Quels sont les types de matériaux utilisés pour les écrans renforçateurs radiographiques ?
Quels sont les types de matériaux utilisés pour les écrans renforçateurs radiographiques ?
L'image radiographique n'est formée que par 1 % environ de la quantité de rayonnement exposée au film. Le pourcentage restant traverse le film et n'est donc pas utilisé. Afin de mieux utiliser le rayonnement disponible, le film est placé entre deux écrans renforçateurs. Différents types de matériaux sont utilisés dans ce but.
Sous l'impact des rayons X et des rayons gamma, les écrans de plomb émettent des électrons auxquels le film est sensible. En radiographie industrielle, le film est placé entre deux couches de plomb pour obtenir l'effet amplificateur, ce qui permet une amélioration de l'intensité de l'ordre d'un facteur 4. Cette méthode d'intensification est utilisée dans la plage de puissance de 80 keV à 420 keV et s'applique également aux rayons X ou gamma, tels que ceux produits par l'iridium 192.
Les écrans renforçateurs sont constitués de deux feuilles de plomb homogènes (collées sur un fin support tel qu'une feuille de papier ou de carton) entre lesquelles le film est placé : ce sont les écrans avant et arrière.
L'épaisseur de l'écran avant (côté source) doit correspondre à la dureté du rayonnement utilisé, de sorte qu'il laisse passer le rayonnement primaire tout en arrêtant le plus possible le rayonnement secondaire (qui a une longueur d'onde plus grande et est donc moins pénétrant).
En général, la feuille de plomb de l'écran avant présente une épaisseur de 0,02 à 0,15 mm. L'écran avant agit non seulement comme un amplificateur du rayonnement primaire, mais aussi comme un filtre absorbant de la dispersion plus douce, qui entre en partie à l'oblique (voir figure 2-6). L'épaisseur de l'écran arrière n'est pas cruciale et est généralement d'environ 0,25 mm.
La surface des écrans de plomb est polie pour permettre un contact aussi intime que possible avec la surface du film. Les défauts tels que les rayures ou les fissures à la surface du métal seront visibles sur la radiographie et doivent donc être évités. Il existe également sur le marché des cassettes de film radiographique avec écrans de plomb intégrés et emballés sous vide pour assurer un contact parfait entre l'émulsion et la surface de la feuille de plomb.
Les figures 4a-6 et 4b-6 montrent précisément les avantages liés à l'utilisation d'écrans de plomb.
En résumé, les avantages de l'utilisation d'écrans de plomb sont les suivants :
- amélioration du contraste et des détails de l'image grâce à une diminution de la dispersion
- réduction du temps d'exposition
Un cycle de traitement total de quelques minutes est possible avec l'utilisation d'un pro[1]cesseur de film automatique, ce qui en fait un système très intéressant à déployer en mer (sur des barges de pose) où le contrôle des soudures doit être effectué à un rythme très rapide et où la qualité de l'image ne doit faire l'objet que de peu de concessions. La figure 5-6 montre qu'un gain de temps de 10(3,7 - 2,8) ou 100,9 correspond à approxi[1]mativement à un facteur 8. Le gain de temps réel est souvent plus proche du facteur 10.
Ces écrans RCF sont également utilisés pour les contrôles « en fonctionnement », pour lesquels des temps d'exposition longs et surtout des rayonnements durs (gamma) sont appliqués en raison de la puissance de péné[1]tration requise. Toutefois, le temps d'exposition relativement long (provoquant une réciprocité) et le rayonnement dur (Cobalt60) réduisent considérablement l'effet d'émission de lumière, comme le montrent les tableaux 1-6 et 2-6.
Au final, le gain de temps relatif est beaucoup plus faible, ne dépassant pas en général un facteur 2 pour un film F6 (à Ir192 et Co60) au lieu de 10 avec la technique de l'écran de plomb D7. Voir les chiffres en gras (2,5 et 1,7) dans le tableau 2-6.
La figure 6-6 donne un aperçu des graphiques à partir desquels les temps d'exposition relatifs peuvent être dédu[1]its lors de l'utilisation de différents films et écrans à 200 kV (pour une densité de film 2). Le graphique montre qu'un film F8 avec un écran RCF (point C) est environ 8 fois plus rapide qu'un film D8 au plomb (point B) et environ 15 fois plus rapide qu'un film D7 au plomb (point A). Étant donné que le contrôle en fonctionnement, le contrôle du béton et la radiogra[1]phie éclair permettent de faire des concessions sur la qualité de l'image, un écran fluorométallique spécial (NDT1200) a été mis au point pour assurer une émission de lumière extrêmement élevée. En association avec un film F8, il peut permettre une réduction du temps d'exposition d'un facteur 100 à 200 kV, par rapport à un film D7 au plomb (point D par opposition au point A dans la figure 6-6), ou même d'un facteur 140 à 165, selon le choix de source (voir tableau 2-6). Le facteur de renforcement des écrans NDT1200 augmente de manière considérable à des températures plus basses.
Le tableau 2-6 montre l'effet de la dureté du rayonnement sur les temps d'exposition relatifs pour les différentes combinaisons film/écran par rapport au film D7 avec écran de plomb. Il est à noter que pour l'écran NDT1200 et le film F-8, le facteur augmente avec la hausse d'énergie, mais que pour le film F6, le facteur diminue à des niveaux d'énergie supérieurs à 300 keV.
Les tableaux et graphiques ci-dessus montrent clairement qu'il existe de nombreuses façons de réduire le temps d'expo[1]sition ou la dose de rayonnement nécessaire. La qualité d'image requise est déterminante (un taux d'expo[1]sition plus élevé signifie automatiquement une qualité d'image réduite). Il convient également de peser les facteurs économiques, comme le coût des écrans par rapport au temps gagné.
Pour les rayonnements haute énergie, le plomb n'est pas le meilleur matériau pour les écrans renforçateurs. Avec les rayons gamma du Cobalt60, il a été démontré que le cuivre ou l'acier produisent des radiographies de meilleure qualité que les écrans de plomb. En présence de rayons X à mégavoltage dont l'énergie est comprise entre 5 et 8 MeV (linac), les épais écrans de cuivre produisent des radiographies de meilleure qualité que les écrans de plomb, quelle qu'en soit l'épaisseur.
Le terme fluorescent (souvent confondu avec phosphorescent) est utilisé pour indiquer la caractéristique d'une substance à émettre instantanément de la lumière sous l'influence d'un rayonnement électromagnétique. Dès que le rayonnement s'arrête, l'effet lumineux disparaît. Ce phénomène est exploité dans la radiographie sur film. Certaines substances émettent tellement de lumière lorsqu'elles sont soumises à un rayonnement ionisant qu'elles exercent un effet considérablement plus important sur le film sensible à la lumière que le rayonnement ionisant direct lui-même.
- Le terme phosphorescent est utilisé pour décrire le même phénomène de luminescence, mais une fois que le rayonnement électromagnétique cesse, la lumière s'estompe lentement (ce que l'on appelle la rémanence).
- Les END utilisent en outre « l'effet mémoire » de certains composés phosphoreux pour stocker une image radiographique latente afin de la développer ultérieurement en une image visible à l'aide d'une stimulation laser. La qualité de l'image est médiocre car les cristaux de phosphore utilisés sont relativement grossiers. La possibilité de produire des phosphores à mémoire avec des cristaux plus petits est à l'étude.
Les écrans fluorescents sont constitués d'une base mince et souple recouverte d'une couche fluorescente composée de microcristaux de sel métallique (terre rare, généralement du tungstate de calcium) qui deviennent fluorescents lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement. Le rayonnement provoque l'illumination de l'écran. L'intensité lunineuse est directement proportionnelle à celle du rayonnement. Ces écrans permettent d'atteindre un facteur de renforcement très élevé de 50, ce qui se traduit par une réduction importante du temps d'exposition. La qualité de l'image est cependant médiocre en raison d'un manque de netteté accru de l'image. Les écrans fluorescents ne sont utilisés en radiographie industrielle que lorsqu'une réduction drastique du temps d'exposition et une détection des défauts importants sont nécessaires.
Parallèlement aux écrans fluorescents et aux écrans intensificateurs de plomb, il existe des écrans fluoro-métalliques qui, dans une certaine mesure, réunissent les avantages de ces deux types d'écrans. Ces écrans sont dotés d'une feuille de plomb entre la base du film et la couche fluorescente. Ce type d'écran est conçu pour une utilisation en association avec un film RCF (Rapid Cycle Film) du type Structurix F6 ou F8.
Le degré de renforcement obtenu dépend en grande partie de la sensibilité spectrale du film radiographique à la lumière émise par les écrans.
Les écrans fluoro-métalliques doivent être associés au type de film F approprié pour obtenir des radiographies de qualité.
Lorsqu'ils sont utilisés correctement et dans des conditions favorables, les temps d'exposition peuvent être réduits d'un facteur 5 à 10 par rapport au film D7 associé à des écrans de plomb. Il ne s'agit pas d'un facteur constant, car le niveau d'énergie appliqué (dureté du rayonnement) et la température ambiante affectent également l'ampleur de la fluorescence. Par exemple, à 200 kV, il est possible d'atteindre un facteur 10, mais avec de l'iridium 192 (valeur nominale de 450 kV), ce facteur ne sera que de 5 par rapport au film D7. Le tableau 1-6 indique les facteurs d'exposition relatifs pour la technique RCF.
