INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La montre un schéma fonctionnel d'exemple d'un dispositif de calcul qui est applicable au fonctionnement d'un dispositif d'imagerie par caméra gamma selon un mode de réalisation de la présente demande. Comme représenté, le dispositif de calcul 900 comprend un ou plusieurs processeurs ou cœurs de processeur 901 et une mémoire 902. Pour la présente demande (y compris les revendications), le terme "processeur" et l'expression "cœur de processeur" peuvent être considérés synonymes, sauf mention contraire expresse. Le processeur 901 peut comprendre n'importe quel type de processeur, tel qu'une unité centrale, un microprocesseur, et analogue. Le processeur 901 peut être mis en place sous la forme d'un circuit intégré ayant de multiples cœurs, par exemple un microprocesseur multicœur. Dans un mode de réalisation, la mémoire 902 peut être une mémoire système. Dans certains modes de réalisation, la mémoire 902 peut être intégrée avec le processeur 901. Le dispositif de calcul 900 peut comprendre un dispositif de stockage de masse 903 (par exemple un disque, un lecteur de disque dur, une mémoire volatile (par exemple une mémoire vive dynamique, DRAM), un disque compact à lecture seule (CD-ROM), un disque numérique polyvalent (DVD), et analogue). En général, la mémoire 902 et/ou le dispositif de stockage de masse 903 peuvent être n'importe quel type de stockage temporaire et/ou permanent, y compris, mais sans s'y limiter, les mémoires volatiles et non volatiles, les stockages optiques, magnétiques et/ou les stockages de masse à semi-conducteur, et analogue. La mémoire volatile peut comprendre, mais sans s'y limiter, une mémoire vive statique et/ou dynamique. La mémoire non volatile peut comprendre, mais sans s'y limiter, une mémoire morte effaçable et programmable électriquement, une mémoire à changement de phase, une mémoire résistive, et analogue.
Le dispositif de calcul 900 peut en outre comprendre un dispositif d'entrée/sortie (E/S) 904 (par exemple un affichage (par exemple un affichage à écran tactile), un clavier, une commande de curseur, une télécommande, un contrôleur de jeu, un dispositif de capture d'image, etc.), et une interface de communication 905 (par exemple une carte d'interface réseau, un modem, un récepteur infrarouge, un récepteur radio (par exemple Bluetooth), et ainsi de suite). L'interface de communication 905 peut communiquer avec d'autres dispositifs par câblage ou sans fil pour échanger des données. Par exemple, par l'intermédiaire de l'interface de communication 905, les images gamma peuvent être transmises pour être utilisées en combinaison avec des images optiques.
Les composants du dispositif de calcul 900 peuvent couplés les uns aux autres via un bus système 906, qui représente un ou plusieurs bus. Dans le cas de multiples bus, ceux-ci peuvent être pontés par un ou plusieurs ponts de bus (non représentés). Chacun de ces composants peut effectuer ses fonctions traditionnelles connues dans la technique. De façon spécifique, la mémoire 902 et le dispositif de stockage de masse 903 peuvent être employés pour stocker une copie de travail et une copie permanente d'instructions de programmation pour le fonctionnement du dispositif d'imagerie par caméra gamma. Les composants peuvent être mis en place par des instructions d'assemblage supportées par le ou les processeurs 901 ou n'importe quel langage de niveau haut qui peut être compilé en telles instructions. Une copie permanente des instructions de programmation peut être placée dans le dispositif de stockage de masse 903 en usine, ou peut être distribuée sur le terrain par exemple par un support de distribution (non représenté) (par exemple un disque compact (CD)) ou via une interface de communication 905 (à partir d'un distributeur (non représenté)). Ainsi, dans certains modes de réalisation, conformément à la présente demande, il est mis à disposition un support de stockage lisible par ordinateur stockant des instructions qui sont exécutables par le processeur pour la mise en œuvre de la méthode d'imagerie par caméra gamma telle que discutée ci-dessus.
Le nombre, les aptitudes et/ou la capacité des composants peuvent varier selon que le dispositif de calcul 900 est utilisé en tant que dispositif de calcul fixe ou est utilisé en tant que dispositif de calcul mobile. Dans diverses mises en place, le dispositif de calcul 900 peut comprendre un ou plusieurs composants d'un ordinateur portable, d'un miniportable, d'un ultraportable, d'un téléphone multifonction, d'un dispositif de tablette, d'un assistant numérique personnel (PDA), d'un PC ultramobile, d'un téléphone mobile, ou d'une caméra numérique. Dans une autre mise en place, le dispositif de calcul 900 peut être n'importe quel autre dispositif électronique qui est capable de traiter des données.
La description détaillée ci-dessus de modes de réalisation de la présente demande couvre de nombreux détails spécifiques afin de permettre une compréhension exhaustive de la présente demande. Il apparaîtra toutefois à l'homme du métier que la présente demande peut être mise en œuvre sans certains de ces détails spécifiques. La description ci-dessus des modes de réalisation est destinée uniquement à permettre une compréhension plus claire de la présente demande en illustrant des exemples de la présente demande. La présente demande n'est en aucune façon limitée à une quelconque configuration spécifique et aux étapes méthodologiques proposées ci-dessous, mais couvre tout remplacement, modification et amélioration des éléments, composants et étapes de procédé concernés sans s'écarter des enseignements de la présente demande.
Il convient de noter que, dans les revendications, les mots "englober" ou "comprendre" n'excluent pas la présence d'éléments ou assemblages qui ne sont pas listés dans les revendications. L'article "un ou "une" qui précède un composant ou assemblage n'exclut pas l'existence de plusieurs tels composants assemblages.
Il convient aussi en outre de noter que le langage utilisé dans le présent fascicule est proposé principalement dans un but de lisibilité et d'enseignement, et non pour expliquer ou définir la matière en objet de la présente demande. Ainsi, sans s'écarter de l'essence et de la portée des revendications annexées, de nombreux changements et modifications peuvent être effectués par l'homme du métier. En ce qui concerne la portée de la présente demande, les présentes descriptions sont illustratives et non limitatives, et la portée de la présente demande est limitée par les revendications annexées.
Détecteur de neutrons La présente invention concerne un détecteur de neutrons qui détecte les neutrons en détectant la lumière de scintillation émise par les neutrons. Arrière-plan technologique
Lors de la mesure de la dose de neutrons en utilisant un détecteur de neutrons dans une condition de dose de neutrons élevée, il est avantageux de posséder un détecteur à réponse rapide et une efficacité de détection élevée, afin de réduire les pertes en comptage de neutrons. Toutefois, dans un tel environnement, en général, il arrive souvent que la dose de neutrons, mais aussi celle de rayons gamma soient élevées. Par exemple, lorsqu'un matériau modérateur de neutrons contenant une grande quantité d'hydrogène est utilisé dans un environnement où la dose de neutrons rapides est élevée, des rayons gamma de 2,2 MeV (Megaelectron-Volt) sont générés par réaction de capture des neutrons modérés avec l'hydrogène, faisant en sorte que la dose de rayons gamma devient nécessairement élevée. Par conséquent, il existe une demande pour un détecteur de neutrons à réponse rapide et à efficacité de détection élevée pouvant détecter les neutrons en les distinguant des rayons gamma (distinction des neutrons des rayons gamma) même lorsque la dose de rayons gamma et celle des neutrons sont élevées.
Les neutrons n’ayant pas de charge et ayant donc un pouvoir de pénétration très élevé par rapport aux particules chargées, il est généralement nécessaire, pour la détection des neutrons lents, d'utiliser un détecteur employant un isotope avec une grande section transversale de réaction d'absorption des neutrons accompagnée de l'émission de particules chargées secondaires de haute énergie ou similaires (isotope absorbant les neutrons) et dont la probabilité d'absorption des neutrons est ainsi accrue. Même dans ce cas d'utilisation d'un isotope absorbant les neutrons, afin de détecter en particulier les neutrons d'une énergie égale ou supérieure à celle des neutrons épithermiques avec une sensibilité suffisante, il peut être nécessaire d'utiliser un détecteur ayant une longueur de densité d'une valeur de l'ordre de plusieurs à plusieurs dizaines de g/cm 2 correspondant au produit de la densité et de l'épaisseur.
Les détecteurs de neutrons généralement utilisés comprennent un compteur proportionnel détectant l'ionisation du gaz causée par son interaction avec le rayonnement, en amplifiant la charge proportionnellement à la quantité d'ionisation, et un détecteur à scintillation détectant la luminescence (fluorescence) en fonction de la quantité d'énergie transférée par le rayonnement dans le scintillateur à l’aide d’un photodétecteur. Ces détecteurs ayant également une sensibilité de détection pour les rayons gamma, lorsque la sensibilité aux neutrons est augmentée, la sensibilité aux rayons gamma décrits ci-dessus, correspondant à un événement de fond, augmente également. Par conséquent, un détecteur de neutrons capable de détecter les neutrons en les distinguant des rayons gamma est nécessaire.
Dans un compteur proportionnel, tel que décrit dans la littérature de brevet 1, par exemple, la capacité de distinction entre les neutrons et les rayons gamma (appelée ci-après capacité de distinction n/γ) peut être augmentée lors de l'utilisation du gaz 3 He, qui possède une grande section transversale de réaction d'absorption des neutrons et interagit difficilement avec les rayons gamma en raison de son faible numéro atomique. Toutefois, dans ce cas, la hauteur des impulsions correspondant à la sortie est faible jusqu'à ce que des charges soient chargées dans le compteur proportionnel, et le temps, durant lequel la détection est difficile à réaliser (temps de résolution), devient long. Lorsque le temps de résolution est long, il devient difficile, en particulier dans une condition de dose élevée, d'identifier chaque impulsion individuelle des impulsions de sortie temporellement continues, et un comptage correct devient difficile. De plus, afin de mesurer les neutrons épithermiques et les neutrons rapides avec une grande efficacité, il devient nécessaire de rendre la couche de gaz suffisamment épaisse (grande longueur de densité), causant le problème d’un appareil devenant grand, ou d’un appareil devenant cher dû au prix élevé du 3 He.
Le détecteur à scintillation est adapté à la mesure dans des conditions de dose élevée, car il utilise un luminophore émettant une lumière fluorescente en absorbant l'énergie des particules chargées, où le temps de résolution décrit ci-dessus peut être réduit par la sélection du luminophore. Par exemple, les luminophores de la famille verre 6 Li:Ce 3+ auxquels est ajouté un isotope absorbant les neutrons tel que le 6 Li, sont largement utilisés pour la détection des neutrons, grâce à leur temps de décroissance relativement rapide (environ 60 nanosecondes) et de la quantité modérée de luminescence due aux neutrons thermiques en termes d'énergie équivalente des électrons (MeVee pour « Megaelectron-Volt electron equivalent ») (environ 1,6 MeVee). La raison pour laquelle la quantité de luminescence a été mentionnée en termes d'énergie équivalente aux électrons (MeVee) dans la description ci-dessus est que même lorsque la quantité de luminescence elle-même est importante, si la quantité de luminescence due aux rayons gamma est également importante, il en résulte un mélange des signaux pour les rayons gamma et ceux pour les neutrons, par conséquent, l'énergie équivalente des électrons est un paramètre important pour juger de la capacité de distinction n/γ. La capacité de distinction n/γ peut être augmentée en utilisant un luminophore dont la quantité de luminescence en termes d'énergie équivalente aux électrons (MeVee) lors de l'absorption des neutrons est très importante. Un tel luminophore, par exemple, 6 LiF/ZnS:Ag (énergie équivalente d'un électron d'un neutron thermique d'environ 10 MeVee) auquel est ajouté un isotope absorbant les neutrons tel que le 6 Li est largement connu. Toutefois, ce luminophore a un temps de désintégration relativement long (environ 200 nanosecondes) et, de plus, une composante constante de temps de désintégration très longue, ce qui pose un problème de réponse rapide.
D'autre part, la littérature de brevet 2 décrit un scintillateur dont la capacité de distinction n/γ est augmentée par une amélioration de la structure. Le scintillateur possède une configuration dans laquelle des particules de phosphore inorganique faites d'un tel phosphore comme décrit ci-dessus sont dispersées dans un matériau de résine. Dans ce cas, les neutrons peuvent être détectés par la lumière fluorescente émise par le phosphore lors de l'absorption des neutrons comme dans le cas décrit ci-dessus, mais il est possible de réduire l'intensité de la lumière fluorescente émise lors de l'absorption de l'énergie des rayons gamma, par rapport aux cas précédents où le scintillateur est uniformément constitué d'un phosphore. Par conséquent, la distinction entre les neutrons et les rayons gamma devient facile. [Document d'art antérieur] [Littérature des brevets] [Littérature des brevets 1] JP 2008-14947 A [Littérature des brevets 2] WO 2015/064588 [Problème technique]
est une vue en plan montrant une structure d'un scintillateur utilisé dans un détecteur de neutrons selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
est une vue en coupe transversale montrant la structure d'un scintillateur utilisé dans un détecteur de neutrons selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
est un diagramme montrant schématiquement les distributions de hauteur d'impulsion où les neutrons et les rayons gamma sont détectés, dans le cas de l'utilisation d'un scintillateur de technologie antérieure ou de celui selon la présente invention.
est un diagramme montrant les états de luminescence par interaction de photons de rayons gamma (A) et de neutrons (B) (C) dans un phosphore.
montre la relation entre le taux d'absorption de l'énergie des particules chargées émises par absorption de neutrons dans une couche de phosphore et l'épaisseur de cette couche.
montre la relation entre la sensibilité aux rayons gamma de 2,2 MeV dans une couche de phosphore et l'épaisseur de cette couche.
est un diagramme montrant un premier type de configuration d'un détecteur de neutrons (premier exemple) selon le premier mode de réalisation.
est un diagramme montrant un second type de configuration d'un détecteur de neutrons (deuxième exemple) selon le premier mode de réalisation.
montre le résultat d'une mesure réelle des distributions de hauteur d'impulsion en fonction du nombre de couches de transmission de lumière à travers lesquelles passe la lumière fluorescente.
montre le résultat de la comparaison entre la sensibilité aux rayons gamma de 2,2 MeV et l'épaisseur d'une couche de transmission de la lumière pour chaque épaisseur de couches de phosphore, dans le scintillateur utilisé pour le détecteur de neutrons selon le premier mode de réalisation.
montre un résultat de la comparaison entre la sensibilité aux rayons gamma de 5,0 MeV et l'épaisseur d'une couche de transmission de la lumière pour chaque épaisseur de couches de phosphore, dans le scintillateur utilisé pour le détecteur de neutrons selon le premier mode de réalisation.
est une vue en coupe transversale montrant la structure d'un scintillateur utilisé dans un détecteur de neutrons selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
est un diagramme montrant une configuration d'un détecteur de neutrons selon le deuxième mode de réalisation.
montre le résultat de la comparaison entre la sensibilité aux rayons gamma de 2,2 MeV et l'épaisseur d'une couche de transmission de la lumière pour chaque épaisseur de couches de phosphore, dans le scintillateur utilisé pour le détecteur de neutrons selon le deuxième mode de réalisation.
est un diagramme montrant une configuration d'une modification du détecteur de neutrons selon le deuxième mode de réalisation.
montre le résultat de la comparaison entre la sensibilité aux rayons gamma de 5,0 MeV et l'épaisseur d'une couche de transmission de la lumière pour chaque épaisseur de couches de phosphore, dans le scintillateur utilisé pour le détecteur de neutrons selon le deuxième mode de réalisation. Description des modes de réalisation
Au cours de cette étape, une des régions d’intérêt est sélectionnée. De préférence, une seule région d’intérêt est sélectionnée.
Etape 1 4 0 : correction de l’image reconstruite dans la région d’intérêt sélectionnée.
On forme ensuite une image reconstruite corrigée , qui correspond à l’image reconstruite dans laquelle, dans la région d’intérêt , les pixels sont remplacés par une valeur de fond. Cela revient à appliquer un masque à l’image reconstruite , le masque correspondant à la région d’intérêt résultant de la segmentation. Dans l’image reconstruite , le contenu de la région d’intérêt est remplacé par une valeur de fond, représentative d’un fond de l’image reconstruite . Ainsi, dans la région d’intérêt , la valeur de chaque pixel de l’image reconstruite est remplacée par la valeur de fond. La valeur de fond peut être une valeur uniforme, correspondant à la moyenne de l’image reconstruite . La valeur de fond peut également être obtenue par extrapolation à partir des pixels de l’image reconstruite délimitant la région d’intérêt. La valeur de fond peut également être une valeur arbitraire définie par un utilisateur.
On comprend que la segmentation de l’image reconstruite permet de délimiter une région d’intérêt, de façon à pouvoir, par la suite, modifier la valeur des pixels de l’image reconstruite dans la région d’intérêt sélectionnée.
La figure 4A montre une image reconstruite corrigée ( ). Cette image a été obtenue en assignant, dans l’image représentée sur l’image 2A, les pixels appartenant par la région d’intérêt ROI 1 , représentée sur l’image segmentée de la figure 2B, d’une valeur correspondant à la valeur moyenne de l’image . Sur la , on a représenté en pointillés le contour de la région d’intérêt considérée.
Etape 1 5 0 : Projection
Au cours de cette étape, on simule une image gamma qui serait acquise par la gamma caméra si le champ d’observation était défini par l’image corrigée , c’est-à-dire en l’absence du point chaud correspondant à la région d’intérêt Cette étape est effectuée en prenant en compte la fonction de réponse de la caméra. La figure 4B montre l’image gamma obtenue en appliquant la fonction de réponse de la gamma caméra à l’image objet représentée sur la .
La figure 4C montre l’image qui correspond à l’image considérée comme la plus proche de l’image acquise de la gamma caméra, représentée sur la figure 2A , lors de la reconstruction de l’image . est une modélisation de l’image gamma acquise en appliquant la fonction de réponse de la gamma caméra à l’image représentée sur la figure 2B. La comparaison entre l’image acquise et l’image montre que l’image acquise est plus granuleuse, du fait du pas de chaque pixel, que l’image , cette dernière résultant d’un calcul. Aussi, l’image correspond à une image approchant l’image , sans être identique à cette dernière.
On observe que l’image est sensiblement différente de l’image . Cela indique, qualitativement qu’en supprimant la région d’intérêt , l’image acquise par la gamma caméra serait significativement différente de l’image acquise , puisque est une image considérée comme approchant .Le fait que soit différente de suggère que le point chaud correspondant à la région d’intérêt est réel.
Etape 1 6 0 : Comparaison de et de
L’objectif de cette étape est d’effectuer une comparaison entre et
L’intensité totale de l’image gamma résultant de l’étape ne peut être qu’inférieure à l’intensité totale de l’image gamma acquise lors de l’étape 100. Cela est dû au fait que l’intensité totale de l’image corrigée est inférieure à l’intensité totale de l’image reconstruite , suite à la suppression du point chaud . Par intensité totale d’une image, on entend la somme des pixels de l’image.
Afin de pouvoir être comparée à l’image acquise , un recalage est appliqué à l’image , de façon que suite au recalage, l’intensité totale de l’image corresponde sensiblement à l’intensité totale de l’image . Par sensiblement, on entend à une tolérance près, par exemple à ± 10% près.
Pour effectuer un tel recalage, on prend en compte une fonction de recalage paramétrique , par exemple polynômiale. On détermine ensuite les paramètres de la fonction pour lesquels l’image recalée est la plus proche de l’image acquise .
L’écart peut être quantifié par la divergence de Kullback Leibler, auquel cas il correspond à l’expression :
où correspond à l’opérateur divergence de Kullback Leibler explicité dans (1)
La représente un schéma électrique équivalent de l’ensemble 1 tel que décrit en référence au et . La représente de manière plus large une matrice 3 comprenant plusieurs ensembles 1, 1’, préférentiellement identiques, connectés entre deux lignes d’adressage 81a, 81b et quatre colonnes d’adressage 82a, 82b, 82c, 82d. L’ensemble 1 tel que décrit précédemment est notamment connecté entre une ligne 81a et deux colonnes 82a, 82b.
Le schéma électrique de l’ensemble 1 comprend trois branches connectées à un nœud commun (correspondant à l’électrode supérieure de sélecteur), formant ainsi un Y. Une première branche comprend l’empilement sélecteur 10, relié en série entre ledit nœud commun et une ligne d’adressage 81a. Il est par exemple relié à la ligne d’adressage 81a au moyen du via inférieur 40. Une deuxième branche comprend le premier empilement mémoire 20. Le premier empilement mémoire 20 est relié en série entre ledit nœud et une première colonne d’adressage 82a. La colonne d’adressage est formée par ici par les couches conductrices 22 et 52, qui, à l’échelle de la matrice 3, ont une forme de bande allongée (voir la ) qui s’étend sur toute la largeur de matrice. Le premier empilement mémoire est par exemple relié à ladite première colonne d’adressage 82a au moyen du premier contact électrique 50, situé en bout de colonne (au bout de la colonne 82a). Une troisième branche comprend le deuxième empilement mémoire 30. Le deuxième empilement mémoire 30 est également relié en série entre ledit nœud et une deuxième colonne d’adressage 82b (formée ici par les couches conductrices 32 et 62, de manière comparable à la colonne d’adressage 81a). Le deuxième empilement mémoire 30 est par exemple relié à la deuxième colonne d’adressage 82b au moyen du deuxième contact électrique 60.
La matrice 3 tire avantage du mode de réalisation de la . Au moins deux ensembles 1, 1’ voisins l’un de l’autre et connectés à la même ligne de d’adressage 81a peuvent avantageusement partager une seule et même couche sélectrice 11, s’étendant sous chaque électrode supérieure 12 de chaque ensemble 1, 1’. En pratique les couches sélectrices 11 de chaque ensemble 1, 1’ forment ensemble une même couche sélectrice globale, commune à chaque ensemble. La couche sélectrice globale est avantageusement connectée à un même via inférieur 40, commun à chaque ensemble et relié électriquement à une face inférieure de la couche sélectrice globale 11.
Le [Table 1] ci-dessous présente un schéma de polarisation en tension des lignes et colonnes d’adressage 81a-b, 82a-d pour réaliser les opérations de programmation d’un état bas (SET), ou d’effacement (écriture d’un état haut, ou RESET) dans chacun des premier et deuxième empilements mémoires 20, 30. La valeur de la tension U appliquée est choisie de sorte que : U soit supérieur aux tensions de programmation et d’effacement de chaque circuit 1S1R de l’ensemble ; et U/2 soit inférieur à la tension de seuil de l’empilement sélecteur 10.