Brevet FR2722583A1 — publié le 19960119

DISPOSITIF RENFORCATEUR D'IMAGE AUX RAYONS X OU Y ET CASSETTE RADIOGRAPHIQUE EQUIPEE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention est relative à un dispositif renforçateur d'images aux rayons X ou y et, plus particulièrement, à un tel dispositif comprenant a) une couche conductrice de l'électricité formant cathode et transparente aux rayons X (respectivement y), b) une couche photoconductrice formée sur la cathode et sensible aux rayons X (respectivement y), c) une structure électroluminescente adjacente à la couche photoconductrice, d) une couche conductrice de l'électricité formant anode sur ladite structure et transparente au rayonnement émis par celle-ci, l'anode étant connectée à la cathode à travers une source d'énergie électrique et e) un substrat portant l'ensemble desdites couches et structures. En radiographie, on connaît un tel dispositif renforçateur, notamment du brevet français No. 2.170.115, dispositif dans lequel la structure électroluminescente est constituée par une couche d'un composé minéral, tel que du sulfure de zinc dopé au cuivre et/ou à l'argent, dispersé dans un liant. Bien que prometteur du point de vue de leur rendement lumineux (nombre de photons visibles engendrés par un photon X ou y) les dispositifs de ce type n'ont pas rencontré jusqu'à présent le succès escompté en raison de certains inconvénients. En effet, la tension à établir entre l'anode et la cathode est de plusieurs centaines de volts, ce qui rend l'alimentation du dispositif onéreuse et peu portable. De plus, ceci peut être dangeureux car le systeme est en contact avec le patient lors de l'examen radiologique. En outre, les composés électroluminescents minéraux connus ne rayonnent que difficilement dans le bleu ou le vert, alors que beaucoup de films radiographiques actuels sont sensibles surtout à de tels rayonnements. Par ailleurs, on recherche toujours, en radiographie, des solutions aux deux problèmes persistants que sont la diminution des doses de rayonnement reçues par les patients et l'amélioration des moyens utilisés pour inscrire sur un film radiographique des données relatives aux conditions d'exposition du film et à l'identification du patient. La multiplication des examens radiographiques de routine subie par une même personne (tels que les examens mammographiques par exemple dans le cas du dépistage systématique du cancer du sein) rend nécessaire la diminution des doses reçues à chaque examen par cette personne, et donc l'accroissement du rendement des dispositifs ou écrans renforçateurs utilisés, à sensibilité égale du film. Quant à l'inscription de données sur le film, elle s'opère souvent actuellement par exposition du film, après ouverture d'une fenêtre dans une cassette contenant le film et l'écran renforçateur, à des données affichées sur par exemple sur un écran à cristaux liquides rétroéclairé. Les résultats obtenus sont de qualité médiocre malgré la lourdeur des moyens employés. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif renforçateur d'images aux rayons X ou y qui, utilisé en radiographie, n'exige qu'une alimentation électrique sous faible tension et qui soit utilisable avec des films radiographiques sensibles notamment à un rayonnement bleu et/ou vert. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif permettant de réduire les doses de rayonnement reçues par les patients. La présente invention a encore pour but de réaliser un tel dispositif incorporant des moyens d'enregistrement de données de prise de vue et d'identification du patient, qui soient simples et qui autorisent un enregistrement de bonne qualité. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif renforçateur d'images aux rayons X ou y, comprenant a) une couche conductrice-de l'électricité formant cathode et transparente aux rayons X (respectivement y), b) une couche photoconductrice formée sur la cathode et sensible aux rayons X (respectivement y), c) une structure électroluminescente adjacente à la couche photoconductrice, d) une couche conductrice de l'électricité formant anode sur ladite structure et transparente au rayonnement émis par celle-ci, l'anode étant connectée à la cathode à travers une source d'énergie électrique, e) un substrat portant l'ensemble desdites couches et structures, ce dispositif étant remarquable en ce que ladite structure électroluminescente est constituée d'au moins un composé organique. Comme on le verra plus loin, l'utilisation de composés électroluminescents organiques permet de réduire la tension d'alimentation à établir entre anode et cathode de quelques centaines de volts à quelques volts. En outre, il existe des composés électroluminescents organiques qui émettent dans le vert et/ou dans le bleu, ce qui est compatible avec la sensibilité de beaucoup de films radiographiques actuels. Par ailleurs, le rendement du dispositif renforçateur d'images selon l'invention peut être multiplié théoriquement par un facteur 2 à 4, par rapport à celui des écrans renforçateurs classiques au phosphore dopé. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la structure électroluminescente est constituée a) d'une première couche d'un produit organique adjacente à l'anode pour assurer le transport de trous engendrés par ladite anode et b) d'une deuxième couche d'un produit organique superposée à la première, formant la partie luminescente de la structure et assurant le transport des électrons. la première couche est constituée d'une diamine aromatique telle que le N,N,N' ,N'-tétrakis(m-méthylphényl)-l,3- diaminobenzène. La deuxième couche est constituée du complexe tris (8-hydroxyquinoléine) aluminium. Suivant une caractéristique avantageuse du dispositif selon l'invention, chacune des deux faces d'une plage prédéterminée de la couche électroluminescente, écartée de celle qui est disposée entre les couches formant anode et cathode, porte un jeu d'électrodes rectilignes parallèles pour la commande point par point de l'électroluminescence de ladite plage. Un tel dispositif est utilisable dans une cassette de film radiographique comprenant des moyens de connexion (12,13) des électrodes des deux jeux d'électrodes (10,11) à des moyens de commande pour l'enregistrement, sur la plage du film accolé à ladite plage prédéterminée (9) du dispositif, de données d'identification d'une image radiographique enregistrée sur le film. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - Les figures 1 et 2 représentent schématiquement la structure et le fonctionnement de deux modes de réalisation du dispositif suivant l'invention, - la figure 3 représente schématiquement un agencement de deux jeux d'électrodes disposés de part et d'autre de la couche électroluminescente du dispositif suivant l'invention, pour la commande point par point de l'électro- luminescente d'une plage prédéterminée de cette couche, et - la figure 4 est une vue schématique en coupe de l'agencement représenté à la figure 3, prise suivant le trait de coupe IV-IV de cette figure. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où l'on a représenté schématiquement un premier mode de réalisation du dispositif renforçateur d'images suivant l'invention, utilisable en radiographie pour l'enregistrement d'images aux rayons X (ou y) sur un film photosensible 1, aux halogénures d'argent par exemple. On sait qu'un tel enregistrement se pratique en exposant le film au rayonnement d'un écran renforçateur excité par une image de rayonnement X ou y, le film et l'écran étant accolés dans une cassette munie de moyens pour les presser l'un contre l'autre. Dans un tel agencement, le dispositif suivant l'invention se substitue à l'écran renforçateur classique, au phospore dopé. Comme représenté schématiquement en coupe à la figure 1,A, ce dispositif comprend un substrat 1, constitué par une feuille en un matériau transparent adéquat, tel qu'un verre ou une matière plastique transparente aux rayons X ou y. Un tel substrat donne sa résistance mécanique au dispositif suivant l'invention. Le substrat 2 est recouvert d'une couche 3 conductrice de l'électricité et transparente au rayonnement précité, destiné à jouer le rôle de cathode comme on le verra plus loin. Cette couche peut être constituée d'une couche d'aluminium transparente aux rayons X déposée par dépot sous vide et d'une épaisseur de lzm par exemple. Sur cette couche de cathode est formée une couche photoconductrice 4 de 1 zm d'épaisseur par exemple, constituée de carbure de silicium amorphe déposé en phase vapeur. D'autres matériaux photoconducteurs pourraient être utilisés tels que CdS, CdSe, PbS, par exemple. Le dispositif comprend encore une structure électroluminescente 6 adjacente à la couche photoconductrice 3 et séparée de celle-ci par une couche 5 d'arrêt de la lumière émise par cette structure. Cette couche d'arrêt conductrice est en noir de carbone, par exemple. Une deuxième couche conductrice de l'électricité 7 formant anode est déposée sur la structure électroluminescente 6. Cette couche est en or ou en oxyde d'étain dopé à l'Indium(ITO) par exemple, et elle est transparente au rayonnement émis par la couche électroluminescente. Une source 8 de tension alternative ou continue est intercalée entre les couches 3 de cathode et 7 d'anode. La structure générale du dispositif décrit jusqu'à présent est connue du brevet français précité. On comprend que les plages de la couche photoconductrice 4 qui sont éclairées par l'image X projetée sur cette couche à travers le substrat 2 et l'électrode transparente 3, deviennent conductrices, ce qui provoque une injection d'électrons venus de la cathode 3. Le rayonnement en configuration d'image émis par la couche électroluminescente éclaire le film photosensible 1 adjacent qui se trouve ainsi exposé à une image conforme à l'image de rayons X reçue par la couche photoconductrice. Suivant la présente invention, on réduit considérablement la tension que doit délivrer la source 8 d'énergie électrique en utilisant des composés organiques plutôt que minéraux pour constituer la structure électroluminescente 6. C'est ainsi qu'en utilisant par exemple une couche de 100 nm d'épaisseur environ d'un complexe tel que le tris(8-hydroxy-quinoléine) aluminium, que l'on appellera dans la suite Alq3, pour constituer cette couche électroluminescente, une source 8 délivrant moins de 20 volts suffit pour exciter sélectivement la luminescence de cette couche, tension qui est à comparer aux tensions de plusieurs centaines de volts nécessaires lorsque la couche électroluminescente est constituée de ZnS dopé au cuivre ou à l'argent. Suivant un mode de réalisation avantageux de la présente invention, la structure électroluminescente est constituée (voir figure 1B) de deux couches superposées, déposées en phase vapeur, à savoir une première couche 6 adjacente à l'anode 7 et assurant le transport des trous depuis l'anode et une deuxième couche 62 formant la partie luminescente de la structure et assurant le transport des électrons depuis la cathode, cette deuxième couche pouvant être constituée du complexe Alq3 précité. La première couche peut être formée d'une diamine aromatique telle que la N,N,N' ,N'-tétrakis(m-méthylphényl)-l,3-diaminobenzène que l'on appellera dans la suite PDA. On pourra se référer à l'article de Tang et autres intitulé "Organic electroluminescent diodes" publié dans la revue des Etats-Unis d'Amérique "Applied Physics Letter" du 21 septembre 1987, pour plus de détail concernant le fonctionnement d'une "diode" électroluminescente constituée de couches identiques aux couches 61e62 décrites ci-dessus et des électrodes associées. Comme indiqué dans cet article, le pic d'émission de la structure électroluminescente ainsi formé se situe dans le vert à la longueur d'onde de 550 nm. Une telle émission convient parfaitement à l'exposition de films radiographiques sensibles au vert et permet donc d'atteindre un autre des objectifs de la présente invention. Suivant une variante du dispositif de la figure 1,B, représentée à la figure 1,C, la structure électroluminescente peut comprendre trois couches superposées 6a, 6b, 6c. La couche 6a, adjacente à l'anode et servant à faciliter le transport des trous formés sur celle-ci vers la couche luminescente, peut être constituée de phtalocyanine de cuivre. La couche 6b, qui correspond à la couche 61 du mode de réalisation de la figure 1B peut être constituée de la diamine aromatique PDA ou, en variante, de tétra-N-p-tolyl-benzidine (TTB) ou encore de bis-N-phényl, bis-N-naphtyl-benzidine (NPB) par exemple. La couche 6c adjacente à la cathode est, comme dans le mode réalisation précédent, constituée du complexe Alq3. On a représenté un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention à la figure 2. Aux figures 1 et 2 une même référence numérique désigne des éléments ou organes identiques ou similaires. I1 apparaît immédiatement à l'examen de la figure 2, que le substrat 2 est adjacent à l'anode 7 et non plus à la cathode 3. Le substrat se trouvant alors du côté du film 1, n'a plus besoin d'être transparent au rayonnement d'exposition (X ou y) et doit par contre être transparent au rayonnement émis par la structure électroluminescente. On remarquera que, dans le mode de réalisation de la figure 1, la couche électroluminescente est plus proche du film que dans celui de la figure 2, ce qui est favorable du point de vue de l'amélioration de la définition de l'image obtenue sur le film. On connaît aujourd'hui des composés électroluminescents organiques de rendement lumineux élevé, capables de générer plus de 400 photons lumineux par photon X soit plus que les écrans renforçateurs classiques dopés au phosphore utilisés en mammographie. I1 est alors possible, par l'utilisation de composés électroluminescents organiques, d'envisager une réduction de la dose de rayons X reçus par le patient lors d'une prise de vue, dans un rapport 2 à 4 au moins. On sait par ailleurs que les écrans renforçateurs classiques, dopés au phosphore, comprennent des grains de phosphore d'une taille de l'ordre de 20 pm. La grosseur de ces grains affecte évidemment la résolution de l'image enregistrée sur le film radiographique. En utilisant des composés électroluminescents organiques, la résolution de cette image peut être élevée car elle n'est plus limitée par la taille des grains de phosphore et est comparable à celle obtenue en imagerie Xéroradiographique. Comme on l'a vu plus haut, il existe encore aujourd'hui, en radiographie, un besoin pour un système d'enregistrement d'informations des paramètres d'exposition et d'identification du patient sur un film radiographique, qui soit simple et qui fournisse un enregistrement de bonne qualité. Chaque film doit porter en effet des informations relatives aux conditions de la prise de vue et/ou au patient radiographié. Suivant la présente invention, on peut intégrer simplement un tel système au dispositif suivant l'invention et à une cassette de film radiographique conçue pour le recevoir. On a représenté schématiquement aux figures 3 et 4 la structure de la partie de ce système qui est intégrée au dispositif suivant l'invention. Dans une partie du dispositif non conçue pour former une image radiographique sur le film adjacent (c'est à dire l'emplacement de la fenêtre d'identification), par exemple dans une plage 9 ménagée près d'un coin du substrat 2 qui porte l'ensemble des couches formant le dispositif (voir figure 3), cette partie n'est pas recouverte par les couches constituant les électrodes 3 et 7. Le substrat ne reçoit sur cette plage que la structure électroluminescente 6, entre deux jeux d'électrodes parallèles 10 et 11 (voir figure 4), la direction des électrodes du jeu 10 étant non parallèle à celle du jeu 11 et, de préférence, perpendiculaire. Les électrodes des jeux 10 et il sont formées sur le substrat et sur la structure électroluminescente 6 respectivement, en même temps que les électrodes 3 et 7, ce qui simplifie avantageusement le processus de fabrication. Les électrodes du jeu 10 portées par le substrat sont isolées les unes des autres par une couche transparente et électriquement isolante 12. On comprend qu'en adressant sélectivement les électrodes des deux jeux, on peut commander une excitation sélective, point par point, de tous les points de la plage 9 de la couche électroluminescente, excitation qui permet d'enregistrer, sur la plage correspondante du film placé en regard, toutes les informations mentionnées plus haut. L'adressage des électrodes des jeux 10, 11 peut être commandé par un dispositif extérieur, tel qu'un microordinateur par exemple, à travers des moyens de connexion convenables 12, 13 respectivement, prévus sur la cassette et sur le substrat du dispositif. Incidemment, la cassette pourra aussi intégrer la source d'énergie électrique 8 nécessaire à l'alimentation des électrodes 3, 7, ou comprendre un raccordement à une telle source, alors extérieure à la cassette. I1 apparaît maintenant que la présente invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir fournir un dispositif renforçateur d'images aux rayons X comprenant une structure électroluminescente n'exigeant qu'une faible tension d'alimentation, cette structure rayonnant le domaine de sensibilité des films radiographiques actuels, avec un fort rendement lumineux permettant de réduire les doses de rayons X reçus par les patients en radiographie médicale. Le dispositif renforçateur suivant l'invention utilise en outre des composés électroluminescents moins coûteux que les phosphores dopés classiques et intègrent simplement des moyens d'enregistrement d'informations complémentaires. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi la présente invention pourrait trouver application en gammagraphie, moyennant l'utilisation d'une couche photoconductrice de sensibilité appropriée. De même, il est évident que ce systeme à composés organiques pourrait être utilisé comme amplificateur de brillance en combinaison avec un CCD ou tout autre capteur de photons lumineux (tube Vidicon ou matrice de diodes photoélectriques (PIN, etc.)). Dans ce cas, l'émission Bleue/verte n'est pas souhaitable car les capteurs ont leur sensibilité maximum (rendement quantique en électrons générés/photons reçus) dans le rouge et l'infra-rouge. Ceci serait pratiquemment irréalisable avec des phosphores X classiques utilisés dans un écran renforçateur conventionnel. REVENDICATIONS 1 - Dispositif renforçateur d'image aux rayons X ou y, comprenant a) une couche (3) conductrice de l'électricité formant cathode et transparente aux rayons X (respectivement y), b) une couche photoconductrice (4) formée sur la cathode et sensible aux rayons X (respectivement y), c) une structure électroluminescente (6) adjacente à la couche photoconductrice (4), d) une couche (7) conductrice de l'électricité formant anode sur ladite structure et transparente au rayonnement émis par celle-ci, l'anode étant connectée à la cathode à travers une source d'énergie électrique (8), e) un substrat (2) portant l'ensemble desdites couches et structure, caractérisé en ce que ladite structure électroluminescente est constituée d'au moins un composé organique. 2 - Dispositif renforçateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche d'arrêt (5) de la lumière émise par la structure électroluminescente (6), placée entre ladite structure (6) et la couche photoconductrice (4). 3 - Dispositif renforçateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite structure électroluminescente (6) est constituée a) d'une première couche (61) d'un produit organique adjacente à l'anode (7) pour assurer le transport de trous engendrés par ladite anode et b) d'une deuxième couche (62) d'un produit organique superposée à la première, formant la partie luminescente de la structure et assurant le transport des électrons. 4 - Dispositif renforçateur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la première couche (61) est constituée d'une diamine aromatique et en ce que la deuxième couche (62) est constituée du complexe tris(8 hydroxyquinoléine)aluminium (Alq3). 5 - Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ladite diamine aromatique est le N,N,N',N' tétrakis(m-méthylphényl) -1, 3-diaminobenzène (PDA). 6 - Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième couche organique (6a) entre ladite anode (7) et ladite première couche organique (6b), cette troisième couche organique facilitant le transport des trous formés à l'anode (7) vers la couche luminescente. 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ladite troisième couche (6a) est une couche de phtalocyanine de cuivre. 8 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite première couche organique (6b) est une couche de tétra N-p-tolyl-benzidine (TTB) et en ce que ladite deuxième couche (6c) organique est une couche du complexe tris(8-hydroxyquinoléine) aluminium (Alq3). 9 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite première couche organique (6b) est une couche de bis-N phényl, bis-N-naphtyl-benzidine (NPB) et en ce que la deuxième couche organique (6c) est une couche de tris(8-hydroxy-quinoléine) aluminium (Alq3). 10 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat (2) est transparent au rayonnement émis par la structure électroluminescente (6) et est recouvert par l'anode (7). 11 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat (2) est transparent aux rayons X (respectivement y) et est recouvert par la cathode (3). 12 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le substrat est constitué en un matériau du groupe formé par : un verre, une matière plastique souple. 13 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anode (7) transparente est constituée d'un matériau du groupe formé par : l'or, l'oxyde d'étain dopé à l'Indium (ITO). 14 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche photoconductrice (4) est constituée d'un matériau du groupe formé par : CdS, CdSe, PbS, le carbure de silicium amorphe, le silicium amorphe. 15 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source d'énergie électrique (8) connectée entre l'anode (7) et la cathode (3) délivre une tension du groupe formé par : une tension continue, une tension alternative. 16 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 15, caractérisé en ce que l'épaisseur de la structure électroluminescente (6) est d'environ 100 nm. 17 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 16, caractérisé en ce que la couche d'arrêt de lumière (5) est constituée de noir de carbone. 18 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des deux faces d'une plage (9) prédéterminée de la structure électroluminescente (6), écartée de celle qui est disposée entre les couches formant anode (7) et cathode (3), porte un jeu d'électrodes rectilignes parallèles (10,11) pour la commande point par point de l'électroluminescence de ladite plage. 19 - Cassette comprenant un film radiographique et un dispositif renforçateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 17. 20 - Cassette comprenant un film radiographique et un dispositif renforçateur conforme à la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de connexion (12,13) des électrodes des deux jeux d'électrodes (10,11) à des moyens de commande pour l'enregistrement, sur la plage du film accolée à ladite plage prédéterminée (9) du dispositif, de données d'identification d'une image radiographique enregistrée sur le film.