Brevet FR2625331A1 — publié le 19890630

Dans divers domaines, notamment médical, il serait opportun de disposer de capteurs matriciels capables de détecter des phstons X ou gamma, essentiellement dans Ze spectre d'énergie de 3a à 150 kiloélectronvolts. La présente innovation décrit un teZ capteur. La figure 1 indique sa constitution en coupe : iZ est formé d'un sandwich comprenant au centre un matériau 1 capable de transformer les photons X ou gamma en photons visibles. A titre indicatif, l'oxysulfure de gadolinium convient bien pour cet usage. D'une part en effet iZ fournit un nombre important de photons visibZes, environ 40 par kiloélectronvolts, drautre part iZ est capable d'arrêter une fraction importante des photons X ou gamma avec une épaisseur faible : de l'ordre de 70% en 0,7 mm pour un photon de 80 kiZoéZectronvoZt. Ce matériau est formé de grains pris dans une matrice transparcete, chaque grain étant traité en surface pour que les photons visibZes puissent sortir du grain par diffusion. Les photons visibles émis forment deux taches sur les deux faces opposées du matériau 1, Ze rayon de ces taches étant de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du matériau 1. Les lames 2 et 3 sont des capteurs de type CCD réalisés sur du silicium amorphe. IZ est en effet impossible, dans l'état actuel de la technique, de former des CCD d'une taille suffisante pour un tel capteur sur du silicium monocristallin. Par contre, iZ est possibZe de les former sur du silicium amorphe. Les pixels élémentaires du CCD sont organisés en réseau carré, comme indiqué sur la figure 2. Les divers composants élémentaires, photodiodes, transistors, etc, qu'il est possible de réaliser sur du silicium amorphe sont beaucoup plus lents que ceux qu'il est possibZe de réaliser sur du silicium monocrîstallin : on ne peut guerre dépasser une vitesse de 100 à 150 kilohertz sur du silicium amorphe. Pour y remédier, chaque demie rangée de pixels est relise des circuits intégrés, notés 4 a gauche et 5 à droite, réalisés sur du silicium monocristallin. Les liaisons sont faites par des fils tels que 6 et 7.Les diverses demies rangées de pixels sont ainsi lues en parallèles, puis -les diverses lectures sont réémises en série. Ce multiplexage, étant effectué par des circuits sur silicium monocristallin, peut être rapide. Les CCD traditionnels utilisent Zes photoéleetrons produits par la capture des photons visibles pour charger des microcondensateurs, puis la tension produite par la charge est lue par un amplificateur spécial, et le signal résultant est envoyé pour traitement. Dans te dispositif selon la présente innovation, la charge des microcondensateurs est vidée, et le courant résultant est envoyé dans un amplificateur. Cette lecture en courant et non plus en tension permet un meiZZeur rapport signal sur bruit. Les deux CCD indiqués sur la figure 2 sont décalés d'un demi pas dans le sens X et dans le sens Y, de façon à ce que Ze centre d'un pizeZ sur un CCD soit en face des coins de 4 pizeZs adjacents sur l'autre CCD. Un calculateur compare Zes lectures des deux CCD. Comme la tache lumineuse produite par la scintillation d'un photon X ou gamma est captée par plusieurs pixels sur chaque CCD, il est possible, en comparant la réponse des divers pizeZs intéressés, de connaître la position de l'origine de la scintiZZation avec une résolution meilleure que la dimension d'un pixel. Il est possible de se contenter d'un seul CCD. Le capteur est aZors formé du matériau 1 et du CCD 2. La lumière qui sort sur la face du matériau 2 opposée au CCD 2 est alors perdue. REVENDICATIONS 1 Capteur pour rayons X ou gamma, caractérisé en ce qu'il est formé d'une couche de matériau scintillant 1, posée entre deux CCD 2 et 3 ou contre un CCD 2, Zes CCD étant réalisés sur du silicium amorphe, ou tout autre matériau équivalent. 2 Capteur selon revendication 1, caractérisé en ce que te matériau 1 est formé de grains dont la surface est traitée pour etre diffusante, l'ensemble des grains étant placés dans une matrice transparente. 3 Capteur selon au moins revendication 1, caractérisé en ce que les divers pixels d'un CCD sont reliés par demies rangées ou par rangées à un ou plusieurs circuits intégrés rapides qui multiplexe ou multiplexent les diverses informations reçues en parallèle. 4 Capteur seZon au moins revendication 1, caractérisé en ce que Zes réponses des divers pixels intéressés par une même scintillation sont comparées pour en déduire la position d'origine de la scintillation. 5 Capteur selon au moins revendication 1, caractérisé en ce que Zes deux CCD opposés sont décalés de façon à ce que les centres de deux pixels ne soient jamais situés sur une meme drope perpendiculaire au plan du capteur. 6 Capteur selon au moins revendication 1, caractérisé en ce que le matériau 1 est formé d'oxjysulfure de gadolinium. 7 Capteur selon au moins revendication 1, caractérisé en ce que les CCD sont réalisé sur du silicium amorphe. 8 Capteur selon au moins revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les circuits rapides sont réaZisés sur du silicium monocristallin. 9 Capteur selon au moins revendication 1, caractérisé en ce que dans Zes CCD, tes condensateurs chargés par les photoéZectrons sont lus en courant et non en tension