Brevet FR2808088A1 — publié le 20011026

L'invention concerne un appareil mobile d'inspection de cargaison par rayonnement à hautes énergies. Les appareils de contrôle de palettes, de containers, d'objets volumineux pour des besoins de politique douanière ou de sûreté utilisent des sources de rayonnement électrique produisant des rayons X ou radioactif produisant rayonnements y. Les installations plus performantes au vu des besoins utilisateurs, avec de tels appareils, sont fixes et situées dans des bâtiments. Dans ces bâtiments, se trouvent accélérateur permettant l'émission de photons de haute énergie (la valeur maximale de celle-ci est typiquement comprise entre 5 et 10 MeV), ligne de détection, un moyen de convoyage de la cargaison à inspecter une infrastructure comportant matériel et logiciel, permettant le traitement des données acquises et la mise à disposition des informations aux opérateurs. Les opérateurs disposent alors d'une (ou plusieurs) image(s) est obtenue (sont obtenues) par le déplacement de la cargaison alors qu'elle passe à travers le faisceau de rayons X. Ces installations permettent l'inspection de cargaison passant par le point de contrôle fixe, ou qui y est amené, mais ne permettent pas de contrôler les cargaisons circulant par des voies éloignées de ces points. De ce fait, la plupart utilisateurs souhaite des systèmes mobiles, pouvant être mis en aeuvre en n'importe quel endroit du territoire surveillé. La solution réside dans des véhicules, notamment des camions ou leur remorque, équipés de l'appareil à rayons X ou y nécessaires. Dans ces systèmes mobiles, la source de rayonnement est donc, soit électrique (cas le plus fréquent), soit radioactive ; dans le premier cas l'énergie des photons est inférieure à 500 keV, dans le second cas elle peut atteindre 1.33MeV. Cela revient à dire que le système ne travaille pas avec de hautes énergies. Un tel véhicule est décrit dans le brevet allemand n 95 32 965. L'équipement de ce véhicule est constitué par un appareil du type précité et d'un portique constitué d'une poutre horizontale montée pivotante sur le véhicule et d'un montant vertical qui se déploie pour venir en appui le sol, formant un plan vertical perpendiculaire au véhicule. Des détecteurs sont disposés dans la poutre et dans le montant, face à la source de rayons X. Le portique étant pivoté perpendiculairement au véhicule et déployé, le véhicule à inspecter, généralement un camion, défile à une vitesse appropriée sous le portique jusqu'à ce que tout le volume de la cargaison ait été balayé par l'appareil. Ce système présente toutefois de nombreux inconvénients. En l'absence d'un système de convoyage, le véhicule inspecté défile sous le portique en étant conduit par un chauffeur. De ce fait, la source de rayonnement X est, par sécurité, inférieure à 500 keV et la dose faible. vitesse du camion n'étant pas régulée, les performances radioscopiques sont plus dégradées. Ainsi, l'avantage de la mobilité se fait au détriment des performances radioscopiques que sont la pénétration, le contraste, la sensibilité aux fils. (La pénétration est l'épaisseur d'un matériau de référence la plus importante à travers laquelle peuvent être imagés des obj arrêtant totalement les radiations ; le contraste quantifie la plus fine plaque d'un matériau de référence distinguable lorsqu'elle est superposée à fonds d'épaisseurs variables d'un matériau de référence et enfin la sensibilité aux fils remplace l'épaisseur des plaques de contraste le diamètre de fil d'un matériau de référence). D'autre part, en raison justement de la présence du chauffeur, la cabine ne peut pas être balayée par le faisceau. En outre, en raison de la structure du système, le bas du véhicule et notamment les roues ne sont pas non plus balayés. Cela prive les utilisateurs de l'inspection d'une partie importante du véhicule. Le brevet US 5,903,623 décrit un système similaire avec pour différence la possibilité d'avoir une description chimique des matériaux (bas numéro atomique/ fort numéro atomique) par l'adjonction de détecteurs dont la configuration exploite l'effet Compton. Ce système a un inconvénient supplémentaire qui est le temps de montage du portique qui est indépendant du camion et non déployable à partir de celui-ci. Jusqu'à présent la mobilité s'opposait donc aux performances parce qu'avoir une grande pénétration, par exemple, implique d'avoir des éléments de radioprotection imposants puisque qu'ils doivent arrêter des rayonnements pénétrants. Les éléments de radioprotection, dans les de système fixe, sont, par exemple au devant de la source de rayonnement et derrière l'objet à inspecter, un mur vertical de lm d'épaisseur de béton sur une hauteur de 5 m et une longueur de 20 m, ce qui rend très difficile la mobilité du système. En revanche, les systèmes mobiles n'ont de grande pénétration et donc ne nécessitent pas une imposante radioprotection. La présente invention palie tous ces inconvénients et décrit un système allie mobilité et performances radioscopiques. L' et de l'invention est donc un appareil mobile d'inspection de cargaison par une source de rayonnement à hautes énergies, comportant un véhicule porteur équipé d'un premier moyen de motorisation lui permettant de se déplacer comme un véhicule routier, d'une source de rayonnement et un portique repliable constitué - d'un bras sensiblement horizontal pouvant pivoter à l'une de ses extrémités sur le véhicule porteur, entre une position où est situé entièrement sur le véhicule porteur dans le sens longitudinal de celui- ci et une position dans laquelle il est déployé perpendiculairement à celui-ci et - d'une colonne de détection pourvue de détecteurs, articulée sur l'extrémité libre du bras, qui peut pivoter à son extrémité articulée sur bras entre une position de repli parallèle au bras et position déployée verticale dans laquelle les détecteurs sont situés en face de source de rayonnement, portique déployé, définissant un plan sensiblement perpendiculaire au véhicule porteur et délimitant un passage pour un objet à inspecter. Le véhicule porteur est muni, selon l'invention, de deux systèmes de motorisation, le premier lui permet de se déplacer comme n'importe quel véhicule et le second lui permet de se déplacer à vitesse constante réglable, par exemple 20 m/min, pour faire défiler la source de rayonnement à cette vitesse devant l'objet à inspecter afin d'obtenir de lui une image complète 2o avec de bonnes performances radioscopiques pendant une courte durée d'inspection. Selon une forme particulière de l'invention, la colonne de détection est pourvue, à son extrémité libre, de roues lui permettant, lorsque le portique est déployé, de reposer sur le sol afin de mieux stabiliser le système (camion et portique) lors de l'inspection. Selon l'invention les roues de la colonne de détection sont entraînées par des moyens propres asservis à l'angle déterminé par le plan contenant portique et le véhicule de manière à obtenir une image de l'objet à inspecter avec bonnes performances radioscopiques en maintenant cet angle dans des limites admissibles. Cet angle dépendant de la qualité du sol sur lequel se trouve le système. source de rayonnement, située sur le camion très près du sol afin que la totalité de l'objet soit scannée et qu'il n'y ait pas de zone inspectable, est un accélérateur de particules muni d'une cible de Bremsstrahlung sur lequel viennent se freiner les particules, ceci conduit à l'émission du rayonnement. L'énergie maximale des particules est comprise entre 1MeV et 3.5MeV. La source de rayonnement peut être une source radioactive, par exemple du Cobalt 60. La contrainte de radioprotection s'associe à celle des performances radioscopiques pour le faisceau de rayonnement soit optimisé spectrale ment (faible dose filtration), fortement collimaté et que le bras associe rigidement la source de rayonnement, la collimation et le centre opposé de la partie du bras supportant la détection et le blindage. Ce bras supportant la source rayonnement collimatée et les détecteurs possède plusieurs positions, la position de repos c'est-à-dire celle pour laquelle les opérateurs ne souhaitent pas faire d'inspection, cela peut-être par exemple lorsque le système mobile est utilisé comme un véhicule classique. Les autres positions sont toutes liées aux opérations d'inspection. Dans ce cas le bras est verrouillé et l'angle défini par le plan du faisceau de rayons X et l'objet à inspecter peut être réglable. Ce bras porte du blindage afin de radio protéger l'environnement du faisceau direct, des roues peuvent être ajoutées pour supporter le bras et le stabiliser verticalement. Le bras supporte aussi les détecteurs qui sont plus larges que largeur du faisceau afin compenser les éventuels déplacements latéraux du bras pendant les phases d'inspection. L'invention sera mieux comprise au moyen de description ci-après d'un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé sur lequel figure 1 représente un appareil mobile d'inspection selon l'invention monté sur son véhicule porteur, avec le portique dans sa position repliée de transport et dans sa position active déployée ; la figure 2 représente les oscillations du bras mobile en régime transitoire puis dynamique. Si l'on se réfère à l'exemple de la figure 1, le véhicule porteur, un camion aux normes routières 1 est équipé d'un portique repliable. Le portique comprend un bras pivotant 2 articulé à une extrémité sur le camion et supportant à son autre extrémité une colonne de détection rigide 3 articulée à un bout sur l'extrémité libre du bras. La colonne de détection 3 supporte les détecteurs. Lorsque le bras 2 est dans sa position de transport, replié sur le camion (première position sur la figure 1), la colonne de détection 3 est repliée sous le bras 2. En position déployée (seconde position sur la figure 1), le bras 2 horizontal est perpendiculaire au camion et la colonne de détection 3 est verticale. Un accélérateur 5, fournissant des photons d'énergie maximale comprise entre 1 MeV et 3,5 MeV, pourvu d'un collimateur 7 est monté sur l'extrémité côté camion 1 du bras 2 au moyen d'un support 6 articulé sur le bras. Lorsque le système est replié, l'accélérateur est remonté et ramené, sous le bras 2, sur le camion. Lorsque le système est déployé, l'accélérateur 5 est descendu au moyen de son support aussi près du sol que possible, et son collimateur 7 aligné face à la colonne de détection. L'ensemble bras 2, colonne 3, collimateur 7 déployé détermine un plan sensiblement perpendiculaire au camion ou avec un angle particulier différent de 90 (par exemple 80 ) En fonctionnement, le camion 1 qui est pourvu d'un second système de motorisation, par exemple hydraulique, qui lui permet de se déplacer à vitesse constante avance à faible vitesse, environ 20 m minute, de façon à faire passer le portique sur un objet immobile à inspecter, un camion, une remorque ou un conteneur. L'accélérateur placé près sol peut irradier l'objet sur toute sa hauteur. Du fait que l'on emploie des matériaux à forte densité (blindages, paravents plombés etc), il est avantageux de soulager bras en pourvoyant l'extrémité inférieure (position déployée) de la colonne de détection de roues 4 par lesquelles elle prend appui sur le sol lorsque l'ensemble est déployé. De plus, la ligne de détection, très lourde, solidaire du bras, est soumise aux imperfections du sol et à la pente du terrain où on opère. Les contraintes en torsion du bras sont importantes (de l'ordre de 8 mm de déformation pour 1 kN de résistance au roulement). L'effort de résistance au roulement en terrain plat estimé à 3 kN induit un décalage du bras par rapport à sa position de repos, dans un plan perpendiculaire au camion. Les oscillations du bras 2 soumis à ces efforts sont représentées sur la figure 2. Pour éviter que le bras 2 ne soit soumis à de trop fortes sollicitations, ce qui entraînerait une déviation du faisceau par rapport à l'objet à inspecter, les roues 4 sont pourvues d'un entraînement propre qui est asservi ' l'angle que fait le bras 2 avec le plan perpendiculaire au véhicule porteur (cet angle dépendant du sol sur lequel le système déplace, c'est- à-dire sa nature, lisse ou caillouteux, et de sa pente) et assure à la colonne 3 une vitesse réglée sur celle du camion. On évite ainsi de solliciter le bras en torsion. Les avantages de l'invention sont multiples - le déplacement du système au lieu du déplacement de l'objet à inspecter permet de supprimer la présence d'un conducteur pour un camion à inspecter ou tout autre système de convoyage de ce dernier ; - l'absence de personnes dans le camion contrôlé permet de travailler aux hautes énergies et d'inspecter la totalité de l'objet ; - Un temps de mise en opération très court ; REVENDICATIONS 1.- Appareil mobile d'inspection de cargaison par source de rayonnement à hautes énergies, comportant un véhicule porteur équipé d'un premier moyen de motorisation lui permettant de se déplacer comme un véhicule routier, d'une source de rayonnement et un portique repliable caractérisé en ce que le portique est constitué - d'un bras (2) sensiblement horizontal pouvant pivoter a l'une de ses extrémités sur le véhicule porteur (1), entre une position où il est situe entièrement sur le véhicule porteur dans le sens longitudinal de celui-ci et une position dans laquelle il est déployé perpendiculairement à celui-ci et - colonne de détection (3) pourvue de détecteurs articulée sur l'extrémité libre du bras, qui peut pivoter à son extrémité articulée sur bras entre une position de repli parallèle au bras et une position déployée verticale dans laquelle les détecteurs sont situés en face de source de rayonnement (5,7), portique déployé, définissant un plan sensiblement perpendiculaire au véhicule porteur et délimitant un passage pour un objet à inspecter. 2.- Appareil mobile d'inspection selon la revendication , caractérisé en ce que le véhicule porteur (1) comporte un second moyen de motorisation de façon à se déplacer avec le portique déployé a une vitesse régulière relativement faible. 3.- Appareil mobile d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de détection (3) est pourvue, à son extrémité libre, de roues (4) lui permettant, lorsque le portique est déployé, de reposer sur le sol afin d'accompagner le véhicule porteur dans un déplacement relativement lent, pour déplacer le portique au-dessus d'un objet à inspecter qui reste immobile pendant l'inspection. 4.- Appareil mobile d'inspection selon la revendications 3, caractérisé en ce que les roues (4) de la colonne de détection (3) sont entraînées par des moyens propres de façon à régler la vitesse de déplacement la colonne (3) sur celle du véhicule (1) pour compenser les variations de l'angle fait le bras (2) avec le véhicule (1) dues à la pente du terrain ou à la nature du sol, de manière à obtenir une image de l'objet à inspecter avec bonnes performances radioscopiques en maintenant cet angle dans des limites admissibles. 5.- Appareil mobile d'inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de rayonnement (5,7) est montée basculante par rapport au véhicule porteur (1) entre une position repliée de transport et une position déployée où elle vient près du sol afin que la totalité de l'objet à inspecter soit balayée. 6.- Appareil mobile d'inspection selon la revendication 5, caractérisé en ce que la source de rayonnement (5,7) est monté basculante sur l'extrémité du bras articulée (2) sur le véhicule porteur afin d'être immobile par rapport à celui-ci et à la colonne de détection (3) située en face.