Brevet FR2474175A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne un détecteur pour tomographie par diffusion Compton à 900. Elle concerne également les appareils de tomographie utilisant un tel détecteur. La tomographie par diffusion Compton à 900 utilise la propriété qu'a la matière de diffuser hors de leur trajectoire par effet Compton les rayons X ou X . On peut en effet utiliser les relations existant entre la diffusion Compton d'une part, et la densité électronique du matériau diffusant d'autre part, pour réaliser un effet tomographique : le flux du rayonnement diffusé-à âun angle donné par rapport au flux d'un rayonnement incident ne dépend que de la densité electronîque du matériau rencontre. L'utilisation d'un détecteur permet de mesurer ce flux et par conséquent de connaltre la densité électronique du matériau diffusant. La probabilité d'une telle diffusion, dans un élement de volume de matière, étant proportionnelle à la densité électronique de l'élément de matière considéré, on peut ainsi obtenir l'image de la matière. Des systèmes capables de faire des images grâce à l'utilisation de cette propriété connus dans l'art antérieur sont ceux décrits dans les comptes rendus des conférences de juin 78 au LETI à Grenoble. Dans un tel système, on utilise un pinceau étroit de radiations parallèles qui balaye la coupe du corps à observer, en synchronisme avec un détecteur muni d'un collimateur monodirectionnel. Les collimateurs couramment Utilisés ont dans la direction parallèle au pinceau du rayonnement-une ouverture très faible leur permettant d'avoir un rôle de focalisateur avec une bonne résolution spatiale, par exemple I mm, et dans la direction perpendiculaire au pinceau une ouverture moyenne de l'ordre de 300 ne permettant pas de collecter une part importante du rayonnement diffusé, donc nécessitant une dose importante de rayonnement pour obtenir une qualité d'image suffisante ce qui est un obstacle à l'utilisation de ce système en radiologie médicale. La présente invention concerne un détecteur pour tomographie par diffusion Compton à 900, permettant de remédier à ce dernier inconvénient. Dans le détecteur de l'invention, à la différence de ceux couramment utilisés dans l'art antérieur, l'ouverture de collection du rayonnement dans la direction perpendiculaire au faisceau incident, est très grande, O11Q peut aller jusqu'a 1800 et mme davantage ce qui permet de collecter une part importante du rayonnement diffusé.-On obtient ainsi une bonne qualité d'image en utilisant des dosas de rayonnement plus faibles que celles utilisées dans l'art antérieur. Le détecteur selon l'invention se distingue également de ceux utilisés dans l'art antérieur par son aptitude, dans certains cas, à opérer en mode analogique qui présente, par rapport au mode de comptage, seul utilisé dans l'art antérieur, l'avantage d'être plus rapide et plus facile à réaliser, de par la conception de son électronique. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent - figure 1 : le schéma d'un dispositif de tomographie par diffusion Compton à 900 utilisé dans l'art antérieur, - figure 2 : une vue schématique d'un détecteur selon l'invention suivant un premier mode de réalisation, - figure 3 : une vue schématique d'un détecteur selon l'invention suivant un deuxième mode de réalisation. La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de tomographie par diffusion Compton à 900 utilisé dans l'art antérieur. Sur cette figure l'indice 1 représente la source de rayonnement incident délivrant un pinceau étroit de radiations parallèles d'axe 2. Le corps à examiner 3 est placé sur le trajet du faisceau d'irradiation qui leb#ye.par tranches 4.un collimateur 5 dont la ligne focale est confondue avec l'axe du faisceau d'irradiation reçoit les rayons Compton diffusés 6 à 900 par le corps 4 et les transmet à un détecteur 7 constitué d'un barreau d'un cristal scintillateur. Le collimateur 5 a une ouverture très faible dans la direction parallèle au faisceau d'irradiation et une ouverture d'environ 300 dans la direction perpendiculaire. Une coupe éclatée permet d'apercevoir les canaux 51;- ce qui ne permet pas de collecter une quantité importante du rayonnement diffusé.Une série de photomultiplicateurs 8 sont placés au dessus du cristal scintillateur et transforment l'information lumineuse en signaux électriques constituant l'image du corps 3. La figure 2 représente un détecteur pour tomographie par diffusion Compton à 900 selon un premier mode de réalisation. Sur cette figure l'indice 1 représente la source de rayonnement incident X ou ç délivrant un pinceau étroit 2 de radiations parallèles qui balaye la coupe du corps à examiner, non représenté sur la figure, en synchronisme avec le détecteur 9. Le détecteur selon l'invention est constitué d'un ensemble de détecteurs élémentaires 10 mis côte à côte sur un axe parallèle à celui du pinceau de radiation, chaque détecteur élémentaire correspondant à un élément de résolution en position à une dimension. Ces détecteurs élémentaires sont constitués eux-mêmes de lames d'un matériau transparent et scintillateur, de l'ioduré de Césium par exemple. Ces lames sont identiques à des axes de couronne. Elles ont une épaisseur e de lmm environ, déterminant la résolution spatiale du système, le rayon r de la couronne est environ 400 mm, et centré sur la position du pinceau de rayonnement. L'arc a une ouverture voisine do 1800 par exemple. La largeur 1 de la couronne est comprise entre 3 et 6 mm pour permettre l'absorption du rayonnement. Les lames 10 sont empilées sur leur épaisseur. Le rayonnement est canalisé sur chaque lame par un collimateur 11 monodirectionnel centré sur le pinceau de balayage 12. La lumière émise dans une lame sous l'impact des rayons X ouest détectée sur les faces de la lame soit par des photodiodes, sont par des photomultiplicateurs régulièrement espacés sur chaque lame. Sur la figure nous n'avons représenté qu'un nombre limité de photodiodes Le signal électronique fourni par ces derniers éléments est transformé par un préamplificateur non représenté sur la figure. Le détecteur selon l'invention a une aptitude à faire de la discrimination en énergie. Dans ce cas, le préamplificateur donnera une tension proportionnelle à la lumière émise dans le scintillateur et donc proportionnelle à l'énergie du photon X ou# X reçu. Une sélection en énergie se fait alors en rejetant les impulsions pour lesquelles la valeur de la tension mesurée est en dehors d'une plage de réglage centrée sur l'énergie des photons diffusés une seule fois à 900. Les impulsions correspondant à la bonne énergie sont alors dirigées vers un compteur qui emmagasine le nombre des coups reçus par un détecteur élémentaire. Le détecteur selon l'invention peut, suivant une variante, fonctionner en mode analogique et non en mode de comptage comme c'est le cas dans la description précédente. Dans le cas du fonctionnement en mode analogique, la discrimination en énergie n'est évidemment plus possible. Pour avoir une bonne qualité d'image, on utilise une source standard de rayonnement X équipé d'une bonne filtration. Le mode analogique a l'avantage, par rapport au mode de comptage, d'etre plus rapide et de nécessiter une électronique beaucoup moins couteuse. La figure 3 représente un détecteur pour tomographie par diffusion Compton à 900, selon un deuxième mode de réalisation. Un tel détecteur 13 estforme par une série de barreaux détecteurs 14 de 5 mm d'épaisseur environ placés côte à côte et parallèlement. Chaque barreau a un collimateur 15 à une dimension convergent et centré surle pinceau de rayonnement incident 2 délivré par une source de radiation I. Le corps à observer placé sur le trajet# du pinceau 2 le balayant par tranches n'a pas été représenté sur la figure. Le collimateur recueille les rayons diffusés Compton à 900 par le corps. Il a une bonne résolution spatiale dans la direction parallèle au pinceau de rayonnement et une ouverture large dans la direction perpendiculaire.Cette ouverture est par exemple comprise entre /l0 et t/S00. En mettant ainsi côte à côte de dix à cent barreaux détecteurs centrés sur le pinceau de rayonnement on arrive à couvrir un angle de Tr environ ou plusXnécessairo pour utiliser au mieux la plupart des photons diffusés. Chaque barreau détecteur outre son collimateur est formé d'un barreau de matériau scintillateur par exemple de l'ioduré du césium. La lumière émise dans celui-ci par l'impact d'un photon de rayonnement X out est collectée par plusieurs photodiodes ou photomultiplicateurs disposés de sorte à fournir des signaux différents selon la position sur l'axe du barreau de l'impact du photon. On nta représenté sur la figure qu'un nombre limité de photodiodes 12. C'est cette aptitude qui, outre le collimateur, assure la résolution spatiale dans la direction parallèle au pinceau de rayonnement. A cette aptitude à déterminer la position, on peut adjoindre à chaque barreau détecteur une aptitude à la discrimination en énergie afin d'éliminer du comptage les impacts correspondant à des photons plusieurs fois diffusés, donc d'énergie inférieure à celle d'une fenetre centrée sur l'énergie d'un photon diffusé Compton une fois à 900. Untel détecteur, de par sa conception, ne peut fonctionner qu'en mode de comptage. Dans le texte, on entend par scintillateur tout système capable d'émettre des radiations lumineuses sous l'influence d'un phénomène ionisant. Les scintillateurs évoqués dans la description précédente sont des corps solides mais l'invention englobe également les détecteurs à cellules à gaz. REVENDICATIONS 1. Détecteur pour tomographie par diffusion Compton à 900 comprenant un ensemble d'éléments fournissant un signal lorsqu'ils sont exposés à un rayonnement ionisant Compton émis par le corps à observer, soumis lui-même à un rayonnement incident X ou y le balayant par tranches, caractérisé en ce que ces éléments sont répartis à la surface d'un secteur dont le corps occupe la région centrale. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit secteur présente une ouverture de 1800. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé- en ce que lesdits éléments sont des scintillateurs dont le signal est un signal lumineux et en ce qu'il comporte, associé à chaque scintillateur, un élément optique détectant ce signal. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments sont des cellules à gaz dont le signal est un signal électrique et en ce qu'il comporte des éléments associés détectant ce signal. 5. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface entourant le corps à observer est cylindrique et en ce que l'ensemble des scintillateurs est constitué de modules composés chacun d'un ou plusieurs scintillateurs élémentaires occupant une arche de cette surface. 6. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface entourant le corps a observer est cylindrique et en ce que l'ensemble des scintillateurs est constitué de modules composés chacun d'un ou plusieurs scintillateurs élémentaires occupant une tranche-parallèle aux génératrices du cyclindre. 7. Appareil de tomographie comprenant une source produisant un faisceau de rayons X ou g ,des moyens de déplacement de ce faisceau de manière à balayer par tranches le corps à observer, lequel est placé devant un détecteur disposé de manière à capter les rayons Compton émis à 900 par ce corps, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur selon l'une des revendications 1 à 6.