Brevet FR2602340A1 — publié le 19880205

La présente invention concerne l'isolement entre éléments conducteurs adjacents déposés sur un substrat. Plus particulièrement, la présente invention concerne l'isolement de pistes conductrices utilisées dans un détecteur d'ionisation. Un faisceau d'énergie électromagnétique, par exemple un faisceau de rayons X, est amené à passer à travers des objets, par exemple des pièces manufacturées utilisées dans des moteurs à turbine à gaz. Un détecteur d'ionisation répond à l'énergie électromagnétique passant à travers l'objet pour l'inspecter en ce 10 qui concerne des fissures ou des écarts par rapport aux spécifications. Le détecteur d'ionisation comprend un ou plusieurs substrats diélectriques portant des pistes détectrices conductrices très serrées transportant de faibles signaux produits en réponse à l'ionisation d'un diélectrique gazeux par l'énergie électromagnéti15 que passant à travers l'objet inspecté. Ces signaux sont de l'ordre de quelques pico-ampères et de quelques micro-volts. Des couplages électriques parasites et des pertes de charge distordent les faibles signaux portés par des pistes conductrices peu espacées, en particulier dans un système à base de charges tel 20 qu'un détecteur d'ionisation. La contamination et l'humidité distordent également ces signaux. Des systèmes d'inspection peuvent produire des images distordues des parties inspectées. En conséquence, il existe un besoin pour un moyen qui minimise cette distorsion dans un détecteur d'ionisation utilisé dans un appareil d'inspection d'objets. La présente invention concerne un détecteur d'ionisation comprenant un substrat muni d'un ou plusieurs éléments 5 conducteurs de détecteur. Au moins un élément mis à la masse est placé près d'au moins l'un des éléments de détecteur. Par exemple, le détecteur d'ionisation peut comprendre une succession d'éléments détecteurs espacés sur le substrat et des éléments mis à la masse dans les espaces entre les éléments détecteurs. Le 10 détecteur d'ionisation peut également comprendre des éléments détecteurs qui sont entourés d'éléments mis à la masse. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers 15 faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: La figure 1 représente un système d'inspection d'objets; La figure 2 représente schématiquement une partie du système de la figure 1; La figure 3 représente la fixation de la plaque de collecteur de la figure 2 à un côté de la carte d'interface de la figure 2; La figure 4 représente le côté de la carte d'interface de la figure 3 portant des connecteurs de câble en ruban; La figure 5 représente plus en détail une partie de la carte d'interface de la figure 4; et La figure 6 représente plus en détail la carte de circuit de la figure 2. La figure 1 représente un système d'inspection 30 d'objets 10 Un exemple d'un tel système d'inspection est décrit plus en déta.l dans la demande de brevet des Etats Unis d'Amérique 832511 déposé le 25 Février 1986 au nom de Steele et al. Une pièce 12, telle qu'une lame de turbine est transportée dans une chambre d'inspection 14 o elle est examinée en ce qui concerne des 35 fissures et des écarts par rapport aux spécifications. La pièce (désignée par 12' dans la chambre) est placée sur une fixation 16 reliée à un manipulateur de pièce qui élève, abaisse, et fait tourner la pièce 12' pendant son examen. Une source d'énergie électromagnétique 18 transmet les rayons X à haute énergie, par 5 exemple, à travers la pièce vers un détecteur d'ionisation 20 tel qu'un détecteur à xénon haute pression à réseau de traits. Un exemple d'un tel détecteur est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique 4 570 071 au nom de Sippel et al. Le détecteur d'ionisation 20 reçoit l'énergie électromagnétique ayant passée à 10 travers la pièce dont l'intensité varie selon la composition et la structure de la pièce. Le détecteur d'ionisation produit des signaux concernant la densité de l'énergie électromagnétique créant ainsi des données d'inspection associées à la pièce. Les données d'inspection sont envoyées à un système à ordinateur 22 15 pour reconstruire une image visible de la pièce. Le système d'ordinateur 22 commande également le fonctionnement de la source de rayons X 18 et du manipulateur de pièce 16. Une fois qu'une pièce a été examinée en ce qui concerne les fissures, la pièce (désignée par 12" à l'extérieur de la chambre après inspection) 20 est classée par le système d'ordinateur 22 et est transportée hors de la chambre d'inspection 14 pour être'traitée selon sa classification. La figure 2 représente le détecteur d'ionisation 20 recevant des rayons X à 420 kV, par exemple, à partir de la source 25 de la figure 1. Le détecteur d'ionisation 20 comprend un boîtier imperméable aux rayons X 24 muni d'une fente ou fenêtre allongée 26 qui est permeable aux rayons X passant à travers la fente. Ces rayons X passent par la fenêtre 26 et entrent dans une chambre scellée 28. La chambre 28 contient un diélectrique gazeux sous 30 pression, par exemple du xénon, et contient une plaque de tension 32 et une partie d'une plaque de collecteur 34. Les rayons X passant à travers la fenêtre 26 ionisent le diélectrique gazeux. Les charges créées par l'ionisation du diélectrique gazeux entre les plaques de collecteur et de tension sont entraînées vers la 35 plaque collectrice 34 par un champ électrique appliqué entre les plaques 32 et 34. La quantité de charge déposée sur la plaque collectrice 34 pendant une durée donnée est liée à l'intensité des rayons X passant par la fenêtre. La plaque collectrice est un substrat diélectrique 5 prenant la forme d'une carte de circuit imprimé sur laquelle sont déposées plusieurs pistes conductrices de détecteur 64 qui sont allongées et généralement parallèles les unes aux autres. Elles sont situées perpendiculairement au plan de la fenêtre 26 et parallèles selon la largeur de la fenêtre 26. Les charges créées 10 pendant l'ionisation du diélectrique gazeux dans la chambre 28 se déposent sur ces pistes et sont conduites en dehors de la chambre vers un système d'acquisition de données et un processeur d'image. Les éléments détecteurs conduisent ainsi des signaux représentant l'intensité de l'énergie électromagnétique entrant dans la chambre 15 en fonction de la position selon la 'largeur de la fenêtre 26. La plaque collectrice passe à travers le boîtier 24. Un joint en époxy 36 isole la plaque collectrice 34 du boîtier 24. Un élément mâle 38a d'un connecteur à haute densité 38 est connecté à certaines des pistes de détecteur 64 au niveau d'un 20 bord de la plaque collectrice extérieure à la chambre. Le connecteur à haute densité peut être un réceptable à 128 broches, de référence 530720-9 fabriqué par la société dite AMP. Comme cela est représenté en figure 3, la plaque collectrice comprend cinq tels bords dont chacun comprend un connecteur à haute densité. Un 25 seul de ces connecteurs est représenté en figure 3 par souci de clarté. Un élément femelle 38b du connecteur à haute densité 38 est enfiché dans l'élément mâle 38a et est monté sur un côté d'un substrat 40 formant une carte d'interface de circuit imprimé qui fait partie d'une interface d'acquisition de données 42. Des 30 connecteurs ruban 44 sont montés de l'autre côté du substrat 40. Des câbles ruban 46 avec un canal de données 46a pour chacune des pistes connectées au connecteur à haute densité sont enfichés dans les connecteurs ruban 44. Chacun des connecteurs ruban peut être un connecteur à 34 broches portant la référence 87478-5, fabriqué 35 par la société AMP. Des données d'inspection sont transportées par les câbles ruban 46 par l'intermédiaire d'une carte de circuit imprimé 47 vers un circuit d'échantillonnage 48 comprenant un condensateur 50 et un transistor à effet de champ (FET) 52 pour chacun des canaux de données 46a. Un seul condensateur 50 et un 5 seul FET 52 sont représentés en figure 2. Un exemple de circuit d'échantillonnage est un système d'acquisition de données analogique à 640 canaux. Le courant produit en réponse à l'ionisation prenant place dans la chambre 28 charge un condensateur 50. Le FET 52 est 10 connecté à un multiplexeur 54 qui commute le FET 52 à l'état passant à des instants prédéterminés. Le FET 52, une fois à l'état passant, décharge le condensateur 50. La sortie du FET est amplifiée par un amplificateur 56 et est convertie en un signal numérique par un convertisseur analogique/numérique 58. Ce signal 15 numérique est traité en une image visible de la pièce en cours d'examen. Un moyen pour traiter une telle image visible est exposé dans la demande de brevet des Etats Unis d'Amérique déposée sous le numéro 832511. Le circuit d'échantillonnage 48 comprend d'autres condensateurs identiques 50 qui accumulent des charges 20 déposées sur leurs éléments détecteurs respectifs et d'autres FET analogues 52 qui sont périodiquement connectés à l'état passant par le multiplexeur 54 pour décharger la charge accumulée sur chacun des éléments détecteurs dans l'amplificateur 56 et le convertisseur analogique/numérique 58. La figure 3 représente la connexion entre la plaque de collecteur 34 et l'un des substrats 40. La plaque de collecteur 34 comprend une surface évasée pour permettre aux pistes de détecteur très serrées 64 de s'étaler suffisamment pour permettre une connexion avec des connecteurs à haute densité situés au niveau 30 des bords 60. Une extension 62 de la plaque collectrice est positionnée dans le bottier du détecteur 24 comme cela est représenté en figure 2. Les pistes conductrices 64 du détecteur, en nickel par exemple, sont déposées sur la partie supérieure de la plaque collectrice 34. Ces pistes 64 s'étendent à partir du 35 bord avant de l'extension 62 vers chacun des bords 60 vers des broches de montage 38c de l'élément femelle 38a du connecteur à haute densité. Les charges recueillies sur la plaque collectrice 34 sont véhiculées par les pistes.détectrices à partir de l'extension 5 62 vers les bords 60. La charge passe vers le substrat 40 par l'intermédiaire du connecteur à haute densité 38. Un film conducteur 66, par exemple en or, est déposé du côté du connecteur à haute densité du substrat 40. Le film déposé 66 est connecté à une masse électrique. Des fenêtres 68 sont définies dans le film 66 10 mis à la masse sur le substrat 40. Les connecteurs ruban 44 sont montés de l'autre côté du substrat 40 directement en face des fenêtres 68. Des broches de montage 44a et 44b des connecteurs rubans 44 passent par des trous dans le substrat 40 et sont soudées au substrat. Une rangée de broches 44a de chaque 15 connecteur ruban 44 est associée par une piste 72 au film de masse 66. La figure 4 représente le côté des connecteurs ruban du substrat 40. Huit connecteurs ruban 44, par exemple, sont montés selon quatre rangées sur le substrat 40 et sont entourés 20 d'un film mis à la masse 82. Des broches de montage 38d de l'élément femelle 38b du connecteur à haute densité s'étendent à travers le substrat 40 et sont connectées aux broches 44b des connecteurs ruban par des pistes conductrices 78 et 80. Un écrou fileté 84 fixe l'élément mâle 38b du connecteur à haute densité au 25 substrat 40. La figure 5 représente plus en détail une partie des pistes conductrices 78 et 80. Les connecteurs ruban 44 sont représentés en pointillés. Le connecteur à haute densité 38 de l'autre côté du substrat 40 est également représenté en 30 pointillés. Les pistes conductrices 86 du détecteur sont déposées sur le substrat 40 et relient chaque broche 44b des connecteurs ruban à une broche correspondante 38d du connecteur à haute densité 38. Par souci de clarté, les pistes détectrices 86 sont représentées en pointillés. Des pistes mises à la masse 88 sont 35 déposées entre et autour des pistes détectrices 86. Ainsi, chaque piste détectrice 86 est isolée de chacune des autres pistes détectrices 86 par une piste mise à la masse 88. En d'autres termes, une série alternée de pistes conductrices détectrices 86 et de pistes conductrices mises à la masse 88 est prévue. 5 Typiquement, ces pistes détectrices et mises à la masse ont des largeurs d'environ 0,12 à 0,18 mm (5 à 7 mils) et sont espacées d'environ 0,12 mm (5 mils). Les pistes détectrices et mises à la masse peuvent être déposées sur le substrat d'une façon décrite par le brevet des Etats Unis d'Amérique 4 570 071. La séparation des pistes détectrices 86 par des pistes mises à la masse 88 réduit la distorsion provoquée par des interférences entre les pistes détectrices. Les pistes mises à la masse 88 adjacentes aux pistes détectrices 86 réduisent sensiblement les couplages électriques parasites entre pistes détectrices 15 résultant des champs électriques provoqués par le courant circulant dans les pistes détectrices 86. Egalement, les pistes mises à la masse 88 réduisent les pertes de charge d'une piste détectrice 86 à une autre. Toute perte de charge est transportée par une piste mise à la masse 88 vers une masse électrique. Enfin, 20 la distorsion provoquée par la contamination et l'humidité est également réduite. Ainsi, la distorsion de l'image de la pièce 12 est rendue minimale. La figure 6 représente plus en détail la carte de circuit 47 de la figure 2. Cette carte de circuit est utilisée 25 pour servir d'interface entre les câbles ruban 46 et les connecteurs du système analogique d'acquision de données mentionné ci-dessus. La carte de circuit est un substrat diélectrique sur lequel est déposé un conducteur 90 le long des bords. Les câbles ruban sont enfichés dans les connecteurs ruban 92 d'un côté de la 30 carte de circuit. Les connecteurs ruban relient chaque canal de données 46a à une piste de signal 94 déposée sur le substrat. Les pistes de signal relient les canaux de données à un connecteur du système d'acquisition de données 96 du côté opposé de la carte de circuit. Le connecteur 96 relie la carte de circuit 47 au système 35 d'acquisition de données de sorte que chaque canal de données 46a 2602340' est connecté à une combinaison respective d'un condensateur 50 et d'un FET 52 comme cela a été décrit ci-dessus. Des pistes de masse 98 sont disposées sur le substrat dans les espaces entre les pistes de signal 94 et sont connectées au conducteur de masse 90. Bien que les pistes conductrices mises à la masse aient été représentées seulement pour les cartes de circuit imprimé d'interface 40 à 47, elles peuvent être utilisées en relation avec tout substrat comprenant des éléments conducteurs transportant un signal quand la distorsion du signal pose 10 problème. Par exemple, des éléments conducteurs détecteurs transportant des signaux à faible niveau dans la gamme du pico au micro-ampère et dans la gamme du micro au milli-volt peuvent être munis d'éléments conducteurs mis à la masse pour réduire ce problème. La plaque collectrice 34, par exemple, peut comprendre 15 de'tels éléments conducteurs mis à la masse au voisinage ou entre chaque élément transportant un signal. Egalement, tout élément détecteur unique peut comprendre un élément adjacent mis à la masse ou peut être entouré d'un tel élément pour réduire la distorsion provoquée par les charges ou les champs parasites, les 20 contaminations ou les interférences électriques. REVENDICATIONS 1. Détecteur d'ionisation comprenant un substrat et un ou plusieurs éléments détecteurs conducteurs (62) déposés sur le substrat; caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ou plusieurs éléments conducteurs mis à la masse déposés sur le 5 substrat de façon adjacente à l'un des éléments détecteurs pour réduire la distorsion des signaux transportés par les éléments détecteurs. 2. Détecteur d'ionisation selon la revendication 1, carctérisé en ce que lesdits un ou plusieurs éléments conducteurs 10 détecteurs comprennent une ou plusieurs pistes de signal allongées espacées sur le substrat, et en ce que lesdits uns ou plusieurs éléments conducteurs mis à la masse comprennent une pluralité de pistes allongées et mises à la masse dans les espaces entre les pistes de détecteur. 3. Détecteur d'ionisation selon la revendication 2, dans lequel les pistes mises à la masse entourent chacune des pistes de signal. 4. Détecteur d'ionisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat comprend: une plaque de collecteur (34) s'étendant au moins partiellement dans une chambre scellée (28) contenant un diélectrique gazeux sous pression; et une ou plusieurs cartes de circuit imprimé (42) servant d'interface reliées à la plaque de collecteur.