Brevet FR2538114A1 — publié le 19840622

-2538114 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de tomographie à film Elle s'applique no- tamment au contrôle non destructif de pièces danis l'In- dustrie. On connaît des procédés et des dispositifs de tomographie principalement utilisés dans le domaine mé- dical pour examiner des patients et fondés sur le trai- tement d'informations obtenues à partir de détecteurs de rayonnements émis par une source et ayant traversé un objet, en l'occurrence, un patient, de façon à recons- truire l'image d'une section transverse du patient Ces procédés et ces dispositifs présentent l'inconvénient de -nécessiter des moyens électroniques de traitement d'in- formations complexes et coûteux. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de tomographie qui ne présentent pas cet inconvénient, notamment en ce qu'ils sont beaucoup plus simples et bien moins coûteux que les procédés et les dispositifs connus cités plus haut. De façon précise, la présente invention vise un procédé de tomographie d'un objet suivant une section de celui-ci contenue dans un plan, caractérisé en ce qu'il consiste à irradier l'objet au moyen d'une source de rayonnement tout en animant cet objet et un film pla- cé à la suite de l'objet par rapport à la source, sensi- ble audit rayonnement et également contenu dans un plan, de mouvements de rotation synchrones et de même sens, respectivement autour d'un premier axe et d'un second axe parallèles, disposés de manière que le premier axe se transforme en le second axe par une homothétie de rapport positif et de centre la source, l'objet et le film étant disposés de manière qu'ils demeurent exposés audit rayonnement lorsqu'ils effectuent leurs mouve- ments de rotation, que le plan contenant la section de l'objet se transforme en le plan-contenant le film par l'homothétie transformant le premier axe en le second axe et que ces plans forment avec les axes des angles - d'une même valeur supérieure ou égale à O et inférieure à 900, de façon à former sur le film l'image d'au moins une partie de ladite section. L'invention vise également un dispositif de tomographie d'un objet suivant une section de celui-ci contenue dans un plan, comprenant une source de rayonne- ment pour effectuer une irradiation de l'objet, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre s un film placé à la suite de l'objet par rapport à la source, sensible audit rayonnement et également conte- nu dans un plan, un support pour l'objet et un support pour le film, et des moyens pour animer l'objet et le film, par l'in- termédiaire de leurs supports respectifs, de mouve- ments de rotation synchrones et de même sens, respec- tivement autour d'un premier axe et d'un second axe parallèles, disposés de manière que le premier axe se transforme en le second axe par une homothétie de rap- port positif et de centre la source, l'objet et le film étant disposés sur leurs supports respectifs de manière qu'ils demeurent exposés audit rayonnement lorsqu'ils effectuent leurs mouvements de rotation, que le plan contenant la section de l'objet se transforme en le plan contenant le film par l'homothétie transformant le premier axe en le second axe et que ces plans forment avec les axes des angles d'une même valeur supérieure ou égale à O et inférieure à 90 , de façon à former sur le film l'image d'au moins une partie de la- dite section, en effectuant simultanément ladite irr-a- diation et lesdits mouvements de rotation. Selon une caractéristique préférée du dispo- sitif objet de l'invention, les mouvements de rotation consistent en des rotations d'un nombre entier N de tours, le nombre N étant au moins égal à un On obtient ainsi une meilleure définition de l'image. Selon un mode de réalisation particulier-du dispositif objet de l'invention, les moyens pour animer l'objet et le film desdits mouvements de-rotatfon-com- prennent un motoréducteur apte à entraîner lesdits sup- ports en rotation, dans le même sens et de façon syn- chrone, autour d'axes parallèles formant respectivement lesdits premier et second axes. Selon un autre mode de réalisation particu- lier-, ce dispositif comporte en outre des moyens pour effectuer des déplacements de l'objet et du film relati- vement l'un par rapport à l'autre, parallèlement 4 aux premier et second axes. Selon un autre mode de réalisation particu- lier, ce dispositif comporte en outre des moyens pour effectuer des déplacements de l'objet et du film relati- vement l'un par rapport à l'autres perpendiculairement aux premier et second axes. Le dispositif peut alors également comporter, selon un autre mode de réalisation particulier, des moyens pour effectuer l'une au moins des deux inclinai- sons de l'objet et du film, par rapport aux premier et second axes, c'està-dire des moyens d'inclinaison de l'objet par rapport au premier axe et/ou des moyens d'inclinaison du film par rapport au second axe. Selon un autre mode de réalisation particu- lier, la source est un générateur de rayons X et le film est un film radiographique pour rayons X. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma explicatif du pro- cédé de tomographie objet de l'invention, la figure 2 est une vue schématique d' un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, et 4 2538114 les figures 3 et 4 sont des vues schémati- ques d'autres modes de réalisation particuliers du dis- positif objet de l'invention Sur la figure 1, on a représenté un schéma explicatif du procédé de tomographie selon l'invention. On irradie un objet O au moyen d'un faisceau F de rayons X ou y parallèles On considère une section S de l'objet O définie par l'intersection de cet objet O par un plan P 2, ainsi qu'une droite A 2 coupant le plan P 2 en un point D 2 Par une translation L parallèle au faisceau F et de même sens que celuici, le plan P 2 et la droite A 2 se transforment respectivement en le plan Pl et en la droite A, qui coupe le plan Pl en un point D 1. Deux points A 2 et B 2 de la section S, respec- tivement atteints par des rayons a 2 et b 2 du faisceau F, ont respectivement pour images les points A 1 et Bl sur le plan Pi L'image sur ce plan Pl d'un point C 2 de l'objet O également situé sur le rayon a 2 mais n'appar- tenant pas à la section S est confondue avec le point A 1. On effectue alors une rotation d'angle î de l'objet O autour de la droite A 2 o Par cette rotation, le plan P 2, le point A 2, le point B 2 et le point C 2 se transforment respectivement en le plan P'2, le point A'2, le point B'2 et le point C'2, la nouvelle position de la section S & la suite de cette rotation étant repé- rée sur la figure 1 par la surface S contenue dans le plan P'2 et contenant bien entendu les points A'2 et 2- B'2 Par une rotation d'angle a de même sens que la rotation précédente, autour de la droite a 1, le plan P 1, le point A 1, le point Bl et le point C 1 se transforment respectivement en le plan P'l, le point A'1, le point B'1 et le point C'1 Les deux points A'2 et B'2 du plan P'2, respectivement atteints par des rayons a'2 et b'2, ont respectivement pour images les points A'l et B'1 sur le plan P'l, alors que le point C'2, atteint par un rayon c'2, a pour image sur le plan P'1 le point C'1 qui n'est pas confondu avec le point A'1. D'une façon générale, lors de rotations syn- chrones et de même sens de l'objet O autour de la-droite à 2 et du plan Pl autour de la droite A 1, seuls les points de la section S conservent leurs images dans le plan Pl et ces images demeurent en outre les mêmes au cours des- dites rotations Au contraire, tout point de l'objet O non contenu dans la section S, a son image dans le plan Pl rendue floue au cours de ces rotations Par consé- quent, en remplaçant le plan Pl par un film plan, sensi- ble au rayonnement X ou Y considéré, et en animant l'ob-. jet O et le film de mouvements de rotation synchrones et de même sens, respectivement autour des droites A 2 et Aà, on obtient sur le film une image nette de la section de l'objet O située dans un plan P 2 qui se transforme en le plan du film par la translation qui transforme la droite A 2 en la droite A 1 En revanche, les images des points de l'objet O situés en dehors de ce plan P 2 su- bissent un déplacement continu et sont donc rendues floues. On peut alors généraliser le procédé qui vient d'être exposé, en considérant non plus une translation mais une homothétie ayant pour centre une source de rayonnement (non représentée) au moyen de laquelle on irradie l'objet O En animant cet objet O et le film plan, sensible audit rayonnement et placé à la suite de l'objet par rapport à la source, de mouvements de rota- tion synchrones et de même sens, respectivement autour des droites A 2 et A;, on obtient sur le film une image de la section de l'objet O située dans un plan qui se transforme en le plan du film par l'homothétie ayant pour centre la source et transformant la droite A 2 en la droite A 1. Sur la figure 2, on a représenté schématique- ment un mode de réalisation particulier du dispositif 6 2538114 objet de l'invention, permettant de réaliser une tomo- graphie d'un objet l selon une section 2 de celui-ci repérée à l'avance et contenue dans un plan 3 -dont on voit la trace sur la figure 2 Le dispositif comprend essentiellement, sur un bâti B, une source 4 de rayonne- ment, un film 5 sensible à ce rayonnement et également contenu dans un plan 6 dont on voit la trace sur la figure 2, un premier plateau 7 et un second plateau 8 disposés horizontalement et servant respectivement de supports à l'objet 1 et au f ilm 5, et un motoréducteur 9 apte à faire tourner dans le même sens et à une même vitesse constante, c'est-à-dire de façon synchrone, les plateaux 7 et 8 autour de leurs axes respectifs 10 et ll verticaux et parallèles Dans ce qui suit, l'axe 10 du premier plateau 7 est appelé premier axe et l'axe 1 l du second plateau 8 est appelé second axe. La source 4 de rayonnement est choisie de façon à être la plus ponctuelle possible Dans la mesure o l'on souhaite réaliser un examen densitométrique fin du cliché ainsi obtenu, il est souhaitable de choisir une source de rayonnement la plus monochromatique possi- ble, ou une source de rayonnement polychromatique asso- ciée à un filtre de longueur d'onde Sinon, une source à rayonnement continu seule peut très bien convenir A ti- tre d'exemple, la source 4 est un générateur de rayons X commercialisé par la Société BALTEAU, de tension d'uti- lisation variable de 50 k V à 400 k V, à rayonnement con- tinu, ayant un débit de dose dans l'axe du faisceau pro- duit de 50 rads/mn à 1 m et ayant un foyer de l'ordre de 0,-7 mm de diamètre -Le film 5 est un film radiographique pour rayons X, de type A ou M, commercialisé par la société KODAK; que l'on peut utiliser nu ou monté sous enveloppe Le motoréducteur 9 comporte un moteur à cou- rant continu accouplé à un réducteur dont on peut faire varier la vitesse de 1 tour/mn à 10 tours/mn. 7 2538114 La disposition relative de la source 4 et-du motoréducteur 9 est telle que l'objet 1, maintenu sur le premier plateau 7, soit interposé entre la source 4 et le film 5 maintenu sur le second plateau 8 En outre, la source 4 est disposée dans le plan contenant les axes 10 et 11, de façon à envoyer son rayonnement 12 sur l'objet 1 lorsqu'elle fonctionne La source 4 peut tre réglable en hauteur pour optimiser le réglage du dispositif de tomographie Le motoréducteur 9 est muni d'organes 7 a et 8 a réalisables par l'homme de l'art, permettant respec- tivement le réglage de la hauteur des plateaux 7 et 8, c'est-à-dire le déplacement de ceux-ci parallèlement aux axes 10 et 11, pour positionner correctement en hauteur l'objet 1 par rapport au film 5, de façon à pouvoir obtenir sur ce film 5, lorsqu'on le souhaite, une image complète de la section 2 examinée, la taille du film 5 étant alors aussi convenablement choisie Les organes 7 a et 8 a peuvent également être prévus pour régler l'écar- tement entre les axes 10 et 11 Un diaphragme 13 est placé devant la source 4 pour éviter une diffusion du rayonnement qu'elle émet, dans le lieu o se trouve le dispositif de tomographie Le cas échéant, et pour amé- liorer la qualité de la reproduction de la section de l'objet sur le film, on peut aussi interposer un dia- phragme entre l'objet 1 et le film 5. La distance entre la source 4 et l'objet 1 est choisie la plus grande possible pour limiter le facteur de grandissement qui a pour conséquence l'apparition d'un "flou géométrique" Pour la même raison, la distan- ce entre le film 5 et l'objet 1 est choisie la plus faible-possible, mais dépend de toute façon des dimen- sions de l'objet 1 à examiner On cherche bien entendu, à trouver un compromis entre la distance source-objet et le temps d'exposition et l'on constate qu'une distance source-objet de l'ordre de 2 m et un temps d'exposition 8 2538114 de l'ordre de 0,5 à 3 mn conviennent, Un facteur de grandissement de l'ordre de lbl semble un bon compromis, en notant que le flou géométrique est, dépendant du facteur de grandissement en tant que tel, maispasde la variation du facteur de grandissement que subit chacun des éléments de surface de la Section de l'objet 1 à représenter lorsque cet objet et le film 5 tournent sur eux-mêmes. La disposition relative de l'objet 1 et du film 5 sur leurs plateaux 7 et 8 respectifs est choisie de telle manière que le plan 6 du film 5 soit l'homothé- tique du plan 3 de la section 2 dont on désire former l'image 14 sur le film 5, par l'homothétie ayant pour centre la source 4 et transformant le premier axe 10 en le second axe 11 Ainsi, en irradiant l'objet 1 au moyen d'une source 4 de rayçns X par exemple, tout en faisant tourner dans le même sens, de façon synchrone et d'un nombre entier de tours (au moins égal à un)i les pla- teaux 7 et 8 et donc l'objet 1 et le film 5, on forme sur ce film 5 une image nette 14 de la section 2 de l'objet 1, comme on l'a expliqué dans la description de la figu- re l, l'intensité du rayonnement X tombant sur le film 5 après avoir traversé l'objet 1 étant bien entendu fonc- tion de l'absorption dudit rayonnement par cet objet 1. A titre d'exemple, le film 5 est monté sur un cadre 15 et maintenu sur ce cadre 15 au moyen de pinces 16 Le cadre 15 est fixé sur le second plateau 8 de manière que le plan 6 du film 5 soit vertical et con- tienne le second axe 11 On dispose alors l'objet 1 sur le premier plateau 7 de façon que le premier axe 10 coupe l'objet 1 et que le plan 3 contenant la section 2 étudiée contienne aussi le premier axe 10 et soit paral- lèle au film 5 De toute façon, avec la disposition par- ticulière du film 5 prédédemment indiquée, on forme sur ce film 5 l'image de l'intersection de l'objet 1 et du B 7672-3 PV 9 2538114 plan vertical parallèle au film 5 et contenant l'axe 10 du premier plateau 7, ladite intersection n'étant alors pas forcément repérée à l'avance Les plateaux 7-et-8 et les pinces 16 sont de préférence réalisés à l'aide de matériaux présentant, vis-à-vis du rayonnement utilisé, une absorption très inférieure à celle de l'objet 1 étu- dié. Pour obtenir sur le film 5 l'image d'une autre section de l'objet 1, il suffit de déplacer l'objet 1 sur son plateau 7 de manière que le plan de cette sec- tion contienne le premier axe 10 et soit parallèle au film 5, sans déplacer ce film 5 qui contient donc tou- jours le deuxième axe 11 (On a traduit ceci sur une vue rabattue de la figure 3 o l'on voit un déplacement de l'objet impliquant un déplacement du plan 3 de section à partir de sa position initiale 19) Pour ce faire, l'ob- jet l n'étant pas nécessairement facilement manipulable, on ajoute au dispositif représenté sur la figure 2 des moyens 17 (figure 3) pour déplacer l'objet 1 sur le pre- mier plateau 7, perpendiculairement au premier axe 10. Il s'agit par exemple d'un chariot à déplacement régla- ble par vis 18, chariot sur lequel est maintenu l'objet 1, comme on l'a représenté sur la figure 3 On peut ainsi déplacer l'objet 1 par rapport au film 5, parallè- lement à ce dernier et perpendiculairement aux axes 10 et 11 Bien entendu, on pourrait munir le second plateau 8 de moyens de déplacement comparables aux moyens 17, pour déplacer le cadre 16 et donc le film 5, perpendicu- lairement aux axes 10 et 11, de façon à positionner con- venablement le film et non plus l'objet pour former sur le film l'image de la section souhaitée, ce film 5 de- meurant bien entendu vertical. Sur la figure 4, on a représenté schématique- ment un autre mode de réalisation particulier du dispo- sitif de tomographie objet de l'invention -Il est réali- :-1 O:5 sé en adjoignant au'dispositif représenté sur la figure 2 des moyens 20 de déplacement du cadre 16 et donc du film 5,-sur le second plateau 8, perpendiculairement au second axe 11 Il s'agit par exemple d'un chariot à dé- placement réglable par vis 21, chariot dont est rendu solidaire le cadre 16 On ajoute également à ces moyens , des moyens 22 d'inclinaison du cadre 16 et donc du film 5, par rapport au second axe 1 I Plus précisément, ces moyens 21 d'inclinaison, réalisables par l'homme de l'art, portent le cadre 16 et sont montés sur les moyens de déplacement. Ces moyens 20 de déplacement et les moyens 22 -d'inclinaison permettent de former sur le film 5 limage d'une section 2 de l'objet 1 maintenu sur son plateau 7, section dont le plan 3 forme un angle A, compris entre 0 et 900, avec le premier axe 10: on agit sur les moyens 20 de déplacement et sur les moyens 22 d'incli- naison pour rendre le plan 6 du film 5 homothétique du plan 3 de la section 2, dans l'homothétie ayant pour centre la source 4 et transformant le premier axe 10 en le second axe 11, le plan 6 *du film 5 faisant alors le même angle 1 avec le second axe 11 On agit ensuite éventuellement sur les organes 7 a et/ou 8 a pour placer l'objet à une hauteur correcte par rapport au film 5 puis l'on irradie l'objet 1 tout en faisant tourner les plateaux 7 et 8 dans le même sens, de façon synchrone et d'un nombre entier de tours (au moins égal à un) de façon à obtenir l'image recherchée (On notera que sur la figure 4, ainsi que sur les figures 2 et 3 d'ail- leurs, la section 2 n'est pas complètement représentée pour rendre ces figures plus claires). Bien entendu, on pourrait également munir le premier plateau 7 de moyens de déplacement et d'incli- naison de l'objet 1, qui seraient comparables aux moyens 20 et 22 précédents, et sur lesquels on agirait pour -10 2539 I-14 positionner correctement l'objet 1 par rapport au filin 5 qui pourrait alors conserver la position, qu'il occupe sur la figure 2 dans laquelle le-plan 6 du film contient l'axe 11 du second plateau 8 Dans certains cas, il pourrait même être commode d'agir à la fois sur les moyens de déplacement et d'inclinaison de l'objet et du film pour obtenir la position relative souhaitée pour ces derniers. La source 4 de rayonnement pourrait bien en- tendu être une source de photons y ou d'autres rayonne- ments pénétrants, le film 5 étant alors adapté a ces rayonnements Dans la description qui précède, le mot film" est d'ailleurs pris avec le sens général de "sur- face sensible à un rayonnement" Ainsi pourrait-on asso- cier dans la présente invention une source de photons X ou y à un scintillateur plan constituant ladite surface sensible, ce scintillateur, fait en iodure de césium par exemple, étant lui-même suivi par un film photographique plan, parallèle audit scintillateur et placé avec ce dernier dans une enveloppe opaque à la lumière. Outre sa simplicité et son faible prix de re- vient, dus notamment à l'emploi d'un film et non pas de moyens de détection associés à des moyens électroniques de traitement compliqués, l'invention permet le contrôle de pièces formées de matériaux dont les coefficients d'absorption sont différents les uns des autres et sont de plus nettement supérieurs à ceux du corps humain, chose qui est très difficile à réaliser avec les dispo- sitifs de tomographie de l'art antérieur, destinés au domaine médical. 2538 t 14 REVENDICATIONS 1 Procédé de tomographie d'un objet ( 1) sui- vant une 'section ( 2) de celui-ci dontenue dans un plan ( 3), caractérisé en ce qu'il consiste à irradier l'objet ( 1) au moyen d'une source ( 4) de rayonnement tout en animant cet objet ( 1) et un film ( 5) placé à la suite de l'objet ( 1) par rapport à la source ( 4), sensible audit rayonnement et également contenu dans un plan ( 6), de mouvements de rotation synchrones et de même sens, res- pectivement autour d'un premier axe ( 10) et d'un second axe ( 11) parallèles, disposés de manière que le premier axe ( 10) se transforme en le second axe ( 11) par une homothétie de rapport positif et de centre la source ( 4), l'objet ( 1) et le film ( 5) étant disposés de manie- re qu'ils demeurent exposés audit rayonnement lorsqu'ils- effectuent leurs mouvements de rotation, que le plan ( 3) contenant la section ( 2) de l'objet ( 1) se transforme en le plan ( 6) contenant le film ( 5) par l'homothétie transformant le premier axe ( 10) en le second axe ( 11) et que ces plans ( 3, 6) forment avec les axes ( 10, 11) des angles d'une même valeur supérieure ou égale à O et inférieure à 90 , de façon à former sur le film ( 5) l'image ( 14) d'au moins une partie de ladite se- ction ( 2). 2 Dispositif de tomographie d'un objet ( 1) suivant une section ( 2) de celui-ci contenue dans un plan ( 3), comprenant une source ( 4) de rayonnement pour effectuer une irradiation de l'objet ( 1), caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un film ( 5) placé à la suite de l'objet ( 1) par rap- port à la source ( 4), sensible audit rayonnement et également contenu dans un plan ( 6), un support ( 7) pour l'objet ( 1) et un support ( 8) pour le film ( 5), et des moyens ( 9) pour animer l'objet ( 1) et le film ( 5), par l'intermédiaire de leurs supports ( 7, 8) respec- À 2538114 tifs, de mouvements de rotation synchrones et de même sens, respectivement autour d'un premier axe ( 10)='et d'un second axe ( 11) parallèles, disposés de manière que le premier axe ( 10) se transforme en le second axe ( 11) par une homothétie de rapport positif et de cen- -tre la source ( 4), l'objet ( 1) et le film ( 5) étant disposés sur leurs sup- ports ( 7, 8) respectifs de manière qu'ils demeurent ex- posés audit rayonnement lorsqu'ils effectuent leurs mou- vements de rotation, que le plan ( 3) contenant la sec- tion ( 2) de l'objet ( 1) se transforme en le plan ( 6) -contenant le film ( 5) par l'homothétie transformant le premier axe ( 10) en le second axe ( 11) et que ces plans ( 3, 6), forment avec les axes ( 10, 11) des angles d'une même valeur supérieure ou égale à O et inférieure à , de façon à former sur le film ( 5) l'image ( 14) d'au moins une partie de ladite section ( 2), en effectuant simultanément ladite irradiation et lesdits mouvements de rotation. 3 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les mouvements de rotation consistent en des rotations d'un nombre entier N de tours, le nom- bre N étant au moins égal à un. 4 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens ( 9) pour animer l'objet ( 1) et le film ( 5) desdits mou- vements de rotation comprennent un motoréducteur apte à entraîner lesdits supports ( 7, 8) en rotation, dans le même sens et de façon synchrone, autour d'axes parallè- les formant respectivement lesdits premier ( 10) et se- cond ( 11) axes. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 7 a, 8 a) pour effectuer des déplace- ments de l'objet ( 1) et du film ( 5) relativement l'un ?-538 ' 114 par rapport à l'autre, parallèlement aux premier ( 10) et second ( 11) axes 6 Dispositif selon l'unie quelconque des re- vendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 17, 18 ou 20, 21) pour effectuer des déplacements de l'objet ( 1) et du film ( 5) relativement l'un par rapport à l'autre, perpendiculairement aux pre- mier ( 10) et second ( 11 il) axes. 7 Dispositif selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce qu'il comporte également des moyens ( 22) pour effectuer l'une au moins des deux inclinaisons de l'objet ( 1) et du film ( 5), par rapport aux premier ( 10) et second ( 11) axes. 8 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 7, caractérisé en ce que la source ( 4) est un générateur de rayons X et en ce que le film ( 5) est un film radiographique pour rayons X.