Brevet FR2801105A1 — publié le 20010518

L'invention concerne un dispositif destiné à déterminer des matières cristallines et polycristallines d'un objet contenu dans des articles, de préférence des bagages, comportant dispositif de diffraction, avec un agencement de collimation et de détection, qui est constitué de collimateurs et de détecteurs, et avec une source rayons X orientée sur celui-ci. Pour garantir la sécurité du trafic aérien par exemple, il est nécessaire de contrôler, par recours à des moyens techniques les plus modernes, des bagages (articles) contenant des quant à la présence de matières explosives. En particulier, pour la recherche de matières explosives, on peut recourir au procédé de la diffraction rayons X, un rayonnement X dispersé étant mesuré sur la structure cristalline et comparé au spectre caractéristique d'énergie, par exemple, différentes matières explosives, ce qui fait qu'à l'aide de ces énergies mesurées, il est possible de se prononcer sur la présence d'une matière explosive ainsi que sur le matériel explosif dans l'article. Dans le document DE 195 10 168 AI, il est décrit un dispositif pour ce procédé. Dans ce cas, il est produit sur la source de rayons X, au moyen d'un diaphragme, des rayons X dispersés qui sont rayonnés sur une zone d'examen d'un matériel à examiner. Sur le côté de la zone d'examen, qui fait face à la source de rayons X, des collimateurs en forme de fente sont disposés symétriquement autour de l'axe du rayon X central, dans un plan qui est perpendiculaire à la surface de l'éventail de rayons X. L'exploitation S'effectue au moyen de plusieurs détecteurs sur toute la zone d'examen radiographiée. Dans le document EP 0 354 045 il est décrit un dispositif et un procédé dans lequel il est produit également un éventail de rayons X. Celui- ci traverse l'objet à examiner, l'éventail rayons X étant soumis, sur la structure cristalline de l'objet, à une diffraction qui est absorbée, en tant que spectre d'énergie, par plusieurs détecteurs. Un autre dispositif est décrit dans le document US 4,956,856. Il est produit ici un mince rayon X (pencil beam) qui est envoyé, au moyen d'un rouleau tournant, avec une fente en spirale, sur un objet à radiographier. A travers la fente, le pinceau balaie transversalement l'objet à examiner. L'utilisation d'un rayon primaire de faible section dans un appareil radiographique est décrit dans le document DE 41 01 544 Al. Le rayonnement de dispersion produit à partir du rayon primaire est capté ici au moyen de plusieurs détecteurs et d'un agencement concentrique à collimateur. Les dispositifs précités ont pour inconvénient faut touj ours balayer ou scanner la totalité du bagage, pour déterminer tous les objets non autorisés contenus dans le bagage. Par le document DE 41 30 039 Al, on connaît un dispositif destiné à produire un faisceau étendu de rayons X. Un dispositif à diaphragme utilisé à effet est constitué de deux corps de délimitation, sont orientés l'un vers l'autre de manière à délimiter un espace intermédiaire qui correspond à forme du faisceau de rayons. Ce dispositif sert à augmenter la surface concernée par le rayonnement X. L'invention a pour but d'indiquer un dispositif du type précité qui permette une détermination rapide des matières cristallines et polycristallines d'un objet. Ce but est atteint en ce que l'agencement de collimation/détection est reglable en hauteur par rapport à la source de rayons X, par des moyens, et est disposé de manière à pouvoir être déplacé sur le côté de façon synchrone, la source de rayons X étant guidée pour cela par des moyens déplaçables sur le côté et les moyens étant commandés par l'ordinateur. L'idée qui est à la base de l'invention est de placer un dispositif de diffraction, constitué d'un agencement de collimation et de détection et d'une source de rayons X orientée sur celui-ci, dans un plan d'examen d'une installation radiographique, de manière qu'il soit déplaçable en hauteur et transversalement, ce qui fait que par exploitation de la diffraction des rayons X, la matière d'un objet est déterminée en un lieu préalablement déterminé. A cet effet, l'agencement de collimation et de détection et la source de rayons X sont réalisés de manière à pouvoir être déplacés ensemble de façon synchrone, l'agencement de collimation et de détection étant monté de préférence déplaçable hauteur par rapport à la source de rayons X. Connaissant seulement deux coordonnées d'un lieu préalablement déterminé (par exemple position de bande et angle), on scanne en continu, en une passe de mesure, la troisième coordonnée manquante, à l'aide de l'unité de diffraction déplaçable. cette façon, on peut mesurer et déterminer en fonction du lieu les matières qui se trouvent sur cette ligne. Connaissant les trois coordonnées lieu préalablement déterminé, il est procédé à un réglage ciblé du dispositif de diffraction au point auquel le type de matière est alors déterminé. L'agencement de collimation de détection réglable en hauteur est constitué de préférence d'un collimateur à fente circulaire ajustable sous la forme d'une enveloppe tronconique avec un détecteur se trouvant derrière. Au cours d'une autre étape, connaissant le spectre de diffraction et le type de matière déterminé en supplément, à partir du numéro atomique moyen, on peut obtenir une information supplémentaire permettant de déterminer la matière. A cet effet, le collimateur à fente circulaire présente une ouverture centrale, fermée vers le détecteur dans laquelle deux dispositifs détecteurs différents sont disposés sépares l'un de l'autre dans l'espace et l'un derrière l'autre, au moyen desquels le numéro atomique moyen l'objet se situant dans le rayon primaire, est déterminé de manière connue. L'invention est décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation illustré sur les dessins. 1 est une vue schématique du dispositif suivant l'invention, 2 est une vue du dispositif de diffraction la fig. 1, 3 est une autre vue de l'agencement collimation et de détection de la fig. 2. Comme représenté sur la fig. 1, l'article 1 à radiographier se trouve dans un tunnel aux rayons X 2 d'une installation radiographique 3. A l'intérieur du tunnel 2, se trouve un dispositif de diffraction 10 monté déplaçable. Le dispositif de diffraction 10 est constitué ici d'un agencement de collimation et de détection 11 et d'une source de rayons X 12. L'agencement de collimation et de détection 11 est orienté sur un rayon X FXI , de préférence un rayon primaire sous la forme "pinceau" de cette source de rayons X 12, qui est disposée de préférence au-dessous d'un dispositif de transport 4 dans le tunnel 2. L'agencement collimation et de détection 11 est monté déplaçable en hauteur et sur le côté et simultanément (dans la direction Z et la direction Y), par des moyens 5 non représentés en détail. Parallèlement à ceci, la source de rayons X 12 est fixée sur des moyens 6 et est également disposée de manière à pouvoir être déplacée latéralement dans la direction Y. L'agencement de collimation et de détection 11 et la source de rayons X 12 sont guidés de manière synchrone ; à cet effet les moyens 5 et 6, par exemple des organes de guidage linéaire avec entraînement à broche, sont commandés de manière centrale. Ceci peut être coordonné par un ordinateur non représenté en détail. L'article 1 à radiographier avec ses objets 7, 8 se trouve sur le dispositif transport 4. Sur fig. 2, le dispositif de diffraction 10 est représenté plus en détail. Le collimateur 13 présente une fente circulaire 15 sous la forme d'une enveloppe tronconique telle que du rayonnement de dispersion, qui part du point GM7 examiné sur l'objet 7 contenu dans l'article seules sont autorisées les composantes qui parviennent sous un angle Om déterminé. Le détecteur 14 qui se trouve derrière le collimateur 13 détecte ainsi, par sa surface 14.1 sensible à l'énergie, le rayonnement de dispersion FX", sous l'angle de dispersion Om. Pour obtenir un rayon primaire Fx, dispositif à diaphragme 16 par exemple un dispositif à diaphragme perforé, est placé devant la source de rayons X 12. Si le rayon primaire FX parvient sur une matière, ce rayon primaire FX est partiellement dévié, comme on le sait sur la structure cristalline de la matière sous la forme d'un rayonnement de dispersion (loi de Bragg). conséquence, à partir du spectre d'énergie, obtenu avec le détecteur 16 sensible à l'énergie, on peut déterminer la structure cristalline et donc la matière. On peut en particulier détecter aussi des matières explosives les distinguer. si connaît les informations de position d'un étage inférieur d'examen, par exemple pour les objets 7 et 8 dont deux coordonnées spatiales (par exemple position du dispositif de transport et angle), il suffit dans chaque cas de scanner en continu la coordonnée manquante à l'aide d'un passe de mesure. A cet effet, le dispositif de transport et l'agencement de collimation et de détection 11 sont déplacés en une position initiale qui est valable pour l'objet 7. A partir de là, on initialise la passe de mesure de manière que l'agencement 11 soit déplacé en hauteur et éventuellement sur le côté, de façon synchrone par rapport à la source de rayons X ou 12, dans la direction de la coordonnée manquante. signaux reçus dans le détecteur, pendant une passe de mesure, sont mémorisés dans un ou plusieurs spectres d'énergie et sont comparés, manière connue, dans l'ordinateur, à des spectres d'énergie connus. comparaison, on peut ainsi déterminer la matière, notamment la matière explosive. Si on connaît les points GM7 et Gm8 déterminés au préalable dans trois coordonnées spatiales, l'agencement de collimation et de détection 11 et la source de rayons X 12 du dispositif de diffraction 10 sont déplacés l'un après l'autre aux points GM7 et Gm8. Le rayonnement de dispersion FX" de la source de rayons X 12, dévié sur la structure cristalline des objets 7, 8, est capté à travers la fente circulaire 15 du collimateur 13. Un déplacement complémentaire de l'agencement de collimation et de détection 11 n'est pas nécessaire pour la mesure considérée. Il est nécessaire aussi de combiner informations de coordonnées provenant de l'étage inférieur d'examen et les informations supplémentaires provenant de l'étage supérieur, éventuellement élargies par d'autres passes de mesure, et de déterminer ainsi le volume la position spatiale précise, par exemple de l'objet 18 dans l'article 1. Une version avantageuse du collimateur à fente circulaire est représentée sur la fig. 3. Une ouverture 17 centrale du type trou borgne est intégrée de préférence ici dans le collimateur 1 L'ouverture 17 est fermée par rapport au détecteur 14 qui se trouve derrière. Dans l'ouverture 17 sont disposés un premier dispositif de détection 21 et derrière, à une distance définie, un deuxième dispositif de détection 22. Le premier dispositif de détection. 21 est réalisé en tant que détecteur pour les basses énergies de rayons X, et le deuxième dispositif de détection 22, en tant que détecteur pour les hautes énergies de rayons X. Avec ce collimateur 13, on peut procéder par exemple alors en supplément à une détection classique de matières par détermination du numéro atomique moyen de la matière de l'objet 7 ou 8. En combinant ce numéro atomique et le spectre d'énergie déterminé, on peut parvenir à une meilleure identification de la matière de l'objet 7 ou 8. Ceci est d'une grande importance en particulier lorsque l'obj et ou 8 présente une matière fortement absorbante. C'est ainsi que fréquemment des basses énergies du rayon central FX sont déjà absorbées dans matière, de sorte que les lignes de diffraction correspondantes sont absentes dans le spectre de l'énergie mesurée. Cette absence peut être communiquée à l'ordinateur avec la détermination supplémentaire de la matière de sorte que ceci est pris en compte dans l'interprétation par comparaison. l'aide des dispositifs de détection 12, 22, qui peuvent être constitués par exemple de détecteurs à quadrant, on peut procéder en outre à une orientation spatiale précise (ajustage) de l'agencement de collimation et de détection 11 sur la source de rayons X 12. L'ajustage lui-même S'effectue dans ce cas sans article 1 se trouvant entre l'agencement de collimation et de détection 11 et la source de rayons X 12. A effet, le collimateur 13, décrit en référence à la fig. 2, présente cette ouverture 17 supplémentaire avec les dispositifs de détection, ce qui pas été représenté sur la fig. 2 pour plus de clarté. Il est bien entendu que dans le cadre de l'idée de l'invention, des modifications sont possibles. C'est ainsi que l'on peut utiliser aussi d'autres dispositifs de diffraction 10, tels qu'ils sont décrits par exemple dans l'état de la technique, une possibilité de déplacement du dispositif diffraction M, telle qu'elle a été exposée par exemple dans la description, devant être prévue. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à déterminer des matières cristallines et polycristallines d'un objet contenu dans des articles, de préférence des bagages, comportant un dispositif de diffraction, avec un agencement de collimation et de détection, qui est constitué de collimateurs et de détecteurs, et avec une source de rayons X orientée sur celui-ci, caractérisé en ce que - l'agencement de collimation/détection (11) est réglable en hauteur par rapport à la source de rayons X (12), par des moyens (5), et est disposé de manière à pouvoir être déplacé sur le côté de façon synchrone, la source de rayons X (12) étant guidée pour cela par des moyens (6) déplaçables sur le côté et les moyens (5, 6) étant commandés par l'ordinateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'agencement de collimation/détection (11) est constitué d'un collimateur (13) et d'un détecteur (14) situé derrière, - le collimateur (13) présente une fente circulaire (15) s'évasant coniquement, qui simule un angle (0m) donné, et - la fente circulaire 5) est orientée vers le détecteur (14). 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que - le collimateur (l présente une ouverture (17) centrale, du type trou borgne, fermée vers le détecteur (14), dans laquelle sont fixés deux dispositifs de détection ( 1, 22) espacés l'un de l'autre et disposés l'un derrière l'autre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que - le premier dispositif de détection (21) est réalisé en tant que détecteur pour les basses énergies de rayons X, et le deuxième dispositif de détection (22) comme détecteur pour les hautes énergies de rayons X. 5. Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que l'agencement de collimation/détection (11) est orienté, par l'ouverture (17), sur le rayon primaire (FX) de la source de rayons X (12).