Brevet FR2706628A1 — publié le 19941223

DISPOSITIF DE LOCALISATION DE SOURCES DE RAYONNEMENT, UTILISANT DES MOYENS DE DETECTION A COLLIMATION VARIABLE DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif de localisation de sources de rayonnement. Elle stapplique tout particulièrement à la localisation de sources de rayonnement y. On connaît déjà une technique de localisation de sources de rayonnement. Selon cette technique connue, on déplace, manuellement ou au moyen dtun télémanipulateur, un compteur qui est apte à mesurer ce rayonnement. Cependant, cette technique connue présente l'inconvénient d'être relativement peu précise pour la localisation des sources. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de localisation beaucoup plus précis. La présente invention a pour objet un dispositif de localisation de sources de rayonnement, susceptibles de se trouver dans une zone, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens de détection du rayonnement, à collimation variable, aptes à fournir, sous forme dtun signal électrique, une information sur l'intensité du rayonnement détecté dans un angle solide de détection, qui est fonction de la collimation, - des moyens de réglage de la collimation, aptes à faire varier cet angle solide de détection, - une caméra apte à fournir une image de la zone sous forme d'un signal électrique, - des moyens optiques prévus pour faire coïncider l'axe de prise de vue de la caméra et l'axe de l'angle solide de détection, et - des moyens électroniques de traitement et de visualisation, prévus d'une part pour former, en fonction drune information sur la valeur de angle solide de détection et des signaux fournis par la caméra et les moyens de détection, une image de la zone, qui est centrée sur 1V axe de prise de vue, et un cercle qui est superposé à cette image, qui est centré sur cet axe et qui correspond à l'intersection de l T angle solide de détection avec le plan de la scène observée avec la caméra (c'est-à-dire le plan perpendiculaire à l'axe de prise de vue et contenant l'intersection de cet axe avec la surface de ltobj visé par le dispositif), et d'autre part pour fournir une indication sur l'intensité du rayonnement détecté dans cet angle solide. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, les moyens de réglage de la collimation sont prévus pour fournir, aux moyens électroniques de traitement et de visualisation, l'information sur la valeur de l'angle solide de détection. De préférence, le dispositif objet de l'invention comprend en outre un télémètre, les moyens optiques sont prévus pour faire coïncider lraxe de mesure du télémètre avec l'axe de prise de vue de la caméra, le télémètre étant apte à fournir l'information de distance entre le dispositif et le plan de la scène observée, et les moyens électroniques de traitement et de visualisation sont en outre aptes à fournir, en fonction de cette information de distance, le débit de dose en tout point de l'axe de prise de vue et la surface délimitée par le cercle qui est situé dans le plan de la scène observée et qui est visualisé. De préférence, les moyens de détection comprennent - un corps qui comporte un perçage longitudinal et qui est fait d'un matériau apte à atténuer fortement le rayonnement, - un détecteur du rayonnement, qui est placé dans ce perçage longitudinal, pour détecter le rayonnement qui lui arrive par une extrémité du perçage, et - des moyens de déplacement de ce détecteur suivant l'axe de ce perçage. De tels moyens de détection sont susceptibles d'avoir, de part leur conception, un faible encombrement et un faible poids. Dans un mode de réalisation particulier, préféré pour sa simplicité, les moyens de déplacement comprennent - une tige filetée qui est mobile en translation dans le perçage longitudinal suivant l'axe de celui-ci, mais bloquée en rotation, et dont ltextrémité située du côté de ladite extrémité du perçage longitudinal est rendue solidaire du détecteur, et - un écrou qui est rendu solidaire du corps en ce qui concerne les translations parallèlement à l'axe de celui-ci, mais libre en rotation autour de cet axe et qui est placé du côté de l'autre extrémité du perçage et vissé sur l'autre extrémité de la tige filetée. Les moyens de détection peuvent comprendre un détecteur de rayonnement y (lorsqu'on souhaite localiser des sources de rayonnement y). Dans ce cas, on choisit pour réaliser le corps dont il est question plus haut un matériau qui est apte à atténuer fortement le rayonnement Y L'invention pourrait également s'appliquer à la détection d'autres rayonnements comme par exemple le rayonnement ss (en prévoyant bien entendu des moyens de détection appropriés). La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation donné ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier de moyens de détection à collimation variable qui sont utilisables dans le dispositif représenté sur la figure 1. Le dispositif conforme à l r invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 1, est par exemple destiné à localiser des sources de rayonnement Y qui sont susceptibles de se trouver dans une zone tel qu'un local. Ce dispositif de la figure 1 comprend - des moyens 4 de détection du rayonnement, à collimation variable, qui sont aptes à fournir, sous forme d'un signal électrique, une information sur l'intensité du rayonnement détecté dans un angle solide de détection 6 dont la valeur est fonction de la collimation, - des moyens 8 de réglage de cette collimation, qui sont apte à faire varier cet angle solide de détection 6, - une caméra vidéo 10 qui est apte à fournir une image de la zone sous forme d'un signal électrique, - des moyens optiques 12 qui sont prévus pour faire coïncider l'axe de prise de vue de la caméra (qui est l'axe de l'angle solide du champ de visualisation 14 associé à cette caméra), avec lVaxe X de l'angle solide de détection 6, et - des moyens électroniques de traitement 16 qui sont prévus, en association avec des moyens de visualisation 18, d'une part pour former, en fonction d'une information sur la valeur de l'angle solide de détection et des signaux fournis par la caméra et les moyens de détection 4, une image de la zone, qui est centrée sur l'axe X, et un cercle C qui est superposé à cette image, qui est centré sur cet axe X et qui correspond à l'intersection S de l'angle solide de détection 6 avec le plan P de la scène observée avec la caméra 10, et d'autre part pour fournir une indication I sur l'intensité du rayonnement détecté dans cet angle solide 6. Le plan P est le plan qui est perpendiculaire à l'axe X et qui contient l'intersection de cet axe X avec la surface d'un objet 2 visé par la caméra (intersection la plus proche de la caméra) Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les moyens de réglage 8 de la collimation sont prévus pour fournir, aux moyens électroniques de traitement 16, l'information sur la valeur de l'angle solide de détection 6. Le dispositif schématiquement représenté sur la figure 1 comprend également un télémètre 20, les moyens optiques 12 sont prévus pour faire coïncider l'axe de mesure du télémètre avec l'axe X et ce télémètre est apte à fournir une information relative à la distance du plan P au dispositif, suivant lwaxe de mesure. De plus, les moyens électroniques de traitement 16 sont prévus pour fournir, en fonction de cette information de distance obtenue grâce à ce télémètre 20, le débit de dose en tout point de l'axe X et la surface S d'intersection. Dans ce cas, les moyens de visualisation 16 qui consistent par exemple en un moniteur vidéo, affichent la distance du dispositif à objet observé 2, la valeur de la surface S d'intersection de l'angle solide de détection 6 et du plan-objet P, et le débit de dose mesuré. Le télémètre 20 qui, dans 1T exemple représenté, est un télémètre laser, n V est pas indispensable si l'on souhaite seulement localiser les sources de rayonnement mais on l'utilise si lVon veut quantifier ce rayonnement (cest-à-dire connaître le débit de dose à différentes distances d'une source observée, située sur l'axe X). Les moyens optiques 12 comprennent deux miroirs 22 et 24 parallèles l'un à l'autre et inclinés à 45" sur l'axe X, comme on le voit sur la figure 1. Le miroir 22 est en regard des moyens de détection à collimation variable 4 et il est par exemple réalisé à laide d'un verre de faible épaisseur pour être le plus transparent possible au rayonnement y. Le miroir 24 est en regard de l'objectif de la caméra 10. Ainsi, la lumière issue du local observé se réfléchit d'abord sur le miroir 22 puis sur le miroir 24 avant d'atteindre la caméra 10. Dans le cas où l'on utilise le télémètre laser 20, le miroir 24 est un miroir semi-transparent, pour laisser passer une partie du faisceau laser F issu du télémètre cette partie étant ensuite réfléchie par le miroir 22 en direction des objets observés. Le faisceau laser revient ensuite au télémètre 20 par le chemin inverse en se réfléchissant sur le miroir 22 et en traversant en partie le miroir semi-transparent 24. Les moyens 4 de détection à collimation variable, les moyens 8 de réglage de la collimation, la caméra vidéo 10, le télémètre laser 20 et les miroirs 22 et 24 sont montés sur un même support 26, comme on le voit sur la figure 1. Un mode de réalisation particulier des moyens de détection 4 est schématiquement représenté en coupe longitudinale sur la figure 2. Les moyens de détection 4, qui sont schématiquement représentés sur la figure 2, comprennent - un corps cylindrique 28 dont lraxe est l'axe X, qui comporte un perçage longitudinal et qui est fait d'un matériau apte à atténuer fortement le rayonnement Yr ce corps 28 formant un collimateur, - un détecteur dosimétrique de rayonnement y, à diode à semi-conducteur, référencé 30, qui est placé dans ce perçage longitudinal et qui est destiné à détecter le rayonnement Y (référencé 32) qui lui parvient par une extrémité de ce perçage, et - une tige filetée 34 qui forme une vis sans fin et qui coopère avec un écrou 36 à gorge pour déplacer le détecteur 30 dans ce perçage, suivant l'axe X, comme on le verra plus loin. Comme on le voit sur la figure 2, le détecteur 30 est monté à une extrémité d'une tige 38 qui s'étend suivant l'axe X et qui est creuse pour permettre le passage de fils de conducteurs électriques de connexion du détecteur (non représentés) et l'autre extrémité de cette tige 38 est fixée à la tige filetée 34 dont le diamètre est supérieur à celui de la tige 38. Bien entendu, ces conducteurs sont électriquement isolés lVun de l'autre et des autres constituants des moyens 4 de détection. Le perçage longitudinal du corps 28 comprend une première partie référencée 40 dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la tige 38, afin de recevoir celle-ci, et une deuxième partie 42, dont le diamètre est supérieur à celui de la partie 40, et qui est prévue pour recevoir la tige filetée 34. On voit sur la figure 2 qu'une partie de la tige filetée 34 dépasse de l'extrémité du corps 28 opposée à celle par laquelle on détecte le rayonnement Y. L'écrou 36 est vissé, à ltextérieur du corps 28, sur cette partie de la tige filetée 34. Cet écrou 36 est rendu solidaire du corps 28, en ce qui concerne les translations parallèlement à l'axe X, mais libre en rotation autour de cet axe X, grâce à une collerette 36a fixée à écrou 36 et grâce à une bague 36b qui est fixée au corps 28 et qui retient la collerette 36b, comme on le voit sur la figure 2. De plus, la tige 34 comporte une rainure longitudinale 34a parallèle à l'axe X et le corps 28 est muni drun goujon 34b qui s'insère dans cette rainure 34a pour immobiliser la tige 34 en rotation (alors que cette tige est mobile en translation dans le perçage longitudinal du corps 28). Ainsi, l'écrou 36, permet, lorsqu'on le fait tourner, de déplacer la vis sans fin, et donc de déplacer le détecteur 30 dans la partie 40 du perçage longitudinal. De cette manière, il est possible de faire varier l'angle solide de détection (angle solide de mesure du rayonnement y) entre quelques millistéradians et 2 X stéradians. On précise que la tige filetée 34 est creuse pour permettre le passage des conducteurs de connexion du détecteur 30 et l'on voit sur la figure 2 ces conducteurs de connexion 44 qui émergent de la tige filetée 34, du côté de écrou 36, et qui sont placés dans une enveloppe protectrice 46. Le matériau constitutif du corps 28 est par exemple un métal de forte densité, au moins égale à 10, tel qu' un alliage approprié à base de plomb ou un alliage approprié à base de tungstène, tel que l'alliage connu sous le nom Denal. A titre purement indicatif et nullement limitatif, le détecteur 30 a une surface de détection de l'ordre de 1 mm2, la tige 38 a un diamètre compris entre 1 et 2 mm, le corps 28 a un diamètre compris entre 1 et 3 cm et une longueur comprise entre 7 et 15 cm, le poids de ltensemble des moyens de détection 4 étant de l'ordre de 1,5 kg. On obtient ainsi des moyens 4 de faible poids et de faible encombrement tout en conservant une bonne sensibilité et une bonne dynamique de mesure. On peut munir le détecteur 30 d'un écran 48, par exemple en tungstène, en or ou en cuivre, pour réduire la sensibilité de ce détecteur aux rayons Y de faible énergie et aux rayons X. Dans l'exemple représenté, cet écran 48 est fixé au détecteur 30, sur la face d'entrée des rayonnements dans ce détecteur 30. On voit sur la figure 1 des moyens 50 destinés à la préamplification du signal fourni par le détecteur 30. Les moyens (non représentés) destinés au traitement du signal ainsi préamplifié en vue de mesurer le rayonnement, sont incorporés aux moyens électroniques de traitement 16. Les moyens 8 de réglage de la collimation, c'est-à-dire de l'angle solide de détection, ou angle solide de mesure, comprennent un moteur 52, par exemple un moteur pas à pas, et une courroie crantée 54 grâce à laquelle le moteur 52 entraîne en rotation l'écrou 36 qui est denté comme on le voit sur la figure 2, la courroie crantée 54 coopérant avec cet écrou denté 36. Le moteur pas à pas 52 fournit aux moyens électroniques de traitement 16 un signal qui est caractéristique du réglage de collimation effectué, et donc de la valeur de l'angle solide de détection (dont les moyens 16 ont besoin pour définir et visualiser S). De plus, ces moyens électroniques de traitement 16 comprennent des moyens non représentés d'acquisition (numérisation et mémorisation) des signaux fournis par la caméra vidéo 10 et reçoivent également les signaux issus du télémètre laser 20. Avec toutes ces données (valeur de l'angle solide de détection), intensité du rayonnement y, image observée de la zone, distance de 1 objet 2 au dispositif), les moyens électroniques de traitement 16 restituent, sur le moniteur vidéo 18, une image visible de la zone où vient s'inscrire le cercle C qui est l'image de S, c'est-à-dire du pourtour de l'angle solide de mesure sur le plan-objet P (plan de la scène visible) Le débit de dose, en un point choisi de l'axe X, induit par la zone comprise à l'intérieur de ce cercle C et qui est mesuré grâce au dosimètre 30, s'inscrit également sur le moniteur vidéo 18. L'ensemble des moyens montés sur le support 26 est réalisable de façon compacte et peut être adapté sur tout moyen porteur, notamment un bras télémanipulateur. Ce dispositif permet à un opérateur d'effectuer une cartographie de la zone observée par approches successives, en jouant sur la collimation des moyens de détection et le positionnement du dispositif. En effet, si l'on fait varier la collimation, le diamètre du cercle C formé sur le moniteur vidéo 18 varie. Si la quantité de rayonnement détecté (représentée par le débit de dose) ne varie pas, cela signifie qu'un objet irradiant présent dans la zone observée a une taille inférieure à celle du disque d'intersection S de l'angle solide de détection 6 et du plan-objet P. Si, au contraire, le débit de dose varie, cela signifie que 1 l'objet et a une taille supérieure à celle de ce disque ou ne se trouve pas totalement dans ce disque. Le dispositif objet de l'invention est également utilisable pour une surveillance vidéodosimétrique d'une zone ou d'objets, sur un site nucléaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation de sources de rayonnement, susceptibles de se trouver dans une zone, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (4) de détection du rayonnement, à collimation variable, aptes à fournir, sous forme d'un signal électrique, une information sur l'intensité du rayonnement détecté dans un angle solide de détection, qui est fonction de la collimation, - des moyens (8) de réglage de la collimation, aptes à faire varier cet angle solide de détection, - une caméra (10) apte à fournir une image de la zone sous forme d'un signal électrique, - des moyens optiques (12) prévus pour faire coïncider l'axe de prise de vue de la caméra et l'axe (X) de l'angle solide de détection, et - des moyens électroniques (16, 18) de traitement et de visualisation, prévus d'une part pour former, en fonction dlune information sur la valeur de l'angle solide de détection et des signaux fournis par la caméra (10) et les moyens de détection (4), une image de la zone, qui est centrée sur 1V axe de prise de vue, et un cercle (C) qui est superposé à cette image, qui est centré sur cet axe et qui correspond à l'intersection de Angle solide de détection avec le plan (P) de la scène observée avec la caméra, et d'autre part pour fournir une indication sur l'intensité du rayonnement détecté dans cet angle solide. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la collimation (8) sont prévus pour fournir, aux moyens électroniques de traitement et de visualisation (16), l'information sur la valeur de l'angle solide de détection. 3. Dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un télémètre (20), en ce que les moyens optiques (12) sont prévus pour faire coïncider l'axe de mesure du télémètre avec l'axe de prise de vue de la caméra, le télémètre étant apte à fournir l'information de distance entre le dispositif et le plan de la scène observée, et en ce que les moyens électroniques de traitement et de visualisation (16) sont en outre aptes à fournir, en fonction de cette information de distance, le débit de dose en tout point de ltaxe de prise de vue et la surface délimitée par le cercle qui est situé dans le plan de la scène observée et qui est visualisé. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détection (4) comprennent - un corps (28) qui comporte un perçage longitudinal et qui est fait d'un matériau apte à atténuer fortement le rayonnement, - un détecteur (30) du rayonnement, qui est placé dans ce perçage longitudinal, pour détecter le rayonnement qui lui arrive par une extrémité du perçage, et - des moyens (34, 36) de déplacement de ce détecteur suivant l'axe de ce perçage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent - une tige filetée (34) qui est mobile en translation dans le perçage longitudinal suivant 1V axe de celui ci, mais bloquée en rotation, et dont ltextrémité située du côté de ladite extrémité du perçage longitudinal est rendue solidaire du détecteur, et - un écrou (36) qui est rendu solidaire du corps (28) en ce qui concerne les translations parallèlement à ltaxe de celui-ci, mais libre en rotation autour de cet axe et qui est placé du côté de ltautre extrémité du perçage et vissé sur l'autre extrémité de la tige filetée (34). 6. Dispositif selon lTune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de détection (4) comprennent un détecteur (30) de rayonnement y.