Brevet FR2518818A1 — publié le 19830624

Dispositif de conversion d'une image radiologique. L'invention concerne un dispositif de conversion d'une image radiologique avec une combinaison qui est constituée par une couche Röntgen-photoconduc- trice portée par une électrode transparente aux rayons X et par une couche isolante qui est constituée par une substance capable de devenir conductrice sous l'action de la lumière et qui porte sur sa face extérieure une électrode transparente à la lumière. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans "Journal of Applied Photographic Engineering" Vol. 4, No. 4, 1978, pages 178 à 182. Pour visualiser des images constituées par des charges électriques, qui sont produites à l'aide de rayons X sur une couche à semiconduction photoélectrique, on connaît toute une série de procédés divers. L'image constituée par des charges peut par exemple être développée à l'aide de particules de pigments chargées, de la façon habituelle de l'élec- trophotographie. Ceci exige toutefois, d'une part, du temps et,d'autre part, un appareillage de développement onéreux. Pour introduire l'image constitué par des charges électriques dans un tube à vide poussé, elle peut être balayée avec des électrons, selon la technique de la télévision. Mais ceci exige pour l'enceinte à vide, un tube peu maniable et conduit, pour ce qui concerne le signal, à une résolution faible de même qu'à un régime de volume faible. Une transformation en signaux d'image électriques, qui seraient susceptibles d'être reproduits selon la technique de télévision, est également possible à l'aide d'un balayage, sans contacts, par un électromètre, mais cela est lié à une dépense en temps élevée et à une précision mécanique des plus poussée. Enfin, un balayage avec un rayon lumineux (par exemple laser) est possible, afin d'obtenir un train de signaux d'image électriques,susceptibles de restitution. Mais, dans les dispositifs connus de ce genre, on n'obtient, par rapport au signal total reçu, qu'un signal d'image faible (facteur 100), c'est-à-dire que le rapport signal-bruit est faible. C'est la raison pour laquelle il a été propose selon la publication sus-mentionnée, un dispositif dans lequel le semiconducteur photo électrique est recouvert d'une feuille isolante, des électrodes étant apposées sur les deux cotés extérieurs de cette combinaison, électrodes parmi lesquelles au moins celle qui porte contre la couche isolante est transparente à la lumière, tout comme la couche isolante. La contre-électrode peut être utilisée comme base pour la réalisation de cette disposition par couches, et elle peut être constituée par un matériau transparent aux rayons X, par exemple en aluminium. Aux deux électrodes, on applique une tensionesuffisamment importante pour que se forme, dans le semiconducteur, le champ E qui est nécessaire.Mais ce champ ne doit être présent que pendant l'éclairage et pendant la lecture des signaux électriques, en sorte que l'on peut utiliser des semiconducteurs à résistance relativement faible ( > 1012 fl cm). Mais, dans ce cas, il est désavantageux que le semiconducteur doive satisfaire, du point de vue de ce qui concerne ses propriétés, tant l'éclairage primaire que l'éclairage de balayage. Dans le cas de la production d'une image radiologique, on utilise, en raison de l'absorption, nécessaire, de quantum de rayons X ( > 30 %) des semiconducteurs, une couche épaisse ( > 100 #), étant noté que la sensibilité S est proportionnelle à la tension qui est appliquée. Afin de pouvoir obtenir des signaux qui soient-utili- sables au balayage, tant pendant l'inscription de l'image que lors de sa lecture, il faut, pour cette raison, appliquer, dans les deux opérations, une tension élevée, de par exemple UO =3000 V. Après l'inscription de l'image, une tension U(xy) = U0 - U0 S (y) . D(xy) est appliquée à la surface limite entre la couche photoconductrice et la couche isolante. Un balayage avec un faisceau lumineux, à une sensibilité S du semiconducteur par rapport au faisceau lumineux S = U . S(L) . L(L = 10 mW puissance de la source lumineuse), donne le signal suivant (par exemple une diminution de la tension bV) AV(xy) = LU0 - UO U S(y) . D(xy) ] - CU, -U0 . S(y). D(xy)i . S(L) . L = UO [ 1 - S(y) D(xy)][1 - S(L). L] AV(xy) = 0 à 100 V (diminution de tension en xy) D(xy) = 0 à 100 01R (débit de dose en -xy) L = 10 mW (intensité lumineuse) S(&gamma;) = 0,3/mR (sensibilité aux rayons &gamma; ou X) S(L) = 3 . 10-3/mW (sensibilité àla lumière). Mais, en raison de S(L) . L Bien entendu, on ne mesure pas, comme cela est courant, la diminution de la tension elle-même-, mais la charge qui s'écoule et qui est équivalente à la diminution de la tension. La présente invention a pour objet d'obtenir un signal d'image important, avec un rapport signalbruit amélioré, dans le cadre d'un dispositif de conversion d'une image radiologique du type rappelé en tête du présent mémoire. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait qu'entre la couche semiconductrice sous l'effet des rayons X (RHL) et la caniche semiconductrice sous l'effet de la lunière (IHL) est disposée une couche électriquement isolante. Une première forme de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention est caractérisée par le fait que la couche (RHL) est choisie parmi le sélénium (Se) ou l'oxyde. de germanium-bismuth (Bil2GeO20), ou parmi les oxydes, les séléniures, les sulfures de zinc (Zn), de cadmium (Cd), de mercure (Hg) de tungstène (W), de plomb (Pb) et de l'antimoine (Sb), que la couche LHL est choisie parmi le groupe des semiconducteurs organiques ou des oxydes, des séléniures, des sulfures de zinc (Zn) et d'arsenic (As) ou parmi le silicium (Si) ou l'arséniure de gallium (GaAs), avec des variantes connues, et que la couche isolante est réalisée avec une couche organique telle que le polyéthylène, le Mylar ou un polyimide. De préférence, l'électrode portée par la couche LHL est subdivisée en plusieurs éléments, de préférence en plusieurs bandes. Grâce à la mise en oeuvre d'un semiconducteur photoélectrique sensible à la lumière, comme matériau pour la couche isolante, on peut appliquer, pendant l'exposition aux rayons X, aux deux électrodes une différence de tension tellement élevée, qu'il règne, dans le Rontgen-semiconducteur, une intensité de champ suffisamment élevée de par exemple 105 V/cm. Après l'exposition aux rayons X, les deux électrodes sont court-circuitées entre elles-en sorte qu'à la surface-limite, entre la couche semiconductrice sous l'effet des rayons X (RHL, Ro"ntgen-semiconducteur) et la couche semiconductrice sous l'effet de la lumière (LHL, photo-semiconducteur), s'accumule une image constituée par des charges, image qui, dans sa répartition, correspond à la répartition des intensités des rayons X dans la section transversale de l'image, c'est-à-dire qu'en face des deux électrodes on obtient, au niveau de la surface-limite, une répartition de potentiel V(xy) Si cette disposition par couches' est balayée à l'aide d'un faisceau de lumière ou de laser, l'ima- #ge constituée par les charges est détruite et V(xy) tend vers 0.Les charges qui sont mémorisées capacitivement dans les électrodes fournissent alors le signal d'image S(xy). Si dans ce cas la couche RHL est insensible aux rayons de balayage, le signal peut seulement être prélevé au niveau de l'électrode qui porte contre la couche LHL. Dans la disposition par couches sus-indiquée, on pose à la couche RHL l'exigence d'une grande sensibilité aux rayons X et d'une résistance d'obscurité élevée. La couche LHL doit présenter une photoconductibilité élevée avec une tension de saturation aussi faible que possible et une faible sensibilité aux rayons X. Dans le cas des couches LHL connues, ces conditions sont en général de toutes façons satisfaites, car les couches utilisées sont très minces et que, de plus, elles possèdent éventuellement un numéro atomique effectif faible (par exemple photocon ducteurs organiques) et que finalement le rayonnement X est déjà très affaiblì~lorsqulil pénètre dans la couche LHL. Une combinaison appropriée peut par exem ple être constituée sur une feuille d'aluminium comme support et comme première électrode.Sur cette feuil le on peut déposer par évaporation du sélénium, comme couche RHL. Finalement, on dépose, sous une forme connue, du trisélénlure d'arsenic (As2Se3). Comme elec- trode de couverture transparente, on peut déposer par exemple du stannate d'étain (snob). Si les couches semiconductrices RHL et LHL sont accordées entre elles, en raison des bords de leurs bandes de Fermi et de conduction, de façon que les porteurs de charges ne soient pas retenus au niveau de la surface-limite qui est formée entre elles, on peut déposer entre les deux couches, une couche électriquement isolante. Comme isolant pour cette couche isolante, on peut utiliser le Mylar ou autres produits similaires. Il faut simplement veiller à ce que cette couche soit très mince, de par exemple der avec celle qui# est réalisée sans couche isolante. Tout comme dans ce dernier cas, il faut toutefois réaliser, après la lecture des signaux d'image et avant la réutilisation de la disposition par couches en vue de produire une nouvelle image constituée par des charges, une décharge par un envoi massif de ~lumière. Ceci peut être réalisé par exemple avec de la lumière blanche. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Dans la figure, on a représenté schématique ment une vue d'ensemble d'un dispositif de prise de vue réalisé selon l'invention. Dans la figure 1, la référence 1 désigne une source de rayons X, à partir de laquelle un patient est irradié à l'aide d'un faisceau de rayons 2. L'image radiologique ainsi réalisée parvient sur un dispositif de prise de vue 4, conforme à l'invention. Ce dispositif 4 est constitué par une électrode 5 constituée, en tant que support, par une tôle d'aluminium de 2 mm d'épaisseur, par une couche Rontgen-photoconductrice 6 déposée sur cette électrode, par une couche photosemiconductrice 7 portée par ladite couche 6 et par une électrode 8. Les deux électrodes 5 et 8 sont reliées, par l'intermédiaire de conducteurs 9 et 10, de même que par l'intermédiaire d'un commutateur 11, possédant les possibilités de commutation lIa et Plb, à une source de tension 12. En outre, les conducteurs 9 et 10 sont reliés à une résistance 13 et à un amplificateur 14. Ce dernier est relié, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique 15, à un appareil de traitement 16 pour les signaux d'image, lequel est, par ailleurs, en liaison avec un dispositif de balayage 17 à partir duquel un rayon laser 18 est issu, qui traverse l'électrode 8 et qui balaye la couche semiconductrice 7 du dispositif de prise de vue 4. L'appareil 16 comporte un microprocesseur 19 dans lequel le signal arrive en provenance du convertisseur analogique-numérique 15. A l'aide du microprocesseur, un signal de commande est appliqué, par l'intermédiaire d'un conducteur 20, au dispositif de balayage 17, en vue de commander le mouvement de balayage du rayon 18. En outre, le signal est appliqué, par l'intermédiaire d'une liaison 21, à une mémoire 22 à partir de laquelle le signal d'imag#e peut être appliqué, par l'intermédiaire d'une ligne 23, à une calculatrice 24. Finàlement, le signal arrive, par l'intermédiaire d'une ligne 25, à un moniteur de télévision 26 sur l'écran 27 duquel il peut être visualisé. L'image du patient 3, formée par le rayonnement dans la couche RHL 4, à l'aide du faisceau de rayons 2, donne, en raison de la tension de 3000 V qui est appliquée aux électrodes 5 et 8, une distribution de charges, dans la surface-limite entre les couches 6 et 7, qui correspond à la répartition des intensités dans le faisceau de rayonnement 2.Si après l'action du faisceau de rayonnement 2 sur la couche 6, c1est-à-dire après la mise hors service de la sour-ce de rayons X l,#à l'aide du commutateur 11 dans la position de commutation llb, la tension appliquée aux électrodes 5 et 8 est court-circuitée et si à l'aide de 16; c'est-à-dire un dispositif de balayage au laser, un rayon laser 18 est guidé, en balayage, sur le dispositif 4, ce rayon 18 traverse une élec brode 8 constituée par du stannate d'étain (SnO2) et ayant une épaisseur de 5 mm, pour pénétrer dans la couche LHL 7 qui est constituée par du séléniure d'arsenic (As2Se3) et ayant environ une épaisseur de 15 vm. Ce faisant, le rayon 18 fait en sorte que l'image formée par des charges au niveau de la surface-limite 28 puisse arriver, sous la forme d'un train de signaux d'image et par l'intermédiaire des conducteurs 9 et 10, à l'amplificateur 14. Après passage par le convertisseur 15 et après traitement, en soi connu, dans l'appareil 16, la radioscopie du patient 3 peut apparaître sur l'écran 27 du moniteur 26. Le dispositif de traitement de l'image et de télévision qui sont schématiquement indiqués dans l'appareil 16, peut être réalisé, comme cela est décrit dans "Röntgen-praxis" 6 (1981), pages 239 à 246, en technique radiologique numérique, en sorte qu'il devient possible de procéder à des modifications supplémentaires de la luminosité, du contraste et autres caractéristiques de la radioscopie. Dans la disposition par couches 4, on a disposé sur la surface-limite 28, entre la couche RHL 6 et la couche LHL 7, une couche électriquement isolante supplémentaire 29. De ce fait, 11 image constituée par des charges w(xy) se forme sur la surface-limite 28, entre les couches 6 et 7. Cette image constituée par des charges est compensée, lors de la lecture à l'aide du rayon 18, par une image -w(xy) qui se forme pendant cette lecture. Après la lecture, les images w(xy) et -w(xy) qui sont formées par des charges sont effacées par un éclairage, à la lumière, des deux couches semiconductrices 6 et 7. Etant donné que le rapport signal-bruit, lors de la lecture de l'image constituée par des charges, dépend de la capacité de l'électrode de signal 8, il est souvent avantageux de subdiviser celle-ci en bandes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de conversion d'une image radiologique avec une combinaison qui est constituée par une couche R5ntgen-photoconductrice portée par une électrode transparente aux rayons X et par une couche isolante qui est constituée par une substance capable de devenir conductrice sous l'action de la lumière et qui porte sur sa face extérieure une électrode transparente à la lumière, caractérisé par le fait qu'entre la couche semiconductrice sous l'effet des rayons X (RHL) et la couche semiconductrice sous l'effet de la lumière (LHL) -est disposée une couche électrique- ment isolante. 2. Dispositif de conversion d'une image radiologique selon la revand4cation 1, caractérisé par le fait que la couche RHL est choisie parmi le sélénium (Se) ou l'oxyde de germanium-bismuth (Bi12Ge020 > , ou parmi les oxydes, les séléniures, les sulfures de zinc (Zn), de cadmium (Cd), de mercure Eg), de tungstène (W), de plomb (Pb) et de l'antimoine (Sb), que la couche LHL est choisie parmi le groupe des semiconducteurs organiques ou des oxydes, des séléniures, des sulfures de zinc (Zn) et d'arsenic (As) ou parmi le silicium (Si) ou l'arséniure de gallium (GaAs), avec des variantes connues, et que la couche isolante est réalisée avec une couche organique telle que le polyéthylène, le Mylar ou un polyimide. 3. Dispositif de conversion d'une image radiologique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'électrode portée par la couche LHL est subdivisée en plusieurs éléments. 4. Dispositif de conversion d'une image radiologique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la subdivision est effectuée en bandes.