1 *" 2, 25 Les photomultiplicateurs 32 et 34» non représentés ici, fournissent le signal représentant la coordonnée X, à savoir Xi - z2 £ Dans le mode de réalisation représenté il peut se produire une accumulation d'effet dégradateur et de distorsion allant jusqu'à 20 %. Afin d'obtenir un bon fonctionnement de la caméra à rayons gamma il est nécessaire de compenser ces effets. Dans ce mode de réalisation la distorsion est compensée en influençant la valeur Z dans le quotient 1 ~ 2 ou X/i - Xp Z ——-—— . Dans ce cas la valeur du quotient change et ceci 35 peut être fait de façon à obtenir une correction de la distorsion. La correction de la valeur Z est obtenue en formant l'image de l'écran anodique 29 sur la cathode du photomultiplicateur 35 au moyen de la lentille 36, un filtre 37 étant placé 72 12944 5 2132892 adjacent à la cathode du photomultiplicateur 35» ce filtre présentant une variation de densité à symétrie de rotation. A-fin d'obtenir une discrimination utile de hauteur d'impulsion il est nécessaire que pour chaque point de l'écran anodique 29 5 on puisse déduire la valeur convenable de la grandeur en keV du-quantum de rayons gamma primaire. Néanmoins l'effet dégradateur dans l'image sur l'écran anodique empêche d'obtenir ce résultat. Afin de compenser cet effet on applique un filtre anti-dégradant 38 contre 1 * écran anodique 29, ce filtre ayant 10 également une variation de densité à symétrie de rotation pour alimenter le photomultiplicateur 35 en signaux présentant, pour un point quelconque de l'écran anodique, la même relation que les quantums de rayons gamma originaux entrant dans la couche de cristaux de Nal. les cinq photomultiplicateurs étant 15 influencés de la même manière, le filtre 38 n'influence pas la compensation de la distorsion. Les filtres sont fabriqués comme il est décrit ci- après. Dans le mode de réalisation représenté, sans les 20 filtres, la distorsion est mesurée. En se basant sur les valeurs mesurées on construit un filtre 37 qui est appliqué contre la cathode du photomultiplicateur 35« Avec ce montage on mesure l'effet dégradateur = f(position) et d'après les résultats obtenus on construit le filtre 38 anti-dégradant 25 afin de rendre le signal Z indépendant des coordonnées du point émetteur d'impulsion de lumière sur l'écran anodique. 72 12944 6 2132892 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour déterminer les coordonnées de position d'un point émetteur d'impiision de lumière sur un écran anodique d'un tube intensificateur d'image qui fait partie d'une 5 caméra à rayons gamma comprenant au moins cinq photomultipli-cateurs dont quatre sont placés aux coins d'un carré qui est centré sur 1'axe de symétrie de 1'écran anodique et dont le cinquième se trouve sur ledit axe de symétrie, lesdits photo-multiplicateurs étant connectés à un circuit servant à traiter 10 les tensions de sortie des photomultiplicateurs pour en déduire des tensions représentatives des coordonnées de position/^. un circuit discriminateur de hauteur d'impulsion, alimenté par un signal représentatif de la luminance du point émetteur d'impulsions de lumière, qui met en service le circuit de 15 traitement dans le cas où l'amplitude du signal tombe dans une gamme de valeurs prédéterminée, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le circuit servant à traiter les tensions de sortie des photomultiplicateurs détermine le quotient de la différence des tensions de sortie de deux photomultiplicateurs, 20 placés diamétralement l'un en face de l'autre, et delà tension de sortie du cinquième photomultiplicateur, la tension de sortie du cinquième photomultiplicateur étant appliquée au circuit discriminateur de hauteur d'impulsion, un premier filtre étant appliqué contre la cathode du cinquième photomultipli-25 cateur, sur la surface duquel la transmittance varie en fonction de la distorsion de l'image sur l'écran anodique, un deuxième filtre étant appliqué contre l'écran anodique,sur la surface duquel la transmittance varie en fonction de l'effet dégradateur dans l'image sur l'écran anodique et en fonction 30 de la transmittance du premier filtre, de telle manière que le cinquième photomultiplicateur fournisse substantiellement la même tension de sortie pour des points quelconques de l'écran anodique, de même luminance après correction de l'effet dégradateur, une lentille étant placée entre l'écran anodique 35 et le cinquième photomultiplicateur pour former l'image dudit écran sur la cathode du cinquième photomultiplicateur. 2. Dispositif selon revendication 1, dans lequel la distorsion de l'image sur l'écran anodique est représentée par la fonction (1 ± br^), fonction dans laquelle r repré- 40 sente la distance d'un point de l'écran au centre de l'écran 72 12944 7 2132892 et b une constante du système, et l'effet dégradateur dans l'image par la fonction f(r), ledit dispositif étant caractérisé en ce que la transmittance du premier filtre varie comme p a (1 + br ) et la transmittance du deuxième filtre comme 1 a (1 + br^)f(r), a étant une constante et r étant mesuré à partir des centres des filtres.