Brevet FR2961904A1 — publié le 20111230

PROCEDE D'IDENTIFICATION DE MATERIAUX A PARTIR DE RADIOGRAPHIES X MULTI ENERGIES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR L'invention se rapporte au domaine de l'analyse par rayons X et par rayons gamma, notamment, mais pas seulement, à fort flux. Les applications du rayonnement X ou gamma se sont développées, dans le domaine du contrôle non destructif et dans les applications en sécurité (détection de matériaux explosifs par radiographie multi-énergies par exemple). Une application industrielle particulière de l'invention est la détection d'explosifs pour le contrôle de bagages par radiographies en défilement. Mais d'autres applications sont possibles, notamment lors de mesures de flux photoniques X et/ou gamma intenses par mesure du flux photonique transmis par l'échantillon. En outre, les techniques connues, ne sont que très difficilement compatibles avec les exigences actuelles pour les inspections de bagages : on a besoin d'une méthode rapide, mais également précise et compatible avec la sécurité. En particulier, la vitesse de défilement des bagages impose de faire une mesure de l'énergie des photons transmis à travers les bagages, sur un temps généralement court (quelques ms) avec un flux de photons incident pouvant être élevé (quelques dizaines de Mphotons/mm2/s) pour garder une statistique suffisante. 2 On peut utiliser à cette fin divers types de détecteurs, dont des capteurs mesurant une énergie moyenne déposée, ou, plus récemment, des capteurs spectrométriques. Dans ce type d'application, l'objet à contrôler est placé entre une source de rayons ionisants, généralement une source de rayons X, et les détecteurs. Ainsi, les détecteurs mesurent le rayonnement transmis par l'objet. Dans l'art antérieur, ces derniers sont généralement des détecteurs non spectrométriques, délivrant un signal dépendant de l'intensité du rayonnement X. Il s'agit par exemple de détecteurs scintillateurs n'ayant pas de fonction spectrométrique. De tels détecteurs sont superposés les uns aux autres, des écrans intercalaires pouvant être placés entre deux détecteurs successifs. Généralement, on utilise deux détecteurs, selon la dénomination "capteurs Sandwich" : un premier détecteur superposé à un second détecteur, le premier détecteur étant placé à proximité de l'objet à contrôler. Le premier détecteur est généralement de faible volume, de sorte qu'il absorbe principalement les photons de faible énergie. Le second détecteur est généralement de volume plus important, de sorte qu'il absorbe principalement les photons d'énergie élevés. Ainsi, en utilisant ces premier et second détecteurs, on mesure respectivement une intensité de la composante basse énergie et une intensité de la composante haute énergie du rayonnement transmis par l'objet. En comparant ces mesures à des mesures réalisées avec les mêmes détecteurs, mais sans l'objet entre ces détecteurs et la source (ou mesures directes), on 3 estime des coefficients d'atténuation de l'objet, et cela à basse énergie (grâce au premier détecteur), et à haute énergie (grâce au second détecteur). On compare ensuite les coefficients d'atténuation mesurés à des coefficients étalons obtenus de la même façon, l'objet étant alors remplacé par des matériaux étalons, d'épaisseur et de natures connues. Finalement, cela revient à déterminer lequel des matériaux étalons fournit des coefficients d'atténuation étalons les plus proches de ceux mesurés avec l'objet analysé. On considère alors que le matériau de l'objet analysé présente les caractéristiques (nature, épaisseur) de ce matériau étalon dit le plus proche. Récemment, on a avantageusement remplacé les détecteurs superposés par un détecteur ayant une fonction spectrométrique. On peut alors obtenir une fonction de transmission de l'objet soumis au rayonnement X. A partir de cette fonction, on peut déterminer des paramètres coefficients d'atténuation, dans différentes plages d'énergie, qui peuvent être comparés à des paramètres de matériaux connus. Ainsi, quelle que soit la technique de détection mise en oeuvre (détecteurs non spectrométriques superposés ou détecteur spectrométrique), se pose le problème d'identifier un matériau en comparant des coefficients d'atténuation mesurés sur un objet inconnu à des coefficients étalons réalisés sur des matériaux étalons. 4 Les approches connues se basent sur l'identification du matériau étalon présentant les coefficients d'atténuation les plus proches de ceux établis avec un objet inconnu. Mais elles ne sont pas fiables, notamment lorsque les mesures sont réalisées rapidement. Les acquisitions de signaux étant courtes, l'incertitude associée est élevée. Aussi, il se pose le problème de trouver un procédé d'identification d'un matériau, par rayons X ou gamma, qui soit plus fiable que les procédés actuellement connus. Enfin, comme on l'a déjà expliqué, une des applications est inspection de bagages, par exemple dans un aéroport, en vue de la détection d'explosifs. Or, dans ce cas, se pose le problème de réaliser une inspection de manière très rapide, afin de pouvoir examiner des bagages de manière successive, dans des délais très brefs, compatibles avec l'arrivée des bagages des voyageurs dans un dispositif de détection. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne d'abord un procédé de calibration d'un dispositif d'identification de matériaux en radiographie X, comportant: a) la détermination d'au moins un matériau de calibration - ou d'une pluralité de matériaux de calibration - et, pour chaque matériau de calibration, d'au moins une épaisseur de calibration - ou d'une pluralité d'épaisseurs de calibration - de ce matériau, b) la mesure, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de calibration choisies, de N coefficients d'atténuation ou de transmission ai d'un rayonnement X, avec N>_2, c) le calcul de paramètres statistiques à partir desdits coefficients, 5 d) la détermination ou le calcul pour chaque matériau de calibration et pour chaque épaisseur de calibration, ou pour chacune d'au moins une partie des épaisseurs de calibration d'une loi de distribution de probabilité de présence f, fonction desdits paramètres statistiques. Dans un mode de réalisation, dit mode discret, le procédé de calibration comporte en plus l'étape suivante: e) La détermination, pour chaque coefficient ai, de OE±,pi valeurs discrètes mesurables, avec 1 Dans un procédé selon l'invention, l'établissement, lors de la phase de calibration, de paramètres statistiques et de distributions de probabilité en fonction de ces paramètres, va permettre ensuite un examen très rapide d'un objet quelconque, en particulier d'un matériau qui doit être caractérisé, 6 c'est-à-dire dont on souhaite identifier la nature et en outre, éventuellement, l'épaisseur. Un tel procédé peut comporter en outre une étape c') de détermination de paramètres statistiques interpolés, pour des valeurs d'épaisseur, dites épaisseurs d'interpolation, autres que celles déterminées lors de l'étape a). Ces interpolations sont réalisées à partir de paramètres statistiques déjà établis. Un tel procédé peut alors comporter l'étape complémentaire d') suivante: d') le calcul, pour chaque matériau de calibration et chacune d'au moins une partie des épaisseurs d'interpolation choisies pour chaque matériau de calibration, d'une loi de distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques. Ce procédé peut alors comporter la détermination, pour chaque coefficient d'atténuation ou de transmission obi, de OE±,pi valeurs discrètes mesurables, avec 1 Un exemple de distribution pouvant être mis en oeuvre est une distribution de probabilité de présence de type Gaussienne. De préférence, lors de l'étape b), on réalise, pour au moins une partie des épaisseurs de calibration de chaque matériau de calibration, au moins N stat mesures, avec 100 Selon un mode de réalisation préféré, l'étape b) comprend le calcul d'au moins deux coefficients (al, a2) de transmission ou d'atténuation, dans au moins deux bandes ou gammes d'énergie, l'une de basse énergie et l'autre de haute énergie, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de calibration choisies. De préférence, une première bande ou gamme d'énergie est comprise entre 15 et 50 keV et une deuxième bande ou gamme d'énergie est comprise entre 40 et 120 keV ou entre 50 keV et 120 keV. L'invention concerne également un procédé d'identification d'un matériau en radiographie X, comportant : - la mesure, pour ce matériau, de coefficients d'atténuation ou de transmission d'un rayonnement X, 8 - la détermination de coefficient d'au moins deux coefficients (al, a2) de transmission ou d'atténuation, dans lesdites au moins deux bandes ou gammes d'énergie, à partir desdis coefficients mesurés pour ce matériau, - la détermination au moins de la nature du matériau, par identification de la distribution de probabilité, parmi les distributions telles que déterminées ci-dessus, pour laquelle les coefficients de transmission ou d'atténuation déterminés pour ce matériau ont la plus grande valeur. L'invention concerne également un dispositif d'identification de matériaux en radiographie X, comportant : a) des moyens pour déterminer une pluralité de matériaux de calibration et, pour chaque matériau, une pluralité d'épaisseur de ce matériau, b) une source de rayonnement, un détecteur, et des moyens pour déterminer, pour chacun des matériaux de calibration et, pour chacune des épaisseurs choisies, de coefficients de atténuation ou de transmission d'un rayonnement X, c) des moyens pour calculer des paramètres statistiques à partir desdits coefficients, d) des moyens pour calculer une distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques, e) des moyens pour déterminer au moins de la nature d'un matériau, en fonction desdites distributions de probabilité. 9 Là encore, la détermination de la nature d'un matériau pourra très avantageusement bénéficier de la détermination préalable de fonction de distribution de probabilité. Malgré le nombre important de calculs à réaliser, la détermination du matériau, une fois les mesures réalisées, est très rapide, bien inférieure à 1 ms. Un procédé ou un dispositif selon l'invention peut mettre en oeuvre des moyens, pour mesurer des coefficients d'atténuation ou de transmission, comportant : - un détecteur spectrométrique, c'est-à-dire apte à délivrer un spectre en énergie du rayonnement mesuré, - ou deux détecteurs non spectrométriques associés (de type capteur "sandwich"), ou plus de deux détecteurs non spectrométriques associés, - ou un seul détecteur non spectrométrique, ce dernier étant alors successivement exposé à un rayonnement incident d'énergie différente. De préférence, un tel dispositif comporte une source de rayonnement X permettant d'émettre un débit de fluence de photons incident au moins égal à 106 mm-2s-1 Selon un mode particulier de réalisation, un tel dispositif comporte en outre des moyens pour déterminer des coefficients d'atténuation ou de transmission, dits coefficients interpolés, pour des valeurs d'épaisseur, dites épaisseurs d'interpolation, autres que celles une ou des mesures sont réalisées, et, éventuellement, des moyens pour déterminer des 10 paramètres statistiques à partir desdits coefficients interpolés et pour calculer une distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques. Des moyens peuvent être prévus pour calculer au moins deux coefficients (0(1r a2) d'atténuation, dans au moins deux bandes ou gammes d'énergie, l'une de basse énergie et l'autre de haute énergie, à partir de données de d'atténuation ou de transmission mesurées pour un matériau. Selon un exemple de réalisation, les paramètres statistiques d'un dispositif ou d'un procédé selon l'invention comportent au moins la moyenne et l'écart-type de chacun des coefficients d'atténuation, et le coefficient de corrélation entre les coefficients de transmission ou d'atténuation calculés. Il est en outre possible de prévoir une étape, et des moyens, pour discrétiser les coefficients (c r a2) de transmission ou d'atténuation en N valeurs. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - Les figures 1A et 1B représentent des exemples de dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un exemple de spectres d'un faisceau incident avant et après transmission à travers un matériau, - les figures 3 et 4 sont des exemples de fonctions d'atténuation, - les figures 5A-5B illustrent des fonctions de transmission moyennées sur plusieurs 11 mesures, des zones de sélection basse énergie et haute énergie étant positionnées en figure 5B, - la figure 6 représente le positionnement d'un ensemble de mesures dans un plan (al, 0(2), - la figure 7 représente un capteur de type sandwich, - les figures 8A - 8C représente des données expérimentales montrant l'évolution de coefficients correspondant aux mesures de calibrage dans le cas de trois matériaux (avec 1000 mesures par couple matériau - épaisseur), - la figure 9 représente schématiquement le déroulement d'un procédé de calibrage selon l'invention, - la figure 10 représente schématiquement le déroulement d'une préparation à un procédé de calibrage selon l'invention, - les figures 11A et 11B représentent chacune schématiquement le déroulement d'une étape d'un procédé de calibrage selon l'invention, - la figure 12 représente schématiquement le déroulement d'une mesure selon l'invention, - la figure 13 représente une répartition gaussienne des coefficients représentatifs de l'ensemble des mesures bruitées d'un couple objet- épaisseur, - la figure 14 illustre schématiquement une détection du Delrin parmi un ensemble de trois matériaux (Polyéthylène, Delrin et Téflon), - les figures 15A - 15C illustrent l'évolution de densités de probabilité de trois 12 matériaux dans l'espace des coefficients (a1, a2), à partir des données expérimentales représentées sur les figures 8A - 8C, - les figures 16A - 16B sont un exemple de mise en oeuvre du procédé d'identification avec un dispositif de contrôle de bagage selon l'invention et de comparaison à une image en comptage (figure 16A) réalisée sur le même système et à partir des mêmes données d'acquisition. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION L'invention se rapporte à l'identification de la nature et de l'épaisseur d'un objet inconnu, en plaçant cet objet entre une source de rayonnement (X ou gamma) et un détecteur (ou ensemble de détecteur). Cette identification suppose la mesure du rayonnement transmis par l'objet, cette mesure étant comparée avec une mesure du rayonnement sans que l'objet soit interposé entre la source et le détecteur. Par coefficients d'atténuation ou de transmission, on entend des coefficients obtenus à partir de la comparaison entre les mesures du rayonnement avec et sans l'objet entre la source de rayonnement et le ou les détecteur(s). Dans le cas le plus fréquent, et ce sera le cas dans la suite du texte, ces coefficients sont des coefficients d'atténuation, c'est-à-dire qu'ils sont déterminés à partir de la fonction d'atténuation dudit objet. Mais l'invention peut également s'appliquer à des coefficients de transmission, c'est-à-dire à des coefficients établis à partir de la fonction de transmission dudit objet. On rappelle que si I est l'intensité du rayonnement transmis par l'objet, et Io est l'intensité I du rayonnement mesuré sans l'objet, la fonction -- Io désigne classiquement la fonction d'atténuation, notée /I ATT, tandis que la fonction -ln - désigne classiquement la fonction de transmission, noté TR. Dans la suite de la description, et de façon non limitative, on utilise des coefficients d'atténuation. Un premier exemple de réalisation d'un dispositif auquel l'invention peut être appliquée va être donné, en liaison avec la figure 1A. Un capteur spectrométrique concerné par l'invention est préférentiellement un capteur à conversion directe, à savoir que les photons X incidents sur le capteur interagissent avec un matériau semi-conducteur (CdTe par exemple) polarisé, et créent un nuage de charges électroniques (typiquement 10000 électrons pour un photon X de 60 keV). Ces charges sont ensuite collectées par des électrodes et forment un signal électrique transitoire appelé impulsion. Après numérisation, les impulsions sont classées en différents canaux selon leur amplitude, et on attribue une valeur en énergie à chaque canal. La distribution par canaux de chaque interaction correspond au spectre en énergie du rayonnement ayant interagi avec l'objet irradié, ou spectre en énergie du rayonnement détecté. Le 14 rayonnement est préférentiellement un rayonnement photonique X ou gamma. Un dispositif selon l'invention, une chaîne de spectrométrie 1, comporte donc les éléments suivants . - une source de rayonnement 1, qui émet un rayonnement 200, par exemple avec un débit de fluence de photons incidents compris entre 106 mm-2s-1 et 108 mm-2s', - un capteur 2, de type par exemple à conversion directe, par exemple encore en matériau semi-conducteur tel que CdTe ou CdTe:Cl, ou CdTe:In ou CdZnTe ou CdMnTe ou HgI2 ou AsGa ou Si ou TlBr. Ce capteur est muni de deux électrodes aux bornes desquelles une impulsion de signal traduit une interaction d'un rayonnement ou d'un photon avec le matériau du capteur et la création d'un nuage de charges électroniques (typiquement 1000 électrons pour un photon X de 60 keV), dans le matériau du capteur qui résulte de cette interaction. Les charges sont ensuite captées par les deux électrodes entre lesquelles on a établi la différence de potentiel requise. Si la collecte est complète, l'intégrale de l'impulsion mesurée est proportionnelle à l'énergie déposée par la particule incidente. Ce capteur est par exemple parallélépipédique, comportant deux électrodes sur deux faces opposées, les électrodes pouvant être orientées perpendiculairement au rayonnement incident; dans le cas d'un détecteur CdTe, la surface perpendiculaire au rayonnement incident est par exemple de 800pm * 800 }gym, et l'épaisseur du détecteur (suivant la direction de 15 propagation moyenne du rayonnement incident) est, encore à titre d'exemple, de 3 mm. - un préamplificateur 4 de charges, - un amplificateur 6, - un convertisseur Analogique/Numérique 8, - des moyens 10 pour réaliser un traitement du signal qui a été mis en forme et numérisé par les moyens 4, 6, 8, et pour former un spectre d'un rayonnement selon un nombre de canaux Nc (> 2), chaque canal i correspondant à une plage énergie comprise entre Ei et Ei + DE;, AEi correspondant alors à largeur en énergie du canal i. AEi peut être identique pour chaque canal, de sorte que pour tout canal i, AEi = AE, AE étant alors une constante, - des moyens 12 pour réaliser un traitement des spectres selon un procédé conforme à l'invention. Cette architecture peut-être reproduite, afin de juxtaposer plusieurs détecteurs du type décrit ci-dessus, pour constituer un réseau en une dimension (on parle de barrette) ou un réseau en deux dimensions (on parle de matrice). D'autres moyens de traitement, par exemple basés sur des circuits à ligne à retard, permettant notamment la mise en forme du signal, peuvent être prévus en amont du convertisseur analogique numérique. On entend par spectre de rayonnement un histogramme de l'amplitude des impulsions détectées, comportant au moins deux canaux, chaque canal correspondant à une plage d'amplitudes déterminée. L'amplitude d'une impulsion étant proportionnelle à l'énergie déposée dans le détecteur par une 16 interaction, un tel spectre est également un histogramme de l'énergie des interactions détectées. Lors d'une utilisation du dispositif, un échantillon de matière 100 est disposé entre la source et le détecteur afin, comme on le verra ci-dessous, de réaliser une calibration ou, après qu'une calibration ait eu lieu, afin d'être caractérisé. Les moyens 12 comportent notamment un ordinateur ou un micro ordinateur ou un calculateur programmé pour mémoriser et traiter des données de spectre et des données pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, par exemple les données de spectres transmis I et Io et/ou les données de coefficient p(E) ou d'épaisseur de matière traversée. Peuvent également ainsi être calculés les coefficients d'atténuation a1 et a2 décrits plus loin. Les moyens 12 ou une unité centrale 16 sont programmés pour mettre en oeuvre un procédé de traitement selon l'invention, en calculant les données de fonction de transmission à partir des données de spectres transmis I et Io. Ils comportent en outre des moyens de mémorisation pour mémoriser des données mesurées, et pour mémoriser des données traitées selon un procédé selon l'invention. Des moyens de mémorisation sont également prévus pour mettre en oeuvre des étapes de procédé selon l'invention. Tout ou partie du procédé de traitement selon l'invention pourrait être mis en oeuvre par les moyens 10, ces moyens pouvant être un FPGA (Field 30 Programmable Gate Array, ou circuit logique 17 programmable) ou un ASIC (Application Specific Integrated Circuit ou circuit intégré spécialisé). Les moyens 12 peuvent permettre de commander la source 1 de rayonnement X, pour déclencher une émission de rayonnement et effectuer une ou plusieurs mesures à l'aide du détecteur 2. Ces moyens électroniques 12 peuvent permettre de réaliser un contrôle synchrone du déclenchement de la ou des sources de rayonnement et du ou des détecteurs. Ces moyens 12 peuvent permettre également de réaliser les calculs statistiques pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, notamment lors de la phase de calibrage. Ils permettent aussi, lors de la phase de mesure, de déterminer la nature et éventuellement l'épaisseur, d'un matériau à caractériser, comme expliqué ci-dessous. A l'aide des moyens 12, un opérateur peut sélectionner un ou plusieurs paramètres pour réaliser ces opérations. Il peut notamment sélectionner un nombre N de bandes d'énergies, N >_ 2, à partir desquelles les coefficients d'atténuation OE, n>_ 2, vont pouvoir être calculés, comme expliqué ci-dessous. Chaque coefficient d'atténuation est calculé en appliquant une grandeur statistique à la fonction d'atténuation dans une bande d'énergie donnée. Cet indicateur peut être par exemple l'intégrale ou la moyenne de la fonction de transmission dans la bande d'énergie considérée. Lorsque N = 2, ces bandes d'énergie correspondent à une zone dite de basse énergie et une zone dite de haute énergie, et on détermine un premier 18 coefficient d'atténuation a1, correspondant à la bande de basse énergie, et un second coefficient de transmission OE2, correspondant à la bande de haute énergie. Sur l'écran ou les moyens 17 de visualisation on peut afficher : des spectres mesurés I et et/ou une ou plusieurs fonctions d'atténuation et/ou une représentation telle que l'une des figures 3-6, 8A-8C, ou 13-16B, - la nature et éventuellement l'épaisseur, d'un matériau à caractériser. À partir de ces moyens de visualisation, un opérateur peut également définir ou sélectionner les zones de basse énergie et de haute énergie à l'aide desquelles les coefficients indiqués ci-dessus vont être calculés. Un tel dispositif peut également mettre en oeuvre une ligne à retard permettant de mettre en forme les impulsions en forme de trapèze, comme par exemple décrit dans EP 2071722. Ce dispositif, illustré en figure 1B, comporte principalement : - un circuit 20 de pré-amplification de charges du type intégrateur, apte à être connecté au détecteur 2 à semi-conducteur (la résistance 14 désigne une résistance de polarisation associée au détecteur 2), - un circuit 22 de mesure d'énergie par ligne à retard (comportant une ligne à retard 32, un premier gain 34, un soustracteur 36 et un second gain 38), connecté en sortie du circuit de pré- amplification, et 19 - un échantillonneur connecté en sortie du circuit de mesure d'énergie. Il comporte en outre un circuit de synchronisation 52 comprenant : - un circuit 56 de mesure d'impulsions de courant, connecté en sortie du circuit de pré-amplification 20 et réalisant la différence entre la sortie et une dérivée de la sortie du circuit de pré-amplification, et - un circuit de discrimination 66 formant un signal binaire en fonction de la sortie du circuit 22 de mesure d'impulsions, ledit signal logique commandant les instants d'échantillonnage de l'échantillonneur. Des moyens tels que les moyens 12 décrits ci-dessus peuvent être combinés avec ce circuit pour réaliser un dispositif mettant en oeuvre un procédé selon l'invention. D'autres aspects de ce circuit sont décrits 20 dans le document EP 2071722. Un dispositif selon l'invention permet de réaliser une mesure d'un spectre IO d'un faisceau incident : ce spectre peut être moyenné sur un grand nombre d'acquisitions afin de minimiser l'effet du 25 bruit photonique. Ce spectre IO est le spectre du rayonnement détecté par le détecteur en l'absence de matériau (matériau examiné ou matériau étalon) entre la source et le détecteur. Ensuite, on positionne devant le faisceau 30 un objet 100 à analyser (figure 1A, typiquement un bagage ou, plus généralement, un échantillon de 10 15 20 matériau à analyser) ou un objet ou un matériau 100 que l'on va utiliser lors de la calibration d'un dispositif. On mesure le spectre I du rayonnement transmis à travers cet objet pendant la durée choisie, généralement assez courte, et par exemple comprise entre quelques centaines de ps et quelques 100 ms, et généralement inférieure à 10 ms ou quelques dizaines de ms. Ce spectre I peut-être moyenné ou non, mais de préférence, il ne l'est pas. Un exemple des mesures ainsi réalisées est illustré en figure 2, où l'on voit les deux spectres I et I0. On rappelle maintenant que la fonction d'atténuation d'un objet soumis à un rayonnement correspond à : - ln(Io) = µ(E)1 avec : Io=Nombre de photons incidents par unité de temps, I=Nombre de photons qui traversent la matière par unité de temps, p(E)=Coefficient linéique d'atténuation dépendant de l'énergie et du matériau, 1=Epaisseur de la matière traversée. Le rapport I/Io (rapport du nombre de photons transmis par l'objet sur le nombre de photons entrés dans l'objet) correspond à la fonction de transmission de l'objet et se note TR(E). 21 Le système mis en oeuvre, et notamment les moyens 12, 16, permet de calculer, à partir de la fonction de transmission mesurées, pour chaque canal d'énergie, la valeur de - ln (I/Io) = p(E) . 1 . On obtient ainsi la fonction d'atténuation correspondant au matériau traversé par le faisceau. Pour un matériau donné, présentant, à une énergie E, un coefficient d'atténuation linéaire p(E) donné, le logarithme Népérien de la fonction de transmission varie linéairement avec l'épaisseur du matériau. La figure 3 montre les fonctions d'atténuation d'un même matériau (le Delrin) à différentes épaisseurs (20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm). On constate que les différentes fonctions d'atténuation sont bien proportionnelles les unes aux autres. Afin de déterminer dans quelle gamme d'énergies les fonctions d'atténuation permettent de discriminer au mieux deux matériaux différents (c'est- à-dire des matériaux de nature différente), on a représenté en figure 4 les fonctions de transmission de différents matériaux à une même épaisseur (40 mm). Sur cette figure, on constate que ces fonctions ont toutes la même allure générale, mais qu'elles permettent théoriquement de différencier des matériaux entre eux selon la nature de ces matériaux. Elles sont proportionnelles les unes aux autres dans les hautes énergies (supérieures à 70 keV), alors que leurs allures se différencient mieux aux basses énergies (inférieures à 70 keV ou même à 50 keV). 22 On peut réaliser une moyenne des résultats obtenus sur un certain nombre de mesures, ce qui permet d'en réduire le bruit photonique. Ainsi, on a représenté, en figure 5A, une moyenne réalisée sur 100 mesures pour trois matériaux plastiques de densité différentes : le téflon (courbe I), le Delrin (courbe II) et le polyéthylène (courbe III). L'intérêt du Delrin est qu'il possède des caractéristiques (densité et numéro atomique) proche 10 des explosifs courants. On va tout d'abord décrire le cas ou l'on ne considère que deux coefficients d'atténuation al et a2. On peut ainsi s'intéresser à deux bandes d'énergie (N = 2), une première bande dite de basse 15 énergie (et est limitée par deux valeurs BEmin et BEmax, voir figure 5B), et une seconde bande dite de haute énergie (et est limitée par deux valeurs HEmin et HEmaX). Plus précisément, on peut identifier ces deux zones par l'un et/ou l'autre des critères 20 suivants. Chacune de ces zones est relativement large, de largeur comprise entre 5 keV et 50 keV, de préférence entre 15 keV et 50 keV. Une première zone, dite de basse énergie, particulièrement pertinente, est comprise entre 10 keV ou 20 keV ou 22 keV et 40 keV, et 25 une seconde zone, dite de haute énergie, peut être choisie entre 50 keV et 120 keV, et très avantageusement entre 54 et 112 keV. De préférence, chaque zone ne présente pas de perturbations de type bruit électronique (affectant 30 les faibles énergies). On évite notamment une zone, aux 23 hautes énergies, présentant une statistique trop faible. De préférence ces zones se limitent aux canaux pour lesquels la fonction d'atténuation n'a pas de distorsion évidente on évite donc les canaux extrêmes du spectre. De préférence encore, dans une première zone, les fonctions d'atténuation se comportent de façon sensiblement différentes les unes des autres (basse énergie) tandis, que dans la seconde zone, les fonctions d'atténuation sont relativement parallèles les unes aux autres (c'est le cas à haute énergie) Ainsi, une première zone sera très sensible, c'est-à-dire variera significativement selon la nature du matériau et/ou selon son épaisseur, tandis qu'une seconde zone évoluera beaucoup moins que la première zone en fonction de la nature du matériau et/ou de son épaisseur. C'est un opérateur qui va choisir, par exemple à partir de l'un des critères décrits ci-dessus et à l'aide des moyens 12, 16, 17, les bandes basses énergies et hautes énergie à partir desquels les coefficients a1 et a2 vont pouvoir être calculés, comme explique ci-dessous. Dans chacune de ces deux zones ou bandes peut donc être calculée l'intégrale de la courbe d'atténuation par rapport à la variable énergie. Mais on peut également utiliser d'autres grandeurs statistiques que l'intégrale, par exemple la moyenne. Dans le cas où la grandeur statistique choisie est l'intégrale, on réalise ensuite le calcul de deux coefficients, chacun égal à l'intégrale en énergie de la fonction d'atténuation dans chacune de ces deux zones. Les bornes en énergie de la zone basse énergie sont notées BEmin et BEmax. Celles de la haute énergie sont notées HEmin et HEmax. Par exemple, pour le polyéthylène, dont la fonction d'atténuation est notée attPE200 : BE max a1= JattPE200 BE min HE max a2= JattPE200 HE min On peut aussi réaliser le calcul de deux coefficients a1 et a2 de la manière suivante: BEm N(E) HEm N(E) a = -ln et a = -ln BEmin \,No(E) HEmin \,No(E) Pratiquement ces coefficients peuvent être obtenus par calcul de la fonction d'atténuation de l'objet puis sommation de cette fonction d'atténuation sur les deux gammes d'énergies choisies. Les mêmes coefficients peuvent être 20 calculés, pour le téflon et le Delrin par exemple, et comparés entre eux pour identification. Les deux coefficients a1 et a2 (dits coefficients d'atténuation) sont calculés à partir des fonctions d'atténuation, et cela peut se faire en un 25 faible temps d'intégration (quelques ms). Les données mesurées, ainsi que les données calculées (et notamment les coefficients a1 et a2) et15 25 peuvent être mémorisées dans les moyens de mémorisation 12, 16 de traitement de données. Si pour chaque mesure correspondant à un temps d'intégration, on représente dans un plan un point de coordonnées (al, a2) on obtient, par exemple pour 1000 mesures successives, un nuage de points qui ont des coordonnées identiques ou très proches, comme représenté en figure 6. Par conséquent, selon cette technique, on peut choisir différents paramètres de la fonction d'atténuation, ou coefficients d'atténuation, correspondant à autant de plages d'énergie. On peut comparer ensuite ces paramètres à des paramètres déterminés à partir de matériaux étalons, de nature et d'épaisseur connue. Par exemple, chaque paramètre peut-être la moyenne de cette fonction d'atténuation sur une plage d'énergie déterminée. Ainsi, on détermine un ensemble de coefficients d'atténuation a1,...cN, déterminés selon les valeurs de la fonction d'atténuation de l'objet dans N bandes d'énergie. Ces coefficients d'atténuation peuvent être déterminés : - en fonction de la valeur de fonction de d'atténuation dans différentes bandes d'énergie, et cela particulièrement lorsqu'on utilise un détecteur spectrométrique, - en fonction de l'estimation de la fonction d'atténuation dans la bande d'énergie correspondant à un détecteur non spectrométrique. Un deuxième exemple de réalisation d'un capteur pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention est représenté schématiquement en figure 7. 26 Il s'agit de deux détecteurs non spectrométriques associés, cette configuration pouvant être appelée capteur sandwich, comportant un premier détecteur 23 permettant d'absorber les photons basse- énergie (BE), puis un filtre 24, et un second détecteur 25, absorbant les photons haute-énergie (HE). Les détecteurs 23 et 25 sont typiquement des détecteurs scintillateurs à photodétecteurs, par exemple des photodiodes ou à photomultiplicateurs. Durant une acquisition, chaque détecteur génère un signal dépendant de l'énergie déposée par le rayonnement X interagissant dans le détecteur. Mais ces détecteurs ne sont pas aptes à produire un spectre de l'énergie des interactions du rayonnement X. Chaque couche 23, 25 est reliée à un photodétecteur 23', 25' qui fournit un signal électrique dont l'amplitude dépend de l'énergie libérée dans le matériau détecteur au cours de l'interaction. Le principal avantage d'un tel détecteur par rapport aux systèmes à deux tirs successifs est la possibilité d'acquisition des deux énergies en mode simultané spatialement et temporellement. Un capteur spectrométrique, tel que celui de la figure 1A, présente le même type d'avantage. L'inconvénient du capteur sandwich est la très mauvaise séparabilité en énergie (du fait d'un recouvrement des spectres BE et HE), et la difficulté à généraliser à plus de deux énergies. Des caractéristiques d'un exemple d'un détecteur sandwich mis en oeuvre dans le cadre de l'invention sont les suivantes: deux couches 23, 25 de CsI (d'épaisseurs respectivement 0.3 mm et 5.0 mm) 27 séparées par un filtre métallique 24 (par exemple 0.7 mm de cuivre). Le premier capteur, placé à proximité de l'objet, délivre un signal produit par la composante "basse énergie" du rayonnement, tandis que le second détecteur, généralement plus volumineux, et placé derrière le premier détecteur selon l'axe de propagation du rayonnement, produit un signal représentatif de la composante "haute énergie" du faisceau X. Ainsi, on obtient une composante basse énergie et une composante haute énergie. Cela permet, sans avoir recours à des systèmes de spectrométrie, plus complexes, d'obtenir une composante "basse énergie" et une composante "haute énergie". Des moyens 12, 16, 17 permettent de réaliser un traitement des spectres selon un procédé conforme à l'invention. Ces moyens et leurs fonctions ont déjà été décrits ci dessus. Plus généralement, on peut utiliser une pluralité de détecteurs, alignés selon l'axe du rayonnement, chaque détecteur étant apte à fournir un signal dépendant de l'énergie déposée dans le détecteur. Des matériaux denses peuvent être intercalés entre les détecteurs. Ainsi, le détecteur situé au plus près de l'objet, dit premier détecteur produira un signal représentatif d'une faible énergie, tandis que le détecteur situé à distance de l'objet produira un signal représentatif d'une énergie élevée. Si on limite le nombre détecteurs à 2 on retrouve le "Capteur Sandwich" expliqué ci-dessus. On extrait, de chaque signal mesuré par un détecteur, un paramètre que l'on 28 peut assimiler à un coefficient d'atténuation du rayonnement. Le premier détecteur permet d'obtenir un coefficient dit de faible énergie, tandis que le deuxième détecteur permet d'obtenir un coefficient de haute énergie. On compare ensuite les coefficients mesurés à des valeurs obtenues sur des matériaux étalons, d'épaisseur et de nature connues. On peut par exemple placer, à proximité de l'objet inspecté, un détecteur de faible volume, et augmenter le volume des détecteurs au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'objet. Ainsi, lorsqu'on dispose de N détecteurs, on peut extraire N coefficients d'atténuation OE1,...OEN, chaque paramètre étant issu de la mesure d'un détecteur. Selon encore une variante, un seul détecteur non spectrométrique est utilisé, mais ce dernier est successivement exposé à un rayonnement incident ayant des énergies différentes. On peut donc, là encore, extraire N coefficients d'atténuation OE1,...OEN, chaque paramètre étant issu d'une mesure réalisée avec le même détecteur, mais exposé à une énergie différente de celles auxquelles les autres mesures sont réalisées. Lors d'une utilisation du dispositif, un échantillon de matière 100 est disposé entre la source 1 et ce détecteur afin d'être caractérisé. Une représentation d'une acquisition est la mesure ou le coefficient d'atténuation à haute énergie OHE en fonction de la mesure ou du coefficient d'atténuation à basse énergie OEBE. Comme expliqué ci- dessus, une mesure d'atténuation est calculée en prenant le logarithme du rapport de deux mesures de l'énergie absorbée par le capteur: la mesure en l'absence d'objet, appelée plein flux et réalisée lors d'une phase de calibrage du système, divisée par celle avec objet. Soient NBE(E) et NHE(E) les nombres de photons d'énergie E absorbés respectivement par la première couche 23 et la deuxième couche 25 de détection du capteur sandwich en présence d'un objet 100. En l'absence d'objet, ils sont notés (NBE (E)) o et (NHE (E)) o. Ainsi, pour un spectre poly- chromatique : J E x (NBE )o (E)dE (IRE EJExNBE(E)dE E / De manière analogue : J E x (NHE )o (E)dE aHE EJ ExNHE(E)dE E / Notons p(E) le coefficient d'atténuation linéaire de l'objet examiné à l'énergie E et ep son épaisseur. D'après l'équation d'atténuation de Beer-Lambert : NBE (E) = (NBE )o x exp(-µ(E) x ep) et NHE (E) = (NHE )o x exp(-µ(E) x ep) Dans le cas d'une irradiation composée de deux composantes énergétiques distinctes EBE et EHE, les mesures sont donc : aBE =y(EBE)xepet OEHE =1u(EHE)xep 30 Dans ces conditions optimales, les coefficients (OEBE, OOHE) possèdent la propriété d'être proportionnels à l'épaisseur de l'objet imagé. Cette propriété est toutefois dégradée par le phénomène de durcissement de spectre lié au caractère polychromatique du rayonnement émis par le tube X : la partie détectée dans la deuxième couche 25 se voit privée de sa composante basse énergie, qui a été filtrée par la première couche 23. Considérons maintenant une acquisition radiographique d'un objet constitué d'un seul matériau, caractérisé par la nature du matériau et par son épaisseur. Cette acquisition est réalisée préférentiellement à l'aide d'un des deux dispositifs décrits ci dessus. La mesure est alors mise sous la forme d'un couple de coefficients, à savoir (OEBE, OOHE) ou (al, a2) comme expliqué ci-dessus. Ces coefficients d'atténuation sont calculés différemment avec les détecteurs non spectrométriques qu'avec un détecteur spectrométrique, mais, quel que soit le type de détecteur utilisé, ils sont établis à partir d'une estimation de la fonction d'atténuation dans une plage énergétique donnée. D'une façon générale, on peut indiquer que la mesure est mise sous la forme d'un couple de coefficients d'atténuation (OE1,OE2), ces données étant soit les coefficients d'atténuation obtenus à l'aide un détecteur spectrométrique, soit les coefficients (OEBE, OcHE), obtenus par des détecteurs non spectrométriques 30 précédemment décrits. 31 Selon l'invention on associe à ces deux coefficients le matériau le plus probable parmi un ensemble de matériaux a priori. Le critère d'identification utilisé pour cette détection peut être un critère de maximum de vraisemblance. A cette fin, on fait précéder toute mesure d'une calibration, qui est représenté schématiquement en figure 9 et peut se décomposer en trois étapes principales : - réalisation de mesures sur des matériaux connus (étape S1), - caractérisation des paramètres statistiques de ces mesures (étape S2), - interpolation de ces paramètres 15 précédemment calculés (étape S3). Puis, une mesure courante peut être réalisée, sur un matériau inconnu, les résultats de cette mesure permettant une comparaison avec les données calibrées précédemment réalisées et une 20 identification très rapide. Dans la suite, dans un souci de simplicité, la méthode est présentée pour des mesures réalisées avec capteur spectrométrique. Elle est transposable directement dans le cas d'un capteur sandwich 25 comprenant N détecteurs. Dans tous les cas, on dispose de N coefficients d'atténuation (OE,...OEN), avec N2. On présente d'abord les étapes de calibration S1 - S3. La calibration permet de construire une 30 base de données de réalisations indépendantes des deux 32 coefficients bruités (al, a2) si l'on considère le cas à deux dimensions. Préalablement, on détermine les échantillons et les conditions sur lesquels et dans lesquelles les mesures de calibration vont être réalisées (schéma de la figure 10). Chaque matériau de calibration ainsi que les épaisseurs ou les gammes d'épaisseurs auxquelles ou dans lesquelles chacun d'entre eux va être caractérisé sont choisies (étapes Sol, Sot de la figure 10, ces étapes peuvent être réalisées dans l'ordre inverse, ou simultanément). Dans la suite, chaque couple (matériau, épaisseur) est identifié par un couple d'indices (i mat, i ep). Autrement dit, chaque matériau de calibration, pour une épaisseur donnée de ce matériau, est identifié par le couple d'indices (i mat, i ep). Pour chaque couple matériau-épaisseur, un nombre N stat de mesures indépendantes est déterminé (étape Sm). Typiquement N stat est de l'ordre de 1000, mais, plus généralement, est choisi entre 100 et 10 4 mesures . On détermine également (étape SO4) les conditions dans lesquelles les mesures de calibrage seront réalisées. De préférence, on choisit celles d'une acquisition courante (ou acquisition « on line », hors calibrage), afin que le bruit pris en compte lors de la calibration soit similaire à celui affectant les mesures c'est-à-dire avec : - un même débit de fluence de rayonnement X, - des mêmes réglages en intensité et tension du générateur X, 33 - des mêmes temps d'intégration, que dans les conditions d'une acquisition courante. Ensuite, on met en oeuvre la première étape S1 de la calibration proprement dite (schéma de la figure 11A). Des mesures sont donc réalisées (étape S11) à travers chacun des matériaux et aux différentes épaisseurs ou gammes d'épaisseurs choisies. En d'autres termes, on procède aux N stat mesures sur chacun des matériaux de calibration, aux différentes épaisseurs retenues pour chaque matériau. Les données qui résultent de chaque mesure sont converties en un spectre identifié lui aussi par les 4 indices (E, i mat, i ep, i stat) (étape S12). Pour un matériau i mat et une épaisseur i ep donnés, une mesure parmi les N stat mesures indépendantes est repérée par l'indice i stat (0 épaisseur) étant fixés. On peut ensuite réaliser des calculs statistiques sur ces mesures issues du calibrage (étape S2 du procédé de calibration, figure 9), par exemple à l'aide des moyens 12. Plus particulièrement, Pour chaque couple matériau épaisseur (i mat, i ep), les calculs des paramètres statistiques suivants peuvent être réalisés sur l'ensemble des N stat mesures : - Calcul des moyennes de a1 et a2 t1(i_mat, i_ep) = moyenne(al (i_mat, i_ep, :)) 1 N stat a i (i_mat, i_stat) N_statist,_, µ 2 (i mat, i_ep) = moyenne(a 2 (i mat, i_ep, :)) 1 N stat E a 2 (i mat, i_ep, i_stat) N stat i stat=1 - Calcul des écarts-types de al et o(2: 61(i mat, i_ep) = ecart - type(al (i mat, i_ep, :)) 1 N stat (al (i mat, i_ep, i_stat) - µl (i mat, i_ep Nstat -1istat=1 62 (i mat, i_ep) = ecart - type(a2 (i mat, i_ep, :)) 1 N stat (a 2 (i mat, i_ep, i_stat) - 1.12 (i mat, i_ep N stat - 1 i stat=1 - Calcul du coefficient de corrélation entre 25 a1 et a2 p(i mat 612 (i mat, i_ep) , i_ep) = 61 (i mat, iep) 6 2 (i mat, i_ep) Avec : (512 (i_mat, i_ep) = 1 x N_stat-1 Nstat E (al (i_mat, i_ep, i_stat) - µl (i_mat, i_ep) ) x (a 2 (i_mat, i_ep, i_stat) - µ2 (i_mat, i_ep) ) i_stat=1 On peut ensuite réaliser une interpolation des paramètres statistiques (étape S3). Cette étape permet d'estimer les mêmes paramètres statistiques (ici : les 5 paramètres statistiques moyennes p1 et 112, écarts types 61 et G2 et coefficient de corrélation p) pour un certain nombre d'épaisseurs des matériaux de calibrage. En d'autres termes, il s'agit de connaître les paramètres statistiques pour des épaisseurs intermédiaires entre celles mesurées sans avoir recours à des mesures supplémentaires. Pour ce faire, un pas de discrétisation en épaisseur est d'abord choisi (étape S31r figure 11B). Il 20 est noté ôep. Des interpolations (par exemple de type linéaire) sont ensuite réalisées dans le plan des variables (al, a2) ou (mHE, mBE) pour calculer les valeurs moyennes, les écarts-type et les coefficients 25 de corrélation entre les deux variables pour les différents couples matériau-épaisseur, avec ce pas de discrétisation. Pour une epaisseur Ep interp(j interp) sélectionnée (étape S32), les deux épaisseurs 30 consécutives acquises expérimentalement encadrant 37 Ep interp (j interp) sont déterminées (étape Sm). Elles vérifient . Ep(i ep, i mat) 61 62 6162 La densité de probabilité est alors définie par : Z(i matp(i,j_imatnterp),(jalia2nterp) exp - 2/l - 2 f(i_mat,j_interp) (al 9 (12 ) _ 2ir61(i mat, j interp)a2 (i mat, j interp)-Nil - p(i mat, j interp)2 En bi-énergies c'est-à-dire en mettant en oeuvre la détection avec le capteur sandwich de la figure 7) le calcul se fait de la même manière. 10 Cependant on peut montrer que dans ce cas, il n'y a aucune corrélation statistique entre les mesures BE et HE, lorsque ces mesures sont réalisées à partir de détecteurs non spectrométriques(p = 0). Lorsque les mesures sont réalisées à l'aide d'un détecteur 15 spectrométrique, la corrélation entre les deux variables (a1 et a2) peut être non nulle, notamment lorsque les plages d'énergies [BEmin - BEmax], [HEmin - HEmax] se superposent. Ce sont les plages à partir desquelles, à partir de la fonction d'atténuation, on 20 détermine les coefficients al et 0(2. On a pris l'exemple d'une distribution statistique Gaussienne, mais un autre type de distribution paramétrique peut être choisie (par exemple de type « log normale »). On détermine alors 25 préalablement, lors de l'étape S2 et de l'étape S3, les paramètres statistiques qui permettent de calculer la distribution en question. Dans le cas d'une loi de type5 40 « log normale », ce sont les mêmes que précédemment: la moyenne ü et l'écart type a.. Une fois ces étapes S1 - S4 de calibration réalisées on peut procéder à une mesure courante pour un objet ou un matériau 100 (voir figure 1A, 1B et 7) dont on ignore la nature. Il peut s'agir, dans un exemple d'application, d'un bagage pour lequel on cherche à savoir si il contient un matériau de type explosif (rappelons que, en général, un explosif est proche des caractéristiques du matériau dit « Delrin »), ou pas. À l'aide des données qui ont été rassemblés lors de la phase de calibration, l'identification de l'objet peut être réalisée de manière très rapide. Par exemple l'irradiation par la source 1 a une durée comprise entre 3 ms et 30 ms, et le temps de traitement est inférieur à 1 ms ou de l'ordre de la ms. Cette phase de mesure va être décrite en liaison avec la figure 12. À cette fin, la source 1 est déclenchée, son rayonnement traverse l'objet 100 à identifier, et est reçu par le détecteur 2 ou 23 - 25. La source est, ici, continue. C'est l'étape Sioo de la figure 12. Les moyens 4-16, 23', 25' permettent alors de calculer les coefficients (al, o(2) ou (mm, MBE) (étape Sioi), à partir des données de transmission calculées dans les mêmes bandes d'énergie que pour les acquisitions réalisées lors de la calibration. Les valeurs ainsi calculées vont permettre 30 de déterminer les valeurs des densités de probabilité au niveau du point de mesure pour les différents matériaux de calibrage aux différentes épaisseurs interpolées. Autrement dit, on calcule (étape S102), par exemple à partir des deux coefficients d'atténuation (al, o(2), les valeurs des différentes fonctions f (i mat, interp) ou f (i mat, j) au point (al, a2). On estime ensuite (étape S1o3) la distribution pour laquelle la valeur de f est maximum. Par exemple, les moyens informatiques 16 vont permettre de réaliser cette identification de la valeur maximum. L'identification du matériau (étape S1o4) est alors basée sur le résultat de cette identification de la valeur maximum : le matériau estimé ,test ainsi que son épaisseur j interp sont donnés par la densité de probabilité la plus élevée au niveau du point de 15 mesure : (i _ mat _ estimé, j _ int erp _ estimé = arg max (f(, ' at,;_inteip)(OE1, OE2 )) i_mat,jinterp A titre d'exemple, la figure 14 schématise la détection à partir d'un a priori de trois matériaux. Dans ce cas particulier, les valeurs des densités de 20 probabilités des trois matériaux sont comparées au niveau du point P de mesure (défini par le couple (al, a2) ou (mBE, mHE) ; le matériau détecté est alors le Delrin. Pour un même matériau les sommets des 25 distributions de probabilité sont alignés sur la droite Ct pour le téflon, sur la droite Cd pour le Delrin et Cp pour le polyéthylène. Les droites C't et C ''t (respectivement C'd et C''d, C' p et C''p) représentent les valeurs des 30 densités de probabilité à, par exemple, 5% de la valeur 10 maximum de la courbe de densité de probabilité correspondante. Une variante d'un procédé selon l'invention va être présentée (variante dite « méthode d'identification discrète »). Cette variante met en oeuvre une étape supplémentaire de calibrage. Lors de cette étape supplémentaire, les variables (al, a2) sont discrétisées en N1 et N2 valeurs respectivement de manière à couvrir l'espace de mesure. Typiquement, chacune des valeurs N1 et N2 est de l'ordre de grandeur de 103 ou plus, elle est par exemple comprise entre 100 et quelques millions. Ainsi, on peut déterminer N1 valeurs discrètes de al, et on peut déterminer N2 valeurs discrètes de a2. Pour chaque matériau, une cartographie des densités de probabilités est ensuite réalisée : - pour chaque couple de valeurs (a1(i) a2 (j)) , avec 1 - on affecte à chaque couple de valeurs (a1 (i) , a2 (j)) une nature de matériau et une épaisseur. Elles sont définies par les deux indices i mat et j interp suivant l'équation : [i mat(aI (i), L2(j)),J_interp(al (i),az(J))]= arg max (fomat,;interp)(al (i),OE2(j))) interp Ainsi, à chaque point de l'espace (a1(i), o(2(j)), avec 1 Si une mesure est réalisée sur un objet ou un matériau 100 dont on ignore la nature, on peut calculer, comme déjà expliqué ci-dessus, le couple de valeurs (al, a2) à partir des données de rayonnement X transmis. La valeur de (a1(i), a2(j)) discrète la plus proche de la mesure (al, a2) est ensuite estimée. La densité de probabilité des différents matériaux est lue sur les cartographies pré-calculées. Le matériau identifié est celui qui possède la densité de 25 probabilité la plus élevée, autrement dit c'est le matériau i mat est pour lequel est atteint le maximum max( naY((x1'2)) . i mat Le raisonnement précédent peut être tenu pour déterminer le matériau i mat et l'épaisseur i ep. L'avantage de cette méthode par rapport à la précédente est qu'elle nécessite moins de temps de 30 44 calcul « on line » pour l'identification, cette étape se réduisant à la lecture de densités sur les cartographies des différents matériaux et à la comparaison des valeurs. Par contre, elle présente un inconvénient qui est la nécessité de stocker en mémoire plus de données (ensemble des cartographies des différents matériaux), notamment si on détermine non pas deux coefficients (a1, a2), mais N coefficients (a1, a2... aN), N pouvant dépasser 10 voire 100. Un autre inconvénient est lié au pas de discrétisation associé à chaque coefficient. Pour augmenter la précision des cartographies, on peut affiner la discrétisation des coefficients (a1, a2) et donc augmenter le volume de données utiles. Cette variante peut elle aussi être mise en oeuvre à l'aide des moyens 12, 16, 17 d'un dispositif selon l'invention. Là encore, les données mesurées et les données calculées peuvent être mises en mémoire, afin de réaliser les autres traitements ou les représentations graphiques souhaitées. Jusqu'à présent, on a décrit un mode de réalisation selon lequel on distingue deux bandes d'énergie de la fonction de transmission, chaque bande permettant de définir un coefficient de transmission ai, 1 2, chaque coefficient ai étant déterminé à partir d'une grandeur statistique, par exemple l'intégrale, appliquée à une 45 bande d'énergie du spectre en énergie de la fonction de transmission. On peut ensuite représenter cette mesure dans un espace à N dimensions, chaque axe de cet espace représentant alors les valeurs d'un coefficient de transmission ai. Ainsi, à chaque mesure correspond un point dans cet espace à N dimensions, dont les coordonnées sont (a1, a2,...aN) . Ce mode de réalisation peut être mis en oeuvre à l'aide des mêmes moyens qui ont été décrits ci-dessus, en liaison avec les figures 1A, 1B, 7. L'expression d'une densité de probabilité Gaussienne relative à N variables (a1, oc2,...o(N) est : 20 Le vecteur ap correspond à un vecteur colonne de N variables ai: - al ap OE2 25 Dans une première étape, on calcule les densités de probabilité Gaussiennes. Pour chaque nuage de point, correspondant à un matériau étalon j d'épaisseur i, on réalise un grand nombre de mesures, permettant de déterminer, à chaque 30 mesure, N coefficients aiHk1 pour lesquels : - i désigne la nature du matériau, - j désigne l'épaisseur du matériau, 46 - k désigne le kieme coefficient de transmission OEk (1 où N est le nombre de dimensions et 0 indique la coordonnée du centre du nuage. Ce vecteur peut également être noté : µ1 l'^ N - la matrice de variance-covariance E, qui se présente sous la forme suivante : (Gal)2 G a1 a2 (G az )2 Gai C(3 ^ G OEI,OE N GOENai ^ (G aN ) 2 où . - (G )2 - représente la variance du coefficient a1 (ler coefficient de transmission) pour les L réalisations (par exemple, si le nuage est composé de 2000 points (=2000 spectres acquis), alors L = 2000, et la variance de a1 est calculée sur ces 2000 points). C'est donc un écart-type au carré. - Ga1a2 représente le coefficient de covariance entre a1 et c(2. La covariance correspond à une mesure de la dépendance de deux variables entre elles. Ainsi, deux variables avec une covariance non nulle sont dépendantes. On peut noter, au vue de la formule ci-dessous que : Ga1a2 = Ga2a1 La covariance se calcule comme : _ L Cal -a°)(al -a°) 6 0 1 0 2 - 1 =i=l L où . - N représente le coefficient a dans la dimension N du spectre acquis numéro i, 25 - L représente le nombre de spectre acquis (=nombre de points du nuage), - a°N représente la moyenne du coefficient a dans la dimension N sur les M spectres acquis. On peut 5 également noter cette moyenne pN. Le calcul de la corrélation entre deux variables utilise la covariance : Gai a2 POLI 1a2 G G Ainsi, si deux coefficients sont 10 décorrélés, cela signifie que leur covariance est nulle, et donc il ne reste que la diagonale de la matrice E, c'est-à-dire la variance de chacun des coefficients. Tous les autres coefficients étant nuls. L'obtention du vecteur de valeurs moyennes 15 et de la matrice de covariance permet de définir une densité de probabilité Gaussienne fil dépendant du matériau de nature i et d'épaisseur j. OG1 a 2 20 Eij correspond à la matrice de covariance obtenue selon cette configuration (matériau i 25 d'épaisseur j) et le vecteur pij correspond au vecteur rassemblant les N valeurs moyennes des N coefficients de transmission ai (autrement dit les N valeurs pi). Dans une deuxième étape, on réalise une interpolation de Gaussiennes. 49 On interpole deux densités de probabilité fij1 et fij2 correspondant à un même matériau, mais à deux épaisseurs j1r j2 différentes, afin d'obtenir une densité de probabilité fij2, avec j1 L'interpolation peut être linéaire on obtient la matrice Eij3 en interpolant terme à terme linéairement chaque élément des matrices Eij1et Eij2. La diagonale correspond à une interpolation linéaire de la variance, et les autres éléments à une interpolation linéaire de la covariance. On procède de même pour obtenir le vecteur ij3 obtenu par interpolation terme à terme des vecteurs pij1 et Pij2- En répétant ces interpolations pour un grand nombre d'épaisseurs d'un même matériau j, on obtient des densités de probabilités fil avec j variant de ]min (épaisseur minimale) à jmax (épaisseur maximale). On peut naturellement renouveler les étapes 1 et 2 pour différents matériaux i. Dans une deuxième étape, on réalise une mesure en utilisant la calibration réalisée : - on effectue une mesure de N coefficients d'atténuation an, et on obtient un vecteur o(2, - on calcule les fonctions fil préalablement établies pour l'ensemble des M matériaux i calibrés (on peut parler de matériaux candidats, indicés par la variable i avec 1 REVENDICATIONS1. Procédé de calibration d'un dispositif d'identification de matériaux en radiographie X, comportant : a) la détermination d'au moins un matériau de calibration et, pour chaque matériau de calibration, d'au moins une épaisseur de calibration de ce matériau, b) la mesure, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de calibration choisies, de N coefficients d'atténuation ou de transmission d'un rayonnement X, avec N > 2, c) le calcul de paramètres statistiques à partir desdits coefficients, d) la détermination, pour chaque matériau de calibration et chaque épaisseur de calibration, d'une loi de distribution de probabilité de présence f, en fonction desdits paramètres statistiques. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant en outre une étape de détermination, pour chaque coefficient OEi, de OE±,pi valeurs discrètes mesurables, avec 1 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre le calcul, pour chaque N-uplet (OE1,p1, a2,p2,...CCN, pN,), de la valeur de chacune des densités de probabilités établies à l'étape d).30 4. Procédé selon la revendication 3, comportant en outre la détermination, pour chaque N- uplet (OE1,p1, ocz,pz,... OEN,pN., ) de la nature et de l'épaisseur du matériau pour lesquelles la densité de probabilité est maximum. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comportant en outre une étape de détermination de coefficients d'atténuation ou de transmission ou de paramètres statistiques, dites coefficients d'atténuation ou de transmission ou paramètres statistiques interpolés, pour des valeurs d'épaisseur, dites épaisseurs d'interpolation, autres que celles déterminées lors de l'étape a). 6. Procédé selon la revendication 5, comportant en outre une étape d') de détermination ou de calcul, pour chaque matériau de calibration et chacune d'au moins une partie des épaisseurs d'interpolation choisies pour chaque matériau de calibration, d'une loi de distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques. 7. Procédé selon la revendication 6, comportant en outre la détermination, pour chaque coefficient d'atténuation ou de transmission OEi, de ai,pi valeurs discrètes mesurables, avec 1 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, comportant en outre le calcul, pour chaque N-uplet (OE1,p1, OE2,p2,...OEN,pN.,), de la valeur de chacune des densités de probabilités établies à l'étape d'). 5 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, comportant en outre la détermination, pour chaque N-uplet (OE1,p1, OE2,p2,...OEN,pN.,) de la nature et de l'épaisseur du matériau pour lesquelles la densité de 10 probabilité est maximum. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, ladite distribution de probabilité de présence étant de type Gaussienne. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel, lors de l'étape b), on réalise au moins N stat mesures pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de 20 calibration choisies, avec 100 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le flux de photons de rayonnement X lors de l'étape b) est, pour chaque mesure, au moins 25 égal à 106 mm-2s-1. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, comportant en outre le calcul d'au moins deux coefficients de transmission ou d'atténuation (al, c(2) , 30 dans au moins deux bandes ou gammes d'énergie, l'une de basse énergie et l'autre de haute énergie, pour chacun 15des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de calibration choisies. 14. Procédé selon la revendication 13, une première bande ou gamme d'énergie étant comprise entre 15 et 50 keV et une deuxième bande ou gamme d'énergie étant comprise entre 50 et 120 keV. 15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, les paramètres statistiques comportant au moins la moyenne et l'écart-type de chacun des coefficients d'atténuation ou de transmission, et le coefficient de corrélation entre les coefficients de transmission ou d'atténuation calculés. 16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel les coefficients de d'atténuation ou de transmission (0(1, a2) sont discretisés en N valeurs. 17. Procédé d'identification d'un matériau en radiographie X, comportant la mesure, pour ce matériau, de coefficients d'atténuation ou de transmission d'un rayonnement X, et la détermination au moins de la nature du matériau, par identification de la loi de distribution de probabilité de présence, parmi les lois de distribution de probabilité de présence déterminées lors d'un procédé de calibration selon l'une des revendications précédentes, ayant, pour lesdits coefficients d'atténuation ou de transmission, une valeur maximum. 56 18. Procédé selon la revendication 17, comportant en outre la détermination d'au moins deux coefficients (al, a2) de transmission ou d'atténuation, à partir desdits coefficients mesurés pour ce matériau, dans au moins deux bandes ou gammes d'énergie, l'une de basse énergie, l'autre de haute énergie, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs de calibration choisies, la détermination au moins de la nature du matériau étant réalisée par identification de la distribution de probabilité qui a, pour ces coefficients de transmission ou d'atténuation, la plus grande valeur. 19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, les mesures des coefficients d'atténuation ou de transmission étant réalisées à l'aide d'un capteur spectrométrique (2) ou d'un ou plusieurs capteurs non spectrométriques, par exemple deux capteurs disposés en sandwich (23, 24, 25). 20. Dispositif d'identification de matériaux en radiographie X, comportant : a) des moyens (12, 16) pour déterminer au moins un matériau de calibration et, pour chaque matériau, au moins une épaisseur de ce matériau, b) des moyens (2-10, 23, 25, 23', 25') pour mesurer, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs choisies, N coefficients d'atténuation ou de transmission d'un rayonnement X, avec N > 2, 57 c) des moyens (12, 16) pour calculer des paramètres statistiques à partir desdits coefficients, d) des moyens (12, 16) pour calculer, pour chacun des matériaux de calibration et pour chacune des épaisseurs choisies, une loi de distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques, e) des moyens (12, 16) pour déterminer au moins de la nature d'un matériau, en fonction desdites lois de distribution de probabilité. 21. Dispositif selon la revendication 20, les moyens pour mesurer des coefficients d'atténuation ou de transmission comportant un détecteur spectrométrique (2) ou un ou plusieurs capteurs non spectrométriques, par exemple deux capteurs disposés en sandwich (23, 24, 25). 22. Dispositif selon l'une des revendications 20 ou 21, comportant une source (1) de rayonnement X permettant d'émettre un flux de photons incident au moins égal à 106 mm-2s'. 23. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 22, comportant un détecteur (2) de type CdTe ou CdMnTe, ou HgI2, ou AsGa, ou Si, ou TlBr ou CdZnTe. 24. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 23, comportant en outre des moyens pour déterminer des coefficients d'atténuation ou de 58 transmission ou des paramètres statistiques, dites coefficients d'atténuation ou de transmission ou paramètres statistiques interpolés, pour des valeurs d'épaisseur, dites épaisseurs d'interpolation, autres que celles pour lesquelles une ou des mesures sont réalisées. 25. Dispositif selon la revendication 24, comportant en outre des moyens pour déterminer des coefficients d'atténuation ou de transmission ou des paramètres statistiques à partir des coefficients d'atténuation ou de transmission ou des paramètres statistiques interpolés et pour calculer une distribution de probabilité de présence, en fonction desdits paramètres statistiques. 26. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 25, comportant en outre des moyens pour calculer au moins deux coefficients (c r a2) de transmission ou d'atténuation, dans au moins deux bandes ou gammes d'énergie, l'une de basse énergie et l'autre de haute énergie, à partir de la fonction d'atténuation ou de transmission mesurée pour un matériau. 27. Dispositif selon la revendication 26, une première bande ou gamme d'énergie étant comprise entre 15 et 50 keV et une deuxième bande ou gamme d'énergie étant comprise entre 50 et 120 keV.30 59 28. Dispositif selon l'une des revendications 26 ou 27, les paramètres statistiques comportant au moins la moyenne et l'écart-type de chacun des coefficients de transmission ou d'atténuation, et le coefficient de corrélation entre les coefficients de transmission ou d'atténuation calculés. 29. Dispositif selon l'une des revendications 26 à 28, comportant en outre des moyens pour discrétiser les coefficients (0(1, o(2) de transmission ou d'atténuation en N valeurs.