Brevet FR2705790A1 — publié le 19941202

" Mécanisme de balayage pour dispositif de télévision des- tiné à la surveillance de radiations " CONTEXTE DE L'INVENTION (i) Domaine de l'invention La présente invention concerne un mécanisme de balayage destiné, dans un système de surveillance de radia- tions, à balayer et surveiller automatiquement à distance un objet constituant une source de radiations, en utilisant un détecteur de radiations directionnel, une section de commande de balayage pour commander le fonctionnement du mécanisme de balayage, et un dispositif de télévision pour surveillance de radiations destiné à former l'image des ré- sultats de balayage. (ii) Description du domaine technique Dans une centrale nucléaire, une installation utilisant un radio- isotope, ou analogue, il est nécessaire d'effectuer un contrôle d'exposition du personnel en détec- tant une direction, une intensité, une dose ou autres, de fuites de radiations (en particulier de rayons gamma) émi- ses par un équipement ou une conduite, et de préparer une carte de radiations ou analogue. La préparation de la carte de radiations pour ce contrôle et cette gestion, peut être effectuée par un dispositif de télévision pour surveillance de radiations tel que décrit par exemple dans la Publica- tion de la Demande de brevet Japonaise publiée No. 227166/1985. Dans ce dispositif de télévision pour sur- 2 2705790 veillance de radiations ainsi décrit, l'intensité et l'état de répartition de la radioactivité provenant d'une source de radiations, sont calculés en utilisant un ordinateur, sur la base de données d'information concernant les radia- tions obtenues par le balayage d'une plage d'un objet d'ob- servation au moyen d'un détecteur de rayons gamma directionnel, et de données de distance obtenues en obser- vant un objet d'observation par un chercheur de plage opti- que, sans intervention manuelle, et une image de répartition de radioactivité divisée en couleurs est formée en fonction de l'intensité de la radioactivité. Ensuite, cette image est synthétisée avec une image optique de l'ob- jet d'observation, de manière à afficher l'image synthéti- sée sur un écran de télévision. Dans un dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations classique, on suppose que l'obser- vation est effectuée en plaçant le dispositif de télévision en face d'un objet d'observation, et l'on suppose que la plage à balayer par un détecteur de rayons gamma direction- nel, est une plage relativement petite à l'intérieur du champ de vision couvert par le tube de la caméra de forma- tion d'image optique, dans la direction avant du dispositif de télévision. Le dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations classique utilise un mécanisme de balayage, représenté aux figures 2a et 2b, dans lequel le pivot vertical et le pivot horizontal ne sont pas indépen- dants l'un de l'autre, comme mécanisme de balayage pour ba- layer une plage d'objet d'observation en faisant tourner verticalement et horizontalement la direction d'orientation du détecteur de rayons gamma directionnel. Ici, la figure 2a représente l'avant du mécanisme de balayage, et la fi- gure 2b représente une vue en coupe du mécanisme de ba- layage de la figure 2a, la coupe étant effectuée suivant la ligne A-B de la figure 2a. 3 2705790 Dans le mécanisme de balayage représenté dans ces dessins, une sonde de détection de rayons gamma 13 repré- sentée à la figure 2b, est revue dans un boîtier de blin- dage de rayons gamma 12 réalisé dans un métal à haute densité tel que du plomb, et ce boîtier 12 est équipé d'un collimateur 1il réalisé de la même manière dans un métal à haute densité tel que du plomb et muni d'un orifice dans une direction d'orientation, ce qui permet ainsi de consti- tuer un détecteur de rayons gamma directionnel 1 représenté à la figure 2a. Le détecteur de rayons gamma directionnel 1 est fixé à un châssis tournant verticalement 6 muni d'un arbre rotatif 61 sur une ligne passant par le centre de sensibilité du détecteur, et l'arbre rotatif 61 du châssis tournant verticalement 6 est maintenu en rotation par un châssis tournant horizontalement 7. L'arbre rotatif 61 peut être entraîné par un moteur d'entraînement 62 du châssis tournant verticalement, ce moteur 62 étant relié à l'arbre 61. Un arbre rotatif 71 est fixé au châssis tournant horizontalement 7 de manière à couper perpendiculairement l'arbre rotatif 61 du châssis tournant verticalement 6. Cet arbre rotatif 71 est maintenu en rotation par une tige de support 5, et le couple est transmis à l'arbre 71, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de puis- sance 73, par un moteur d'entraînement 72 du châssis tour- nant horizontalement, ce moteur 72 étant fixé à la tige de support 5. L'opération de balayage du mécanisme de balayage est effectuée en commandant la rotation des moteurs d'en- traînement 62 et 72 du châssis tournant verticalement et du châssis tournant horizontalement, suivant un signal de com- mande émis par une section de commande du dispositif de té- lévision pour surveillance de radiations. Cependant, l'angle de balayage X comme représenté à la figure 3, dé- pend de l'angle 0 entre la direction d'orientation du dé- tecteur de rayons gamma directionnel 1 et la direction de l'arbre rotatif 71 du châssis tournant horizontalement 7, et varie suivant l'équation (1) jusqu'au même angle de ro- tation v de l'arbre rotatif 71: 0 = v sin (1) Lorsque l'angle 0 est d'environ 90 , la valeur de u devient pratiquement égale à v du fait de la nature de la fonction sinusoïdale sin 0. cependant, lorsque l'angle 0 s'écarte beaucoup de 90 , le balayage est effectué dans une plage limitée compte tenu du même angle de rotation de l'arbre rotatif 71 du châssis tournant horizontalement 7 du détecteur de balayage. Dans le cas extrême o la direction du détecteur coincide avec l'arbre rotatif, c'est à dire lorsque. = 0, le balayage ne peut être effectué suivant la rotation. Dans un dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations classique disposé en face d'un ob- jet d'observation pour balayer les radiations dans le champ - de vision couvert par le tube de la caméra de formation d'image optique, la plage de balayage n'est pas aussi grande et la direction centrale du balayage vertical est à par rapport à l'arbre rotatif de balayage horizontal. Par suite, la plage de balayage d'un petit angle autour de la direction à 90 , est nécessaire et suffisante. Dans un dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations classique se situant dans le con- texte indiqué ci-dessus, on utilise un système de balayage d'une structure relativement simple dans laquelle la rota- tion du balayage vertical suit l'arbre rotatif de balayage horizontal. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a pour but de créer un mé- canisme de balayage pour un dispositif de télévision desti- né à la surveillance de radiations, qui permette d'éviter l'étroitesse et la distorsion d'une plage de balayage par un détecteur de rayons gamma directionnel même lorsque la plage de balayage d'observation du dispositif de télévision est réglée largement, qui permette de s'affranchir de l'exigence de disposition du dispositif de télévision en face d'un objet d'observation, qui permette d'orienter une section de mesure vers l'objet d'observation indépendamment de la direction de disposition du dispositif de télévision, et qui permette d'effectuer le balayage sans distorsions dans la direction réglée. Pour atteindre le but ci-dessus, le mécanisme de balayage de la présente invention est muni d'un châssis in- térieur conçu pour utiliser comme arbre rotatif un arbre passant par le centre de détection d'un détecteur de radia- tions directionnel, et un détecteur est fixé à ce châssis. Ensuite, on prévoit un châssis extérieur pour utiliser, comme arbre rotatif, un arbre passant par le cen- tre de détection du détecteur et qui coupe perpendiculaire- ment l'arbre rotatif du châssis intérieur, cet arbre rotatif du châssis intérieur étant monté en rotation sur le châssis extérieur. De plus, on prévoit une base de support de châssis extérieur pour supporter en rotation l'arbre ro- tatif du châssis extérieur. Un dispositif d'entraînement en rotation de l'ar- bre rotatif du châssis intérieur prévu intérieurement, est monté sur le châssis extérieur, et un mécanisme d'entraîne- ment en rotation de l'arbre rotatif du châssis extérieur maintenu en place, est monté sur la base de support du châssis extérieur. De plus, on utilise la même section de commande que dans un dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations connu, pour commander le fonction- nement de chaque mécanisme d'entraînement. Le châssis extérieur est entraîné en rotation au- tour de l'arbre maintenu sur la base de support du châssis extérieur, et l'arbre rotatif du châssis intérieur supporté 6 2705790 par le châssis extérieur, est simultanément entraîné en ro- tation du même angle. La direction d'orientation du détec- teur de rayons gamma directionnel est donnée par la rotation du châssis intérieur sur lequel le détecteur est fixé, mais la direction d'orientation est toujours perpen- diculaire à l'arbre rotatif du châssis intérieur servant d'arbre de rotation pour faire tourner la direction d'orientation, du fait que le détecteur est fixé au châssis intérieur. Par suite, l'angle de rotation de la direction d'orientation du détecteur est maintenu constant à l'angle de rotation du même châssis intérieur, indépendamment de la direction d'orientation. Des configurations et développements avantageux du mécanisme de balayage selon l'invention sont obtenus grâce au fait que: - le détecteur de radiations directionnel est utilisé pour détecter des rayons gamma. Avantageusement: - le détecteur de radiations directionnel com- prend: - un collimateur réalisé dans un métal à haute densité et muni d'un orifice dans la direction d'orienta- tion; - une sonde de détection destinée à détecter les rayons gamma arrivant à travers le collimateur; et - un boîtier de blindage réalisé dans un métal à haute densité et recevant la sonde de détection dans ce- lui-ci. Préférentiellement: - la sonde de détection est un scintillateur à NaI, et, - le mécanisme de balayage comprend en outre: - une première tige de support fixée à la base de support du châssis extérieur et supportant cette base de support de châssis extérieur; - une seconde tige de support comportant une section fixe pouvant être fixée à un plafond, un mur ou un plancher, cette seconde tige étant coaxiale avec la pre- mière tige de support; et - un joint rotatif monté entre la première tige de support et la seconde tige de support pour faire tourner la première tige de support autour de l'axe de cette pre- mière tige de support. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure la est une vue de face de mécani- que/structure illustrant une forme de réalisation d'un mé- canisme de balayage selon la présente invention; - la figure lb est une vue en coupe de mécani- que/structure illustrant une forme de réalisation d'un mé- canisme de balayage selon la présente invention; - la figure 2a est une vue de face de structure illustrant un mécanisme de balayage classique; la figure 2b est une vue en coupe de structure illustrant un mécanisme de balayage classique; - la figure 3 est une vue illustrant une plage de balayage du mécanisme de balayage classique; et - la figure 4 est une vue de structure d'un méca- nisme de balayage du type à fixation au plafond selon la présente invention. DESCRIPTION DE LA FORME PREFEREE DE REALISATION Les figures la et lb sont des vues illustratives représentant la structure fondamentale d'une forme de réa- lisation d'un mécanisme de balayage pour dispositif de té- lévision destiné à la surveillance de radiations, selon la présente invention. La figure la est une vue de face du mé- canisme de balayage, et la figure lb est une vue en coupe du mécanisme de balayage de la figure la, la coupe étant effectuée suivant la ligne A-B de cette figure la. 8 2705790 Dans le mécanisme de balayage représenté aux fi- gures la et lb, une sonde de détection de rayons gamma 13 telle qu'un scintillateur à NaI (iodure de sodium) repré- sentée à la figure lb, est reçue dans un boîtier de blin- dage de rayons gamma 12 réalisé dans un métal à haute densité tel que du plomb, et ce boîtier de blindage 12 est muni d'un collimateur 11 réalisé d'une manière analogue dans un métal à haute densité tel que du plomb et muni d'un orifice dans une direction d'orientation, ce qui permet ainsi de constituer le détecteur de rayons gamma direction- nel 1 représenté à la figure la. Ce détecteur de rayons gamma directionnel 1 est monté dans un châssis intérieur 2 muni d'un arbre rotatif 21, de façon que le centre de détection du détecteur puisse se trouver sur la ligne de prolongement de l'arbre rotatif 21. L'arbre rotatif 21 du châssis intérieur 2 sur le- quel est fixé le détecteur, est monté en rotation à travers un châssis intérieur 3 comportant un arbre rotatif 31. L'arbre rotatif 31 de ce châssis extérieur 3 est constitué de manière à couper perpendiculairement l'arbre rotatif 21 du châssis intérieur 2, et à passer par le centre de détec- tion du détecteur de rayons gamma directionnel 1, et cet arbre rotatif 31 du châssis extérieur 3 est maintenu en ro- tation par une base de support de châssis extérieur 4. Les arbres rotatifs 21 et 31 sont reliés respec- tivement à des moteurs 22 et 32 d'entraînement du châssis intérieur et du châssis extérieur, ces moteurs étant fixés à la base de support de châssis extérieur 4. Les moteurs 22 et 32 font tourner le châssis intérieur 2 et le châssis ex- térieur 3 dans une séquence et une plage prédéterminées, suivant un signal de commande émis par une section de com- mande constituant le dispositif de télévision pour sur- veillance de radiations, de manière à balayer dans une 9 2705790 plage prédéterminée la direction d'orientation du détecteur de rayons gamma directionnel 1. Selon ce mécanisme, l'arbre rotatif 21 du châssis intérieur 2 tourne solidairement du même angle avec le châssis extérieur 3, lorsque la direction de ce châssis ex- térieur 3 est largement écartée de la direction axiale d'une tige de support 5, sous l'effet de la rotation du mo- teur 32 d'entraînement du châssis extérieur. Par suite, on peut maintenir la perpendicularité avec l'arbre rotatif de balayage horizontal dans la direction d'orientation du dé- tecteur 1 fixé au châssis intérieur 2, de sorte que la plage de balayage n'est pas rétrécie du fait de la direc- tion d'orientation. Selon le mécanisme de balayage de cette forme de réalisation, le balayage est possible sur une plage plus large dans la direction verticale et dans la direction ho- rizontale, comparativement au mécanisme de balayage classi- que des figures 2a et 2b, tandis que l'opération de balayage convenable est également possible même dans une direction notablement différente par rapport à l'avant du dispositif de télévision ainsi monté. Par exemple, la même direction que celle de l'axe de la tige de support 5 ne peut être balayée par un mécanisme de balayage classique, tandis que, selon le mécanisme de balayage de la présente forme de réalisation, la direction initialisée du châssis extérieur 3 peut être orientée dans une direction perpendi- culaire à la direction de la surface de la base de support 4 du châssis extérieur, c'est à dire une direction perpen- diculaire à la surface du papier, ce qui permet ainsi de balayer sans aucun problème la direction indiquée ci- dessus. Ainsi, dans le mécanisme de balayage de la pré- sente invention, si la direction de la surface de la base de support 4 du châssis extérieur n'est orientée que vers un objet d'observation, une direction perpendiculaire à 2705790 cette direction n'est plus limitée. la figure 4 représente une forme de réalisation du mécanisme de balayage du second aspect de la présente invention, forme de réalisation qui peut être fixée à un plafond, un mur ou un plancher, et qui utilise les caractéristiques indiquées ci- dessus. Sur la figure 4, une tige de support fixe 51 fai- sant corps avec une embase de montage 9, est fixée par cette embase de montage 9 au plafond, au mur ou au plancher sur lesquels le mécanisme de balayage doit être monté. Une tige de support rotative 52 destinée à supporter une base de support de châssis extérieur 4, qui constitue la tige de support du mécanisme de balayage lui-même, est montée en rotation sur la tige de support fixe 51 par un joint rota- tif 8, et la base de support de châssis extérieur 4 est en- traînée en rotation dans une direction telle qu'elle vienne en face d'une direction d'objet d'observation, puis est en- suite fixée par une fixation 81. Dans cette forme de réalisation, on utilise les radiations de rayons gamma, mais il va sans dire que la présente forme de réalisation peut également s'appliquer à la mesure d'autres types de radiations. Selon le premier aspect de la présente invention, on peut obtenir l'effet selon lequel, même si une large plage de balayage est prédéterminée, cette plage de ba- layage n'est pas rétrécie dans sa zone périphérique du fait que la direction d'orientation d'un détecteur de radiations directionnel est toujours perpendiculaire à un arbre rota- tif de balayage. De plus, avec le second aspect, la pré- sente invention est munie d'un mécanisme d'orientation, vers une direction d'observation, de la direction opposée d'une base de support de châssis extérieur destinée à main- tenir un mécanisme proprement dit qui effectue le balayage par un détecteur, de sorte qu'on peut balayer dans n'im- porte quelle direction perpendiculaire au mécanisme. Par suite, il n'existe aucune limitation selon laquelle un dis- il 2705790 positif de télévision doit être placé en face d'un objet d'observation, comme dans le cas d'un mécanisme de balayage classique, et le balayage uniforme est possible dans toutes les directions y compris celle du point de disposition du dispositif de télévision. 12 2705790 REVEND I C A T I ON S 1) Mécanisme de balayage destiné, dans un système de surveillance de radiations, à balayer et surveiller à distance un objet d'observation constituant une source de radiations, en utilisant un détecteur de radiations direc- tionnel, une section de commande de balayage pour commander le fonctionnement du mécanisme de balayage, et un disposi- tif de télévision pour surveillance de radiations destiné à former l'image des résultats de balayage, ce mécanisme de balayage de radiations étant caractérisé en ce qu'il com- prend: un chassis intérieur (2) muni d'un détecteur (1) de radiations directionnel et pouvant tourner autour d'un arbre (21) coupant perpendiculairement l'axe central d'orientation de ce détecteur et passant par le centre de détection du détecteur (1); un châssis extérieur (3) supportant en rotation l'arbre rotatif du châssis intérieur (2) et pouvant tourner autour d'un arbre (31) perpendiculaire à l'arbre rotatif (21) du chassis intérieur (2); une base de support (4) de chassis extérieur des- tinée à supporter en rotation l'arbre rotatif (31) du chas- sis extérieur 3); une section d'entraînement (32) de châssis exté- rieur fixée à la base de support (4) du châssis extérieur, cette section étant reliée à l'arbre rotatif (31) du chas- sis extérieur (3) et faisant tourner le chassis extérieur (3) par une sortie de commande fournie par la section de commande de balayage; et une section d'entraînement (22) de chassis inté- rieur fixée au châssis extérieur (3), cette section étant reliée à l'arbre rotatif (21) du châssis intérieur (2) et faisant tourner ce châssis intérieur (2) par une sortie de commande fournie par la section de commande de balayage. 13 2705790 2) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de ra- diations directionnel est utilisé pour détecter des rayons gamma. 3) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur de ra- diations directionnel comprend: un collimateur (11) réalisé dans un métal à haute densité et muni d'un orifice dans la direction d'orienta- tion; une sonde de détection (13) destinée à détecter les rayons gamma arrivant à travers le collimateur; et un boîtier de blindage (12) réalisé dans un métal à haute densité et recevant la sonde de détection dans ce- lui-ci. 4) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sonde de détec- tion (13) est un scintillateur à NaI. ) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base de support (4) de châssis extérieur peut tourner autour d'un arbre perpendiculaire à l'arbre rotatif (31) du châssis extérieur (3). 6) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en ou- tre: une première tige de support (52) fixée à la base de support du châssis extérieur et supportant cette base de support de châssis extérieur; une seconde tige de support (51) comportant une section fixe pouvant être fixée à un plafond, un mur ou un plancher, cette seconde tige étant coaxiale avec la pre- mière tige de support (52); et un joint rotatif (8) monté entre la première tige de support et la seconde tige de support pour faire tourner la première tige de support (52) autour de l'axe de cette première tige de support (52). 7) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une fixation (84) pour fixer les positions de rotation de la première tige de support (52) et de la base de support (4) du châssis extérieur dans une direction optionnelle, au moyen du joint rotatif. 8) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 5, caractérisé en ce que le détecteur (1) de radiations directionnel est utilisé pour détecter des rayons gamma. 9) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 8, caractérisé en ce que le détecteur de ra- diations directionnel comprend: un collimateur (11) réalisé dans un métal à haute densité et muni d'un orifice dans la direction d'orienta- tion; une sonde de détection (13) pour détecter les rayons gamma arrivant par le collimateur; et un boîtier de blindage (12) réalisé dans un métal à haute densité, pour recevoir la sonde de détection dans celui- ci. ) Mécanisme de balayage de radiations selon la revendication 9, caractérisé en ce que la sonde de détec- tion (13) est un scintillateur à NaI.