Brevet FR2801134A1 — publié le 20010518

L'invention concerne un dispositif destiné à ajuster un collimateur d'une installation radiographique, comportant une source destinée à produire un rayonnement X et des moyens destinés à produire un rayon primaire. Elle concerne aussi un procédé destiné à ajuster un collimateur d'une installation radiographique, à l'aide d'un rayonnement X émis et d'un rayon primaire produit. L'ajustage d'un dispositif de collimation et de détection dans une installation radiographique a une influence décisive sur la sélectivité et donc sur la possibilité de reconnaître le matériau et sur la probabilité de io détection d'un objet à examiner aux rayons X. Dans les installations radiographiques notamment qui utilisent l'effet physique de la diffraction de rayons X, un ajustage précis est nécessaire, afin que la position angulaire précise du dispositif de collimation et de détection par rapport aux rayons X permette une mesure et une détermination précises de la matière détectée. Dans le document DE 195 10 168 AI est décrit, dans un exemple de réalisation, l'ajustage d'un dispositif de collimation et de détection d'une installation radiographique. A cet effet, avant chaque mesure, il est procédé à un réajustage automatique. Le dispositif de collimation et de détection, qui est constitué de plusieurs collimateurs avec des détecteurs se trouvant derrière chacun d'eux, est disposé dans ce cas sur une unité de support commune, l'unité de support contenant un collimateur central supplémentaire, qui est orienté sur le foyer d'une source produisant le rayonnement X, ou qui est orienté à chaque réajustage. Au cours d'un ajustage, le rayon central (rayon primaire) qui est émis par la source de rayons X et qui, dans le cas d'une orientation précise, traverse le collimateur central, produit des signaux de détection, qui sont de même 2 2801134 grandeur lorsqu'on est en présence d'un ajustage précis, sur des détecteurs individuels juxtaposés, situés derrière. L'invention a pour but d'indiquer un autre ajustage pour un collimateur d'une installation radiographique, qui soit d'une construction plus simple et qui se déroule également entièrement automatiquement. En ce qui concerne le dispositif, ce but est atteint en ce qu'au moins deux dispositifs de détection séparés dans l'espace, disposés l'un derrière l'autre et espacés l'un de l'autre, sont disposés à l'intérieur d'une ouverture centrale du type trou borgne dans le collimateur, pour orienter ce dernier io sur le rayon primaire. En ce qui concerne le procédé, ce but est atteint en ce que - il est procédé à une orientation dans l'espace du collimateur, le long du rayon primaire, à l'aide de deux dispositifs de détection séparés dans l'espace, situés l'un derrière l'autre et espacés l'un de l'autre, - le collimateur étant déplacé, au cours d'une première étape, jusqu'à ce que le signal produit sur le premier dispositif de détection soit maximal, - le collimateur est tourné, au cours d'une deuxième étape, autour d'un point, dans un premier plan de rotation, dans deux plans indépendants, jusqu'à ce que le signal provenant du deuxième dispositif de détection soit également maximal, le point se situant de préférence à proximité du centre du premier dispositif de détection, - après détermination du maximum d'intensité dans le premier plan de rotation, la rotation du collimateur s'effectue dans le deuxième puis dans le troisième plan de rotation, jusqu'à ce que le maximum d'intensité soit réglé ici aussi sur les dispositifs de détection considérés, - de sorte que le rayon primaire parvient perpendiculairement et au centre sur le premier et sur le deuxième dispositif de détection. 3 2801134 L'idée de base de l'invention est de procéder à l'ajustage à l'aide d'un système de détection disposé dans le collimateur et qui est constitué d'au moins deux dispositifs de détection séparés dans l'espace, disposés l'un derrière l'autre et espacés l'un de l'autre. Dans le cas d'un affaiblissement homogène d'un rayon primaire, émis par une source de rayons X, à travers le dispositif de détection du système de détection, l'intensité restante du rayon est utilisée encore une fois pour l'orientation définitive du collimateur, à l'aide du deuxième dispositif de détection. De cette façon, on permet une orientation précise du collimateur à l'aide du système de io détection se trouvant dans le collimateur, ou le long du rayon primaire, ce qui garantit une plus grande précision de mesure à l'intérieur d'une installation radiographique. Plus les dispositifs de détection sont éloignés l'un de l'autre, plus l'orientation du collimateur à l'intérieur d'une installation radiographique est précise. Pour l'orientation locale dans l'espace du collimateur en un premier point, le premier dispositif de détection dans le rayon primaire est déplacé jusqu'à ce qu'un signal produit soit maximal, c'est-à-dire le plus intense. Pour l'orientation optimale du collimateur le long du rayon primaire, l'orientation s'effectue alors sur un autre point dans le collimateur. Ceci s'obtient à l'aide du deuxième dispositif de détection, le collimateur étant tourné dans un plan (supérieur) autour d'un point imaginaire, qui se trouve aussi près que possible du centre du premier dispositif de détection, dans deux plans indépendants, jusqu'à ce qu'ici aussi le signal soit maximal, sans que ce faisant, le signal diminue sur le premier dispositif de détection. Après que le maximum a ainsi été réglé dans le premier plan de rotation, il est procédé à une poursuite de la rotation dans le deuxième plan de rotation, ici aussi le centre de rotation se situant aussi près que possible du centre du premier dispositif de détection. L'orientation optimale est garantie 4 2801134 lorsque dans les trois plans de rotation, le maximum d'intensité est réglé sur les deux dispositifs de détection. Dans une forme simple de réalisation, on peut placer devant chacun des deux dispositifs de détection dans le collimateur, un dispositif à diaphragme, constitués par exemple chacun d'un diaphragme perforé, qui sert à l'adaptation de la surface de détection au diamètre du rayon primaire. Si l'on utilise les dispositifs de détection dont la surface sensible coïncide suffisamment bien avec le diamètre du rayon, il est possible de renoncer au dispositif à diaphragme. Comme premier dispositif de détection, on peut utiliser par exemple un compteur à semi-conducteurs, à gaz ou à scintillations, qui est suffisamment mince et homogène, ce qui fait que le rayon primaire n'est que légèrement affaibli et qu'une distribution de l'intensité reste maintenue pour l'essentiel. Comme deuxième dispositif de détection, on peut recourir s5 également à un compteur à semi-conducteurs, à gaz ou à scintillations. Ses propriétés d'absorption doivent toutefois être adaptées à la haute énergie moyenne des quantas, qui résulte de la transmission à travers le premier dispositif de détection. Les deux dispositifs de détection séparés dans l'espace peuvent être constitués chacun d'un détecteur à quatre quadrants, d'au moins deux détecteurs individuels, d'un ensemble de détecteurs ou de détecteurs sensibles à l'emplacement avec diode à segments multiples. De préférence, le procédé d'ajustage de collimateurs à fente annulaire, ou circulaire utilise un détecteur à cristaux situé derrière, l'ensemble du système étant réglé sur un angle donné par rapport au rayon primaire, pour une mesure précise, à l'aide de la diffraction des rayons X. Il est possible aussi d'ajuster un simple dispositif de collimation et de détection, qui est utilisé par exemple pour la détection classique des matériaux, le premier dispositif de détection étant réalisé en tant que détecteur pour la fraction à basse énergie du rayonnement et le deuxième s dispositif de détection, en tant que détecteur pour la fraction à haute énergie. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après plus en détail à l'aide des dessins. La fig. 1 est une vue de principe d'un parcours de mesure suivant io l'état de la technique, la fig. 2 montre un collimateur à fente circulaire avec dispositif suivant l'invention, la fig. 3 représente le dispositif suivant l'invention dans un collimateur simple, la fig. 4 montre une première forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, la fig. 5 montre une autre forme de réalisation du dispositif, et la fig. 6 est une vue schématique de l'orientation du collimateur sur un rayon primaire. Sur la fig. 1, est représenté un parcours de mesure dans une installation (d'examen) radiographique non représentée en détail. On sait qu'une source 1 de rayons X produit un rayonnement FX qui est rayonné sur un objet 2 à radiographier, lequel se trouve sur un dispositif de transport 3. Au moyen d'un dispositif à diaphragme 4a, 4b, il est produit dans ce cas un rayon primaire FX1, de préférence sous la forme d'un pinceau. Du fait de la structure cristalline de la matière de l'objet 2 à radiographier, le rayon primaire FX, est brisé, de manière connue, en 6 2801134 plusieurs points G du réseau (ici représenté une fois seulement), le rayon primaire FX1 étant dévié, pour une énergie déterminée du rayon, sous un angle OM qui dépend de la matière, sous la forme d'un rayonnement FX1'. Par exploitation de ce fait, on détermine de manière connue, sur la base de l'effet physique de la diffraction des rayons X (formation par interférence de Bragg), la matière qui a été détectée, par sélection d'un angle 0M déterminé, différentes énergies étant mesurées (selon Bragg) et comparées à des valeurs connues. Sur la fig. 2, est représenté un collimateur 6 à l'aide duquel la matière io ou le type de matière de l'objet 2 (de la fig. 1) traversé par le rayon primaire FXi peut être déterminé. Le collimateur 6 est ici un collimateur à fente circulaire avec un détecteur à cristaux l 1 se trouvant derrière et qui sont utilisés tous deux pour une mesure par exploitation de la diffraction des rayons X. Dans le collimateur 6 est intégrée au centre une ouverture 7 du type trou borgne qui agit comme collimateur central. A distance de l'ouverture centrale 7, le collimateur 6 présente une fente circulaire 10 s'évasant coniquement, qui simule une allure angulaire de l'angle 0M donné. A l'intérieur de l'ouverture 7 sont disposés un premier dispositif de détection 8 et derrière, à une distance définie, un deuxième dispositif de détection, 9. Le détecteur à cristaux 11 a une surface suffisamment grande pour que les rayons à cône de dispersion (rayonnement FX1') sortant de la fente circulaire 10, puissent être captés, et présentent une surface 12 sensible aux rayons X, de préférence circulaire, dirigée vers le collimateur 6. La référence 1 désigne la source de rayons X de la fig. 1. Sur la fig. 3 est représenté un autre collimateur 26 qui présente, dans une ouverture 27 centrale du type trou borgne, un premier dispositif de détection 28 et, à une distance définie, de préférence à l'extrémité arrière du passage 27, un autre dispositif de détection 29. Dans ce cas, le premier 7 2801134 dispositif de détection 28 est réalisé en tant que détecteur pour de faibles énergies de rayons X, et le deuxième dispositif de détection 29, comme détecteur pour de grandes énergies de rayons X. Ce dispositif de collimation/détection est utilisé par exemple pour la détection classique des matériaux. Sur la fig. 4, est représentée de manière schématique, la construction intérieure du collimateur 6, 26 avec les raccords électriques, nécessaires à l'ajustage, pour l'interprétation des signaux. Dans ce cas, devant le dispositif de détection 8, 28 et le dispositif de détection 9, 29, il est prévu o0 un dispositif à diaphragme perforé 13a, 13b respectivement 14a, 14b, qui sert à l'adaptation de la surface de détection du dispositif de détection 8, 28, respectivement du dispositif de détection 9, 29, au diamètre du rayon primaire. Les références 15 et 17 désignent des étages d'amplification des signaux, qui sont nécessaires pour amplifier les signaux prélevés sur les 1s dispositifs de détection 8, 28 ou 9, 29 respectifs. Ces étages d'amplification et 17 sont raccordés chacun à une unité d'affichage, respectivement 16 et 18, et reliés parallèlement à celle-ci, à un micro-processeur 23. Le détecteur à cristaux 11, représenté en supplément, est supprimé ici, si au lieu d'un collimateur à fente annulaire 6, on doit ajuster un simple collimateur 26. Dans une autre forme de réalisation selon la fig. 5, on a recours à des dispositifs de détection 8, 28, 9, 29 à l'aide desquels il est possible de déterminer le centre de la distribution des intensités du rayon X ou rayon primaire FXI incident. Il peut s'agir de plusieurs détecteurs individuels, d'un ensemble de détecteurs, de détecteurs à 4 quadrants ou de détecteurs sensibles à l'emplacement avec des diodes à segments multiples. En amont de ces dispositifs de détection 8, 28 et 9, 29 sont montés des étages d'amplification qui fonctionnent en parallèle et qui, pour plus de clarté, ne sont désignés chacun que par une référence respectivement 19 et 21, à 8 2801134 chaque détecteur individuel, à chaque détecteur de l'ensemble ainsi qu'à chaque diode du dispositif de détection 8, 28, 9, 29, étant associé un amplificateur de l'étage d'amplification 19 ou 21 considéré. En amont de ces étages d'amplification 19, 21, est montée de préférence une unité d'affichage respectivement 20 et 22. Parallèlement à celle-ci, les étages d'amplification 19, 21 sont reliés électriquement au micro-processeur 23. Dans ce cas, le premier dispositif à diaphragme 13a, 13b et le deuxième dispositif à diaphragme 14a, 14b ou encore seulement le deuxième dispositif à diaphragme 14a, 14b de la fig. 4 peuvent être supprimés, si io l'orientation s'effectue dans un pinceau (rayon ponctuel) FX1. Le procédé d'ajustage se déroule de la façon suivante, indépendamment de la forme de réalisation: Comme représenté sur la fig. 6, le rayon X émis, observé à l'intérieur du passage 7, se trouve en tant que rayon primaire FXI avant l'ajustage, à l'extérieur du centre du premier et du deuxième dispositifs de détection 8, 28 et 9, 29. Un premier point Pi, donné pour l'ajustage, et un deuxième point P2 sur le rayon primaire ne coïncident pas dans ce cas avec le centre respectif du dispositif de détection 8, 28 ou 9, 29. Il en résulte que le collimateur 6, 26 doit être orienté dans l'espace, c'est-à-dire dans trois plans, pour parvenir à sa position locale optimale, sans déviation par rapport au rayon primaire FXI. Au cours d'une première étape, le collimateur 6, 26 est déplacé lors de l'ajustage jusqu'à ce que le signal produit dans le premier dispositif de détection 8, 28 soit maximal, alors qu'il n'y a pas encore une pleine coïncidence entre le centre du dispositif de détection 8, 28 et le point Pi du rayon primaire FXi. Le rayon primaire FX1 se situe ici au point P2, à l'extérieur du centre du deuxième dispositif de détection 9, 29. L'affichage 9 2801134 des signaux produits dans les dispositifs de détection respectivement 8, 28 et 9, 29 s'effectue sur l'unité d'affichage respectivement 16 et 20. Pour l'orientation optimale du collimateur 6, 26, l'orientation sur le deuxième point P2 est nécessaire au cours d'une deuxième étape. Pour l'orientation sur ce deuxième point P2, le collimateur 6, 26 est tourné ou déplacé autour d'un point imaginaire P3, qui se situe de préférence à proximité du centre du dispositif de détection 8, 28, dans deux plans indépendants, jusqu'à ce que le signal provenant du deuxième dispositif de détection 9, 29 soit également maximal. Ce plan de rotation comprend une io zone en forme de cône pointu (voir flèches) à l'extérieur du point P3. Après cette deuxième étape, le maximum du premier plan (de rotation) est réglé, de sorte qu'il en résulte une première pré-orientation locale du collimateur 6, 26. Après détermination du maximum d'intensité dans le premier plan, on commence la rotation dans le deuxième plan (de rotation) pour la poursuite de l'orientation dans l'espace. Pour cette orientation aussi, il faut sélectionner un point à proximité du centre du premier dispositif de détection 8, 28, ce point pouvant être le point P3. Ici aussi, le collimateur 6, 26 est tourné à l'intérieur de la zone en forme de cône pointu, de manière que le maximum d'intensité soit réglé sur les dispositifs de détection respectivement 8, 28 et 9, 29 respectifs. Il faut aussi procéder de même dans le troisième plan (de rotation), ce qui fait que le rayon primaire FX1 parvient alors perpendiculairement et au milieu sur le premier et le deuxième dispositifs de détection 8, 28, 9, 29, c'est-à-dire en leurs centres. Les différents signaux du dispositif de détection respectivement 8, 28 et 9, 29 sont d'abord analysés et traités pas à pas dans le micro-processeur 23, quant à leur amplitude, par utilisation de plusieurs détecteurs sensibles à l'emplacement, tandis qu'à partir des signaux individuels, on détermine la 2801134 position à l'instant du centre du rayon primaire FXI et on la compare au sens du dispositif de détection respectivement 8, 28 et 9, 29 respectifs. La correction du réglage des centres de détection sur le centre du rayon primaire FXI s'effectue jusqu'à ce que les valeurs produites des signaux soient maximales. On peut ainsi, à l'aide d'un calibrage unique, déterminer plus nettement un décalage entre le centre de détection respectif et le centre du rayon primaire, et le corriger en une étape. Si l'on utilise un détecteur à quatre quadrants dans le dispositif de détection, respectivement 8, 28 et 9, 29, il est procédé à l'exploitation des signaux produits par quadrant, le centre de détection étant alors réglé lorsque le rayon primaire FX1 parvient dans la croix commune des quadrants, et produit des signaux de même grandeur. Avec des moyens simples, on réalise ainsi une orientation optimale du collimateur 6, 26 le long d'un rayon primaire FX1. La position du collimateur dans une installation radiographique, non représentée ici en détail, est modifiée de manière séquentielle, à l'aide d'un dispositif de régulation non représenté non plus en détail, jusqu'à ce que les deux dispositifs de détection 8, 28 et 9, 29 soient concernés au maximum par le rayon primaire FX1. Chaque rotation du collimateur 6, 26 dans les différents plans s'effectue pas à pas, par des moyens mécaniques installés dans l'installation radiographique, qui sont commandés et réglés automatiquement par un programme commandé par le micro-processeur 23. Les maximas d'intensité, déterminés lors du premier ajustage, peuvent être mémorisés pour l'utilisation future. Dans le cas de l'utilisation d'un collimateur 6, 26 calibré avec plusieurs détecteurs sensibles à l'emplacement, il est possible de déterminer aussitôt, avec une mesure unique, le décalage entre le maximum du rayon 1l 2801134 primaire et le centre de détection, et de le corriger par ce procédé. Une utilisation de plusieurs dispositifs de détection, disposés les uns derrière les autres, à l'intérieur du passage 7, est possible, mais n'est pas nécessaire pour le procédé d'ajustage lui-même, car ceci le rend alors plus complexe. 12 2801134 REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à ajuster un collimateur d'une installation radiographique, comportant une source destinée à produire un rayonnement X et des moyens destinés à produire un rayon primaire, caractérisé en ce qu'au moins deux dispositifs de détection (8, 28, 9, 29) séparés dans l'espace, disposés l'un derrière l'autre et espacés l'un de l'autre sont disposés à l'intérieur d'une ouverture (7, 27) centrale du type trou borgne dans le l0 collimateur (6, 26), pour orienter ce dernier sur le rayon primaire (FX1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif à diaphragme (13a, 13b) est placé devant le premier dispositif de détection (8, 28). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif à diaphragme est placé devant le deuxième dispositif de détection (29). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le collimateur (6) est un collimateur à fente annulaire qui présente, à distance de l'ouverture centrale (7), une fente circulaire (10) s'évasant coniquement, qui simule une allure angulaire d'un angle donné (0M)- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au collimateur (6) est associé fixement un détecteur à cristaux (11) qui présente une surface (12) sensible aux rayons X, dirigée vers le collimateur (6) et qui est orientée sur l'angle (0MI) donné de la fente circulaire (10), de manière à capter les rayons (FXI) du cône de dispersion qui sortent de la fente circulaire (10). 1 3 2801134 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les dispositifs de détection (8, 29; 9, 29) sont constitués chacun d'un détecteur à quatre quadrants. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que les dispositifs de détection (8, 28; 9, 29) sont constitués chacun d'au moins deux détecteurs individuels. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les dispositifs de détection (8, 28; 9, 29) sont construits à partir de détecteurs sensibles à l'emplacement, comportant des diodes à segments multiples. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les dispositifs de détection (8, 28; 9, 29) sont constitués chacun d'un ensemble de détecteurs. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, s 5 caractérisé en ce que le dispositif de détection (8, 28) est réalisé en tant que détecteur pour faibles énergies de rayons X et le dispositif de détection (9, 29), est réalisé en tant que détecteur pour hautes énergies de rayons X. il. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le premier dispositif de détection (8, 28) est relié électriquement à un étage d'amplification (15, 19) et le dispositif de détection (9, 29) à un étage d'amplification (1 7, 21), en amont desquels est monté un microprocesseur (23) central. 12. Procédé destiné à ajuster un collimateur d'une installation radiographique, à l'aide d'un rayonnement X émis et d'un rayon primaire produit, caractérisé en ce que - il est procédé à une orientation dans l'espace du collimateur (6, 26), le long du rayon primaire (FXI), à l'aide de deux dispositifs de détection (8, le4 2801134 28; 9, 29) séparés dans l'espace, situés l'un derrière l'autre et espacés l'un de l'autre, - le collimateur (6, 26) étant déplacé, au cours d'une première étape, jusqu'à ce que le signal produit sur le premier dispositif de détection (8, 28) soit maximal, - le collimateur (6, 26) est tourné, au cours d'une deuxième étape, autour d'un point (P3), dans un premier plan de rotation, dans deux plans indépendants, jusqu'à ce que le signal provenant du deuxième dispositif de détection (9, 29) soit également maximal, le point (P3) se situant de o préférence à proximité du centre du premier dispositif de détection (8, 28), - après détermination du maximum d'intensité dans le premier plan de rotation, la rotation du collimateur (6, 28) s'effectue dans le deuxième puis dans le troisième plan de rotation, jusqu'à ce que le maximum d'intensité soit réglé ici aussi sur les dispositifs de détection (8, 28; 9, 29) considérés, - de sorte que le rayon primaire (FX1) parvient perpendiculairement et au centre sur le premier et sur le deuxième dispositif de détection (8, 28 9, 29). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'à l'aide d'un microprocesseur (23), les signaux sont exploités et le maximum d'intensité du plan de rotation à régler est déterminé, une détermination directe du décalage à corriger entre un centre du rayon primaire (FX1) et les centres de détection des dispositifs de détection (8, 28; 9, 29), étant réalisée par la prise en compte des différents signaux.