Brevet FR2345871A1 — publié le 19771021

La présente invention concerne un appareil de lecture d'un dessin de charges électrostatiques, utilisé lors de la formation d'images avec des rayons X. Plus précisément, l'invention concerne la création d'images de rayons X à l'aide d'un film classique pour rayons X, et elle convient particulièrement bien aux systèmes radiographiques dans lesquels une source de rayons X produit des électrons et/ou des ions qui forment une image électrostatique convenant à la reproduction. Un tel système, appelé parfois radiographie par ionographie ou électronique, utilise un liquide ou un gaz opaque aux rayons X, placé entre deux électrodes dans une chambre de formation d'images, afin qu'un courant photoélectrique soit créé dans la chambre, suivant une fonction locale des rayons X pénétrant dans la chambre.La variation du courant photoélectrique, due à la variation de l'intensité des rayons X sortant de l'objet éclairé, est habituellement enregistrée sur une feuille ou un récepteur diélectrique, et l'image latente formée par les charges électrostatiques est rendue visible par les techniques xérographiques. On peut consulter par exemple à cet effet le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 774 029. Les appareils classiques de radiographie électronique utilisent un gaz à pression élevée ou un liquide à la pression atmosphérique, comme matière de formation d'images dans la chambre. Comme la feuille réceptrice doit être retirée de la chambre de formation d'images en vue du développement dtimages-électrostatiques latentes, il est essentiel à la fois d'un point de vue financier et du point de vue de la pureté chimique, que la matière de formation d'images soit retirée et conservée entre des expositions. Il faut donc une chambre de formation images qui soit facilement accessible pour le transport du récepteur et un circuit de recyclage de gaz ou de liquide préservant la matière. La nécessité du transport du récepteur dans la chambre de formation d'images a une influence sur la conception de cette chambre, notamment en ce qui concerne la résistance mécanique et l'étanchéité. Etant donné la charge statique relativement faible de l'image latente, on doit utiliser des agents liquides spéciaux de virage ou tonner dont la manipulation est bien plus complexe que celle des agents liquides classiques de virage. L'invention concerne un appareil de lecture ou de mesure de la charge statique formant l'image, créée dans la chambre, sans utilisation d'un récepteur diélectrique placé dans la chambre. Selon l'invention, la charge créée dans la chambre est transmise à un circuit logique électronique externe à l'aide d'un dispositif d'ouverture ou de fermeture commandé optiquement, par exemple d'un photoconducteur. La variation de résistance d'un photoconducteur entre ses états sous éclairement et sans éclairement, est utilisée pour la conservation de la charge créée et pour sa transmission au circuit logique externe. On peut ainsi utiliser une chambre de formation d'images qui est fermée en permanence, si.bien que l'appareil et le procédé utilisés de façon classique sont très simplifiés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une chambre de formation d'images pour radiographie électronique, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention ;; --la figure 2 représente plus en détail l'électrode inférieure et le dispositif de balayage de l'instrument de la figure I - la figure 3 est une élévation suivant les flèches 3 de la figure 2 - la figure 4 est analogue à la figure 2 mais elle représente une variante de construction d'électrode et de dispositif de balayage - la figure 5 est analogue à la figure 2 maisêlle représente une autre variante de construction d'électrode et de dispositif de balayage - la figure 6 est une élévation suivant les flèches 6 de la figure 5 - la figure 7 représente une variante de construction d'électrode inférieure - la figure 8 est une vue partielle en plan de l'é- lectrode de la figure 7, comme indiqué par la flèche 8 - la figure 9 est analogue à la figure 7 mais représente une autre variante de construction d'électrode ; et - la figure 10 est analogue à la figure 7 et représente un autre mode de réalisation d'électrode. L'appareil de la figure I comprend une source 15 de rayons X et une chambre 16 de formation d'images, un objet 17 à radiographier étant disposé devant la chambre. Celle-ci peut être horizontale comme représenté ou verticale. La chambre 16 de formation d'images comprend un organe supérieur 20 de boîtier portant une électrode 21 et un organe inférieur 22 portant une électrode 23. Une alimentation 24 est montée entre les électrodes 21, 23, par l'intermédiaire des lignes 25 et 26 et d'un commutateur 27, en vue de la formation de l'image. Un faisceau lumineux se déplace sur l'électrode 23 sous la commande d'un dispositif de balayage portant la référence 30, et on décrit dans la suite plusieurs configurations d'électrode et de dispositif de balayage. L'électrode 23 est reliée à une unité électronique 31 de lecture par la ligne 26 et le commutateur 32, et le dispositif 30 de balayage est relié à l'unité 31 par la ligne 33. Une matière émettant des électrons et des ions positifs lorsqu'elle absorbe des rayons X, est maintenue dans l'espace 35 délimité entre les électrodes 21 et 23. Cette matière peut être un gaz sous pression élevée, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 774 029, ou un liquide à pression atmosphérique, comme décrit dans la demande de brevet français nO 75.06 379, déposée le 28 février 1975 par la Demanderesse sous le titre "Appareil de radiographie et procédé de production d'une image électrostatique". Lorsque l'espace 35 contient un gaz à pression élevée, du gaz à la même pression peut se trouver dans les zones qui entourent l'électrode 23 afin que la différence de pressions de part et d'autre de l'électrode soit faible. Les électrodes 21, 23 ont été représentées avec des surfaces sphériques séparées par une même distance uniforme dans 11 espace 35, le centre de la surface sphérique coinci- dant avec la position de la source 15. Le brevet des Etats Unis d'Amérique nO 3 828 192 décrit cette configuration. Dans une variante, les électrodes peuvent avoir des surfaces planes uniformément espacées entre les électrodes, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 859 529. L'appareil de radiographie électronique de la figure 1 fonctionne avec une chambre fermée, contrairement aux appareils classiques dans lesquels la chambre qui comprend l'es- pace 35 est ouverte à l'atmosphère ambiante entre les expositions, afin que le récepteur diélectrique soit transporté de la chambre à un poste de développement. L'appareil selon l'invention fonctionne par ailleurs de manière classique et forme un dessin ou une image latente de charges électrostatiques à la surface de l'électrode 23 tournée vers l'espace 35. L'invention concerne la réalisation d'électrode 23 et l'appareil de transformation de l'image électrostatique en données qui peuvent être conservées, transmises et/ou reproduites. Sur les figures 2 et 3, l'électrode 23 comprend un substrat isolant transparent 40 formant un support et ayant une couche de matière optiquement transparente et conductrice de l'électricité formant plusieurs bandes parallèles 41. Les bandes peuvent être formées par un verre "Nesa" ou par une mince couche métallique, par exemple de l'ordre de 25 ffi , et de 0,05 à 0,2 mm de largeur. Une couche photoconductrice 42 est placée sur l'électrode du côté de l'espace 35. Un faisceau lumineux, par exemple d'une source laser 43, balaie l'électrode 23. Un ensemble 46 à fibres optiques ayant une extrémité circulaire et une extrémité rectiligne, est disposé entre le laser 43 et l'électrode 23, la face circulaire 47 recevant le faisceau du laser 43 et la face rectiligne 48 étant placée transversalement aux bandes 41. Les figures représentent un petit nombre de bandes relativement larges. Cependant, un exemple de chambre de formation d'images donne une radiographie de 35,6 x 43,2 cm avec une résolution de l'ordre de 5 à 10 paires de lignes par millimètre. En conséquence, l'appareil réel a un grand nombre de petites bandes et il faut noter que les figures ne sont pas à l'échel- le et sont données à titre purement illustratif. Lors du fonctionnement, une exposition aux rayons X est réalisée par excitation de la source 15, le commutateur 32 étant ouvert et le commutateur 27 fermé. Lorsque l'exposition est terminée, une image électrostatique est déposée dans la couche photoconductrice 42 placée sur la face de l'électrode 23 qui est tournée vers l'espace 35. Le commutateur 27 est ouvert et le commutateur 32 fermé si bien que l'unité électronique 31 de lecture est reliée aux bandes 41. Le laser 43 est alors excité et la lumière passe par les fibres 50 à l'ensemble 46 et à la matière photoconductrice 42, vers les bandes conductrices de la couche 41.La lumière fait passer la matière photoconductrice d'une résistance élevée à une faible résistance si bien que la charge peut autre transférée au point éclairé par la lumière, par la matière photoconductrice vers la matière conductrice de l'électricité et l'unité électronique de lecture, c'est-à-dire que la matière photoconductrice constitue un commutateur ou une grille commandé par le faisceau lumineux afin que la charge soit transférée à travers la matière photo conductrice uniquement lorsqu'une zone de la matière est éclairée par la lumière. Les points de l'électrode 23 sont déterminés par la position de l'ensemble 46 et la bande 41 permettant la lecture de la charge par une position particulièle l'ensemble 46 et une bande particulière dont les résultats doivent être conservés à une adresse x - y ou autre convenable. L'ensemble 46 à fibres optiques peut se déplacer le long de l'électrode 23, parallèlement aux bandes 41, sous la commande d'un dispositif 52 de balayage mécanique qui permet la lecture du dessin de charges sur toute l'électrode. Dans un mode de réalisation, l'ensemble à fibres optiques peut être non-cohérent, c'est-à-dire que la position de l'extrémité de la fibre qui se trouve sur la face de l'électrode n'est pas obligatoirement reliée à la position de l'autre extrémité de la fibre.Le signal de sortie du laser peut être continu ou pul se. Dans une variante, l'ensemble à fibres optiques peut être cohérent, c'est-à-dire que la position de l'extrémité de la fibre placée vers l'électrode dépend de la position de l'autre extrémité si bien qu'un faisceau lumineux peut balayer les extrémités tournées vers la face de l'électrode lors de l'éclairement sélectif des points de l'électrode. Dans ce mode de réalisation, la couche 41 de matière conductrice de l'électricité peut ventre une couche continue et non sous forme de plusieurs bandes parallèles.Au cours de ltopéra- tion de lecture, le laser 43 balaie ensemble 46, de préférence sous la commande d'impulsions correspondant à des positions séparées de lecture, et l'ensemble 46 est alors déplacé afin que le balayage du laser corresponde à une nouvelle ligne. Une résolution de cinq paires de lignes par millimètre nécessite une dimension du point formé par le faisceau laser, sur l'électrode, d'environ 0,1 mm de diamètre, cette dimension pouvant être facilement obtenue dans les appareils actuels. Une autre configuration de balayage comprenant des miroirs est représentée sur la figure 4 sur laquelle les éléments qui correspondent à ceux des figures 2 et 3 portent les mêmes références. Le faisceau laser est dirigé vers un premier ensemble 52 à miroir qui transforme le point du faisceau en une ligne au niveau d'un autre miroir 53. Ce dernier est déplacé par un dispositif 53a de balayage afin que le faisceau linéaire de lumière balaie l'électrode 23, l'opération étant comme décrit en référence à la configuration des figures 2 et 3. Le signal du laser peut être continu ou pulsé le cas échéant. Les figures 5 et 6 représentent un autre mode de réalisation comprenant une couche optiquement transparente, conductrice de l'électricité et continue 41, formée sur une plaque 51 formant une face comprenant les extrémités de fibres optiques, et la couche photoconductrice 42 est placée sur la couche 41. La plaque 54 constitue le support des couches 41, 42. La plaque 54 est un ensemble cohérent ayant une face 55 d'entrée relativement petite et une face de sortie, au niveau des couches 41, 42, dont la dimension correspond à celle de l'électrode, chaque fibre individuelle ou faisceau 50 de fibre de la face 55 assurant l'éclairement d'un point prédéterminé de l'électrode. Le faisceau du laser 43 balaie la face 55 d'entrée sous la commande d'un dispositif 57 de balayage, par exemple à trame x - y.Le faisceau laser est de préférence commandé par des impulsions- afin que le recouvrement et le flou soient éliminés. L'utilisation d'une plaque délimitant une face permet le balayage sur une dimension réduite, par exemple de l'ordre de quelques centimètres, et la précision du balayage est ainsi augmentée, de même que la définition de l'emplacement d'un point ou d'un élément de résolution sur la couche photoconductrice. Dans une variante, la couche conductrice 41 peut être sous forme d'une bande comme représenté sur les figures 2 et 4, si bien que le balayage peut être réalisé par ligne et non pas par point suivant une trame, le temps pendant lequel le photo conducteur doit être sensible étant accru et permettant l'utilisation de matières photoconductrices plus diverses. Une radiographie de 35,6 x 43,2 cm, avec une résolution de 5 paires de lignes par millimètre, nécessite environ 4.106 points de données pour un balayage à trame x - y, le temps de réponse de la matière photoconductrice à chaque point de donnée devant être de l'ordre de quelques microsecondes pour un temps de lecture de plusieurs secondes. Dans le cas contraire, l'image est floue étant donné le recouvrement des points successifs. Lorsqu'on utilise un balayage par ligne à la place d'un balayage par trame, le temps de réponse de la matière photoconductrice augmente d'un facteur 4 000. L'ensemble 54 formant une face comprenant les extrémités des fibres optiques peut etre-supprimé, et le faisceau laser peut balayer directement toute la surface de l'électrode, la figure 10 représentant une telle configuration. Celle-ci élimine le prix de l'ensemble 54 mais nécessite un balayage d'amplitude bien supérieure et habituellement, elle n'est préférable que dans le cas de chambres relativement petites de formation d'images. Lors de l'utilisation avec une source de rayons X, il est souhaitable que la matière photoconductrice n'ab sorbe pas les rayons X afin que les rayons qui atteignent le photoconducteur n'augmentent pas la conductivité de celui-ci, soit dans la masse, soit latéralement le long de la surface. Ce phénomène pourrait provoquer une dégradation de l'image. Dans une variante, une couche de matière absorbant les rayons X peut être placée à la surface du photoconducteur qui est tournée vers l'espace 35. Cette couche doit être anisotrope afin que l'image formée par la charge soit transférée à travers la couche du photoconducteur, Les figures 7 et 8 représentent deux modes de réalisation avantageux selon cette configuration, le photo conducteur 42 étant porté par une plaque anisotrope 60, la couche conductrice 41 étant placée sur la couche 42. La plaque 60 peut comprendre plusieurs ergots 61 conducteurs de l'électricité formés dans un support 62 de verre, les ergots formant des trajets conducteurs de la surface de l'espace 35 à la couche photoconductrice.Les ergots 61 peuvent être en métal qui absorbe beaucoup les rayons X, et le verre 62 peut être un verre au plomb qui lui aussi les absorbe beaucoup. On note facilement que la plaque 60 ayant l'ensem- ble formé par les ergots peut être utilisée avec la couche conductrice 41 sous forme de bandes et aussi sous forme continue. La configuration matricielle des ergots permet l'utilisation d'un faisceau de lumière continue pour le balayage x - y ou à trame à la place d'un faisceau pulsé. La figure 9 représente une variante de la structure des figures 7 et 8, dans laquelle les ergots 61 aboutissent à une faible distance de la face inférieure de la plaque 60, la couche photoconductrice 42 étant placée dans les trous dans l'alignement des ergots. La couche conductrice 41 peut être continue ou formée de bandes, suivant le type de balayage et de lecture réalisé. La reconstruction de l'image créée par les rayons X peut setre réalisée de diverses manières. On suppose dans la description qui suit que la lecture du signal du photoconducteur, appelé signal de lecture, peut être réalisée avec une amplification convenable donnant le niveau nécessaire à l'utilisation des procédés décrits. La valeur initiale de la tension lue est de l'ordre d'un dixième de volt. On décrit dans la suite plusieurs procédés qui peuvent être utilisés. La liste n'est pas exhaustive, et tout autre procédé d'impressionou de reproduction connu des spécialistes entre dans le cadre de l'invention. Le nombre de points de données considérés est de l'ordre de 4.1in6 pour une image de 35,6 x 43,2-cm qui est normalement la plus grande dimension d'image considérée, avec une limite de résolution de 5 paires de lignes par millimètre et une fonction de transfert de modulation de 100 . Lorsque l'enregistrement et la reconstitution de l'image de rayons X peuvent durer 100 s, ce temps est partagé également entre tous les points, et chaque bit doit être traité en 20 MlS, c'est-à-dire à une fréquence-qui peut être facilement utilisée étant donné l'état actuel de la technique. Ce temps peut astre augmenté lorsque les points sont traités simultanément comme décrit précédemment.D'autres images de rayons X sont plus petites que la dimension 35,6 x 43,2 cm envisagée, si bien que le traitement est facilité de manière correspondante. Lorsqu'on utilise un calculateur, la reconstitution est réalisée après la lecture. Lorsque les données ont été manipulées, elles peuvent être conservées en mémoire et atteintes à la demande de l'opérateur. La plupart des procédés de reconstitution d'une image visible sont les mêmes, que l'image soit formée simultanément à la lecture ou après. En conséquence, on suppose que les procédés décrits dans la suite s'appliquent aux deux types de traitement de données sauf indication contraire. On considère dans la suite plusieurs procédés. Le procédé le plus simple met en oeuvre un laser assurant un balayage par trame. Ce procédé convient pour une image conservée par un calculateur ou une image lue par trame. Le récepteur ou film peut être toute matière sensible à la lumière du laser, par exemple un film normal à halogénure d'argent, un film à sec à l'argent, ou un film polyester revietu--d'un photoconducteur organique transparent. L'image est reproduité avec le signal de lecture qui module l'inten sité du faisceau laser. On obtient une échelle des gris lors de la variation du signal de lecture, proportionnellement à la quantité de rayons X absorbée dans la chambre de formation d'images. Le dispositif de modulation peut être classique. Le balayage du faisceau d'écriture peut être réalisé par des procédés mécaniques ou électro-optiques de type bien connu. Un autre procédé de formation d'images comprend l'utilisation d'un tube à rayons cathodiques assurant un balayage par ligne et associé à une optique de fibres. Dans cette configuration, le tube à rayons cathodiques est commandé par le signal de lecture. Le film défile devant le tube et enregistre l'image. Le film ou le récepteur peut être de tout type sensible au signal transmis par la matière électroluminescente du tube. Cet appareil est compatible avec une mémoire commandée par un calculateur et avec un appareil de lecture simultanée par trame. L'échelle de gris est obtenue par modification de l'intensité du faisceau électronique du tube ou par variation de la densité de points créés par unité de surface. Un autre procédé compatible avec la lecture à balayage par ligne est l'utilisation d'une plaque à ligne de fibres optiques éclairée par une source lumineuse continue. Dans cet appareil, un certain nombre de postes de modulation individuelle correspond au nombre de canaux simultanés de sortie utilisés dans l'appareil de lecture. Chaque canal de sortie commande le modulateur correspondant afin qu'il existe une correspondance biunivoque entre la tension et l'intensité lumineuse. Tout procédé de modulation de la lumière connu des spécialistes peut être utilisé à cet effet. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à l'utilisation d'une source de rayons X pour la formation d'une image électrostatique sur l'électrode 23, il faut noter qu'elle s'applique aussi à d'autres appareils utilisant des sources de radiations électromagnétiques créant des images électrostatiques par ionisation d'une matière absorbante. Dans le présent mémoire, le terme "optique" indique que la matière est sensible aux radiations électromagnétiques à la longueur d'onde des radiations émises par la source lumineuse, par exemple le laser décrit précédemment. Le spectre des radiations peut autre compris entre l'ultraviolet et l'infrarouge. REVENDICATIONS Appareil de lecture d'un dessin de charges électrostatiques, du type qui comprend une électrode et un dispositif de formation d'une image électrostatique sur l'électrode, ledit appareil étant caractérisé en ce que l'électrode comprend une première couche photoconductrice destinée à recevoir la charge électrostatique et capable d'être commutée sélectivement entre un premier état non conducteur de l'é- lectricité et un second état conducteur de l'électricité, par exposition à de la lumière, la première couche revenant au premier état lorsque l'exposition à la lumière est interrompue, et une seconde couche optiquement transparente et conductrice de l'électricité, l'appareil comprenant un dispositif de balayage d'un faisceau lumineux de commutation de photo conducteur sur la première couche et à travers la seconde couche, et un dispositif reliant la seconde couche à une mémoire destinée à conserver les données qui correspondent à la valeur de la charge aux points de l'électrode, la charge étant transférée sélectivement à la seconde couche à travers la première lorsque cette dernière est éclairée par le faisceau lumineux et est commutée à son second état conducteur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage comprend un dispositif de commande pulsée du faisceau lumineux, et un dispositif de déplacement du faisceau pulsé sur la première couche suivant plusieurs lignes parallèles. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage comprend un ensemble à fibres optiques délimitant un cercle à une extrémité et une droite à l'autre extrémité, cet ensemble ayant une face d'entrée de forme générale circulaire et une face de sortie rectiligne destinée à transmettre la lumière de la face d'entrée à la face de sortie, un dispositif dirigeant un faisceau lumineux vers la face d'entrée, et un dispositif destiné à déplacer la face de sortie sur la seconde couche. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde couche est continue, et l'appareil comprend un dispositif destiné à diriger le faisceau lumineux sur les fibres individuelles de la face d'entrée afin que le faisceau balaie la face de sortie. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage comprend deux miroirs, le premier formant un dispositif destiné à transformer un faisceau lumineux ponctuel en un faisceau lumineux rectiligne sur le second miroir, ce dernier comprenant un dispositif destiné à diriger la ligne lumineuse formée sur la première couche, et un dispositif destiné à déplacer la ligne formée sur la première couche. 6. Appareil selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que la seconde couche est continue, et l'appareil comprend un dispositif destiné à commander le faisceau lumineux sous forme d'impulsions. 7. Appareil selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que la seconde couche comprend plusieurs bandes parallèles. 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage comprend un ensemble à fibres optiques ayant une face de sortie recouvrant la seconde couche et une face d'entrée nettement plus petite que la face de sortie, afin que la lumière soit transmise le long des fibres de points de la face d'entrée à des points correspondants de la face de sortie, et un dispositif de déplacement du faisceau lumineux sur la face d'entrée. 9. Appareil selon l'une des revendications 2 et 8, caractérisé en ce que la seconde couche est continue. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la seconde couche comprend plusieurs bandes, et Itensemble à fibres optiques comprend plusieurs sous-ensembles ayant une extrémité circulaire et une extrémité rectiligne. 11. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode comprend une plaque conductrice anisotrope la première couche étant disposée au niveau de la plaque. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la plaque comprend plusieurs conducteurs électriques placés dans un support isolant. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les conducteurs électriques sont rangés en colonnes, et la seconde couche comprend plusieurs bandes alignées sur les colonnes. 14. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première couche comprend plusieurs points alignés sur les conducteurs électriques de la plaque.