FR3062925A1 - Procede d'etalonnage d'un spectrometre gamma et dispositif permettant un tel etalonnage - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un Procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma (30) à scintillateur inorganique le procédé comporte : l'émission d'un rayonnement X (14) ; la modification du rayonnement X (14) émis afin de fournir un rayonnement modifié (26) pour fournir un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée ; génération par le spectromètre gamma (30) d'un spectre gamma mesuré présentant ledit pic d'énergie à une énergie mesurée ; comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée ; détermination d'une fonction de correction. L'invention concerne en outre un dispositif d'étalonnage, un système d'étalonnage et un ensemble de spectrométrie gamma (1).
Description
Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : BREVALEX Société à responsabilité limitée.
(34) PROCEDE D'ETALONNAGE D'UN SPECTROMETRE ETALONNAGE.
GAMMA ET DISPOSITIF PERMETTANT UN TEL
FR 3 062 925 - A1 (3/j L'invention concerne un Procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma (30) à scintillateur inorganique le procédé comporte: l'émission d'un rayonnement X (14); la modification du rayonnement X (14) émis afin de fournir un rayonnement modifié (26) pour fournir un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée; génération par le spectromètre gamma (30) d'un spectre gamma mesuré présentant ledit pic d'énergie à une énergie mesurée; comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée; détermination d'une fonction de correction. L'invention concerne en outre un dispositif d'étalonnage, un système d'étalonnage et un ensemble de spectrométrie gamma (1).
PROCÉDÉ D'ÉTALONNAGE D'UN SPECTROMÈTRE GAMMA ET DISPOSITIF PERMETTANT UN TEL ÉTALONNAGE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine de la spectroscopie gamma basée sur les matériaux de scintillation inorganiques et l'étalonnage des spectromètres gamma permettant une telle spectroscopie.
L'invention a ainsi plus précisément pour objet un procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma, un procédé de spectroscopie gamma, un dispositif d'étalonnage et un ensemble de spectrométrie gamma.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La spectrométrie gamma basée sur les matériaux de scintillation inorganiques est généralement utilisée pour quantifier et identifier les radionucléides ceci en mesurant l'énergie du rayonnement gamma émis par lesdits radionucléides.
Parmi ces matériaux de scintillation inorganique sur lesquels est basée la spectroscopie, on peut notamment citer les iodures de sodium dopés au thallium Nal(TI), les bromures de lanthane activés au cérium LaBnfCe) et l'iodure de césium dopés au thallium Csl(TI). Ces matériaux utilisés pour la spectrométrie gamma présentent un faible coût de production et un faible encombrement ceci en offrant une relative simplicité d'utilisation. Ces matériaux de scintillation sont couplés à un dispositif de conversion photo/électron à gain, tel qu'un photomultiplicateur.
Néanmoins, ces matériaux de scintillation présentant comme inconvénient de posséder une dépendance relativement importante avec la température et ne permettent donc pas de fournir une mesure reproductible en énergie. Avec de tels matériaux de scintillation, il est donc nécessaire de mettre en place un procédé d'étalonnage préalable à la mesure d'un spectre gamma, ceci notamment pour faire correspondre une énergie d'intérêt, tel que celle d'un pic d'émission d'une source de rayonnement gamma d'intérêt, à un canal d'énergie du spectromètre.
Un tel procédé d'étalonnage est notamment décrit pas R. Shepard et ses collaborateurs dans leurs travaux publiés dans le journal scientifique « IEEE transactions on nuclear science » volume 44 numéro 3 pages 568 à 571. Ce procédé consiste à utiliser l'émission de particules alpha émises par l'américium 241 241Am. Cette émission ayant lieu à 3,3 MeV, le pic d'énergie sur le spectre gamma en énergie permet de déterminer une fonction de correction applicable aux spectres mesurés par ledit spectromètre gamma et ainsi d'identifier le canal correspondant à cette énergie de 3,3 MeV.
Un tel procédé permet donc, contrairement à d'autres procédés basés sur l'utilisation de diodes électroluminescentes tels que celui décrit dans le document US 7005646, de fournir une correction du rendement de scintillation des photons de fluorescence issus du scintillateur ainsi qu'une correction de la dérive du gain du dispositif de conversion photo/électron à gain, tel qu'un photomultiplicateur, et tout ceci à partir d'une source radioactive qui est indépendante de la température.
Néanmoins, ce procédé d'étalonnage présente un inconvénient important puisqu'il nécessite une source radioactive, à savoir l'américium 241 241Am. Ainsi, sa mise en œuvre est fortement réglementé en terme de gestion des sources radioactives ce qui en limite donc, de fait, son utilisation.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention vise à remédier à cet inconvénient et a ainsi pour objet la fourniture d'un procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique permettant de fournir une correction de la dérive en température, à la fois du matériau de scintillation et du dispositif de conversion photo/électron à gain, ceci à partir d'une source qui est indépendante de la température, ledit procédé faisant appel à une source présentant un allégement quant à la réglementation de gestion des sources radioactives vis-à-vis d'un procédé faisant appel à une source radioactive telle que l'américium 241 241Am.
L'invention concerne à cet effet un procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique, le procédé comportant les étapes suivantes :
émission d'un rayonnement X, modification du rayonnement X émis afin de fournir un rayonnement modifié apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée, réception du rayonnement modifié par le spectromètre gamma et génération d'un spectre gamma mesuré présentant ledit pic d'énergie à une énergie mesurée, comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée, détermination d'une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
Ainsi, un tel procédé permet à partir d'un rayonnement modifié obtenu par modification d'un rayonnement X émis, donc de nature similaire aux rayonnements gamma mesurés par le dispositif de conversion photo/électron à gain, de fournir une fonction correction de la dérive en température prenant en compte la dérive en température du matériau de scintillation et celle du dispositif de conversion photo/électron à gain. En effet, les sources de rayonnement X, généralement fournies par un tube à rayons X, présente l'avantage d'être relativement stables avec la température.
On notera en particulier, qu'avec un tel procédé il est possible d'utiliser une modification appropriée pour faire correspondre l'énergie prédéterminée avec une énergie d'intérêt, tel que celle d'un pic d'émission d'une source d'intérêt, afin de faire correspondre le canal d'énergie du spectromètre gamma correspondant à l'énergie mesurée avec le pic d'émission de la source d'intérêt.
De plus, la réglementation concernant les sources de rayons X est fortement allégée vis-à-vis des sources radioactives telle que l'américium 241 241Am, ce qui facilite la mise en œuvre d'un tel procédé.
Le procédé selon l'invention permet donc de fournir une correction de la dérive en température à la fois du matériau de scintillation et du dispositif de conversion photo/électron à gain ceci à partir d'une source qui est indépendante de la température, ce même procédé faisant appel à une source n'étant pas soumise à la réglementation de gestion des sources radioactives contrairment au procédé de l'art antérieur basé sur l'utilisation d'une source radioactive telle que l'américium 241 241Am.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « modification d'un rayonnement X émis » aussi bien une modification apportée directement sur le rayonnement X, tel qu'un filtrage en énergie ou temporel ou la génération d'une émission de fluorescence X par interception d'un matériau cible, qu'une modification apportée sur l'émission de ce même rayonnement X, tel qu'une commutation du faisceau électronique permettant la génération du rayonnement X.
L'étape de modification du rayonnement X peut être une étape de filtration d'une partie du rayonnement X afin de fournir un rayonnement modifié apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
Une telle étape de filtration, de par le choix de sa configuration, autorise une sélection précise de l'énergie prédéterminée permettant de la faire correspondre à une énergie d'intérêt. Il est ainsi possible d'identifier précisément le canal d'énergie du spectromètre gamma correspondant à ladite énergie d'intérêt.
L'étape de filtration peut être une étape de filtration en énergie du type filtre passe-haut.
L'étape de filtration peut être une étape de filtration temporelle pour fournir un rayonnement modifié reçu par le spectromètre gamma sur au moins une plage de temps inférieure à un temps d'intégration du spectromètre gamma.
Avec une telle étape de filtration, l'énergie prédéterminée peut être aisément variée en modifiant la durée de la ou des plages de temps sur lesquelles est reçu le rayonnement gamma. De plus, un tel procédé étant basé sur l'accumulation de photons X, il est possible de fournir une énergie prédéterminée relativement élevée à partir d'un rayonnement X de faible énergie. Les éventuels dangers pour un technicien mettant en œuvre un tel procédé sont donc particulièrement faibles
L'étape de filtration temporelle peut être fournie par l'utilisation d'un filtre électronique afin de moduler le rayonnement X émis pour fournir le rayonnement modifié.
Une telle modification permet un réglage aisé de la durée de la ou les plages temps sur lesquelles est reçu le rayonnement gamma.
L'étape de modification du rayonnement X peut être une étape de soumission d'un matériau cible présentant un pic de fluorescence X à l'énergie prédéterminée audit rayonnement X afin de générer une émission de fluorescence formant le rayonnement modifié.
Un tel matériau cible permet de fournir un pic de fluorescence X dont l'énergie prédéterminée est parfaitement maîtrisée puisqu'elle est liée à la nature même du matériau cible.
L'invention concerne également un procédé de mesure d'un spectre gamma d'un échantillon à partir d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
étalonnage du spectromètre gamma par la mise en œuvre d'un procédé d'étalonnage selon l'invention ceci afin de déterminer une fonction de correction, mesure d'un spectre gamma de l'échantillon dit spectre gamma non corrigé, application au spectre gamma non corrigé de la fonction de correction déterminée lors de l'étape d'étalonnage pour fournir un spectre gamma corrigé.
Un tel procédé de mesure permet de fournir un spectre gamma étalonné ceci avec les avantages associés à l'étalonnage selon l'invention.
L'invention concerne également un dispositif d'étalonnage pour l'étalonnage d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique, le dispositif comportant :
- une source de rayonnement X,
- un système de modification du rayonnement X émis par la source à rayonnement X configuré pour modifier le rayonnement X émis afin de fournir un rayonnement modifié apte à générer lors de sa réception par le spectromètre un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie prédéterminée.
Un tel dispositif d'étalonnage permet de réalisé un étalonnage d'un spectromètre gamma ceci, selon le principe de l'invention, sans faire appel à une source radioactive. Un tel dispositif d'étalonnage est donc soumis à la réglementation concernant les sources de rayons X qui est fortement allégée vis-à-vis de celle concernant les sources radioactives telle que l'américium 241 241Am.
Le système de modification peut être un filtre adapté pour filtrer une partie du rayonnement X afin de fournir un rayonnement modifié apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
Un tel filtre, de par le choix de sa configuration, autorise une sélection précise de l'énergie prédéterminée permettant de la faire correspondre à une énergie d'intérêt. II est ainsi possible d'identifier précisément le canal d'énergie du spectromètre gamma correspondant à ladite énergie d'intérêt.
Le filtre peut être un filtre en énergie du type filtre passe-haut.
Le filtre peut être une plaque d'un matériau absorbant, le matériau absorbant étant préférentiellement sélectionné dans le groupe comprenant le cuivre et le zinc.
Avec un tel matériau absorbant, il est possible de sélectionner le seuil en énergie du filtre passe-haut au moyen de l'épaisseur de la plaque. Une épaisseur donnée donnant ainsi accès à un seuil, et donc à une énergie prédéterminée, donnés.
Le filtre est un filtre temporel configuré pour fournir un rayonnement modifié intermittent correspondant au rayonnement X sur au moins une plage de temps inférieur, la ou chaque plage de temps étant inférieure à un temps d'intégration du spectromètre.
Avec un tel filtre, il est possible de faire varier la durée de la ou des plages de temps en permettant ainsi de régler l'énergie prédéterminée. On notera, de plus, qu'un tel dispositif étant basé sur l'accumulation de photons X, il est possible de fournir une énergie prédéterminée relativement élevée à partir d'un rayonnement X de faible énergie. Les éventuels dangers pour un technicien mettant en œuvre un tel dispositif sont donc particulièrement faibles.
Le filtre est un obturateur mécanique, préférentiellement du type obturateur à disque mobile, ou électronique, préférentiellement du type commutateur de faisceau électronique.
Le système de modification peut comporter un matériau cible présentant un pic de fluorescence X apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
Le matériau cible peut être choisi dans le groupe comportant l'iode, l'uranium 238, l'étain, le tantale, le tungstène et l'or.
L'invention concerne également un système d'étalonnage pour l'étalonnage d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique, le système d'étalonnage comportant :
un dispositif d'étalonnage selon l'invention, une unité de traitement adaptée pour, à partir d'un spectre gamma mesuré présentant un pic d'énergie à une énergie mesurée, ledit spectre gamma mesuré ayant été fourni par le spectromètre gamma à étalonner lors de la réception d'un rayonnement modifié généré par le dispositif d'étalonnage, faire une comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée et déterminer une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
Un tel système d'étalonnage bénéficie des avantages liés au dispositif d'étalonnage selon l'invention.
L'invention concerne également un ensemble de spectrométrie gamma comportant :
un spectromètre gamma, et un dispositif d'étalonnage selon l'invention.
Un tel système d'étalonnage bénéficie des avantages liés au dispositif d'étalonnage selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre schématiquement le principe général de l'invention, la figure 2 illustre schématiquement le principe d'un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel un système de modification est fourni par un matériau cible présentant au moins un pic de fluorescence X à une énergie prédéterminée, les figures 3A et 3B illustrent des exemples de spectres gamma obtenus dans le cadre du premier mode de réalisation pour lequel l'iode est utilisé en tant que matériau cible, la figure 3B correspondant à une vue rapprochée sur une plage restreinte d'énergies montrant le pic d'énergie prédéterminée.
la figure 4 illustre des exemples de spectres gamma obtenus dans le cadre du premier mode de réalisation pour lequel l'uranium 235 est utilisé en tant que matériau cible, la figure 5 illustre schématiquement le principe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le système de modification est fourni par un filtre en énergie du type passe haut, les figures 6A et 6B illustrent des exemples de spectres gamma obtenus dans le cadre du deuxième mode de réalisation pour lequel le filtre en énergie est fourni par des plaques de cuivre, la figure 6A illustrant la faisabilité de l'utilisation d'un tel filtre en énergie et la figure 6B illustrant la variation d'énergie prédéterminée autorisée par l'utilisation de plusieurs plaques de cuivre en tant que filtre en énergie, la figure 7 illustre schématiquement le principe d'un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel le système de modification est fourni par un filtre temporel, la figure 8 illustre un système d'étalonnage selon le principe du troisième mode de réalisation illustré sur la figure 7, ledit système comprenant un obturateur à disque mobile en tant que filtre temporel, la figure 9 illustre des exemples de spectres gamma obtenus dans le cadre du troisième mode de réalisation pour lequel le filtre temporel est fourni par un obturateur à disque mobile à deux fréquences de rotation, la figure 10 illustre schématiquement une variante du principe du troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel le système de modification est fourni par un filtre temporel.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 illustre schématiquement un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon l'invention et qui permet de fournir une mesure de spectre gamma basée sur un matériau de scintillation inorganique ceci avec une correction de la dérive en température.
Un tel ensemble de spectrométrie gamma 1 comporte : une source 10 de rayonnement X, un système de modification 20 du rayonnement X émis configuré pour modifier le rayonnement X émis afin de fournir un rayonnement modifié apte à générer lors de sa réception par le spectromètre un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée, un spectromètre gamma 30 à scintillateur inorganique.
La source 10 est une source de rayonnement X à large bande telle qu'un tube à rayons X ou un synchrotron.
Le système de modification 20 du rayonnement X 14 émis est un système optique, mécanique ou électronique, tel qu'un système de filtre ou une cible à fluorescence X, qui permet de modifier le rayonnement X 14 émis afin de fournir un rayonnement modifié 26 présentant une adaptation, notamment par ces caractéristiques telles que l'énergie, la durée d'impulsion ou sa forme, qui permet de générer lors de sa réception par le spectromètre gamma 30 un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée. Le présent document décrit ainsi, par l'intermédiaire d'un premier, d'un deuxième et d'un troisième mode de réalisation, trois exemples non limitatifs de tels systèmes de modification 20.
La source 10 et le système de modification 20 forment ensemble un dispositif d'étalonnage 2.
Un tel ensemble de spectrométrie gamma 1 permet de mettre un œuvre un procédé d'étalonnage du spectromètre gamma 30, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
émission d'un rayonnement X 14 par la source 10, modification du rayonnement X 14 émis afin de fournir un rayonnement modifié 26 apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma 30 un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée, ladite modification pouvant se faire par interception du rayonnement X 14 par le système de modification 20 ou par modulation du rayonnement X émis par ce même système de modification 20, réception du rayonnement modifié 14 par le spectromètre gamma 30 et génération d'un spectre gamma mesuré présentant ledit pic d'énergie à une énergie mesurée, comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée, détermination d'une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
En pratique, l'énergie prédéterminée peut être choisie pour sa proximité avec une énergie d'intérêt, telle que celle d'un pic de l'émission d'une source d'intérêt. De cette manière, il est possible de faire correspondre un canal énergétique du spectromètre gamma pour lequel le pic d'énergie prédéterminée est détecté avec le l'énergie d'intérêt et donc le pic d'émission de ladite source d'intérêt.
De la même façon, l'ensemble de spectroscopie gamma 1 permet de mettre en œuvre un procédé de mesure de spectroscopie gamma d'un échantillon, basé sur ce même procédé d'étalonnage, comportant les étapes suivantes :
étalonnage par la mise en œuvre d'un procédé d'étalonnage selon l'invention ceci afin de déterminer une fonction de correction, mesure d'un spectre gamma de l'échantillon dit spectre gamma non corrigé, application au spectre gamma non corrigé de la fonction de correction déterminée lors de l'étape d'étalonnage pour fournir un spectre gamma corrigé.
La figure 2 illustre schématiquement un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon un premier mode de réalisation dans lequel le système de modification 20 est fourni par une cible 21 comportant un matériau cible présentant un pic de fluorescence X à l'énergie prédéterminée. Une telle cible, de par le matériau cible et le pic de fluorescence X associé, est apte à générer un pic d'énergie du spectromètre gamma à l'énergie déterminée.
Dans ce premier mode de réalisation, la source 10 comporte : un générateur de rayons X 11 tel qu'un tube à rayons X, une première alimentation haute tension 12 pour alimenter en haute tension le générateur de rayons X 11, une unité de commande 13 configurée pour commander l'alimentation haute tension 12 et ainsi l'émission du rayonnement X 14 émis par le générateur de rayons X 11.
Avec un tel générateur de rayons X 11, la tension d'alimentation fournie par l'alimentation haute tension 12 sous la commande de l'unité de commande 13, permet de modifier la largeur de bande du rayonnement X 14, l'énergie maximum du rayonnement X 14 augmentant avec la tension appliquée. Ainsi, il est possible de fournir un rayonnement X 14 adapté pour exciter la fluorescence X de la cible 21. Le rayonnement X émis par le générateur de rayons X est émis en sortie du générateur de rayons X 11 selon un axe d'émission.
La cible 21 est une cible comportant au moins un matériau cible présentant une fluorescence X avec au moins un pic d'émission X de fluorescence dans une gamme de longueur d'onde d'intérêt du spectromètre gamma. Ainsi, par exemple, le matériau cible peut être de l'iode I qui présente un premier pic d'émission de fluorescence X d'énergie 28,61 keV (raie Και) et un deuxième pic de fluorescence X d'énergie 32,29 keV (Kpi). De la même manière et selon un deuxième exemple, le matériau cible peut être de l'uranium 2 3 8 238U qui présente un premier pic d'émission de fluorescence X d'énergie 98,43 keV et un deuxième pic d'émission de fluorescence d'énergie 111,29 keV.
Bien entendu, en fonction de l'énergie d'intérêt, d'autre matériau sont parfaitement envisageable dans le cadre de l'invention. On peut ainsi citer en particulier et à titre d'exemple l'étain Sn qui présente deux pics d'émission de fluorescence X à respectivement à 25,27 keV et 28,48 keV, le tantale Ta qui présente deux pics d'émission de fluorescence X à respectivement à 57,52 keV et 65,21 keV, le tungstène qui présente deux pics d'émission de fluorescence X à respectivement à 59,31 keV et 67,23 keV et l'or Au qui présente deux pics d'émission de fluorescence X à respectivement à 68,69 keV et 77,97 keV.
La cible 21 est disposée en sortie du générateur de rayons X 11 de manière à intercepter le rayonnement X 14. Afin d'assurer que le spectromètre gamma 30 soit soumis principalement au rayonnement modifié 26 sans interférence de la part du rayonnement X 14 non absorbée par la cible 21, la cible 21 présente préférentiellement une inclinaison vis-à-vis de l'axe d'émission comprise entre 10° et 80°, voire entre 25° et 60°, et de manière particulièrement préférentielle entre 40 et 50°. L'angle d'inclinaison de cible 21 vis-à-vis de l'axe d'émission est ainsi, dans une configuration particulièrement optimisée, sensiblement égal à 45°.
De cette manière, lorsque le rayonnement X 14 est intercepté par la cible 21 avec une partie de ce rayonnement X 14 présentant l'énergie adaptée pour exciter le ou les pics d'émission de fluorescence X du matériau cible de la cible 21, la cible 21 émet, après absorption de ladite partie du rayonnement X 14, le rayonnement modifié 26 composé par l'émission de fluorescence X du matériau cible.
Le spectromètre gamma 30 comporte :
un scintillateur 31 constitué d'un matériau de scintillation, un photomultiplicateur 32 apte à générer un courant, dit signal de scintillation, à partir du rayonnement de scintillation émis par le scintillateur 31 lors de la réception d'une particule ou d'un photon ionisant, une deuxième alimentation haute tension 33 afin d'alimenter en tension le photomultiplicateur 32, une unité de traitement 34 configurée pour recevoir le signal de scintillation et générer un spectre gamma.
Afin de permettre la mise en œuvre automatisée du procédé d'étalonnage selon l'invention, l'unité de traitement 34 peut être configurée pour mettre en œuvre les étapes suivantes :
génération d'un spectre gamma mesuré présentant le pic d'énergie à une énergie mesurée ceci à partir d'un signal de scintillation fourni par le scintillateur 31 et le photomultiplicateur 32 lors de la réception du rayonnement modifié 26, comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée, détermination d'une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée, détermination d'une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
Ainsi, l'unité de traitement 34 est adaptée pour, qu'à partir d'un spectre gamma mesuré présentant un pic d'énergie à une énergie mesurée, ledit spectre gamma mesuré ayant été fourni par le spectromètre gamma 30 lors de la réception du rayonnement modifié 26 généré par le dispositif d'étalonnage, faire une comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée et déterminer une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
De la même façon, l'unité de traitement 34 peut également être configurée pour mettre en oeuvre les étapes suivantes lors d'une mesure d'un spectre gamma d'un échantillon (non représenté) :
mesure d'un spectre gamma de l'échantillon dit spectre gamma non corrigé, application au spectre gamma non corrigé de la fonction de correction déterminée lors d'un étalonnage préalable pour fournir un spectre gamma corrigé.
Un tel ensemble permet donc de mettre en œuvre un procédé d'étalonnage selon ce premier mode de réalisation avec la particularité vis-à-vis du principe général du procédé selon l'invention que l'étape de modification du rayonnement X 14 est une étape de soumission d'un matériau cible, présentant un pic de fluorescence X, audit rayonnement X 14 afin de générer une émission de fluorescence X formant le rayonnement modifié 26.
Selon une possibilité de ce premier mode de réalisation non illustrée, l'ensemble de spectrométrie gamma 1 peut comporter au moins une deuxième cible comprenant au moins un autre matériau cible présentant une fluorescence X avec au moins un pic d'émission de fluorescence X dans une gamme de longueur d'onde d'intérêt du spectromètre gamma 30 qui est différent de celui du matériau cible de la cible 21. De cette manière, il est possible de réaliser, au moyen de la cible 21 et de la deuxième cible un étalonnage particulièrement précis puisqu'il met en œuvre deux pic différents.
Les figures 3A et 3B illustrent un premier exemple de mise en œuvre pratique d'un procédé selon ce premier mode réalisation afin de démontrer l'effectivité de ce procédé d'étalonnage et notamment montrer la précision dans l'étalonnage d'un spectromètre gamma accessible avec un tel procédé.
Ainsi la figure 3A illustre un premier, un deuxième et un troisième spectre gamma 101, 102, 103 obtenus avec respectivement une source de césium 137 137Cs disposée à 1cm du scintillateur 31, le rayonnement modifié 26 pour une cible 21 d'iode I et la combinaison de la source de césium 137 137Cs et du rayonnement modifié 26 pour une cible 21 d'iode. La figure 3B illustre une vue rapprochée de ces mêmes spectres gamma 101,102,103 autour du pic d'énergie de fluorescence X de la cible d'iode I. Il est à noter que l'intensité du pic d'énergie à 662 keV du césium 137 137Cs n'est pas identique pour le premier et le troisième spectre gamma 101, 103 en raison de l'utilisation de temps d'acquisition différents.
Les conditions de mesure utilisées pour réaliser les premier, deuxième et troisième spectres gamma 101,102,103 sont les suivantes :
le générateur de rayons X 11 est fourni par un tube à rayon X possédant un filament tungstène en tant que cathode, la tension d'alimentation fournie par la première alimentation haute tension 12 au générateur de rayons X 11 est fixée à 40 kV pour un courant de 1 μΑ, la cible 21 est une cible constituée d'iode I afin de fournir un pic d'énergie prédéterminée à 28,61 keV, le scintillateur 31 constitué d'iodures de potassium activés au thallium Nal(TI), la source de césium 137 137Cs présente une activité de 532 kBq.
On peut ainsi voir sur le premier spectre gamma 101 que la source de césium 137 137Cs émet d'une part un rayonnement gamma à une énergie de 662 keV et d'autre part un rayonnement X à 32,1 keV qui est, dans le cadre de cette exemple de mise en œuvre, l'énergie d'intérêt. Ainsi, le pic dénergie prédéterminée fourni par la cible 21 constituée d'iode I est attendu comme proche de l'énergie d'intérêt. Ce rayonnement X à 32,1 keV présente une intensité relativement élevée notamment par rapport au rayonnement gamma. Le rayonnement modifié 24, comme le montre le deuxième spectre gamma 102, présente un seul pic d'énergie à 30 keV de forte intensité, supérieure à celle de la source de césium 137 137Cs, correspondant aux deux raies de fluorescence X Καί et Κβΐ de l'iode I.
Ainsi, comme le montre le troisième spectre gamma 103 sur la figure 3B, le pic d'émission de la source de césium 137 137Cs à l'énergie d'intérêt est proche du pic d'énergie à 30 keV fourni par le rayonnement modifié 26, avec une différence proche de la résolution du spectromètre gamma pour cette gamme d'énergie, à savoir environ 3 keV. On voit ainsi que la combinaison du rayonnement modifié 26 et du rayonnement X à 32,1 keV émis par la source de césium 137 137Cs résulte, en raison de la résolution du spectromètre gamma 30, en un unique pic d'énergie 30 keV. Cela démontre l'effectivité du procédé selon l'invention pour fournir un étalonnage précis d'un spectromètre gamma.
La figure 4 illustre un deuxième exemple de mise en oeuvre pratique d'un procédé selon ce premier mode réalisation afin de démontrer la possibilité de fournir un étalonnage pour d'autres énergies d'intérêt.
Pour ce deuxième exemple, la cible utilisée est une cible constituée d'uranium 23 8 238U. La figure 4 illustre plus précisément un quatrième, un cinquième et un sixième spectre gamma 201, 202, 203 obtenus avec respectivement une source de césium 137 137Cs disposées à 10 cm du scintillateur 31, le rayonnement modifié 26 pour une cible 21 constituée d'uranium 2 3 8 238U et la source de césium 137 137Cs et du rayonnement modifié 26 pour une cible 21 d'uranium 2 3 8 238U.
Les conditions de mesure utilisées pour réaliser les quatrième, cinquième et sixième spectres gamma 201, 202, 203 sont les suivantes :
le générateur de rayons X 11 est fourni par un tube à rayon X possédant un filament tungstène en tant que cathode, la tension d'alimentation fournie par la première alimentation haute tension au générateur de rayons X 11 est fixée à 150 kV pour un courant de 400 μΑ avec une plaque de cuivre de 6 mm d'épaisseur placée en sortie du générateur de rayons Xll, la cible 21 est une cible constituée d'uranium 23 8 238U afin de fournir un pic d'énergie prédéterminée à 100 keV correspondant à la convolution des raies de fluorescence X de l'uranium 2 3 8 238U à 98,43 keV et 111,29 keV, le scintillateur 31 constitué d'iodures de sodium dopés au thallium
Nal(TI), la source de césium 137 137Cs présentent une activité de 4,82MBq.
On peut ainsi voir sur le quatrième spectre gamma 201 et de la même façon que sur le premier spectre gamma 101, que la source de césium 137 137Cs émet d'une part un rayonnement gamma à une énergie de 662 keV et d'autre part un rayonnement X à 32,1 keV. Le rayonnement modifié 24, comme le montre le deuxième spectre gamma 102, présente un seul pic d'énergie à 100 keV de forte intensité, supérieure à celle de la première et la deuxième source de césium 137 137CS, correspondant aux deux raies de fluorescence X de l'uranium 23 8 238U. Ce pic d'énergie permet donc de fournir un étalonnage à une énergie prédéterminée distincte de celle obtenue pour une cible comprenant de l'iode I en tant que matériau cible.
Ainsi, comme le montre ces deux exemples de mises en œuvre, en choisissant un matériau cible adapté, il est possible d'étalonné précisément un spectromètre gamma vis-à-vis d'un pic d'émission d'une source d'intérêt.
La figure 5 illustre schématiquement un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon un deuxième mode de réalisation dans lequel le système de modification 20 est fourni par un filtre en énergie 22 du type passe haut.
L'ensemble de spectrométrie gamma 1 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie d'un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon le premier mode de réalisation en ce que le système de modification 20 est fourni par un filtre en énergie 22 du type passe haut présentant un seuil en énergie, et en ce que l'émission X du générateur de rayons X 11 est configurée pour présenter une énergie maximale supérieure au seuil en énergie du filtre en énergie.
Le filtre en énergie 22 est réalisé dans un matériau absorbant partiellement les rayons X tel que le cuivre et présente une épaisseur adaptée pour absorber majoritairement la partie du rayonnement X 14 émis par le générateur de rayons X 11 dont l'énergie est inférieure à un seuil en énergie.
On peut noter que, de manière à optimiser la mise en oeuvre du procédé d'étalonnage selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le matériau absorbant peut être choisi de manière à ce qu'il présente :
une discontinuité d'atténuation massique à une énergie faible, typiquement inférieure à 15 keV, voire 10 keV, matériau Ainsi par exemple présentant peu d'impureté, matériau présentant une densité massique élevée, typiquement supérieure à 5000 kg/m3, voire supérieure à 7000 kg/m3.
, le zinc Zn et le cuivre Cu permettent de répondre à l'ensemble de ces critères et sont donc des matériaux absorbants de prédilection pour la mise en oeuvre d'un procédé d'étalonnage selon ce deuxième mode de réalisation.
Dans une configuration optimisée de l'invention, le filtre en énergie 22 est choisi de telle manière que la différence entre le seuil en énergie du filtre en énergie 22 et l'énergie maximale de l'émission rayons X du générateur de rayons X 11 soit faible typiquement entre 0,5 fois et 5 fois la résolution du spectromètre gamma 30 dans la plage de valeur du seuil en énergie du filtre en énergie 22. Une telle optimisation peut être fournie, entre autres exemples, par:
une unité de commande 13 configurée pour commander l'alimentation haute tension 12 afin de fournir une alimentation adaptée au générateur de rayons X 11, une unité de commande 13 configurée pour communiquer avec l'unité de traitement 34 de manière à adapter l'alimentation en fonction de la largeur et l'intensité du pic à l'énergie prédéterminée détectée par le spectromètre gamma, un système de plusieurs filtres en énergie qui peuvent être couplés afin de fournir un seuil en énergie adapté.
Un tel ensemble de spectrométrie gamma 1 permet de mettre en oeuvre un procédé d'étalonnage selon ce deuxième mode de réalisation avec la particularité visà-vis du principe général du procédé selon l'invention que l'étape de modification du rayonnement X 14 émis est une étape de filtration en énergie du type filtre passe-haut d'une partie du rayonnement X 14 afin de fournir un rayonnement modifié 26 apte à générer lors de sa réception par le spectromètre un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
La figure 6A illustre un premier exemple de mise en oeuvre pratique d'un procédé selon ce deuxième mode de réalisation afin de démontrer l'effectivité de ce procédé et notamment montrer la précision accessible avec un tel procédé lors de l'étalonnage d'un spectromètre gamma 30.
Ainsi la figure 6A illustre un septième, un huitième et un neuvième spectre gamma 301, 302, 303 obtenus avec respectivement une source de césium 137 137Cs disposée à 1cm du scintillateur 31, le rayonnement modifié 26 pour un filtre en énergie 22 fourni par une plaque de cuivre de 600 pm, et la combinaison de la source de césium 137 137Cs et du rayonnement modifié 26 pour un filtre en énergie 22 constitué par une plaque de cuivre de 600 pm d'épaisseur.
Les conditions de mesure utilisées pour réaliser les septième, huitième et neuvième spectres gamma 301, 302, 303 sont les suivantes :
le générateur de rayons X 11 est fourni par un tube à rayon X possédant un filament tungstène en tant que cathode, la tension d'alimentation fournie par la première alimentation haute tension au générateur de rayons X 11 est fixée à 40 kV pour un courant de 1 pA permettant ainsi de fournir un rayonnement X 14 avec une énergie maximale de 40 keV, le filtre en énergie 21 est constitué d'une plaque de cuivre de
600 pm d'épaisseur, le scintillateur 31 constitué d'iodures de sodium dopés au thallium
Nal(TI), la source de césium 137 137Cs présente une activité de 532 kBq.
Le septième spectre gamma 301 est naturellement identique au premier spectre 101 montré sur les figures 3A et 3B, il est donc renvoyé à la description du premier spectre gamma 101 décrit dans le cadre du premier mode de réalisation. Sur le huitième spectre gamma 302, on peut voir que l'utilisation d'un générateur de rayons X en tant que tel permet, malgré la partie du rayonnement X 14 filtré, de fournir un pic à keV dont l'intensité est 6 fois plus élevée que l'intensité du pic d'émission du rayonnement X à 32,1 keV émis par la source de césium 137 137Cs. La différence d'énergie entre l'énergie prédéterminé du rayonnement modifié et l'énergie d'intérêt du pic à
32.1 keV émis par la source de césium 137 137Cs est suffisamment faible pour autoriser l'identification du canal d'énergie du spectromètre gamma correspondant à l'énergie d'intérêt et donc fournir un étalonnage précis du spectromètre gamma 30.
La figure 6B illustre un deuxième exemple de mise en oeuvre pratique d'un procédé selon ce deuxième mode réalisation dans lequel plusieurs filtres en énergie 22 ont été utilisés afin de montrer la possibilité d'étalonnage à plusieurs pics d'énergie d'intérêt autorisée par un procédé selon ce deuxième mode de réalisation.
Ainsi la figure 6B illustre un dixième, un onzième et un douzième spectre gamma 304, 305, 306 obtenus avec au moyen d'une source de césium 137 137Cs disposées à 10 cm du scintillateur 31 et d'un rayonnement modifié 26 pour un filtre en énergie 22 constitué par des plaques de cuivre d'épaisseur respective de7,5 mm, de
12.2 mm et de 30,8 mm.
Les conditions de mesure utilisées pour réaliser les dixième, onzième et douzième spectres gamma 301, 302, 303 sont les suivantes :
le générateur de rayons X 11 est fourni par un tube à rayon X possédant un filament tungstène en tant que cathode, la tension d'alimentation fournie par la première alimentation haute tension au générateur de rayons X 11 est fixée à respectivement 70 kV pour un courant de 241 μΑ, 100 kV pour un courant de 50 pA et 140 kV pour un courant 300 pA permettant ainsi de fournir un rayonnement X 14 avec une énergie maximale de respectivement 70 keV, 100 keV et 140 keV, le filtre en énergie 21 est constitué d'une plaque de cuivre dont l'épaisseur respective est 7,5 mm, 12,2 mm et 30,8 mm, le scintillateur 31 constitué d'iodures de sodium dopés au thallium
Nal(TI), la source de césium 137 137Cs présentent une activité de 4,82MBq.
On peut ainsi voir sur ces dixième, onzième et douzième spectre gamma qu'il est aisé, avec un tel mode de réalisation et un filtre en énergie 22 adapté, de sélectionner un pic d'énergie prédéterminée permettant un étalonnage qui ne soit pas perturbé par la présence de rayonnement ionisant. Ainsi, avec un filtre en énergie 22 réalisé en cuivre et présentant une épaisseur respective de 7,5 mm, de 12,2 mm et de 30,8 mm, il est possible d'obtenir une énergie prédéterminée respective de 70 keV, 100 keV et 140 keV. Ces différentes énergies prédéterminées offre ainsi la possibilité d'étalonner le spectromètre gamma pour trois énergies prédéterminées différentes.
Ainsi, avec un procédé d'étalonnage selon ce deuxième mode de réalisation, il est possible de définir le filtre en énergie et configurer l'unité de commande 13 pour fournir un pic d'énergie prédéterminée en correspondance à une énergie d'intérêt correspondant à l'émission d'une source d'intérêt afin de d'étalonner le canal énergétique correspondant du spectromètre gamma.
On notera que selon une possibilité de ce deuxième mode de réalisation, non illustré, il est possible de prévoir un ensemble de spectroscopie gamma comportant au moins deux filtres en énergie 22 ceci pour permettre un étalonnage du spectromètre gamma 30 à deux énergies prédéterminées. Bien entendu, en application du principe de ce deuxième mode de réalisation de l'invention, les deux filtres en énergie sont alors utilisés tour à tour avec une alimentation du générateur de rayons X 11 fournie par la première alimentation haute tension 12 adaptée audit filtre en énergie 22 utilisé.
La figure 7 illustre schématiquement un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon un troisième mode de réalisation dans lequel le système de modification 20 est fourni par l'utilisation d'un filtre temporel 23 et d'un collimateur 24.
Un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon ce troisième mode de réalisation se différencie d'un ensemble de spectrométrie gamma 1 selon le premier mode de réalisation en ce que le système de modification 20 comporte le filtre temporel et le collimateur 24 ,et en ce que le spectromètre gamma comporte en outre, entre le photomultiplicateur 32 et l'unité de traitement, un préamplificateur 35 pour amplifier le signal en sortie du photomultiplicateur.
La figure 8 illustre plus précisément la configuration du système de modification 20 vis-à-vis du spectromètre gamma 30. Ainsi, le filtre temporel 23 est fourni par un obturateur à disque mobile. Un tel obturateur à disque mobile comporte un disque 23A réalisé dans un matériau opaque au rayonnement X 14 et muni d'une première et d'une deuxième fente 23B. Le disque 23A est monté mobile en rotation de tel manière à intercepter le rayonnement X 14 émis en sortie du générateur à rayonnement X 11 avec une seule de la première et la deuxième fente 23B à la fois. De cette manière, le scintillateur 31 est éclairé par le rayonnement X 14 pendant la plage de temps pendant laquelle le rayonnement X 14 est intercepté par l'une des première et deuxième fentes 23B.
La première et la deuxième fente 23B sont des fentes radiales diamétralement opposées. La largeur de la première et la deuxième fente 23B et la fréquence de rotation du disque 23B sont adaptées pour qu'à chaque rotation la plage de temps pendant laquelle le scintillateur 31 est éclairé par le rayonnement X 14 lors de son interception par l'une de la première et la deuxième fente 23B soit inférieure au temps d'intégration du spectromètre gamma 30.
Ainsi, si on prend l'exemple d'un temps d'intégration de 24 ps, une première et une deuxième fente de 350 pm de largeur et une fréquence de rotation de 10Ό00 tours/min permettent, pour un diamètre du disque de 15 cm, d'obtenir à chaque tour, une plage de temps de 8 ps pendant laquelle le scintillateur 31 est éclairé par le rayonnement X 14 au travers d'une fente prédéterminée parmi la première et deuxième fente.
Le collimateur 24 est disposé à la surface du scintillateur 31 afin de parfaitement contrôler la durée d'éclairement du scintillateur par le rayonnement X 14 lorsqu'il est intercepté par l'une des première et deuxième fentes 23B. En effet, le scintillateur 31 présentant généralement une dimension supérieure à celle des première et deuxième fentes 23B, il est nécessaire de limiter la surface susceptible d'être éclairée par le rayonnement X 24 afin de parfaitement définir la plage de temps d'éclairage.
De cette manière, le rayonnement X 14 émis est modifié par le filtre temporel 23 et le collimateur 24 afin de soumettre le scintillateur 31 à un rayonnement X par intermittence sur des plages de temps inférieures au temps d'intégration du spectromètre gamma 30. Avec une telle soumission du scintillateur 31, les photons X du rayonnement modifié d'une plage de temps sont intégrés et sont perçus par le spectromètre gamma comme un unique photon d'énergie supérieure.
En effet, si on prend l'exemple simplifié d'un rayonnement modifié 26 constitué, pour une plage de temps de soumission donnée, de 33 photons de 20 keV générant chacun, lors de leur absorption par le scintillateur 31, 800 photons lumineux. Ces 33 photons du rayonnement génère ensemble 26400 photons lumineux, soit sensiblement la même quantité de photons lumineux générée par l'interaction d'un photon gamma 662 keV émis par une source de césium 137 137Cs. Ainsi, ces 26400 photons lumineux générés par les 33 photons X arrivés dans une plage de temps inférieure au temps d'intégration du spectromètre gamma 30, sont donc identifiés comme un unique photon comportant une énergie de 660 keV.
De cette manière, avec un tel filtre temporel 24, il est possible de réguler l'énergie prédéterminée en modifiant la plage de temps de soumission ceci en jouant sur l'un des paramètres parmi la fréquence de rotation du disque 23A, la largeur des première et deuxième fentes 23B et l'alimentation du générateur de rayons X 11. De la même manière, il est possible de modifier l'intensité du pic d'énergie prédéterminé en modifiant la fréquence à laquelle est soumis le scintillateur 31 à une plage de temps en augmentant la fréquence de rotation du disque 23A ceci sans modifier l'énergie prédéterminée au moyen d'une régulation de l'alimentation du générateur de rayons X
11.
On notera également, que ce troisième mode de réalisation présente comme avantage, vis-à-vis du premier et du deuxième mode de réalisation, de nécessiter une énergie maximale du rayonnement X inférieure tout en donnant accès à des énergies prédéterminées relativement importantes. Les éventuels risques liés au rayonnement X généré sont donc limité pour le technicien ayant à mettre en œuvre le procédé selon l'invention..
Cela est notamment illustré par l'exemple de mise en œuvre pratique d'un procédé selon ce troisième mode réalisation illustré sur la figure 9.
Ainsi la figure 9 illustre un treizième, un quatorzième et un quinzième spectre gamma 401, 402, 403 obtenus avec respectivement une source de césium 137 137Cs disposée à 1cm du scintillateur 31, le rayonnement modifié 26 avec une alimentation du générateur à 22,2 kV et 100 μΑ, et une fréquence de rotation du disque 23A de 10Ό00 tr/min, et le rayonnement modifié 26 avec une alimentation du générateur à 30 kV et 60 pA, et une fréquence de rotation du disque 23A de 4'500 tr/min.
Les conditions de mesure utilisées pour réaliser les treizième, quatorzième et quinzième spectres gamma 401, 402, 403 sont les suivantes :
le générateur de rayons X 11 est fourni par un tube à rayon X possédant un filament tungstène en tant que cathode, la tension d'alimentation fournie par la première alimentation haute tension au générateur de rayons X 11 est fixée pour le quatorzième et le quinzième spectre gamme 402, 403 à respectivement 22,2 kV et 30 kV pour un courant respectif de 100 pA et 60 pA permettant ainsi de fournir un rayonnement X 14 avec une énergie maximale respective de 22,2 keV et 30 keV, le filtre temporel 23 comporte un disque 23A dont le diamètre est 15 cm qui présente la première et la deuxième fente 23B de 350 pm de largeur, le disque 23A présentant une fréquence de rotation fixée pour le quatorzième et le quinzième spectre à respectivement 10Ό00 tr/min et 4'500 tr/min, le scintillateur 31 constitué d'iodures de potassium activés au thallium Nal(TI), la source de césium 137 137Cs présente une activité de 532 kBq.
Le treizième spectre gamma 401 est naturellement identique au premier spectre 101 montré sur les figures 3A et 3B, il est donc renvoyé à la description du premier spectre gamma 101 décrit dans le cadre du premier mode de réalisation. Sur le quatorzième et le quinzième spectre gamma 402, 403, on peut voir qu'il est possible, en modifiant la fréquence de rotation du disque 23A et l'alimentation du générateur de rayons X 11, d'obtenir un pic à une énergie prédéterminée élevée, ici 660 keV, parfaitement contrôlée. Ainsi, de la même façon que pour le deuxième mode réalisation, il est possible avec un tel procédé d'étalonnage de choisir une énergie prédéterminée en correspondance à une énergie d'intérêt d'un pic d'émission d'une source d'intérêt, ici le pic gamma à une énergie de 532 keV émis par la source de césium 137 137Cs. On notera de plus, que le quatorzième spectre gamma 402, démontre que de telles énergies prédéterminées élevées peuvent être obtenues avec des photons X de relativement faibles énergies, puisque les photons du rayonnement modifié 26 présente une énergie de 22,2 keV.
Selon une possibilité de ce troisième mode de réalisation non illustrée, il est envisageable d'utiliser deux configurations source de rayons X 10/filtre temporel 23 pour fournir deux pics présentant des énergies prédéterminées différentes l'une de l'autre afin de parfaire l'étalonnage.
La figure 10 illustre une variante de ce troisième mode de réalisation dans lequel le filtre temporel 23 est un filtre électronique et dans lequel il n'est pas nécessaire d'utiliser un collimateur 24.
Selon cette variante, le filtre temporel 23 est plus précisément un commutateur électronique configuré pour commuter un faisceau électronique du générateur de rayons X 11. Une telle commutation du faisceau électronique permet de moduler l'émission de rayons X et ainsi de modifier le rayonnement X émis afin d'obtenir, selon le principe de ce troisième mode de réalisation, une émission d'un rayonnement modifié 26 intermittent sur des plages de temps inférieures au temps d'intégration du spectromètre gamma 30.
On notera qu'un tel commutateur est généralement, comme illustré sur la figure 10, intégré à l'unité de commande 13.
L'utilisation d'un tel commutateur du faisceau électronique présente entre autre avantage de permettre une modification de la durée de chacune des plages de temps pendant lesquelles le scintillateur 31 est soumis au rayonnement modifié 26. II est donc particulièrement aisé avec une telle variante du troisième mode de réalisation de prévoir deux pics, voire plus, présentant des énergies prédéterminées différentes l'une de l'autre afin de parfaire l'étalonnage.
Claims (18)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'étalonnage d'un spectromètre gamma (30) à scintillateur inorganique, le procédé comportant les étapes suivantes :émission d'un rayonnement X (14), modification du rayonnement X (14) émis afin de fournir un rayonnement modifié (26) apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma (30) un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée, réception du rayonnement modifié par le spectromètre gamma (30) et génération d'un spectre gamma mesuré présentant ledit pic d'énergie à une énergie mesurée, comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée, détermination d'une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
- 2. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1, dans lequel l'étape de modification du rayonnement X (14) est une étape de filtration d'une partie du rayonnement X (14) afin de fournir un rayonnement modifié (26) apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma (30) un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
- 3. Procédé d'étalonnage selon la revendication 2, dans lequel l'étape de filtration est une étape de filtration en énergie du type filtre passe-haut.
- 4. Procédé d'étalonnage selon la revendication 2, dans lequel l'étape de filtration est une étape de filtration temporelle pour fournir un rayonnement modifié (26) reçu par le spectromètre gamma (30) sur au moins une plage de temps inférieure à un temps d'intégration du spectromètre gamma (30).
- 5. Procédé d'étalonnage selon la revendication 4, dans lequel l'étape de filtration temporelle est fournie par l'utilisation d'un filtre électronique afin de moduler le rayonnement X (14) émis pour fournir le rayonnement modifié (26).
- 6. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1, dans lequel l'étape de modification du rayonnement X (14) est une étape de soumission d'un matériau cible présentant un pic de fluorescence X à l'énergie prédéterminée audit rayonnement X (14) afin de générer une émission de fluorescence formant le rayonnement modifié (26).
- 7. Procédé de mesure d'un spectre gamma d'un échantillon à partir d'un spectromètre gamma (30) à scintillateur inorganique, le procédé comprenant les étapes suivantes :étalonnage du spectromètre gamma (30) par la mise en œuvre d'un procédé d'étalonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ceci afin de déterminer une fonction de correction, mesure d'un spectre gamma de l'échantillon dit spectre gamma non corrigé, application au spectre gamma non corrigé de la fonction de correction déterminée lors de l'étape d'étalonnage pour fournir un spectre gamma corrigé.
- 8. Dispositif d'étalonnage (2) pour l'étalonnage d'un spectromètre gamma (30) à scintillateur inorganique, le dispositif comportant :- une source (10) de rayonnement X (14),- un système de modification (20) du rayonnement X (14) émis par la source (10) à rayonnement X configuré pour modifier le rayonnement X (14) émis afin de fournir un rayonnement modifié (26) apte à générer lors de sa réception par le spectromètre un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie prédéterminée.
- 9. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 8, dans lequel le système de modification (20) est un filtre adapté pour filtrer une partie du rayonnement X (14) afin de fournir un rayonnement modifié (26) apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma (30) un spectre gamma présentant un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée.
- 10. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 9, dans lequel le filtre est un filtre en énergie du type filtre passe-haut.
- 11. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 10, dans lequel le filtre est une plaque de matériau absorbant, le matériau absorbant étant préférentiellement sélectionné dans le groupe comprenant le cuivre et le zinc.
- 12. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 9, dans lequel le filtre est un filtre temporel configuré pour fournir un rayonnement modifié (14) intermittent correspondant au rayonnement X (14) sur au moins une plage de temps sur au moins une plage de temps inférieur, la ou chaque plage de temps étant inférieure à un temps d'intégration du spectromètre.
- 13. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 12, dans lequel le filtre est un obturateur mécanique, préférentiellement du type obturateur à disque mobile, ou électronique, préférentiellement du type commutateur de faisceau électronique.
- 14. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 8, dans lequel le système de modification (20) comporte un matériau cible présentant un pic de fluorescence X apte à générer lors de sa réception par le spectromètre gamma (30) un spectre gamma présentant au moins un pic d'énergie dont l'énergie est prédéterminée
- 15. Dispositif d'étalonnage (2) selon la revendication 14, dans lequel le matériau cible est choisi dans le groupe comportant l'iode, l'uranium 238, l'étain, le tantale, le tungstène et l'or.
- 16. Système d'étalonnage pour l'étalonnage d'un spectromètre gamma à scintillateur inorganique, le système d'étalonnage comportant :un dispositif d'étalonnage (2) selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, une unité de traitement (34) adaptée pour, à partir d'un spectre gamma mesuré présentant un pic d'énergie à une énergie mesurée, ledit spectre gamma mesuré ayant été fourni par le spectromètre gamma à étalonner lors de la réception d'un rayonnement modifié généré par le dispositif d'étalonnage, faire une comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée et déterminer une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.
- 17. Ensemble de spectrométrie gamma (1) comportant :un spectromètre gamma (30), et un dispositif d'étalonnage (2) selon l'une quelconque des revendications 8 à 15.
- 18. Ensemble de spectrométrie gamma (1) selon la revendication 17, comprenant en outre :- une unité de traitement (34) adaptée pour, à partir d'un spectre gamma mesuré présentant un pic d'énergie à une énergie mesurée, ledit spectre gamma mesuré ayant été fourni par le spectromètre gamma (30) à étalonner lors de la réception d'un rayonnement modifié généré par le dispositif d'étalonnage (2), faire une comparaison de l'énergie mesurée avec l'énergie prédéterminée et déterminer une fonction de correction à partir du résultat de ladite comparaison afin de faire correspondre l'énergie mesurée à l'énergie prédéterminée.S.618161/6F
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