Brevet FR2567276A1 — publié le 19860110

PERFECTIONNEMENT APPORTE A UNE CAMERA POUR LA DETECTION DE RAYONNE- MENTS X ET y, CAMERA DONT LE BLOC SCINTILLATEUR POSSEDE UNE FENETRE D'ENTREE FORMEED'UNE STRUCTURE SUPPORT MECANIQUEMENT RIGIDE ET TRES FAIBLEMENT ABSORBANTE AUXDITS RAYONNEMENTS L'invention concerne un perfectionnement apporté à une caméra pour la détection de rayonnements X et y pouvant être utilisée en imagerie avec un collimateur, et comprenant un bLoc scintillateur composé d'un cristal scintillant, d'une fenêtre d'entrée et d'une fe- nêtre optique de sortie, le bloc scintillateur coopérant avec un in- tensificateur de lumière associé à un locaLisateur de scintillations, le localisateur de scintillations étant Lui-même connecté à une chaine de mesure et de visualisation du signal. Une telle caméra est connue. Le brevet français n 2 481 466 traite d'une caméra à scintillations qui comporte un bloc scintillateur avec une fenêtred'entréeconstituéed'une feuille mince généralement en aluminium et une fenêtre optique de sortie transpa- rente à la lumière émise par les scintillations, un intensificateur de lumière, un localisateur de scintillations, une chaine de mesure et de visualisation. L'intensificateur de lumière est constitué d'une mosaï- que de modules identiques, indépendants, chacun présentant une face d'entrée et une face de sortie parallèles; ces modules étant juxta- posés et formant une lame à faces parallèles, dont la face d'entrée muni de photocathodes est couplée optiquement à la face de sortie du cristal scintillant par l'intermédiaire de la fenêtre optique de sor- tie du bloc scintillateur, fenêtre épaisse de verre, de masse impor- tante assurant la tenue mécanique du cristal scintillant. Le localisa- teur de scintillations est formé d'un réseau de photodétecteurs, dont les faces d'entrée sont en regard de la face de sortie de l'intensifi- cateur de lumière. Les photodétecteurs transforment la lumière émise par l'intensificateur en signaux électriques. Des circuits éLectroni- ques appropriés effectuent une combinaison adéquate des signaux de sortie des photomultiplicateurs pour, d'une part, endéterminer l'éner- gie du rayonnement émis par la source de rayons y et, d'autre part, en déduire des signaux de coordonnées x et y de La position de la scintillation dans Le scintiLLateur donc, de la source de rayons y qui a donné naissance à cette scintillation, LesqueLs signaux sont affichés sur un écran. Dans La conception de caméra avec intensificateur, un couplage aussi étroit que possible est préférabLe entre La face de sortie du cristal scintillant et la face d'entrée de L'intensifica- teur de Lumière. Or, contre la face de sortie du cristaL scintillant se trouve La fenêtre optique de sortie du bloc scintiLLateur. Cette fenêtre, d'une épaisseur d'environ 10 mm, indispensable à la tenue mécanique du bloc scintiLLateur, limite le couplage des ensembles devant coopérer étroitement avec la face de sortie du cristal scin- tillant. Le but de l'invention est de réaliser un perfectionne- ment à une caméra dont la fenêtre optique de sortie du bloc scintil- lateur, fenêtre de très faible épaisseur, permet un couplage très étroit entre La face de sortie du cristal scintilLant et la face d'entrée de L'intensificateur de lumière, ce qui améliore les réso- Lutions spatiale et spectrale de la caméra. L'invention est caractérisée par le fait que le bloc scintillateur possède une fenêtre d'entrée formée d'une structure support mécaniquement rigide et très peu absorbante aux rayonnements X et y. Une telle structure, du fait de son très faible coefficient d'absorption, ne modifie pratiquement pas la propagation des rayon- nements X et y vers le cristal scintillant. Sa rigidité mécanique permet, de réduire La fonction de la fenêtre optique de sortie du bloc scintillateur à un simple rôle de protection du cristal scin- tillant, de ce fait la fenêtre est très mince, ou encore, permet de supprimer ladite fenêtre optique de sortie dans le cas o Le scin- tillateur est un cristal non hygroscopique. De plus le faible poids de la fenêtre d'entrée permet une manutention plus aisée du bloc scintillateur et de la caméra. Dans un mode préférentiel de réalisation de la struc- ture support formant la fenêtre d'entrée du bloc scintillateur est - 3 - 2567276 3: composée d'au moins une feuille, raidie par une armature en forme de nid d'abeilles, l'armature étant assujettie perpendiculairement à une face de Ladite feuille. Dans ce type de structure Les aLvéoles- du nid d'abeilles,-on Leur axe longitudinal dans le sens de propa- gation du rayonnement créant les scintillations. SeuLes Les feuilles= pLacées perpendicuLairement audit axe longitudinal interviennent fai- blement dans L'absorption aux rayonnements de La fenêtre. La rigidité de cette structure autorise une épaisseur de fenêtre d'entrée suffi- samment mince pour que, lorsqu'on utilise La caméra avec un colLima- teur, en imagerie, ses performances ne soient pas dégradées, ou soient dégradées de façon négligeable. Dans un autre mode préférentiel de réalisation lastruc- ture support formant la fenêtre d'entrée du bloc scintiLlateur est composée d'au moins une feuille, raidie mécaniquement par des moulures formant saillies, la superposition de deux ou-plusieurs de ces feuiL- les matérialisant les alvéoles d'un nid d'abeilles. Cette structure- permet de réaliser un support rigide avec des feuilles minces qui sans moulure ne présentent aucune raideur mécanique. Dans une forme différente de réalisation, les moulures réalisées forment un ondulé. En particulier, Les alvéoles du nid d'abeilles sont - remplis d'une matière durcissable, transparente aux rayonnements X et y, pour la gamme d'énergie spécifiquement utilisée. Une telle matière durcissable, insérée dans les alvéoles permet d'augmenter la rigidité de la fenêtre support du bloc scintillateur et ainsi de réduire l'é- paisseur de ladite fenêtre. La matière durcissable est choisie pour ses propriétés physiques, lui assurant une quasi-transparence aux rayonnements X et y.-' La description qui suit et les dessins illustrent des exemples de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'une caméra perfectionnée vue en coupe.. La figure 2 donne un exemple de réalisation du bloc scintillateur vue en coupe conforme à l'invention. - La figure 3 est une vue de face, côté fenêtre d'entrée suppori du bloc scintilLateur de la figure 2. La figure 4 donne un autre exemple de réalisation du bloc scintiLLateur vue en coupe conforme à L'invention. La figure 5 représente une vue de face, côté fenêtre d'entrée, support du bloc scintillateur de la figure 4. La figure 6 donne un autre exemple de réalisation du bloc scintillateur vu en coupe conforme à l'invention. La figure 7 représente une vue de face, côté fenêtre d'entrée, support du bloc scintillateur de la figure 6. La figure 1 représente une vue en coupe de la caméra 1 améliorée, sur laquelle est représenté le bloc scintillateur 3 composé du cristal scintillant 8, de la fenêtre optique de sortie 9 du bloc scintillateur et de la fenêtre d'entrée 10 mécaniquement rigide. La fenêtre 9, très mince, est en contact avec la face d'en- trée 11 de L'intensificateur 12 de lumière, ce qui permet au cristal scintillant 8 de coopérer étroitement avec l'intensificateur 12. Le réseau de photodétecteurs 7 forme Le localisateur descintillations. La figure 2 montre un bloc scintillateur 3 en coupe, son cristal scintiLLant 8, sa fenêtre de sortie 9 et un exemple de réalisation de la structure mécaniquement rigide de la fenêtre d'en- trée 10 conforme à l'invention. La fenêtre 10 dans cet exemple de réalisation est formée d'une feuille 23 mince épousant partielle- ment La face du cristal 8, face sur laquelle est déposée une fine couche réflectrice diffusante. Ladite feuilLe 23 coopère avec une structure en nid d'abeilles 24 qui lui est assujettie. Les axes lon- gitudinaux des alvéoles sont perpendiculaires à la surface de La feuille 23 et assurent ainsi une rigidité totale. Il a été ajouté préférablement une feuiLLe 25 insérant Le nid d'abeilles entre La- dite feuille 23 et la feuille 25, améliorant encore La rigidité mécanique de la structure. La figure 3 montre La fenêtre d'entrée du bloc scin- tillateur sur laquelle il a été retirée une partie de la feuille 25 de façon à Laisser apparaître les alvéoles du nid d'abeilles 24. Dans ce type de fenêtre, le matériau utilisé pour la construction de la structure est de L'aluminiumen feuille d'environ 0,1 mm d'épaisseur ou tout autre matériau de faible densité, de nombre ato-- mique faible, c'est-à-dire un matériau quasi-transparent aux rayonne- ments X et y, La structure devant avoir un coefficient d'absorption atomique le plus faible possible, et une raideur permettant la tenue mécanique du cristal scintillant. La figure 4 représente le bloc scintillateur 3 en coupe, son cristal scintillant 8, sa fenêtre optique de sortie 9 et la struc- ture mécaniquement rigide de la fenêtre 10. La fenêtre 10 est compo- sée, au moins d'une feuille mince 13 épousant partiellement la face du cristal 8, cette feuille est raidie mécaniquement par des moulures 14 formant saillies, les saillies dans cet exemple de réalisation ont une forme sensiblement carrée. La superposition de deux ou plusieurs feuilles matérialise les alvéoles 15 d'un nid d'abeilles. La figure 5 est une vue de face de la fenêtre d'entrée 10 du bloc scintillateur sur laquelle une partie des saillies 14 a été représentée. La figure 6 montre le bloc scintillateur 3 en coupe, et un autre exemple de réalisation de la structure de la fenêtre d'en- trée 10. La fenêtre d'entrée 10 est composée d'une feuille 17 mince épousant partiellement la face du cristal scintillant 8, Ladite feuille 17 coopère avec un premier ondulé 18 qui lui est assujetti et qui lui donne une raideur mécanique longitudinalement aux ondes 18. Il est préférable d'ajouter un second ondulé 19 avec les ondes placées per- pendiculairement aux ondes de l'ondulé 18. Une telle structure peut être composée, comme sur l'exemple de la figure, de trois ondulés 18, 19 et 20, et d'une feuille 21, sensiblement plane terminant la struc- ture. La figure 7 montre la fenêtre d'entrée du bloc scintil- lateur sur laquele il a été retirée une partie de la feuiLle 21 de façon à laisser apparaître L'ondulé 19 et en pointillés, au-dessous, l'ondulé 20. Le matériau utilisé pour la réalisation d'une fenêtre peut être de l'aluminium en feuille ou tout autre matériau Lamifié ou massif de faible densité, comme par exemple les composites de car- bone, de bore, les matières synthétiques, les composés du bois (car- ton...), matériaux offrant une rigidité mécanique permettant le sup- port du bloc scintiLlateur. Le bloc scintillateur décrit, permet, grâce à la struc- ture support mécaniquement rigide, d'accoler sur la face de sortie du cristal scintillant, l'intensificateur de lumière et d'améliorer ainsi de façon conséquente la résoLution spatiale et spectrale de la caméra. Dans une application aux caméras de type Anger munies d'un plus grand nombre de photomultiplicateurs de plus petit diamètre que les caméras utilisées actuellement, et en vue d'améliorer les per- formances, il est nécessaire de rapprocher les fenêtres d'entrée des photomultiplicateurs de la face de sortie du cristal scintillant. Cela implique l'utilisation d'un bloc scintillateur muni d'une structure support mécaniquement rigide conforme à l'invention. * 2567276 REVENDICATIONS: 1. Caméra pour La détection de rayonnements X et y pou- vant être utilisée en imagerie avec un collimateur, et comprenant un bloc scintillateur composé d'un cristal scintillant, d'une fené- tre d'entrée et d'une fenêtre optique de sortie, le bloc scintiLLa- teur coopérant avec un localisateur de scintillations-associé à une chaine de mesure et de visualisation du signal, caractérisée en ce que le blocscintiLlateur possède une fenêtre d'entrée formée d'une structure support mécaniquement rigide très peu absorbante aux rayon- nements X et y.. 2. Bloc scintillateur pour caméra selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure support formant la fenêtre d'entrée du bloc scintillateur est composée d'au moins une feuille, raidie par une armature en forme de:nid d'abeilles, l'armature étant assujettie perpendiculairement à une face de L.adite feuille. 3. Bloc scintillateur pour caméra selon la-revendication 1, caractérisé en ce que la structure support formant la fenêtre d'entrée dudit bloc scintillateur est composée d'au moins unefeuille, raidie'mécaniquement par des moulures formant saillies, La superpo- sition de deux ou plusieurs de ces feuilles matérialisant les alvéo- les d'un nid d'abeilles.. 4. Bloc scintillateur selon la revendication 3, caracté- - risé en ce que les moulures forment un ondulé.: 5. Bloc scintilLateur pour caméra selon l'une des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que le nid d'abeilles dont est formé l'armature a des alvéoles rempLis d'une matière durcissable quasitransparente aux rayonnements X et y.: