Brevet FR2798221A1 — publié le 20010309

Transformateur de rayonnement On connaît par le DE 33 32 648 Al un transformateur de rayonnement réalisé en intensificateur d'image. Des intensificateurs d'image de ce genre comportent une fenêtre d'entrée ayant un absorbeur de rayonnement pour produire des photons lumineux en fonction de l'intensité de rayonnement du rayonnement incident. Il est monté en aval de l'absorbeur de rayonnement une photocathode qui produit des électrons en fonction des photons lumineux sortant de l'absorbeur de rayonnement. Ces electrons sont accélérés sur récepteur d'électrons par un système d'électrodes. Dans l'intensificateur d'image, ce récepteur d'électrons est réalisé en écran de sortie qui produit des photons lumineux en raison des électrons incidents. Comme, lors de l'examen médical d'un patient, ' la différence d'une vérification de matériau sans destruction, la charge de rayonnement doit être maintenue aussi petite que cela est judicieux techniquement afin de maintenir aussi petite que possible l'exposition au rayonnement du patient, l'utilisation efficace du rayonnement traversant le patient et arrivant sur le récepteur de rayonnement est d'une très grande importance. Mais les signaux pouvant être derivés du récepteur de rayonnement sont d'autant plus petits que l'intensité de rayonnement incident sur le récepteur de rayonnement est petite. L'écart du niveau de signal aux signaux de bruit est également plus petit, ce qui va de paire avec une assez mauvaise capacité de diagnostic de la représentation graphique pouvant être produite sur la base de ces signaux. Il faut donc trouver un compromis entre une petite sollicitation du patient par le rayonnement et la dose de rayonnement nécessaire pour une bonne capacité de diagnostic d'image pouvant être produite du rayonnement traversant le patient. Le film photographique n'est par exemple rien d'autre qu'un intensificateur chimique qui renforce les opérations d'ionisation du rayonnement dans le domaine microscopique de plusieurs ordres de grandeur et les rend visibles dans le domaine macroscopique. Des plaques en substance luminescente de mémoire mémorisent de manière latente la silhouette de rayonnement d'un objet. En balayant la plaque de substance luminescente de mémoire au moyen d'un rayonnement lumineux, on produit en raison de l'image latente des photons lumineux qui sont convertis par une lecture par un photomultiplicateur en électrons qui peuvent être amplifiés pratiquement sans bruit jusqu'à 106 fois et qui sont convertis en signaux électriques. Ces signaux électriques sont alors disponibles pour la représentation graphique. Dans des intensificateurs d'image de rayons X, la réduction géométrique qui résulte d'une grande fenêtre d'entrée et d'une plus petite fenêtre de sortie est utilisée pour augmenter la luminance, la consommation d'énergie des électrons par l'écran lumineux d'entrée par rapport à l'écran lumineux de sortie par un champ d'accélération se trouvant entre les deux, aidant à cet effet. Dans ce que l'on appelle des détecteurs d'image plats, un rayonnement dans une couche convertissant la lumière, qui comporte par exemple du Csl, est mis en contact direct avec une matrice de photodiode en silicium amorphe, si bien que les photons lumineux produits par la couche en raison du rayonnement incident sont convertis, par l'intermédiaire de la matrice de photodiode, en signaux électriques qui sont ensuite disponibles pour la représentation graphique. Comme il ne se produit pas d'amplification des photons lumineux par l'intermédiaire des électrons, on ne peut dériver de la matrice de photodiode que des signaux relativement petits qui ne peuvent être amplifiés que dans un dispositif monté en aval, par exemple un intensificateur. Comme les quantités de charge de ces signaux électriques relativement petits doivent être guidées ensuite aussi encore par l'intermédiaire de procédé de cadençage compliqué des détecteurs d'image plate en grande partie à grande surface aux intensificateurs, en passant par des conducteurs relativement longs, le bruit moyen est, mesuré en électrons, presque deux fois plus grand que le signal qui est produit par des quantums de rayons X individuels. Notamment pour la fluoroscopie, dans laquelle on n'applique que de petites doses de rayons X, les signaux pouvant être dérivés du détecteur d'image plat sont particulièrement petits et sont proches du domaine du bruit et nécessitent donc des corrections d'artefacts complexes. Dans la fluoroscopie, on utilise par exemple les signaux d'un balayage de rayonnement sur deux à des fins de correction, si bien que les taux d'impulsions de répétition d'image usuelle ne peuvent pas et de loin etre atteints. Le domaine dynamique des signaux pouvant être dérivés du détecteur d'image plat est de plus fortement restreint. C'est pourquoi l'invention vise à réaliser un transformateur de rayonnement ayant un absorbeur de rayonnement pour produire photons lumineux en fonction de l'intensité d'un rayonnement incident de manière pouvoir dériver à la sortie du transformateur de rayonnement, même pour une petite intensité de rayonnement, des signaux sur la base desquels il peut être produit dans un dispositif de traitement de signaux en aval, sur un dispositif d'affichage, des signaux d'image qui peuvent être encore bien diagnostiqués. On y parvient suivant l'invention par le fait que le transformateur de rayonnement comporte une photocathode montée en aval de l'absorbeur de rayonnement pour produire des électrons en fonction des photons lumineux sortant de l'absorbeur de rayonnement, un système d'électrodes pour accelérer les électrons sortant de la photocathode sur un détecteur d'électrons pour produire des signaux électriques en fonction des électrons incidents et un multiplicateur d'électrons monté entre la photocathode et le détecteur d'électrons, les électrons sortant de la photocathode pouvant être multipliés par le multiplicateur d'électrons. L'avantage de l'invention est que le transformateur de rayonnement comporte entre un détecteur d'électrons réalisé en récepteur d'électrons et la photocathode un multiplicateur d'électrons par l'intermédiaire duquel les électrons sortant de la photocathode peuvent être multipliés. Il est ainsi possible de multiplier les électrons sortant de la photocathode et donc d'augmenter les signaux pouvant être dérivés du détecteur d'électrons, si bien que, même pour une intensité de rayonnement incident sur l'absorbeur de rayonnement relativement faible, on peut dériver encore des signaux relativement grands sur le détecteur d'électrons. Il est avantageux qu'un boîtier commun, étanche au gaz soit associé à l'absorbeur de rayonnement, au système d'électrodes, aux multiplicateurs d'électrons et aux détecteurs d'électrons, ce qui donne une structure peu encombrante du transformateur de rayonnement. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, il est prévu dans le boitier un gaz ou un mélange gazeux qui supprime les photons lumineux produits par lumière ultraviolette. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, le gaz comporte au moins l'un des constituants suivants : argon, krypton, xénon, hélium, néon, N2, hydrocarbures, oxyde diméthylique, vapeur de méthanol/éthanol. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, l'absorbeur de rayonnement a une structure en forme d'aiguille et est en CsI Na. Si l'on cherche à accroître encore l'amplification des électrons, il est avantageux de prévoir plusieurs multiplicateurs d'électrons. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, il est prévu au moins une ou plusieurs toiles de fil métallique comme multiplicateurs d'électrons. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, il est prévu comme multiplicateur d'électrons au moins une feuille en matière plastique perforée, munie d'une métallisation des deux côtés. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, la feuille en matière plastique est en polyimide et la métallisation est en cuivre. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, les trous d'au moins deux multiplicateurs d'électrons sont ménagés en étant décalés les uns par rapport aux autres. Cela donne d'une part un nombre accru d'électrons et d'autre part une structure avantageuse du multiplicateur d'électrons et empêche de plus une redispersion de photons ultraviolets sur la photocathode. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, il est monté comme électrode entre l'absorbeur de rayonnement et la photocathode une couche intermédiaire conductrice de l'électricité. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, la couche intermédiaire comporte de l'or ou du carbone. Cela permet à la photocathode de pouvoir disposer d'électrodes et de ne pas se charger du point de vue électrique pendant le fonctionnement. De manière particulièrement avantageuse, le détecteur d'électrons est réalisé en panneau à couches minces 2D. Suivant un perfectionnement avantageux de l'invention, le panneau à couches minces 2D est en Se amorphe, en Si amorphe ou en poly-Si. Un détecteur d'électrons de ce genre est de construction simple et est peu onéreux. Des avantages et particularités supplémentaires de l'invention ressortent de la description qui suit des exemples de réalisation au regard du dessin. Au dessin : la figure 1 est une vue en coupe transversale schématique d'un premier transformateur de rayonnement et la figure 2 est une vue en coupe transversale schématique d'un deuxième transformateur de rayonnement. Il est caractérisé aux figures par le signe 1 de référence un boîtier d'un transformateur de rayonnement dans la région de l'une des faces frontales duquel est montée une photocathode 2, un détecteur 3 d'electrons étant monte dans la région de la face frontale tournée vers celle-ci. Il est prévu entre la photocathode 2 et le détecteur 3 d'électrons au moins un multiplicateur 4 d'électrons. Dans l'invention, au moins la photocathode 2, le multiplicateur 4 d'électrons et le détecteur 3 d'électrons sont montés dans le boîtier 1. absorbeur 5 de rayonnement, qui transforme un rayonnement en photons lumineux est soit réalisé comme pièce séparée et monté à l'extérieur du boîtier dans la zone de la premier face frontale soit, de préférence, est réalisé par exemple en CsI : Na, est monté à l'intérieur du boîtier 1 et a une structure en aiguille afin que la lumière se formant lors de l'absorption de rayonnement soit déviée en étant dirigée vers la photocathode 2. Il peut être prévu entre l'absorbeur 5 de rayonnement et la photocathode 2 encore une couche 6 intermédiaire en un matériau conducteur, qui peut contenir par exemple de l'or ou du carbone, si la photocathode 2 n'a qu' petite conductivité. Des électrons 6 peuvent être envoyés à une photocathode 2 de ce genre par l'intermédiaire de la couche 6 intermédiaire, afin d'empêcher une charge quand les électrons produits par la photocathode 2 en raison de l'absorption de rayonnement sont accélérés en direction du détecteur 3 d'électrons par l'intermédiaire d'un champ électrique appliqué entre la photocathode 2 et le détecteur 3 d'électrons. Ces électrons peuvent être, suivant l'invention, multipliés par l'intermédiaire du multiplicateur 4 d'électrons, si bien qu'il peut être dérivé sur le détecteur 3 d'électrons un signal plus grand en conséquence. Afin de supprimer toute redispersion de photons ultraviolets sur la photocathode 2, il est contenu à l'intérieur du boîtier 1 un gaz ou un mélange gazeux, notamment un gaz de transition, par exemple de l'argon, du krypton, du xénon, du C02, du N2, un hydrocarbure, de l'oxyde diméthylique, de la vapeur de méthanol/éthanol. Les photons ultraviolets produits par ionisation par choc sont absorbés par le gaz de transition, afin qu'ils n'arrivent pas à la photocathode où ils pourraient déclencher des électrons de manière intempestive. Dans l'invention, le multiplicateur 4 d'électrons peut être réalisé en plaque perforée ou en toile de fil metallique. Il est avantageux que, comme l'illustre la figure 2, le multiplicateur 4 d'électrons soit constitué d'une feuille 8 de polyimide munie d'une métallisation 9 de cuivre des deux côtés. La feuille 8 en polyimide est perforée. Le diamètre des trous est de préférence de 25 pm. Lorsqu'il est prévu comme le montre la figure 1 plusieurs multiplicateurs 4 d'électrons, il faut prendre garde que les trous de deux multiplicateurs 4 d'électrons soient décalés les uns par rapport aux autres. Cette disposition sert aussi à empêcher la redispersion de photons UV sur la photocathode 2. Le détecteur 3 d'électrons a de préférence une structure en pixels et transforme les électrons incidents en signaux électriques qui peuvent être dérivés par l'intermédiaire de mesures connues adéquates, par exemple par l'intermédiaire d'un conducteur 7 électrique, et sur la base desquelles une représentation graphique sur un dispositif d'affichage est possible. Le détecteur 3 d'électrons est réalisé à cet effet de préférence en panneau à couches minces 2D et peut être de préférence en Se amorphe, Si amorphe ou en poly-Si. En choisissant de manière adéquate les potentiels sur la photocathode 2 de la plaque perforée réalisée en multiplicateur 4 d'électrons et sur le détecteur 3 d'électrons, on obtient que les électrons sortant de la photocathode 2 dérivent sans perte par les trous du multiplicateur d'électrons et connaissent en l'occurrence dans le champ électrique s'accroissant fortement, par ionisation par choc, multiplication qui peut être réglée, par exemple une multiplication par 100. Une telle amplification des signaux suffit pour pouvoir, notamment avec un détecteur de rayonnement à semiconducteur réalise suivant l'invention, travailler aussi en fluoroscopie dans la technique médicale avec une grande fréquence d'image. Il s'est avéré de plus comme particulièrement adéquat que les signaux des détecteurs 3 d'électrons soient lus ligne de manière sérielle ou partiellement sérielle. REVENDICATIONS 1. Transformateur de rayonnement comportant un absorbeur (5) de rayonnement pour produire des photons lumineux en fonction de l'intensité d'un rayonnement incident, caractérisé en ce qu'il comporte une photocathode montée en aval de l'absorbeur (5) de rayonnement pour produire des électrons en fonction des photons lumineux sortant de Fabsorbeur (5) de rayonnement, un système d'électrodes pour accélérer les électrons sortant de la photocathode (2) sur un détecteur (3) d'électrons pour produire des signaux électriques en fonction des électrons incidents et un multiplicateur (4) d'électrons monté entre la photocathode (2) et le détecteur (3) d'électrons, les électrons sortant de la photocathode (2) pouvant être multipliés par le multiplicateur (4) d'électrons. 2. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un boîtier (1) commun étanche au gaz est associé à l'absorbeur (5) de rayonnement, au système d'électrodes, aux multiplicateurs (4) d'électrons et au détecteur (3) d'électrons. 3. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le boîtier (1) un gaz ou un mélange gazeux qui supprime les photons lumineux produits par lumière ultraviolette. 4. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz comporte au moins l'un des constituants suivants : argon, krypton, xénon, hélium, néon, C02, N2, hydrocarbures, oxyde diméthylique, vapeur de méthanol/éthanol. 5. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'absorbeur (5) de rayonnement a une structure en forme d'aiguille et est en CsI : Na. 6. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs multiplicateurs (4) d'électrons. 7. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 1 à 6, caracterisé en ce qu'il est prévu au moins une ou plusieurs toiles de fil métallique comme multiplicateurs (4) d'électrons. 8. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu comme multiplicateur (4) d'électrons moins une feuille (8) en matière plastique perforée, munie de part et d'autre d'une métallisation (9). 9. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille (8) en matière plastique est produite en polyimide et la métallisation (9) en cuivre. 10. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les trous d'au moins deux multiplicateurs (4) d'électrons sont ménagés en étant décalés les uns par rapport aux autres. 11. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est monté entre l'absorbeur (5) de rayonnement et la photocathode (2) une couche (6) intermédiaire conductrice de l'électricité comme électrode. 12. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la couche (6) intermédiaire est en or ou en carbone. 13. Transformateur de rayonnement suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le détecteur d'électrons est réalisé en panneau à couches minces 2D. 14. Transformateur de rayonnement suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le panneau à couche minces 2D est en Se amorphe, Si amorphe ou poly-Si.