WO2000043760A2 - System for differentiating between organic and inorganic substances - Google Patents

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WO2000043760A2
WO2000043760A2 PCT/FR2000/000117 FR0000117W WO0043760A2 WO 2000043760 A2 WO2000043760 A2 WO 2000043760A2 FR 0000117 W FR0000117 W FR 0000117W WO 0043760 A2 WO0043760 A2 WO 0043760A2
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WO
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inspected
organic
photons
energy
inorganic
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PCT/FR2000/000117
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French (fr)
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WO2000043760A3 (en
Inventor
Didier Perion
Thierry Martin
Serge Maitrejean
Andreas Frank
Patricia Schall
Original Assignee
Heimann Systems (Societe Anonyme)
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2000043760A3 publication Critical patent/WO2000043760A3/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material

Definitions

  • the invention relates to a system for discriminating organic and inorganic materials using high-energy electromagnetic (X or ⁇ ) radiation, and if necessary neutron, for the inspection of bulky objects, in particular truck freight, pallets or containers for customs policy or security needs.
  • X or ⁇ high-energy electromagnetic
  • Organic and inorganic matter discrimination systems are already widely used, particularly in ports and airports, to detect the presence of drugs, weapons or other prohibited or regulated goods in baggage. We then use low-energy radiation ( ⁇ 150KeV). However, the systems currently used do not discriminate at high energies (> 1 MeV).
  • the process used consists in bombarding the object to be inspected with electromagnetic radiation (X or ⁇ ) or neutrons.
  • electromagnetic radiation X or ⁇
  • neutrons One way to obtain this radiation is to use charged particles of high energy which are slowed down by crossing a target and give rise to a braking radiation made up of photons. Radioactive sources can also be used.
  • Radiation comes from either radioactive sources or the interaction of charged particles (electrons for example) with matter.
  • a device used (represented in FIG. 1) consists of a source 1 of X-rays placed at the edge of the path taken by the object 7 to be inspected, and a series of detectors 4 aligned vertically, on the other side of the channel relative to the source.
  • the emission of photons in the plane where the line of detectors is associated with the movement of the object makes it possible to obtain an information signal linked to the number of these photons and their energy. This signal is transmitted to the operating system 5 which produces a two-dimensional transmission image of the quantity of photons that have interacted with the content of the object to be inspected.
  • each pixel of the transmission image obtained essentially expresses the greater or lesser thickness and the higher or lower density of the material traversed. N constant density, the greater the thickness, the weaker the detected signal. So in an image expressed in grayscale with white pixels for a maximum signal and black for a minimum signal, the weaker the signal, the darker the pixel. Likewise, at constant thickness, the higher the density, the weaker the signal and the darker pixel.
  • E E is the energy
  • ⁇ the linear attenuation coefficient
  • I 0 (E) is the intensity of the spectrum before the object to be inspected
  • I (E) the intensity of the spectrum after the object
  • ⁇ / p the mass coefficient of linear attenuation which, for a given energy, depends only on the atomic number Z only.
  • the detectors consist of scintillators placed outside the beam which, therefore, only detect scattered photons.
  • the detector located closest to the source, i.e. on the side and rear of the object to be inspected, will interact mainly with photons from the creation of pairs, while the most distant detector of the source, ie located on the other side and towards the front of the object to be inspected, will interact with Compton photons.
  • the scattered photons come from interactions occurring in a converter.
  • the comparison of the signals provided by the detectors makes it possible to make organic / inorganic discrimination by measuring how the spectrum is distorted when interacting with an object to be inspected.
  • This system has several disadvantages: due to the use of a converter, that is to say a heavy material which allows photons to undergo interactions to produce scattered photons, the dose of irradiation to obtain a good functioning is much higher than usual doses; this process is complex and expensive; finally, due to the fact that it works at the level of the detectors, it is very sensitive to crosstalk, which considerably degrades the quality of the image of discrimination, and to misalignments.
  • the invention aims to eliminate these drawbacks and is based on the following observations.
  • the incoherent diffusion after an interaction with an electron, the photon is re-emitted with a lower energy; this is called the Compton effect.
  • the production of pairs the photon annihilates in the Coulomb field of the atom and produces electron-positron pairs; the positron annihilates itself as soon as it meets another electron and produces two photons of 511 KeV.
  • the incoherent diffusion is independent of the atomic number Z, while the production of pairs has the scaling law:
  • the object of the invention will therefore be the definition of methods and devices making it possible to obtain these two data:
  • Figure 1 shows the principle of scanning an object to be inspected according to the prior art
  • Figure 2 shows the principle of scanning an object to be inspected, with filtered radiation, for the discrimination of atomic numbers, according to invention
  • Figure 3 shows the spectra (intensity N (E) as a function of energy (E)) obtained with and without filtration
  • Figure 4 shows the filter cylinder of the system according to the invention
  • Figures 5a and 5b show the progress of the acquisition with the rotating cylindrical filter
  • Figure 6 shows the diagram of the thicknesses of objects for a given Z, obtained by integrating the curves of the filtered (ordered) and unfiltered (abscissa) spectra at each measurement point;
  • FIG. 7 shows the curve representing the transmission of the photon beam as a function of the transmission of the neutron beam
  • FIG. 8 shows the stacking of the amplitudes of the signals measured at the output of the detector
  • FIG. 9 shows the difference in useful volume of the detectors between detection by filtering and low resolution spectroscopy
  • FIG. 10 shows the block diagram of a usual high resolution acquisition chain
  • FIG. 11 shows a principle low resolution acquisition chain according to the invention
  • Figure 12 shows the predominance of radiation / matter interactions for the different Z
  • Figure 13 shows the cross section of neutron production in the targets of tungsten W ( ⁇ , n), on the left and lead Pb ( ⁇ , n), on the right
  • FIG. 14 shows the device for implementing the discrimination method according to the third embodiment of the invention.
  • Figure 15 shows the Z identification method with fast neutrons.
  • the method of discriminating organic and inorganic bodies by electromagnetic radiation (X or ⁇ ) at high energies is characterized in that for each zone examined of the object, one successively performs , from at least one high energy radiation source, two measurements revealing the number of photons, having each passed through the object and their energy, the second measurement at least being carried out with the interposition of a filter between the source and the object to be inspected in order to increase the energy of the photons, a signal representative of the spectrum of photons having passed through the object is produced after each measurement, these signals are integrated to obtain a pair of integration values, the report, for each area of the object, is representative of the atomic number Z of the main element constituting the object crossed by the photons and we develop from these signs aux an image on which the material constituting the object crossed, or an area thereof, and the thickness or density of the body formed by this material are indicated by a code.
  • the two measurements are carried out by means of the same high-energy electromagnetic source between which and the object to be inspected are successively inserted a first filter and then a second filter which increases the energy of the photons of the source.
  • the first filter can be constituted by a filter material or by no filter material.
  • the second filter consists for example of boron and preferably 80 g / cm 2 of boron.
  • the code used to characterize the material is a color code, each color being specific to a material.
  • the code used to characterize the thickness or density consists of the intensity of the specific color of the material.
  • This device comprises a source of high-energy photons 1, a filtration system 2, a device 3 for moving the objects 7 to be inspected, a line of detectors 4 connected to a computer control and synchronization device 5 for the filtration systems and acquisition and a display device 6.
  • the photon source 1 can be electric or radioactive. We can for example use an accelerator bringing the electrons to an energy of 10 MeV which will interact in tungsten in order to produce an X-ray spectrum (these electrons collide with a target and produce the necessary photons). One can also for example use gallium 64 which emits photons of 0.8, 0.9, 1, 1.3, 1.4, 2.2, 2.4 and 3.4 MeV.
  • the device can define two spectra. These spectra are two filtered spectra or, for example, one without filtration and the other with the interposition of a filter 2 between the source and the object to be inspected. These spectra are shown in FIG. 3.
  • the implementation of filtration can be done by means of a rotary cylinder whose axis of rotation is parallel to the plane of the photon beam. As shown in Figure 4, the cylinder is divided longitudinally into sectors whether or not made of filter material. The acquisition of photons by the detectors 4 is synchronized with the rotating position of the cylinder, each rotating position corresponding to a sector, therefore a particular filter.
  • the cylinder is divided into four sectors, two of which, diametrically opposite, do not constitute a filter and the other two also diametrically opposite oppose the photon beam 80g / cm 2 of boron.
  • the cylinder driven by its motor controlled by the control and synchronization device 5, passes into a position where the photons pass through the boron filter.
  • the result of the measurement is then:
  • Tr f ji be (E) is the transmission filter.
  • G ( ⁇ , y)
  • G ( ⁇ , y)
  • the ratio G,. of the two measurements or the expression of Gj (x, y) as a function of Go (x, y) makes it possible to distinguish the atomic numbers Z of the object inspected and to make it a two-dimensional image, with nuances of gray and / or false colors.
  • the two measurements will be used by the electronics 5 to give an image.
  • the first measurement performed without the filter, will give the shape of the detected object and the level of gray or false color depending on its density, thickness and number atomic of matter.
  • By associating the second measurement with it we define a color, depending on the value of Z for this material.
  • the spectra shown in FIG. 3 are exploited by integrating the curves, or by spectroscopy, for each acquisition of photons by one of the detectors 4 of FIG. 2.
  • FIG. 6 shows a diagram whose abscissas represent the integration values of the unfiltered spectrum for each measurement point and the ordinates the integration value of the filtered spectrum at the same measurement points. If the point thus obtained is located on the lower curve or below, that is to say high values of Z, the elements detected are inorganic, thin in the upper zone and very thick in the lower zone of the diagram . If on the other hand it is located on the upper curve or above, that is to say weak Z, it is then an organic body.
  • Second embodiment of the invention discrimination by low resolution spectroscopy.
  • the purpose of spectroscopy is to classify particles of a given nature according to their energy.
  • the variation, as a function of energy, of the pulse height (which depends on the original energy of the photon) of the detector is used.
  • the ideal case is one where the height is proportional to the energy lost by the particle. This condition is met in the proportional sensors. If the particle is stopped in the sensitive volume of the detector, the height is proportional to its energy at the entrance of the detector. Such a condition is realized in PN junctions, semiconductors and scintillators.
  • the resolving power, ratio ⁇ E / E of the total width at half the distribution at the corresponding average energy is at best 5 % to 10%.
  • the resolution power reaches:
  • the response of the detector is never instantaneous, it extends over a certain duration and has a time constant ⁇ . If this detector is subjected to an excitation of frequency 1 / T of the order of 1 / ⁇ , then there is overlapping of the output signals, that is to say superposition or stacking of the amplitudes of the aforementioned signals (see FIG. 8) . Spectrum analysis then seems incompatible with pulsed accelerators. Indeed, the useful cycle of an accelerator is defined by the ratio between the time when the beam is present and the total time of the cycle. The duty cycle depends on the type of accelerator. It is preferable to have a machine with a high useful cycle because the particles are thus uniformly distributed in time while a weak useful cycle delivers the same number of particles for a shorter time. Organic / inorganic discrimination by spectroscopy from sources drawn from radiography systems (10 " useful cycle) will therefore only be possible by reducing the number of photons on the detectors.
  • the invention consists in performing a low resolution spectroscopy of the spectrum from the object inspected in order to discriminate organic matter from inorganics. In order to reduce the number of photons on the detectors, they therefore have a lower useful volume than that of the detectors used in the first embodiment. A comparison of these detectors has been shown in FIG. 9.
  • CdTe detectors are preferably cadmium tellurium (CdTe) detectors.
  • small volume detectors are used to measure the energy of the photons. reducing the volume of detectors improves spatial resolution. In principle, this is smaller than the pixel size of the fluoroscopic image.
  • a current high resolution acquisition chain is represented in FIG. 10.
  • This chain uses linear circuits responsible for amplifying, shaping and sorting the pulses delivered by the noise so as to eventually present them to a converter. analog / digital.
  • the role of the charge preamplifier (PA) is to amplify the signal from the detector with minimum noise; the amplifier (A) amplifies and filters the pre-amplified signal; the linear or decision logic (PL) gate is used to sort the interesting events between the signal and the noises of the detector on the one hand and those picked up by the cable (shown in dotted lines).
  • This type of electronics optimizes the signal / noise ratio but slows down the acquisition device.
  • it is proposed to replace this acquisition chain with a single charge encoder connected to the detector (FIG. 11).
  • the coding time of the analog / digital converter depends on the desired resolution and the sampling frequency.
  • the dead time of the acquisition will be reduced by the reduction in the number of bits of the coder and this to the detriment of the resolution.
  • the detector generates, from an incident photon of energy Eo detected, a voltage V 0 proportional to E 0 .
  • the capacitance C mounted in counter-reaction on the operational amplifier integrates the charges debited by the detector.
  • the speed of this device depends largely on the resolution time (tr) after which the associated electronic device can record a new signal.
  • tr the resolution time
  • Fast, low-noise charge integrators often involve discrete components.
  • reducing the size of the pixels leads to a multiplication of the number of channels to be processed and requires the development of specific integrated circuits such as ASICs which make it possible to mount the analog electronics on the detector.
  • a third embodiment of the invention we will use, in addition to the photon flux from the accelerator, the neutron flux which also leaves it to effect organic / inorganic discrimination.
  • neutrography will make it possible to visualize materials with a low atomic number Z while materials with a higher atomic number will be detected by radiography.
  • the production of photons and neutrons by the accelerator requires the use of targets specific to each of these particles. We will use a combination of these two targets each having a maximum yield.
  • the threshold for the photo nuclear reaction ( ⁇ , n) differs between a lead target (7MeV) and a tungsten target (8 MeV)
  • the energy of the photons ensuring optimum efficiency of the target is 14 MeV in both cases (see Figure 13).
  • the current energy of high energy X-ray inspection systems does not reach these resonances.
  • the invention according to this third embodiment will use the complementarity of X-matter and neutron-matter interactions to effect organic / inorganic discrimination of the object to be inspected, and this from a single source of radiation.
  • These neutrons are produced in the Bremsstrahlung target itself or by inserting a neutron production filter, for example Uranium or a material containing Deuterium. This filter may be present every second measurement ( Figure 2).
  • the photons and neutrons coming from the accelerator which cross the object to be inspected arrive on the photon detectors X and neutrons.
  • the detection line consists of the association of two cascaded scintillators.
  • the first stage 1 is equipped with inorganic scintillators to detect the X photons and the second stage is equipped with inorganic, organic or glass scintillators to detect the neutrons.
  • Each of the stages is followed by an electronics 3 and 4 respectively for the processing of the signals representative of the number of photons or neutrons detected in each case and their energy and of a system 5 carrying out the organic / inorganic discrimination from the signals treated.
  • This ratio is independent of the thickness x of the object inspected.
  • the following tables 1 and 2 express the ratio of attenuations for various known elements for Zs varying from 4 to 82.
  • Table 1 Ratio of attenuations for some known elements with thermal neutrons and 3 MeV photons.
  • Table 2 Ratio of attenuations for some known elements with fast neutrons and 3 MeV photons.
  • Figure 15 is a graph constructed with the data in Table 2. This graph shows two straight lines whose intersection point roughly corresponds to the separation between organic (Z ⁇ 8) and inorganic elements.

Abstract

The invention concerns a device for differentiating between organic and inorganic elements comprising a high energy photon source, a device for displacing objects to be inspected and an acquisition system consisting of a line of detectors designed to interact with the photons which have traversed through the object to be inspected. It comprises a filtering system (2) designed to interpose a filter between a high energy photon source (1) and the object to be inspected, a computer-aided device controlling and synchronising (5) the filtering (2) and the acquisition (4) systems and a display system (6), the computer-aided system (5) elaborating, on the basis of the signals of two measurements performed with different filters the atomic number Z of the material traversed in the different zones of the object (7) and producing an image of the object by attributing a code to said zones according to their organic or inorganic nature.

Description

Système de discrimination de matières organiques et inorganiques Discrimination system for organic and inorganic matter
L'invention concerne un système de discrimination de matières organiques et inorganiques en utilisant un rayonnement électromagnétique (X ou γ), et le cas échéant neutronique, à haute énergie, pour l'inspection d'objets volumineux, notamment du fret de camions, de palettes ou de conteneurs pour des besoins de politique douanière ou de sécurité.The invention relates to a system for discriminating organic and inorganic materials using high-energy electromagnetic (X or γ) radiation, and if necessary neutron, for the inspection of bulky objects, in particular truck freight, pallets or containers for customs policy or security needs.
Des systèmes de discrimination de matières organiques et inorganiques sont déjà couramment utilisés, en particulier dans les ports et les aéroports, pour détecter la présence de drogues, d'armes ou d'autres marchandises interdites ou réglementées dans des bagages. On utilise alors des rayonnements de faibles énergies (<150KeV). Mais les systèmes utilisés actuellement ne font pas de discrimination à hautes énergies (>1 MeV).Organic and inorganic matter discrimination systems are already widely used, particularly in ports and airports, to detect the presence of drugs, weapons or other prohibited or regulated goods in baggage. We then use low-energy radiation (<150KeV). However, the systems currently used do not discriminate at high energies (> 1 MeV).
Le procédé utilisé consiste à bombarder l'objet à inspecter au moyen d'un rayonnement électromagnétique (X ou γ) ou de neutrons. Un moyen d'obtenir ce rayonnement est d'utiliser des particules chargées de haute énergie qui sont ralenties en traversant une cible et donnent naissance à un rayonnement de freinage constitué de photons. On peut aussi utiliser des sources radioactives.The process used consists in bombarding the object to be inspected with electromagnetic radiation (X or γ) or neutrons. One way to obtain this radiation is to use charged particles of high energy which are slowed down by crossing a target and give rise to a braking radiation made up of photons. Radioactive sources can also be used.
Les rayonnements sont issus, soit de sources radioactives, soit de l'interaction de particules chargées (électrons par exemple) avec la matière.Radiation comes from either radioactive sources or the interaction of charged particles (electrons for example) with matter.
L'utilisation de ces particules chargées implique, dans le cas d'objets de grande taille à inspecter, de les accélérer jusqu'à obtenir des photons ayant des énergies supérieures à 1 MeV. Les photons traversent l'objet à inspecter ou sont en partie diffusés ou carrément absorbés. Les photons ayant traversé l'objet interagissent avec des détecteurs.The use of these charged particles implies, in the case of large objects to be inspected, to accelerate them until obtaining photons having energies greater than 1 MeV. The photons pass through the object to be inspected or are partly scattered or downright absorbed. The photons that have passed through the object interact with detectors.
Un dispositif utilisé (représenté sur la figure 1) consiste en une source 1 de rayons X disposée au bord de la voie empruntée par l'objet 7 à inspecter, et en une série de détecteurs 4 alignés verticalement, de l'autre côté de la voie par rapport à la source. L'émission de photons dans le plan où se trouve la ligne de détecteurs associée au déplacement de l'objet, permet d'obtenir un signal d'information liée au nombre de ces photons et leur énergie. Ce signal est transmis au système d'exploitation 5 qui produit une image en transmission à deux dimensions de la quantité de photons qui ont interagi avec le contenu de l'objet à inspecter.A device used (represented in FIG. 1) consists of a source 1 of X-rays placed at the edge of the path taken by the object 7 to be inspected, and a series of detectors 4 aligned vertically, on the other side of the channel relative to the source. The emission of photons in the plane where the line of detectors is associated with the movement of the object, makes it possible to obtain an information signal linked to the number of these photons and their energy. This signal is transmitted to the operating system 5 which produces a two-dimensional transmission image of the quantity of photons that have interacted with the content of the object to be inspected.
En raison des lois régissant les processus d'interaction photon/matière, chaque pixel de l'image en transmission obtenue exprime essentiellement l'épaisseur plus ou moins grande et la densité plus ou moins élevée de la matière traversée. N densité constante, plus l'épaisseur est importante, plus le signal détecté est faible. Donc, dans une image exprimée en niveaux de gris avec des pixels blancs pour un signal maximum et noirs pour un signal minimum, plus le signal est faible, plus le pixel est sombre. De même, à épaisseur constante, plus la densité est élevée plus le signal est faible et le pixel sombre.Because of the laws governing the photon / matter interaction processes, each pixel of the transmission image obtained essentially expresses the greater or lesser thickness and the higher or lower density of the material traversed. N constant density, the greater the thickness, the weaker the detected signal. So in an image expressed in grayscale with white pixels for a maximum signal and black for a minimum signal, the weaker the signal, the darker the pixel. Likewise, at constant thickness, the higher the density, the weaker the signal and the darker pixel.
Toutefois, vis à vis de ces rayonnements X ou γ, la matière ne se caractérise pas seulement par les deux paramètres qui sont l'épaisseur ep et la densité p, mais aussi par un troisième qui est le numéro atomique Z. En effet, la transmission s'exprime par :However, with regard to these X or γ rays, matter is not only characterized by the two parameters which are the thickness ep and the density p, but also by a third which is the atomic number Z. Indeed, the transmission is expressed by:
( E ) p où E est l'énergie, μ le coefficient linéaire d'atténuation, I0(E) est l'intensité du spectre avant l'objet à inspecter et I(E) l'intensité du spectre après l'objet et μ/p le coefficient massique d'atténuation linéaire qui, pour une énergie donnée, ne dépend que du numéro atomique Z uniquement.(E) p where E is the energy, μ the linear attenuation coefficient, I 0 (E) is the intensity of the spectrum before the object to be inspected and I (E) the intensity of the spectrum after the object and μ / p the mass coefficient of linear attenuation which, for a given energy, depends only on the atomic number Z only.
Avec des rayons X de basses énergies (autour de 100 KeV), il est assez facile de discriminer les matières constituant les corps traversés de petite taille. Par contre, le problème se complique avec des corps de grande taille qui ne peuvent être inspectés qu'avec un rayonnement de hautes énergies (au-delà de 1 MeV)With low energy X-rays (around 100 KeV), it is quite easy to discriminate between the materials constituting the small bodies crossed. On the other hand, the problem is complicated with large bodies which can only be inspected with high energy radiation (above 1 MeV)
Les systèmes de contrôle d'objets volumineux aux rayons X de hautes énergies utilisés jusqu'ici fournissent une image dont chaque pixel symbolise, par un niveau de gris ou de la fausse couleur, la transmission Tr(E) ou son logarithme népérien ln(Tr(E)). Mais ils présentent un inconvénient, à savoir que l'utilisateur du dispositif ne peut affirmer si l'image montre par exemple 10 cm de fer ou 35 cm de Téflon. Dans la majorité des cas, il ne peut donc identifier la matière constituant le corps représenté. Une tentative de solution à ce problème a été apportée par la demande de brevet internationale WO93/14419. Le système revendiqué dans ce document permet de faire de la discrimination de matière avec un rayonnement de hautes énergies. Il utilise pour cela les différences de distribution spatiale des effets Compton et de création de paires. Aux hautes énergies, l'effet Compton conduira à une émission de photon vers l'avant (même direction que le rayonnement), tandis que l'émission de paires conduira à une émission isotrope de photons (toutes directions). Les détecteurs sont constitués par des scintillateurs disposés hors du faisceau qui, de ce fait, ne détectent que des photons diffusés. Le détecteur disposé le plus près de la source, c'est à dire sur le côté et à l'arrière de l'objet à inspecter, va interagir principalement avec des photons issus de la création de paires, tandis que le détecteur le plus éloigné de la source, c'est à dire situé sur l'autre côté et vers l'avant de l'objet à inspecter, va interagir avec les photons Compton. Les photons diffusés sont issus d'interactions se produisant dans un convertisseur. La comparaison des signaux fournis par les détecteurs permet de faire de la discrimination organique/inorganique en mesurant comment se déforme le spectre lors de l'interaction avec un objet à inspecter.The control systems for bulky objects with high-energy X-rays used up to now provide an image of which each pixel symbolizes, by a level of gray or false color, the transmission Tr (E) or its natural logarithm ln (Tr (E)). However, they have a drawback, namely that the user of the device cannot confirm whether the image shows, for example, 10 cm of iron or 35 cm of Teflon. In the majority of cases, he cannot therefore identify the material constituting the body represented. An attempt to solve this problem has been brought about by the international patent application WO93 / 14419. The system claimed in this document makes it possible to discriminate matter with high energy radiation. To do this, he uses the differences in spatial distribution of the Compton effects and the creation of pairs. At high energies, the Compton effect will lead to a forward photon emission (same direction as the radiation), while the emission of pairs will lead to an isotropic emission of photons (all directions). The detectors consist of scintillators placed outside the beam which, therefore, only detect scattered photons. The detector located closest to the source, i.e. on the side and rear of the object to be inspected, will interact mainly with photons from the creation of pairs, while the most distant detector of the source, ie located on the other side and towards the front of the object to be inspected, will interact with Compton photons. The scattered photons come from interactions occurring in a converter. The comparison of the signals provided by the detectors makes it possible to make organic / inorganic discrimination by measuring how the spectrum is distorted when interacting with an object to be inspected.
Ce système présente plusieurs inconvénients : en raison de l'utilisation d'un convertisseur, c'est à dire un matériau lourd qui permet aux photons de subir des interactions pour produire des photons diffusés, la dose d'irradiation pour obtenir un bon fonctionnement est beaucoup plus élevée que les doses habituelles ; ce procédé est complexe et coûteux ; enfin, du fait qu'il travaille au niveau des détecteurs il est très sensible à la diaphonie, qui dégrade considérablement la qualité de l'image de discrimination, et aux défauts d'alignement. L'invention vise à éliminer ces inconvénients et est basée sur les constatations suivantes.This system has several disadvantages: due to the use of a converter, that is to say a heavy material which allows photons to undergo interactions to produce scattered photons, the dose of irradiation to obtain a good functioning is much higher than usual doses; this process is complex and expensive; finally, due to the fact that it works at the level of the detectors, it is very sensitive to crosstalk, which considerably degrades the quality of the image of discrimination, and to misalignments. The invention aims to eliminate these drawbacks and is based on the following observations.
Lorsque les photons ont une énergie supérieure à 1,022 MeV, il peut se produire deux types d'interaction avec la matière :When photons have an energy greater than 1.022 MeV, there can be two types of interaction with matter:
- la diffusion incohérente après une interaction avec un électron, le photon est reémis avec une énergie plus faible ; c'est ce que l'on appelle l'effet Compton. - la production de paires le photon s'annihile dans le champ coulombien de l'atome et produit des paires électron-positron; le positron s'annihile dès qu'il rencontre un autre électron et produit deux photons de 511 KeV. A ces valeurs d'énergie, la diffusion incohérente (effet Compton) est indépendante du numéro atomique Z, alors que la production de paires a comme loi d'échelle :- the incoherent diffusion after an interaction with an electron, the photon is re-emitted with a lower energy; this is called the Compton effect. - the production of pairs the photon annihilates in the Coulomb field of the atom and produces electron-positron pairs; the positron annihilates itself as soon as it meets another electron and produces two photons of 511 KeV. At these energy values, the incoherent diffusion (Compton effect) is independent of the atomic number Z, while the production of pairs has the scaling law:
AAT
avec A la masse atomique.with A the atomic mass.
Seul l'ajout du processus de production de paires permet de faire de la discrimination en Z. Les probabilités d'obtenir de tels processus prennent des valeurs non négligeables à partir d'une énergie de 4 MeV et varient selon la matière.Only the addition of the pair production process makes it possible to discriminate in Z. The probabilities of obtaining such processes take significant values from an energy of 4 MeV and vary according to the material.
A titre d'exemple, lorsqu'il y a une interaction avec un photon dont l'énergie est de 4 MeV, il y a 6% de chances que ce soit pour une production de paires dans de l'azote, 10% dans de l'aluminium et 18% dans du fer. Cette proportion croit avec l'énergie pour tendre vers 100% aux très hautes énergies (80% à 100 MeV). Ce type de comportement montre qu'il devrait être, théoriquement, d'autant plus aisé de faire de la discrimination que les énergies mises en jeu seront plus importantes.For example, when there is an interaction with a photon whose energy is 4 MeV, there is a 6% chance that it is for a production of pairs in nitrogen, 10% in aluminum and 18% in iron. This proportion increases with energy to tend towards 100% at very high energies (80% at 100 MeV). This type of behavior shows that, theoretically, it will be all the easier to discriminate the higher the energies involved.
D'autre part, l'interaction des neutrons avec la matière peut être également utilisée.On the other hand, the interaction of neutrons with matter can also be used.
C'est essentiellement de la diffusion élastique. La perte maximale d'énergie d'un neutron d'énergie initiale Eo après collision avec un noyau de nombre de masse A estIt is essentially elastic diffusion. The maximum energy loss of an initial energy neutron Eo after collision with a nucleus of mass number A is
(ΔE)max = Eo.(l-c0(ΔE) max = E o . (L-c0
Figure imgf000006_0001
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Pour A=l (α=0), le neutron transfère toute son énergie à un proton. Ceci explique pourquoi les matériaux à fort taux d'hydrogène sont de bons absorbants de neutrons. Exemples, la paraffine, le polyéthylène, ... La différence entre les interactions neutron-matière et X-matière, ou γ-matière, est suffisamment significative pour apporter une information complémentaire. Alors que la transmission des rayons X ou γ dépend du numéro atomique Z de l'objet à inspecter, les neutrons sont atténués par quelques éléments à faible Z. A titre d'exemple, les matières organiques sont visibles en radiographie neutronique parce qu'ils contiennent un taux élevé d'hydrogène, tandis que l'aluminium et le plomb y sont transparents.For A = l (α = 0), the neutron transfers all of its energy to a proton. This explains why materials with a high hydrogen content are good neutron absorbents. Examples, paraffin, polyethylene, ... The difference between neutron-matter and X-matter, or γ-matter, interactions is significant enough to provide additional information. While the transmission of X or γ rays depends on the atomic number Z of the object to be inspected, neutrons are attenuated by a few elements with low Z. For example, organic matter is visible in neutron radiography because it contain a high level of hydrogen, while aluminum and lead are transparent there.
Figure imgf000007_0001
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La courbe montrée sur la figure 7 illustre parfaitement la séparation des éléments. La transmission du faisceau de photons T = e~Mγ X en fonction de la transmission du faisceau de neutrons T., à travers l'objet à inspecter permet l'identification de celui-ci quelle que soit la classification des neutrons, thermique (c'est à dire lent)The curve shown in Figure 7 perfectly illustrates the separation of the elements. The transmission of the photon beam T = e ~ Mγ X as a function of the transmission of the neutron beam T., through the object to be inspected, makes it possible to identify it whatever the classification of neutrons, thermal (c 'is to say slow)
(0,025 eV) ou rapide (5 MeV).(0.025 eV) or fast (5 MeV).
Ii résulte de ce qui précède que deux données seront nécessaires et suffisantes pour faire de la discrimination de numéros atomiques :1e nombre de photons ou de neutrons ayant traversé l'objet à inspecter et leur énergie.It follows from the above that two data will be necessary and sufficient to discriminate atomic numbers: the number of photons or neutrons having passed through the object to be inspected and their energy.
Dans le cas où l'on n'utilise que des rayonnements X, ou γ, l'une d'elles résulte d'une gamme d'énergies où il y a preferentiellement de la diffusion Compton et l'autre d'une gamme d'énergies où il y a preferentiellement de la production de paires. Ou encore les deux gammes sont bien disjointes en énergie et permettent preferentiellement de la création de paires.In the case where only X or γ rays are used, one of them results from a range of energies where there is preferentially Compton scattering and the other from a range of d energies where there is preferentially the production of pairs. Or the two ranges are well separated in energy and preferentially allow the creation of pairs.
Dans le cas où l'on utilise des neutrons, on va pouvoir visualiser les matériaux à faible numéro atomique.In the case where neutrons are used, we will be able to visualize materials with a low atomic number.
L'objet de l'invention sera donc la définition de procédés et de dispositifs permettant d'obtenir ces deux données :The object of the invention will therefore be the definition of methods and devices making it possible to obtain these two data:
- soit par deux mesures distinctes effectuées successivement dans le temps afin de produire deux spectres de photons. - soit par deux mesures effectuées simultanément, ou presque, afin d'effectuer la discrimination par spectroscopie basse résolution,- or by two separate measurements carried out successively over time in order to produce two photon spectra. - either by two measurements carried out simultaneously, or almost, in order to discriminate by low resolution spectroscopy,
- soit par deux mesures afin d'effectuer la discrimination par l'association neutrographie (Z faible) et gammagraphie (Z élevé). L'invention sera mieux comprise au moyen d'exemples de réalisation représentés sur le dessin annexé dans lequel :- or by two measurements in order to discriminate by the association neutrography (low Z) and radiography (high Z). The invention will be better understood by means of exemplary embodiments represented in the appended drawing in which:
La figure 1 montre le principe de balayage d'un objet à inspecter selon l'art antérieur, La figure 2 montre le principe de balayage d'un objet à inspecter, avec un rayonnement filtré, pour la discrimination de numéros atomiques, selon l'invention, La figure 3 montre les spectres (l'intensité N(E) en fonction de l'énergie (E)) obtenus avec et sans filtration, La figure 4 montre le cylindre porte-filtre du système selon l'invention, Les figures 5a et 5b montrent le déroulement de l'acquisition avec le filtre cylindrique tournant, La figure 6 montre le diagramme des épaisseurs d'objets pour un Z donné, obtenu en intégrant les courbes des spectres filtré (ordonnées) et non filtré (abscisses) à chaque point de mesure ; La figure 7 montre la courbe représentant la transmission du faisceau de photons en fonction de la transmission du faisceau de neutrons ; La figure 8 montre l'empilement des amplitudes des signaux mesurés à la sortie du détecteur ; La figure 9 montre la différence de volume utile des détecteurs entre la détection par filtrage et la spectroscopie basse résolution ;Figure 1 shows the principle of scanning an object to be inspected according to the prior art, Figure 2 shows the principle of scanning an object to be inspected, with filtered radiation, for the discrimination of atomic numbers, according to invention, Figure 3 shows the spectra (intensity N (E) as a function of energy (E)) obtained with and without filtration, Figure 4 shows the filter cylinder of the system according to the invention, Figures 5a and 5b show the progress of the acquisition with the rotating cylindrical filter, Figure 6 shows the diagram of the thicknesses of objects for a given Z, obtained by integrating the curves of the filtered (ordered) and unfiltered (abscissa) spectra at each measurement point; FIG. 7 shows the curve representing the transmission of the photon beam as a function of the transmission of the neutron beam; FIG. 8 shows the stacking of the amplitudes of the signals measured at the output of the detector; FIG. 9 shows the difference in useful volume of the detectors between detection by filtering and low resolution spectroscopy;
La figure 10 montre le schéma de principe d'une chaîne d'acquisition haute résolution usuelle ; La figure 11 montre une chaîne d'acquisition basse résolution de principe selon l'invention ; La figure 12 montre la prédominance des interactions rayonnement/matière pour les différents Z ; La figure 13 montre la section efficace de production des neutrons dans les cibles de tungstène W(γ,n), à gauche et de plomb Pb(γ,n), à droite ; La figure 14 montre le dispositif de mise en œuvre du procédé de discrimination selon le troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 15 montre la méthode d'identification en Z avec des neutrons rapides.Figure 10 shows the block diagram of a usual high resolution acquisition chain; FIG. 11 shows a principle low resolution acquisition chain according to the invention; Figure 12 shows the predominance of radiation / matter interactions for the different Z; Figure 13 shows the cross section of neutron production in the targets of tungsten W (γ, n), on the left and lead Pb (γ, n), on the right; FIG. 14 shows the device for implementing the discrimination method according to the third embodiment of the invention. Figure 15 shows the Z identification method with fast neutrons.
Première forme de réalisation de l'invention, discrimination par système de filtration.First embodiment of the invention, discrimination by filtration system.
Dans le premier cas cité ci-dessus, on va donc effectuer les deux mesures successivement afin de produire deux spectres de photons. Les spectres ayant des formes différentes en fonction de l'énergie, l'un au moins de ces deux spectres produit des processus de création de paires. La comparaison des résultats des interactions des photons de ces deux spectres permet de distinguer les numéros atomiques.In the first case cited above, we will therefore carry out the two measurements successively in order to produce two spectra of photons. Since the spectra have different forms as a function of energy, at least one of these two spectra produces processes for creating pairs. The comparison of the results of the photon interactions of these two spectra makes it possible to distinguish the atomic numbers.
Selon cette première forme de réalisation de l'invention, le procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques par un rayonnement électromagnétique (X ou γ) à hautes énergies, est caractérisé en ce que pour chaque zone examinée de l'objet, on effectue successivement, à partir d'au moins une source de rayonnement d'énergies élevées, deux mesures révélatrices du nombre de photons, ayant chaque fois traversé l'objet et de leur énergie, la seconde mesure au moins étant effectuées avec interposition d'un filtre entre la source et l'objet à inspecter afin d'augmenter l'énergie des photons, on élabore après chaque mesure un signal représentatif du spectre des photons ayant traversé l'objet, on intègre ces signaux pour obtenir une paire de valeurs d'intégration dont le rapport, pour chaque zone de l'objet, est représentatif du numéro atomique Z de l'élément principal constituant l'objet traversé par les photons et on élabore à partir de ces signaux une image sur laquelle la matière constituant l'objet traversé, ou une zone de celui-ci, et l'épaisseur ou la densité du corps constitué par cette matière sont indiquées par un code.According to this first embodiment of the invention, the method of discriminating organic and inorganic bodies by electromagnetic radiation (X or γ) at high energies, is characterized in that for each zone examined of the object, one successively performs , from at least one high energy radiation source, two measurements revealing the number of photons, having each passed through the object and their energy, the second measurement at least being carried out with the interposition of a filter between the source and the object to be inspected in order to increase the energy of the photons, a signal representative of the spectrum of photons having passed through the object is produced after each measurement, these signals are integrated to obtain a pair of integration values, the report, for each area of the object, is representative of the atomic number Z of the main element constituting the object crossed by the photons and we develop from these signs aux an image on which the material constituting the object crossed, or an area thereof, and the thickness or density of the body formed by this material are indicated by a code.
Selon l'invention, les deux mesures sont effectuées au moyen d'une même source électromagnétique à hautes énergies entre laquelle et l'objet à inspecter on intercale successivement un premier filtre puis un second filtre qui augmente l'énergie des photons de la source. Le premier filtre peut être constitué par une matière filtrante ou par aucune matière filtrante. Le second filtre est constitué par exemple par du bore et de préférence 80 g/cm2 de bore.According to the invention, the two measurements are carried out by means of the same high-energy electromagnetic source between which and the object to be inspected are successively inserted a first filter and then a second filter which increases the energy of the photons of the source. The first filter can be constituted by a filter material or by no filter material. The second filter consists for example of boron and preferably 80 g / cm 2 of boron.
Selon l'invention, le code utilisé pour caractériser la matière est un code de couleurs, chaque couleur étant spécifique d'une matière. Le code utilisé pour caractériser l'épaisseur ou la densité est constitué par l'intensité de la couleur spécifique de la matière.According to the invention, the code used to characterize the material is a color code, each color being specific to a material. The code used to characterize the thickness or density consists of the intensity of the specific color of the material.
On a représenté schématiquement sur la figure 2 un dispositif selon l'inventionThere is shown schematically in Figure 2 a device according to the invention
Ce dispositif comporte une source de photons de hautes énergies 1, un système de filtration 2, un dispositif de déplacement 3 des objets 7 à inspecter , une ligne de détecteurs 4 reliés à un dispositif informatique de commande et de synchronisation 5 des systèmes de filtration et d'acquisition et un dispositif de visualisation 6.This device comprises a source of high-energy photons 1, a filtration system 2, a device 3 for moving the objects 7 to be inspected, a line of detectors 4 connected to a computer control and synchronization device 5 for the filtration systems and acquisition and a display device 6.
La source de photons 1 peut être électrique ou radioactive. On peut par exemple utiliser un accélérateur amenant les électrons à une énergie de 10 MeV qui vont interagir dans du tungstène afin de produire un spectre de rayonnement X (ces électrons entrent en collision avec une cible et produisent les photons nécessaires). On peut aussi par exemple utiliser du gallium 64 qui émet des photons de 0,8, 0,9, 1 , 1,3 , 1,4 , 2,2 , 2,4 et 3,4 MeV.The photon source 1 can be electric or radioactive. We can for example use an accelerator bringing the electrons to an energy of 10 MeV which will interact in tungsten in order to produce an X-ray spectrum (these electrons collide with a target and produce the necessary photons). One can also for example use gallium 64 which emits photons of 0.8, 0.9, 1, 1.3, 1.4, 2.2, 2.4 and 3.4 MeV.
Lorsque les photons, émis à partir de l'une quelconque de ces sources 1, ont traversé l'objet à inspecter 7 (par exemple un camion), qui est déplacé entre la source 1 et les détecteurs 4 au moyen du dispositif de déplacement 3, et ont interagi avec la ligne de détecteurs 4, le dispositif peut définir deux spectres. Ces spectres sont deux spectres filtrés ou, par exemple, l'un sans filtration et l'autre avec interposition d'un filtre 2 entre la source et l'objet à inspecter. Ces spectres sont montrés à la figure 3. On peut par exemple utiliser un filtre de 80 g/cm2 de bore qui favorise les hautes énergies. Grâce à cela, le spectre du rayonnement non filtré se distingue nettement du spectre filtré.When the photons, emitted from any one of these sources 1, have passed through the object to be inspected 7 (for example a truck), which is moved between the source 1 and the detectors 4 by means of the displacement device 3 , and have interacted with the line of detectors 4, the device can define two spectra. These spectra are two filtered spectra or, for example, one without filtration and the other with the interposition of a filter 2 between the source and the object to be inspected. These spectra are shown in FIG. 3. One can for example use a filter of 80 g / cm 2 of boron which favors high energies. Thanks to this, the spectrum of unfiltered radiation is clearly distinguished from the filtered spectrum.
La mise en œuvre de la filtration peut être faite au moyen d'un cylindre rotatif dont l'axe de rotation est parallèle au plan du faisceau de photons. Comme le montre la figure 4, le cylindre est divisé dans le sens longitudinal en secteurs constitués ou non de matière de filtrage. L'acquisition des photons par les détecteurs 4 est synchronisée avec la position en rotation du cylindre, chaque position en rotation correspondant à un secteur, donc un filtre particulier.The implementation of filtration can be done by means of a rotary cylinder whose axis of rotation is parallel to the plane of the photon beam. As shown in Figure 4, the cylinder is divided longitudinally into sectors whether or not made of filter material. The acquisition of photons by the detectors 4 is synchronized with the rotating position of the cylinder, each rotating position corresponding to a sector, therefore a particular filter.
Selon l'exemple représenté à la figure 5, le cylindre est divisé en quatre secteurs dont deux, diamétralement opposés, ne constituent pas un filtre et les deux autres également diamétralement opposés opposent au faisceau de photons 80g/cm2 de bore.According to the example shown in Figure 5, the cylinder is divided into four sectors, two of which, diametrically opposite, do not constitute a filter and the other two also diametrically opposite oppose the photon beam 80g / cm 2 of boron.
L'acquisition commence par exemple lorsque le faisceau de photons passe par les secteurs non filtrants. Comme le montre la figure 5a le spectre est le même avant etAcquisition begins, for example, when the photon beam passes through the non-filtering sectors. As shown in Figure 5a the spectrum is the same before and
GQ(x,y) = \I0(E) -Tr (E ,x, y) - Rep (E ) - dE après le cylindre. Le résultat de la mesure est :G Q (x, y) = \ I 0 (E) -Tr (E, x, y) - Rep (E) - dE after the cylinder. The result of the measurement is:
Rep(E) étant la réponse du détecteur lorsqu'il interagit avec un photon d'énergie E et x et y les positions cartésiennes indiquant le lieu où se fait la mesure.Rep (E) being the response of the detector when it interacts with a photon of energy E and x and y the Cartesian positions indicating the place where the measurement is made.
Puis, le cylindre, entraîné par son moteur commandé par le dispositif de commande et de synchronisation 5, passe dans une position où les photons traversent le filtre de bore. Le résultat de la mesure est alors :Then, the cylinder, driven by its motor controlled by the control and synchronization device 5, passes into a position where the photons pass through the boron filter. The result of the measurement is then:
G (x,y) =
Figure imgf000011_0001
{E)-Tr(E,x,y)-Rep (E)-dEG (x, y) =
Figure imgf000011_0001
{E) -Tr (E, x, y) -Dir (E) -dE
Trfjitre(E) étant la transmission du filtre.Tr f ji be (E) is the transmission filter.
G, (χ,y) Le rapport G , . des deux mesures ou l'expression de Gj(x,y) en fonction de Go(x,y), permet de distinguer les numéros atomiques Z de l'objet inspecté et d'en faire une image en deux dimensions, avec des nuances de gris et/ou des fausses couleurs.G, (χ, y) The ratio G,. of the two measurements or the expression of Gj (x, y) as a function of Go (x, y), makes it possible to distinguish the atomic numbers Z of the object inspected and to make it a two-dimensional image, with nuances of gray and / or false colors.
A partir du moment où le numéro atomique Z a été déterminé, les deux mesures vont être exploitées par l'électronique 5 pour donner une image. La première mesure, effectuée sans le filtre, va donner la forme de l'objet détecté et le niveau de gris ou de fausse couleur en fonction à la fois de sa densité, de son épaisseur et du numéro atomique de la matière. En y associant la deuxième mesure, on définit une couleur, fonction de la valeur de Z pour cette matière.From the moment when the atomic number Z has been determined, the two measurements will be used by the electronics 5 to give an image. The first measurement, performed without the filter, will give the shape of the detected object and the level of gray or false color depending on its density, thickness and number atomic of matter. By associating the second measurement with it, we define a color, depending on the value of Z for this material.
L'exploitation des spectres montrés sur la figure 3 s'effectue par intégration des courbes, ou par spectroscopie, pour chaque acquisition de photons par un des détecteurs 4 de la figure 2.The spectra shown in FIG. 3 are exploited by integrating the curves, or by spectroscopy, for each acquisition of photons by one of the detectors 4 of FIG. 2.
Sur la figure 6 on a représenté un diagramme dont les abscisses représentent les valeurs d'intégration du spectre non filtré pour chaque point de mesure et les ordonnées la valeur d'intégration du spectre filtré aux mêmes points de mesure. Si le point ainsi obtenu est situé sur la courbe inférieure ou au-dessous, c'est à dire des valeurs élevées de Z, les éléments détectés sont inorganiques, de faible épaisseur dans la zone supérieure et de forte épaisseur dans la zone inférieure du diagramme. Si par contre il se situe sur la courbe supérieure ou au-dessus, c'est à dire des Z faibles, il s'agit alors d'un corps organique.FIG. 6 shows a diagram whose abscissas represent the integration values of the unfiltered spectrum for each measurement point and the ordinates the integration value of the filtered spectrum at the same measurement points. If the point thus obtained is located on the lower curve or below, that is to say high values of Z, the elements detected are inorganic, thin in the upper zone and very thick in the lower zone of the diagram . If on the other hand it is located on the upper curve or above, that is to say weak Z, it is then an organic body.
On obtient ainsi une image dans laquelle des zones colorées avec une intensité variable vont indiquer la présence d'un composant plus ou moins dense ou plus ou moins épais et de numéro atomique Z plus ou moins élevé.An image is thus obtained in which colored zones with variable intensity will indicate the presence of a more or less dense or more or less thick component and of more or less high atomic number Z.
On a décrit ci-dessus un procédé et un dispositif utilisant une seule source de rayonnement entre laquelle et l'objet à inspecter, on intercale un filtre différent pour chacune des deux mesures, voire pour la première mesure pas de filtre du tout. On peut également envisager d'utiliser deux sources différentes dont une au moins, la seconde, est filtrée, sources que l'on présenterait successivement devant l'objet pour faire les deux mesures, de la même manière que l'on présente successivement des filtres devant une source unique fixe dans l'exemple ci-dessus.We have described above a method and a device using a single radiation source between which and the object to be inspected, a different filter is inserted for each of the two measurements, even for the first measurement no filter at all. We can also consider using two different sources, at least one of which, the second, is filtered, sources that we would successively present in front of the object to make the two measurements, in the same way that we successively present filters before a single fixed source in the example above.
Deuxième forme de réalisation de l'invention, discrimination par spectroscopie basse résolution.Second embodiment of the invention, discrimination by low resolution spectroscopy.
La spectroscopie a pour objet de classer des particules de nature donnée en fonction de leur énergie. On utilise la variation, en fonction de l'énergie, de la hauteur d'impulsion (qui dépend de l'énergie d'origine du photon) du détecteur. Le cas idéal est celui où la hauteur est proportionnelle à l'énergie perdue par la particule. Cette condition est remplie dans les détecteurs proportionnels. Si la particule est arrêtée dans le volume sensible du détecteur, la hauteur est proportionnelle à son énergie à l'entrée du détecteur. Une telle condition est réalisée dans les jonctions PN, les semiconducteurs et les scintillateurs. Dans le cas du scintillateur d'iodure de césium activé au thallium, CsI(Tl), le pouvoir de résolution, rapport ΔE/E de la largeur totale à mi- hauteur de la distribution à l'énergie moyenne correspondante est au mieux de 5% à 10%. Dans le cas des diodes PIN de germanium (Ge) et du tellure de cadmium (CdTe), le pouvoir de résolution atteint :The purpose of spectroscopy is to classify particles of a given nature according to their energy. The variation, as a function of energy, of the pulse height (which depends on the original energy of the photon) of the detector is used. The ideal case is one where the height is proportional to the energy lost by the particle. This condition is met in the proportional sensors. If the particle is stopped in the sensitive volume of the detector, the height is proportional to its energy at the entrance of the detector. Such a condition is realized in PN junctions, semiconductors and scintillators. In the case of the cesium iodide scintillator activated with thallium, CsI (Tl), the resolving power, ratio ΔE / E of the total width at half the distribution at the corresponding average energy is at best 5 % to 10%. In the case of PIN diodes of germanium (Ge) and cadmium tellurium (CdTe), the resolution power reaches:
A 122 keV Ge 0,3% CdTe 3,1% A 662 keV Ge 0,13% CdTe 1,1%At 122 keV Ge 0.3% CdTe 3.1% At 662 keV Ge 0.13% CdTe 1.1%
On aura donc tendance à privilégier les semi-conducteurs pour effectuer les mesures par spectroscopie X.We will therefore tend to favor semiconductors for carrying out measurements by X-ray spectroscopy.
La réponse du détecteur n'est jamais instantanée, elle s'étend sur une certaine durée et présente une constante de temps τ. Si ce détecteur est soumis à une excitation de fréquence 1/T de l'ordre de 1/τ, alors il y a recouvrement des signaux de sortie, c'est à dire superposition ou empilement des amplitudes des signaux précités (voir figure 8). L'analyse du spectre semble alors incompatible avec les accélérateurs puisés. En effet, le cycle utile d'un accélérateur est défini par le rapport entre le temps où le faisceau est présent et le temps total du cycle. Le cycle utile dépend du type d'accélérateur. Il est préférable d'avoir une machine à haut cycle utile car ainsi les particules sont uniformément réparties dans le temps alors qu'un faible cycle utile délivre le même nombre de particules pendant un temps plus court. La discrimination organique/inorganique par spectroscopie à partir des sources puisées des systèmes de radiographie (cycle utile de 10" ) ne sera donc envisageable qu'en réduisant le nombre de photons sur les détecteur.The response of the detector is never instantaneous, it extends over a certain duration and has a time constant τ. If this detector is subjected to an excitation of frequency 1 / T of the order of 1 / τ, then there is overlapping of the output signals, that is to say superposition or stacking of the amplitudes of the aforementioned signals (see FIG. 8) . Spectrum analysis then seems incompatible with pulsed accelerators. Indeed, the useful cycle of an accelerator is defined by the ratio between the time when the beam is present and the total time of the cycle. The duty cycle depends on the type of accelerator. It is preferable to have a machine with a high useful cycle because the particles are thus uniformly distributed in time while a weak useful cycle delivers the same number of particles for a shorter time. Organic / inorganic discrimination by spectroscopy from sources drawn from radiography systems (10 " useful cycle) will therefore only be possible by reducing the number of photons on the detectors.
Connaissant cela, l'invention, selon la deuxième forme de réalisation, consiste à effectuer une spectroscopie basse résolution du spectre issu de l'objet inspecté afin de discriminer les matières organiques des inorganiques. Afin de réduire le nombre de photons sur les détecteurs, ceux-ci présentent donc un volume utile plus faible que celui des détecteurs utilisés dans la première forme de réalisation. On a représenté une comparaison de ces détecteurs à la figure 9.Knowing this, the invention, according to the second embodiment, consists in performing a low resolution spectroscopy of the spectrum from the object inspected in order to discriminate organic matter from inorganics. In order to reduce the number of photons on the detectors, they therefore have a lower useful volume than that of the detectors used in the first embodiment. A comparison of these detectors has been shown in FIG. 9.
Ces détecteurs sont de préférence des détecteurs au tellure de cadmium (CdTe). Les principaux avantages du tellure de cadmium sont un fonctionnement à température ambiante et un numéro atomique très élevé (Z=48 à 52), ce qui le rend très absorbant pour les rayonnement X.These detectors are preferably cadmium tellurium (CdTe) detectors. The main advantages of cadmium tellurium are temperature operation ambient and a very high atomic number (Z = 48 to 52), which makes it very absorbent for X-rays.
Pour éliminer le risque de superposition ou empilement des amplitudes des signaux de sortie de l'accélérateur, on utilise des détecteurs de petits volume pour mesurer l'énergie des photons. la réduction du volume des détecteurs améliore la résolution spatiale. En principe, celle-ci est plus petite que la taille du pixel de l'image radioscopique.To eliminate the risk of superimposing or stacking the amplitudes of the accelerator output signals, small volume detectors are used to measure the energy of the photons. reducing the volume of detectors improves spatial resolution. In principle, this is smaller than the pixel size of the fluoroscopic image.
Une chaîne d'acquisition haute résolution courante est représentée sur la figure 10. Cette chaîne utilise des circuits linéaires chargés d'amplifier, de mettre en forme et de trier du bruit les impulsions délivrées par le détecteur afin de les présenter à terme à un convertisseur analogique/numérique. Le préamplificateur de charge (PA) a pour rôle d'amplifier le signal issu du détecteur avec un bruit minimum ; l'amplificateur (A) amplifie et filtre le signal pré amplifié ; la porte linéaire ou logique de décision (PL) sert à trier les événements intéressants entre le signal et les bruits du détecteur d'une part et ceux captés par le câble (représenté en pointillé).A current high resolution acquisition chain is represented in FIG. 10. This chain uses linear circuits responsible for amplifying, shaping and sorting the pulses delivered by the noise so as to eventually present them to a converter. analog / digital. The role of the charge preamplifier (PA) is to amplify the signal from the detector with minimum noise; the amplifier (A) amplifies and filters the pre-amplified signal; the linear or decision logic (PL) gate is used to sort the interesting events between the signal and the noises of the detector on the one hand and those picked up by the cable (shown in dotted lines).
Ce type d'électronique permet d'optimiser le rapport signal/bruit mais ralentit le dispositif d'acquisition. Selon l'invention, on propose de remplacer cette chaîne d'acquisition par un unique codeur de charge relié au détecteur (figure 11). Le temps de codage du convertisseur analogique/numérique est fonction de la résolution souhaitée et de la fréquence d'échantillonnage. Le temps mort de l'acquisition sera réduit par la diminution du nombre de bits du codeur et ceci au détriment de la résolution.This type of electronics optimizes the signal / noise ratio but slows down the acquisition device. According to the invention, it is proposed to replace this acquisition chain with a single charge encoder connected to the detector (FIG. 11). The coding time of the analog / digital converter depends on the desired resolution and the sampling frequency. The dead time of the acquisition will be reduced by the reduction in the number of bits of the coder and this to the detriment of the resolution.
Selon ce schéma, le détecteur génère, à partir d'un photon incident d'énergie Eo détecté, une tension V0 proportionnelle à E0. Sous l'impulsion du photon X (ou γ) d'énergie E0, la capacité C montée en contre -réaction sur l'amplificateur opérationnel intègre les charges débitées par le détecteur. La rapidité de ce dispositif dépend en majeure partie du temps de résolution (tr) au bout duquel le dispositif électronique associé peut enregistrer un nouveau signal. Les intégrateurs de charges rapides et à faible bruit font souvent intervenir des composants discrets. Toutefois, la réduction de la taille des pixels entraîne une multiplication du nombre de voies à traiter et nécessite le développement de circuits intégrés spécifiques tels que des ASICs qui permettent de monter l'électronique analogique sur le détecteur. La comparaison des interactions rayonnement/matière pour les énergies mesurées par spectroscopie basse résolution, à savoir pour les énergies faibles l'effet Compton et pour les hautes énergie la production de paires, permet de distinguer le numéro atomique effectif Z de l'objet inspecté. Le procédé de détermination de Z en fonction de la prédominance des interactions rayonnement/matière est montré schématiquement à la figure 12 et est réexprimé par la figure 6.According to this diagram, the detector generates, from an incident photon of energy Eo detected, a voltage V 0 proportional to E 0 . Under the impulse of the photon X (or γ) of energy E0, the capacitance C mounted in counter-reaction on the operational amplifier integrates the charges debited by the detector. The speed of this device depends largely on the resolution time (tr) after which the associated electronic device can record a new signal. Fast, low-noise charge integrators often involve discrete components. However, reducing the size of the pixels leads to a multiplication of the number of channels to be processed and requires the development of specific integrated circuits such as ASICs which make it possible to mount the analog electronics on the detector. The comparison of radiation / matter interactions for the energies measured by low resolution spectroscopy, namely for low energies the Compton effect and for high energies the production of pairs, makes it possible to distinguish the effective atomic number Z of the object inspected. The method for determining Z as a function of the predominance of radiation / matter interactions is shown diagrammatically in FIG. 12 and is re-expressed by FIG. 6.
Discrimination organique/inorganique par neutrographie et gammagraphie.Organic / inorganic discrimination by neutrography and radiography.
Selon une troisième forme de réalisation de l'invention, on va utiliser, outre le flux de photons issu de l'accélérateur, le flux de neutrons qui en sort également pour effectuer la discrimination organique/inorganique. Comme on l'a dit plus haut, la neutrographie va permettre de visualiser les matériaux à faible numéro atomique Z alors que les matériaux à numéro atomique plus élevé vont être décelés par la gammagraphie. La production de photons et de neutrons par l'accélérateur nécessite l'emploi de cibles spécifiques à chacune de ces particules. On va utiliser une combinaison de ces deux cibles ayant chacune un rendement maximum. Bien que le seuil de la réaction photo nucléaire (γ, n) diffère entre une cible de plomb (7MeV) et une cible de tungstène (8 MeV), l'énergie des photons assurant un rendement optimum de la cible est de 14 MeV dans les deux cas (voir figure 13).According to a third embodiment of the invention, we will use, in addition to the photon flux from the accelerator, the neutron flux which also leaves it to effect organic / inorganic discrimination. As mentioned above, neutrography will make it possible to visualize materials with a low atomic number Z while materials with a higher atomic number will be detected by radiography. The production of photons and neutrons by the accelerator requires the use of targets specific to each of these particles. We will use a combination of these two targets each having a maximum yield. Although the threshold for the photo nuclear reaction (γ, n) differs between a lead target (7MeV) and a tungsten target (8 MeV), the energy of the photons ensuring optimum efficiency of the target is 14 MeV in both cases (see Figure 13).
L'énergie actuelle des systèmes d'inspection par rayons X à haute énergie n'atteint pas ces résonances. L'invention selon ce troisième mode de réalisation, va utiliser la complémentarité des interactions X-matière et neutron-matière pour effectuer la discrimination organique/inorganique de l'objet à inspecter et cela à partir d'une unique source de rayonnement. Ces neutrons sont produit dans la cible de Bremsstrahlung elle-même ou en intercalant un filtre de production de neutron par exemple de l'Uranium ou un matériau contenant du Deutérium. Ce filtre pouvant être présent une mesure sur deux (figure 2).The current energy of high energy X-ray inspection systems does not reach these resonances. The invention according to this third embodiment, will use the complementarity of X-matter and neutron-matter interactions to effect organic / inorganic discrimination of the object to be inspected, and this from a single source of radiation. These neutrons are produced in the Bremsstrahlung target itself or by inserting a neutron production filter, for example Uranium or a material containing Deuterium. This filter may be present every second measurement (Figure 2).
Comme le montre la figure 14, les photons et neutrons en provenance de l'accélérateur qui traversent l'objet à inspecter arrivent sur les détecteurs de photons X et de neutrons. La ligne de détection est constituée par l'association de deux scintillateurs en cascade. Le premier étage 1 est équipé de scintillateurs inorganique pour détecter les photons X et le deuxième étage est équipé de scintillateurs inorganiques, organiques ou aux verres pour détecter les neutrons.As shown in Figure 14, the photons and neutrons coming from the accelerator which cross the object to be inspected arrive on the photon detectors X and neutrons. The detection line consists of the association of two cascaded scintillators. The first stage 1 is equipped with inorganic scintillators to detect the X photons and the second stage is equipped with inorganic, organic or glass scintillators to detect the neutrons.
Chacun des étages est suivi d'une électronique 3 et 4 respectivement pour le traitement des signaux représentatifs du nombre de photons ou de neutrons détectés dans chaque cas et de leur énergie et d'un système 5 effectuant la discrimination organique/inorganique à partir des signaux traités.Each of the stages is followed by an electronics 3 and 4 respectively for the processing of the signals representative of the number of photons or neutrons detected in each case and their energy and of a system 5 carrying out the organic / inorganic discrimination from the signals treated.
L'atténuation des photons Attγ et des neutrons Attw à travers l'objet à inspecter s'écrit respectivement :The attenuation of Att γ photons and Attw neutrons through the object to be inspected is written respectively:
Att E) = -Log = μγxAtt E) = -Log = μ γ x
IoΛE)IoΛE)
Figure imgf000016_0001
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μγ et μw étant les coefficients d'atténuation, Ioγ>N (E) et IY;N (E) respectivement les intensités des rayonnement photonique et neutronique avant et après l'objet à inspecter. Les atténuations suivent une fonction continue et proportionnelle au numéro atomique. Le rapport entre l'atténuation des photons et l'atténuation des neutrons s'écrit donc :μ γ and μw being the attenuation coefficients, Io γ> N (E) and I Y; N (E) respectively the intensities of photon and neutron radiation before and after the object to be inspected. The attenuations follow a continuous function proportional to the atomic number. The relationship between photon attenuation and neutron attenuation is therefore written:
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000016_0002
Ce rapport est indépendant de l'épaisseur x de l'objet inspecté. Les tableaux 1 et 2 suivants expriment le rapport des atténuations pour différents éléments connus pour des Z variant de 4 à 82.This ratio is independent of the thickness x of the object inspected. The following tables 1 and 2 express the ratio of attenuations for various known elements for Zs varying from 4 to 82.
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000017_0001
Tableau 1 : Rapport des atténuations pour quelques éléments connus avec des neutrons thermiques et des photons de 3 MeV.Table 1: Ratio of attenuations for some known elements with thermal neutrons and 3 MeV photons.
L'évolution du rapport des atténuations pour les neutrons thermiques en fonction du numéro atomique Z n'est pas une fonction continue, car 3 des ces éléments, le bore, le cadmium et le gadolinium présentent une section efficace, c'est à dire une probabilité, d'absorption très élevée. Malgré cela, l'identification du numéro atomique Z à partir du rapport des atténuations est réalisable avec des neutrons thermiques.The evolution of the attenuation ratio for thermal neutrons as a function of atomic number Z is not a continuous function, because 3 of these elements, boron, cadmium and gadolinium have an effective cross section, i.e. a probability, very high absorption. Despite this, the identification of the atomic number Z from the attenuation ratio is achievable with thermal neutrons.
Figure imgf000017_0002
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Tableau 2 : Rapport des atténuations pour quelques éléments connus avec des neutrons rapides et des photons de 3 MeV.Table 2: Ratio of attenuations for some known elements with fast neutrons and 3 MeV photons.
La figure 15 est un graphe construit avec les données du tableau 2. Ce graphe fait apparaître deux segments de droite dont le point d'intersection correspond à peu près à la séparation entre les éléments organiques (Z < 8) et inorganiques. En conclusion, la production d'un faisceau de photons par rayonnement de freinage et d'un faisceau de neutrons par réaction photo nucléaire à partir d'un même accélérateur puisé, permet la discrimination des matériaux organiques des matériaux inorganiques par exemple par la relationFigure 15 is a graph constructed with the data in Table 2. This graph shows two straight lines whose intersection point roughly corresponds to the separation between organic (Z <8) and inorganic elements. In conclusion, the production of a photon beam by braking radiation and a neutron beam by photo nuclear reaction from the same pulsed accelerator, allows the discrimination of organic materials from inorganic materials for example by the relation
Attγ(E) AttN (E) Att γ (E) Att N (E)

Claims

Revendications claims
1. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques en utilisant l'interaction de particules avec la matière, dans lequel les particules émises par un accélérateur source d'un côté de l'objet à inspecter sont transmises à travers ledit objet à des détecteurs situés de l'autre côté de l'objet pour élaborer au moins un signal de mesure caractérisé en ce que pour chaque zone examinée de l'objet, on effectue au moins une mesure révélatrice du nombre de particules ayant traversé l'objet, on élabore après la ou chaque mesure un signal représentatif du spectre des particules ayant traversé l'objet, on intègre ces signaux pour obtenir une paire de valeurs d'intégration dont le rapport, pour chaque zone de l'objet, est représentatif du numéro atomique Z de l'élément principal constituant l'objet traversé par les particules et on élabore à partir de ces signaux une image sur laquelle la matière constituant l'objet traversé, ou une zone de celui-ci, et l'épaisseur ou la densité du corps constitué par cette matière sont indiquées par un code.1. A method of discriminating organic and inorganic bodies using the interaction of particles with matter, in which the particles emitted by a source accelerator on one side of the object to be inspected are transmitted through said object to detectors located on the other side of the object to develop at least one measurement signal characterized in that for each examined area of the object, at least one measurement is carried out revealing the number of particles having passed through the object, it is produced after the or each measurement a signal representative of the spectrum of particles having passed through the object, these signals are integrated to obtain a pair of integration values whose ratio, for each area of the object, is representative of the atomic number Z of l main element constituting the object crossed by the particles and from these signals an image is developed on which the material constituting the object crossed, or an area thereof i, and the thickness or density of the body formed by this material are indicated by a code.
2. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 1 , par un rayonnement électromagnétique (X ou γ) à hautes énergies, caractérisé en ce que pour chaque zone examinée de l'objet on effectue successivement, à partir d'une source de rayonnement d'énergies élevées, deux mesures révélatrices du nombre de photons, ayant chaque fois traversé l'objet et de leur énergie, ces mesures étant toutes effectuées avec interposition d'un filtre respectif entre la source et l'objet à inspecter afin d'augmenter l'énergie des photons, on élabore après chaque mesure ledit signal représentatif du spectre des photons ayant traversé l'objet.2. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 1, by high-energy electromagnetic radiation (X or γ), characterized in that for each zone examined of the object, successively is carried out from a source of high energy radiation, two measurements revealing the number of photons, having crossed the object and their energy each time, these measurements all being carried out with the interposition of a respective filter between the source and the object to be inspected in order to 'increasing the energy of photons, after each measurement said signal representative of the spectrum of photons having passed through the object is produced.
3. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 1, par un rayonnement électromagnétique (X ou γ) à hautes énergies, caractérisé en ce que pour chaque zone examinée de l'objet, on effectue, à partir d'une source de rayonnement d'énergie élevée, une spectroscopie basse résolution du spectre du rayonnement issu de l'objet à inspecter pour déterminer le nombre de photons présentant des niveaux d'énergie supérieurs ou inférieur à un seuil d'énergie et on compare les résultats afin de déterminer le numéro atomique Z effectif de la matière traversée.3. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 1, by high-energy electromagnetic radiation (X or γ), characterized in that for each zone examined of the object, one carries out, from a source high energy radiation, low resolution spectroscopy of the spectrum of radiation from the object to be inspected to determine the number of photons with energy levels above or below an energy threshold and the results are compared in order to determine the effective atomic number Z of the material crossed.
4. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 3 caractérisé en ce que le seuil d'énergie de part et d'autre duquel on compte le photons ayant traversé l'objet à examiner est de 4 MeV.4. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 3 characterized in that the energy threshold on either side of which one counts the photons having passed through the object to be examined is 4 MeV.
5. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque zone examinée de l'objet, on utilise un rayonnement électromagnétique (X ou γ) à hautes énergies, et un rayonnement neutronique issus d'un même accélérateur pour effectuer simultanément, deux mesures, l'une révélatrice du nombre de photons, ayant chaque fois traversé l'objet et de leur énergie, et l'autre du nombre de neutrons ayant traversé l'objet, la neutrographie visualisant les matériaux de faible Z et la gammagraphie les matériaux de Z élevé.5. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 1, characterized in that, for each examined zone of the object, use is made of high-energy electromagnetic radiation (X or γ), and neutron radiation from the same accelerator to carry out simultaneously, two measurements, one revealing the number of photons, having each time passed through the object and their energy, and the other of the number of neutrons having passed through the object, neutrography visualizing the materials low Z and radiography high Z materials.
6. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'afin d'augmenter le nombre de neutrons envoyés sur l'objet à inspecter, on interpose entre l'accélérateur et l'objet un filtre contenant du deutérium.6. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 5, characterized in that in order to increase the number of neutrons sent to the object to be inspected, there is interposed between the accelerator and the object a filter containing deuterium.
7. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 2 caractérisé en ce que le second filtre est constitué par du bore. 7. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 2 characterized in that the second filter consists of boron.
8. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 2 caractérisé en ce que le second filtre est constitué par 80 g/cm2 de bore.8. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to claim 2 characterized in that the second filter consists of 80 g / cm 2 of boron.
9. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon l'une quelconque de revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le code utilisé pour caractériser la matière est un code de couleurs, chaque couleur étant spécifique d'une matière.9. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to any one of claims 1 to 6 characterized in that the code used to characterize the material is a color code, each color being specific to a material.
10. Procédé de discrimination de corps organiques et inorganiques selon l'ensemble des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le code utilisé pour caractériser l'épaisseur ou la densité est constitué par l'intensité de la couleur spécifique de la matière.10. A method of discriminating organic and inorganic bodies according to all of claims 1 and 9, characterized in that the code used to characterize the thickness or the density consists of the intensity of the specific color of the material.
11. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques pour la mise en œuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, comprenant une source de particules de haute énergie, un dispositif de déplacement des objets à inspecter et un système d'acquisition constitué par au moins une ligne de détecteurs destinés à interagir avec les particules ayant traversé l'objet à inspecter, caractérisé en ce qu'il comporte un système de filtration (2) destiné à interposer un filtre entre une source (1) de photons de haute énergie et l'objet (7) à inspecter, un dispositif informatique de commande et de synchronisation (5) des systèmes de filtration (2) et d'acquisition (4) et un système de visualisation (6), le dispositif informatique (5) établissant, à partir des signaux d'au moins deux mesures effectuées avec des filtres différents, le numéro atomique Z de la matière traversée dans les différentes zones de l'objet (7) et élaborant une image de l'objet en affectant un code à ces zones selon leur nature organique ou inorganique.11. Device for discriminating organic and inorganic bodies for implementing the method according to claims 1 and 2, comprising a source of high energy particles, a device for moving the objects to be inspected and a acquisition system consisting of at least one line of detectors intended to interact with the particles having passed through the object to be inspected, characterized in that it comprises a filtration system (2) intended to interpose a filter between a source (1 ) of high energy photons and the object (7) to be inspected, a computer control and synchronization device (5) of the filtration (2) and acquisition (4) systems and a display system (6), the computing device (5) establishing, from the signals of at least two measurements carried out with different filters, the atomic number Z of the material crossed in the different areas of the object (7) and developing an image of the object by assigning a code to these zones according to their organic or inorganic nature.
12. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 10, caractérisé en ce que le système de filtration (2) est constitué par un cylindre rotatif comportant plusieurs secteurs composés d'une matière filtrante.12. A device for discriminating organic and inorganic bodies according to claim 10, characterized in that the filtration system (2) consists of a rotary cylinder comprising several sectors composed of a filtering material.
13. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques selon l'ensemble des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que l'axe de rotation du cylindre est disposé parallèlement au rayonnement issu de la source pour interposer, dans une position de rotation, chaque fois un filtre particulier dans ledit rayonnement.13. Device for discriminating organic and inorganic bodies according to all of claims 11 and 12, characterized in that the axis of rotation of the cylinder is arranged parallel to the radiation from the source to interpose, in a position of rotation, each times a particular filter in said radiation.
14. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques selon l'ensemble des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que l'axe de rotation du cylindre est disposé perpendiculairement au rayonnement issu de la source pour interposer, dans une position de rotation, chaque fois une paire de filtres particuliers dans ledit rayonnement.14. A device for discriminating organic and inorganic bodies according to all of claims 11 and 12, characterized in that the axis of rotation of the cylinder is arranged perpendicular to the radiation from the source to interpose, in a position of rotation, each times a pair of particular filters in said radiation.
15. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques selon la revendication 11, caractérisé en ce que le système de filtration (2) est constitué par des lames de matière filtrante vibrant à une fréquence déterminée par le système informatique (5) pour s'interposer ou non dans le rayonnement issu de la source.15. A device for discriminating organic and inorganic bodies according to claim 11, characterized in that the filtration system (2) is constituted by blades of filter material vibrating at a frequency determined by the computer system (5) for interposing or not in the radiation from the source.
16. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 3, comprenant une source de particules de haute énergie, un dispositif de déplacement des objets à inspecter et un système d'acquisition constitué par au moins une ligne de détecteurs destinés à interagir avec les particules ayant traversé l'objet à inspecter, caractérisé en ce que chaque détecteur de la ligne de détecteurs est constituée par une matrice de détecteurs élémentaires dont la taille permet de réduire le taux de comptage des photons qu'il comporte un système informatique d'acquisition et un système de visualisation le dispositif informatique (5) établissant, à partir des signaux issus des détecteurs élémentaires, le numéro atomique Z de la matière traversée dans les différentes zones de l'objet et élaborant une image de l'objet en affectant un code à ces zones selon leur nature organique ou inorganique.16. A device for discriminating organic and inorganic bodies for implementing the method according to claim 3, comprising a source of high energy particles, a device for moving the objects to be inspected and an acquisition system consisting of at least one line of detectors intended to interact with the particles having passed through the object to be inspected, characterized in that each detector of the line of detectors is constituted by a matrix of elementary detectors whose size makes it possible to reduce the photon counting rate which it comprises a computer acquisition system and a display system the computer device (5) establishing, from the signals coming from the elementary detectors, the atomic number Z of the material traversed in the different areas of the object and developing an image of the object by assigning a code to these areas according to their organic or inorganic nature.
17. Dispositif de discrimination de corps organiques et inorganiques pour la mise en œuvre du procédé selon les revendication 5 et 6, comprenant une source de particules de haute énergie, photons X et neutrons, un dispositif de déplacement des objets à inspecter et un système d'acquisition constitué par au moins une ligne de détecteurs destinés à interagir avec les particules ayant traversé l'objet à inspecter, caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne de détecteurs (1) destinée à détecter des photons ayant traversé l'objet à inspecter, suivie d'une électronique d'évaluation (3) pour traiter le signal issu des détecteurs correspondant au nombre de photon, une deuxième ligne de détecteurs (2) destinée à détecter des neutrons ayant traversé l'objet à inspecter, suivie d'une électronique d'évaluation (4) pour traiter le signal issu des détecteurs correspondant au nombre de neutrons, un dispositif informatique (5) pour comparer ces nombres et un système de visualisation, le dispositif informatique (5) établissant, à partir des signaux le numéro atomique Z de la matière traversée dans les différentes zones de l'objet et élaborant une image de l'objet en affectant un code à ces zones selon leur nature organique ou inorganique.17. A device for discriminating organic and inorganic bodies for implementing the method according to claims 5 and 6, comprising a source of high energy particles, X photons and neutrons, a device for moving the objects to be inspected and a system for acquisition consisting of at least one line of detectors intended to interact with the particles having passed through the object to be inspected, characterized in that it comprises a first line of detectors (1) intended to detect photons having passed through the object to be inspected inspect, followed by evaluation electronics (3) to process the signal from the detectors corresponding to the number of photons, a second line of detectors (2) intended to detect neutrons having passed through the object to be inspected, followed by evaluation electronics (4) for processing the signal from the detectors corresponding to the number of neutrons, a computer device (5) for comparing these numbers and a visualization system, the computer device (5) establishing, from the signals the atomic number Z of the material crossed in the different areas of the object and developing an image of the object by assigning a code to these areas according to their nature organic or inorganic.
18. Dispositif de discrimination de corps organiques selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'un système de filtration comportant du deutérium est interposé entre la source de neutrons et l'objet à inspecter. 18. A device for discriminating organic bodies according to claim 17, characterized in that a filtration system comprising deuterium is interposed between the source of neutrons and the object to be inspected.
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