Brevet FR2484824A1 — publié le 19811224

l Dispositif pour la visualisation de couches du corps au moyen d'un rayonnement monoénergétique. La présente invention concerne un dispositif servant à déterminer la structure interne d'un corps, comportant au moins une source de rayons destinée à pro- duire un rayonnement primaire monoénergétique traversant le corps et de faible section, au moins un dispositif à diaphragme à fente disposé latéralement par rapport au trajet du faisceau primaire, dont une longeur de fente s'étend dans une direction transversale au faisceau pri- maire, un dispositif détecteur comportant des détecteurs distincts s'étendant transversalement à la longueur de la fente pour la détection d'un rayonnement dispersé produit par le faisceau primaire dans le corps et passant par le dispositif à diaphragme à fente, un dispositif électronique pour le traitement des signaux de détecteurs et un disposi- tif de visualisation pour les signaux de rayonnement dis- persé traités. Un tel dispositif est décrit dans la Demande de brevet allemand publiée ne 27 13 581. A l'aide de ce dis- positif, il est possible de déterminer la répartition des densités et, par exemple, la répartition des densités électroniques dans une couche d'un corps. Un corps à exa- miner est alors exposé, par exemple,à un fin faisceau mono- énergétique de rayons gamma. Le rayonnement parasite pro- duit dans le corps sur le trajet du faisceau primaire par- vient à une rangée de détecteurs par l'intermédiaire d'un diaphragme à fente placé latéralement par rapport au trajet du faisceau primaire, le diaphragme à fente et les détec- teurs étant disposés de manière que chaque détecteur ne puisse capter qu'une fraction limitée dans l'espace du rayonnement parasite produit par le faisceau primaire. Des signaux de sortie des détecteurs donnent donc une image qualitative de la répartition des densités dans le corps le long du faisceau primaire. Le corps peut ensuite être déplacé d'une distance correspondant environ à la largeur du faisceau primaire, perpendiculairement à celui-ci, de sorte qu'une exploration linéaire du corps est possible. Un tel dispositif à diaphragme à fente ou un tel disposi- tif détecteur peut aussi être placé des deux c8tés du faisceau primaire pour augmenter le rayonnement parasite a mesurer. Le nombre de photons parasites frappant un dé- tecteur à travers le diaphragme à fente est toutefois relativement faible parce que la largeur du diaphragme à fente doit être maintenue petite en vue de l'obtention d'un bon pouvoir de résolution spatial pour le système. Pour obtenir des images des couches du corps de bonne qualité, le corps à examiner est, pour cette raison, exposé à une dose de rayonnement relativement élevée. L'invention a pour but de procurer un disposi- tif permettant de déterminer la structure interne dtun corps,-au moyen duquel le corps puisse être exposé à une dose de rayonnement plus faible sans que la qualité des images des couches du corps en soit diminuée. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif à diaphragme à fente comporte plusieurs ouvertures de diaphragme en forme de fente dis- posées parallèlement les unes à côté des autres, des élé- ments détecteurs fournissent des signaux de sortie de détecteurs dépendant de l'énergie et sont connectés à-un circuit électronique assurant une discrimination énergé- tique des signaux de sortie de détecteurs et formant à partir des signaux de sortie de détecteurs, pour chaque énergie de rayonnement, des signaux dispersés, ce cir- cuit électronique étant connecté à un circuit de sélec- tion destiné à sélectionner, parmi les signaux dispersés de tous les détecteurs, les signaux dont le rayonnement dispersé provient d'une région commune du corps activée par le faisceau primaire, et le circuit de sélection pour la détermination et la visualisation de la structure in- terne du corps au moyen des signaux dispersés qui sont sélectionnés est connecté à un dispositif de traitement électronique. Grâce au plus grand nombre d'ouvertures du diaphragme à fente, la sensibilité d'un tel dispositif pour un pouvoir de résolution spatial égal du système peut être accrue de manière considérable parce que l'ou- verture du dispositif à diaphragme est agrandie par rap- port à celle du diaphragme à fente connu d'une manière correspondant au nombre M des ouvertures du diaphragme à fente. C'est pourquoi il est possible d'obtenir, par exemple, des images de couches du corps avec le même rap- port signal/bruit que dans le dispositif connu, mais toute- fois pour une dose de rayonnement valant 1/M fois celle utilisée dans ce dispositif connu. On peut également ob- tenir de cette façon de meilleures images de couches du corps pour une même dose de rayonnement. Une forme d'exécution de l'invention est repré- sentée à titre d'exemple aux dessins annexés, dans les- quels: la figure 1 est une vue en coupe d'un disposi- tif d'examen comportant un dispositif à diaphragme à fente qui présente plusieurs ouvertures du diaphragme en forme de fente; la figure 2 illustre l'intensité du rayonnement frappant un détecteur en fonction de son énergie, et la figure 3 est un schéma synoptique pour le traitement des signaux de sortie de chaque fois un dé- tecteur. La figure 1 est une vue en coupe d'un disposi- tif d'examen conforme à l'invention. Ce dispositif comporte une source de rayonnement monoénergétique 1, par exemple le 137 Cs de 663 keV, dont le rayonnement est diaphragmé au moyen d'un diaphragme 2 jusqu'à un faisceau primaire 3 de petite section, qui traverse un corps 5 placé sur une table 4. Le rayonnement parasite obtenu dans le domaine du corps 5 traversé par le faisceau primaire 3 atteint, par l'intermédiaire d'un dispositif à diaphragme 6, 6' qui comporte diverses ouvertures de diaphragme en forme de fen- te 7, 7' disposées parallèlement les unes à côté des autres, perpendiculaires au faisceau primaire 3 et de préférence déplaçables dans le sens de la largeur, chaque fois un groupe de détecteurs 8, 8' (dispositif détecteur) qui est formé d'un grand nombre de détecteurs distincts 9, 9' disposés les uns à coté des autres et, par exemple, parallèlement au faisceau primaire 3. Les détecteurs 9, 9' peuvent, par exemple, avoir la forme d'une bande et être placés d'une manière telle que leur extension principale soit perpendiculaire au faisceau primaire 3 ou parallèle à la longueur des ouvertures de diaphragme en forme de fente 7, 7'. Pour explorer diverses régions du corps, le corps 5 est monté déplaçable par rapport au dispositif d'examen. Si l'énergie du rayonnement de la source de rayonnement 1 a, par exemple, la valeur Eo, l'énergie E(Q) du rayonnement dispersé sous l'angle Q par rapport à la direction du faisceau primaire est indiquée d'une manière générale par: E m. c c e(Q) e O) 202Q m c2 + EO(1-cos 0) e o me est la masse électronique et c est la vitesse de la lumière. Grâce au dispositif à diaphragme 6, 6' placé entre le corps 5 et le dispositif détecteur 8, 8', pour chaque détecteur 9b, plusieurs trajets de rayonnement dispersé, sur la figure 1 par exemple quatre trajets a à d, sont diaphragmés et forment chaque fois un autre angle Q avec le faisceau primaire 3. Le rayonnement dispersé qui suit ces trajets a à d possède ainsi chaque fois une énergie E(Q) différente qui-est déterminée au moyen de la formule 1. Le spectre énergétique du rayonnement I = f(E) mesuré par le détecteur 9b correspond alors à la réparti- tion indiquée sur la figure 2. Le rayonnement dispersé d'énergie E(Q4) suit le trajet d sur la figure 1 (signal dispersé I4), tandis que le rayonnement dispersé d'éner- gie E(91) suit le trajet a (signal dispersé Il). IO indique le rayonnement de fond qui est formé, entre autres,par la conversion énergétique incomplète du rayonnement para- site à l'intérieur du détecteur 9b en des signaux de sortie de détecteurs correspondants, par une dispersion multiple et par le bruit du détecteur. Si ce rayonnement de frnxd est soustrait d'une manière correcte des signaux dispersés Il...I4, il est possible de déterminer chaque fois pour un détecteur 9, 9', par exemple 9b,-le rayonne- ment dispersé (intensité) frappant réellement le détec- teur et traversant chaque fois une ouverture de diaphragme en forme de fente 7, 7'. A cet effet, les détecteurs 9, 9' doivent avoir un pouvoir énergétique de résolution rela- tivement grand. Si on utilise, par exemple, des détecteurs à semiconducteurs Ge/ILi refroidis, le dispositif à dia- phragme 6, 6' peut comporter environ 20 ouvertures du diaphragme en forme de fente 7, 7', lorsqu'on utilise du 137 Cs (662 keV) comme 5ource de rayonnement. Si, pour chacun des détecteurs 9, 9', un tel spectre énergétique I = f(E) est connu, la structure in- terne du corps 5 le long du faisceau primaire 3 peut en être déduite, par exemple la densité électronique du corps le long du faisceau primaire 3 peut être déterminée. On procède, par exemple, pour le point P sur la figure 1, en choisissant dans les spectres énergétiques des détec- teurs 9a à d, au moyen d'un circuit de sélection 12 (fi- gure 3) les signaux dispersés dont le rayonnement disper- sé provient du point commun P. Ceci est possible sans plus parce que, pour une disposition géométrique fixe des détecteurs 9, 9' par rapport au dispositif à diaphragme 6, 6' et au faisceau primaire 3 le point P peut être établi sans ambiguïté par l'intermédiaire de la position énergétique des signaux dispersés dans les spectres cor- respondants. Les signaux dispersés sélectionnés et se rapportant au point P sont alors utilisés dans le traite- ment ultérieur par exemple par le fait que l'atténuation du faisceau primaire 3 dans le corps 5 et l'atténuation du rayonnement dispersé le long des trajets a à d de rayonnement dispersé sont prises en considération, ce qui est déjà décrit dans la demande de brevet allemand publiée déjà citée. Ensuite, les signaux dispersés ou les densités électroniques obtenues à partir des signaux dispersés ainsi traités sont utilisés pour le calcul d'une moyenne, par exemple d'une moyenne pondérée. La figure 3 est à nouveau un schéma synoptique du circuit pour le traitement des signaux de sortie de détecteurs. Un détecteur, par exemple le détecteur 9b, est chaque fois connecté à un circuit électronique 10 qui trie -les signaux de srtie de détecteur en fonction de l'énergie du rayonnement dispersé I(Q1)... I(OM) passant par les M ouvertures dedLaphragme en forme de fente 7 et qui forme des signaux dispersés Il...IM à partir des signaux de sor- tie de détecteur associés chaque fois à une énergie de rayonnement dispersé. Le circuit électronique 10 peut com- porter M circuits 11 formant des fenêtres d'énergie qui ne fournissent un signal de sortie que lorsque le signal d'entrée (signal de sortie de détecteur) se trouve dans un domaine de grandeur déterminé correspondant à un do- maine d'énergie prédéterminé du rayonnement dispersé. Les signaux de sortie des circuits 11 associés chaque fois à un domaine d'énergie sont alors additionnés pour produire les signaux dispersés I1...IM, ce qui peut aussi être ef- fectué par le circuit électronique 10. Les circuits électroniques 10 de tous les détecteurs 9, 9' sont eux-mêmes connectés à un circuit de sélection 12 commun, auquel sur la figure 3 un seul cir- cuit 10 est connecté pour plus de clarté. Tous les autres circuits 10 sont connectés de la même manière aux en- trées A du circuit de sélection 12 qui sélectionne lui- même parmi les signaux dispersés associés à tous les détecteurs 9, 9' chaque fois les signaux dont le rayonne- ment dispersé provient d'une région commune P du corps activée par le faisceau primaire 3. Le- circuit de sélection 12 est connecté, en outre, à un dispositif de traitement électronique 13 qui effectue la correction des signaux dispersés sélectionnés en ce qui concerne l'atténuation du faisceau primaire 3 et du rayonnement dispersé le long des trajets de rayon- nement dispersé a à d dans le corps 5. De plus, un forma- teur de valeur moyenne 14 est présent et permet de faire la moyenne des densités électroniques (signaux de densité électronique qui sont dérivés des signaux dispersés en question) formées à partir des signaux parasites ainsi traités. Le formateur de valeur moyenne 14 peut être connecté à une mémoire 15 pour le stockage de facteurs de pondération destinés à la formation de la valeur moyenne pondérée. Un moniteur 16 pour la reproduction des valeurs moyennes formées ou de la répartition structurelle du corps est, en outre, connecté au dispositif de traitement 13. REVENDICATIONS: 1. Dispositif servant- à déterminer la structure in- terne d'un corps, comportant au moins une source de rayons destinée à produire un rayonnement primaire monoénergéti- que traversant le corps et de faible section, au moins un dispositif à diaphragme à fente disposé latéralement par rapport au trajet du-faisceau primaire, dont une longueur de fente s'étend dans une direction transversale au fais- ceau primaire, un dispositif détecteur comportant des dis- positifs détecteurs distincts s'étendant transversalement à la longueur de la fente pour la détection d'un rayonne- ment dispersé produit par le faisceau primaire dans le corps et passant par le dispositif à diaphragme à fente, un dispositif électronique pour le traitement des signaux de détecteurs et un dispositif de visualisation pour les signaux de rayonnement dispersé traités, caractérisé en ce que le dispositif à diaphragme à fente (6, 6') comporte plusieurs:-ouvertures de diaphragme en forme de fente (7, 7') disposées parallèlement les unes à côté des autres, des éléments détecteurs (9, 9') fournissent des signaux de sortie de détecteurs dépendant de l'énergie et sont con- nectés à un circuit électronique (10) assurant une discri- mination énergétique des signaux de sortie de détecteurs et formant à partir des signaux de sortie de détecteurs, pour chaque énergie de rayonnement, des signaux dispersés (Il...IM), ce circuit électronique étant connecté à un cir- cuit de sélection (12) destiné à sélectionner,, parmi les signaux dispersés de tous les détecteurs, les signaux dont le rayonnement dispersé provient d'une région commune du corps activée par le faisceau primaire (3), et le circuit de sélection pour la détermination et la visualisation de la structure interne du corps au moyen des signaux dis- persés qui sont sélectionnésest connecté à un dispositif de traitement électronique (13). 2. Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le dispositif de traitement électronique (13) est équipé pour la formation de valeurs moyennes de signaux de dispersion sélectionnés ou de signaux qui en sont dérivés. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les détecteurs (9, 9') sont en forme de bande dont l'extension principale s'étend parallèlement à la longueur de la fente. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3 incluse, caractérisé en ce-que les détec- teurs (9, 9X) sont des détecteurs à semiconducteurs. 5. Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la largeur des ouvertures du diaphragme à fente est réglable.