Comment fonctionnent les installations de radiographie à haute énergie ?

L'équipement décrit dans les deux sections précédentes est utilisé pour générer des rayons X jusqu'à environ 450 kV. Cependant, des niveaux de rayonnement plus élevés sont parfois nécessaires. Plusieurs types d'équipements ont été conçus pour fonctionner dans la plage de 1 MeV à 10 MeV. En radiographie industrielle, on utilise presque exclusivement des bêtatrons ou des accélérateurs linéaires (linacs). L'utilisation d'installations à rayons X à haute énergie nécessite des mesures de sécurité souvent coûteuses.

Le bêtatron : le bêtatron est un accélérateur d'électrons qui peut produire des rayons X dans la plage de 2 à 30 MeV. Les électrons sont émis dans un tube à vide en verre à section ronde en forme de beignet, comme le montre la figure 5-5. Après plusieurs millions de tours, les électrons atteignent leur énergie maximale et sont déviés vers la cible. Au niveau de celle-ci, une partie de l'énergie des électrons est convertie en un faisceau de rayons X dirigé tangentiellement. Afin d'obtenir une intensité de rayonnement raisonnablement élevée, la plupart des bêtatrons ont été conçus pour fonctionner dans la plage de 10 à 30 MeV, car ces tensions permettent un taux de conversion maximal de l'énergie des électrons en rayonnement. Toutefois, la puissance des bêtatrons est généralement faible comparée à celle des linacs. Des bêtatrons transportables à faible énergie (2 à 6 MeV) ont été construits, mais ils produisent généralement un rayonnement faible, ce qui limite leur application. L'un des avantages des bêtatrons est qu'ils peuvent comporter des taches focales de très petite taille (micromillimètre). Un inconvénient est qu'avec ces niveaux d'énergie très élevés, le faisceau de rayons X est généralement étroit, et il n'est possible de couvrir des films de plus grande taille qu'en augmentant la distance entre la source et le film. Les temps d'exposition plus longs nécessaires peuvent constituer un problème pratique.

L'accélérateur linéaire (linac) : les niveaux de rayonnement les plus utilisés pour les linacs sont de 4 MeV et 8 MeV. Les accélérateurs linéaires sont construits pour un ou deux niveaux de rayonnement.

Dans le linac à ondes progressives, l'accélération des électrons d'un filament chauffé à très haute énergie résulte du déplacement des électrons sur une onde électromagnétique haute fréquence (3 à 10 MHz) en ligne droite le long d'un tube d'accélération (tube creux). Les électrons sont regroupés en impulsions à une fréquence de quelques centaines d'impulsions par seconde. La cible, que les électrons frappent pour générer un rayonnement X, se trouve à l'extrémité opposée du guide d'ondes principal du filament. Il s'agit d'une cible de type transmission à partir de laquelle le faisceau de rayonnement passe en ligne droite.

La production de rayons X d'un accélérateur linéaire est plusieurs fois supérieure à celle d'un bêtatron de même rayonnement. Un linac de 8 MeV doté d'une tache focale de 2 mm de diamètre délivre un débit de dose de 30 Sv/minute à 1 mètre de distance du foyer. Les petits linacs portables légers d'une capacité de 3 MeV offrent des débits de 1,5 Sv/minute à 1 mètre de distance.

Les principales propriétés d'un accélérateur linéaire sont les suivantes :

1. Très haute puissance de rayonnement

2. Dimensions très réduites de la tache focale (< 2 mm)

3. Poids considérable (environ 1 200 kg pour une installation fixe de 8 MeV)