Techniques de formation d'image par radiographie industrielle disponibles
En radiographie industrielle, la procédure habituellement utilisée pour produire une radiographie consiste à utiliser une source de rayonnement (rayons X ou gamma) pénétrant (ionisant) d'un côté de l'objet à contrôler et un détecteur de rayonnement (le film) de l'autre côté, comme illustré sur la figure 1-1. Le niveau d'énergie du rayonnement doit être déterminé de manière à transmettre au détecteur un rayonnement suffisant à travers l'objet.
Le détecteur est généralement une feuille de film photographique contenue dans une enveloppe ou une cassette étanche à la lumière avec une surface avant très fine qui permet aux rayons X de pénétrer facilement. L'utilisation de produits chimiques est nécessaire pour développer l'image sur le film. C'est pourquoi ce processus est généralement qualifié d'humide ou de conventionnel.
Il existe aujourd'hui différents types de détecteurs et de films sensibles au rayonnement qui permettent de produire des images sans produits chimiques. Ce processus sec est de plus en plus utilisé. Ces techniques s'appuient sur l'informatique, d'où le nom de radiographie assistée par ordinateur (CR) ou encore radiographie numérique directe (DR).
Une technique associée est ainsi disponible depuis plusieurs décennies : les images sont formées directement avec l'aide de détecteurs à rayonnement (autrefois sans ordinateur) et d'écrans (unités d'affichage visuel, ou VDU). Il s'agit de l'ancêtre de la DR. Ces techniques de radiographie par transmission (ou fluoroscopie), ainsi que le stockage des images et l'optimisation de leur qualité, sont constamment améliorés par le déploiement progressif de l'informatique. Il n'existe plus de frontière nette entre la fluoroscopie conventionnelle assistée par ordinateur et la DR entièrement assistée par ordinateur. Avec le temps, la DR est ainsi vouée à remplacer au moins en partie la fluoroscopie conventionnelle.
En bref, l'image des intensités du rayonnement transmis à travers le composant peut être enregistrée sur :
Un film radiographique conventionnel avec un développement chimique, un processus par voie humide ou l'un des procédés à sec suivants :
- Un film avec des phosphores mémoire et un poste de travail pour la radiographie numérique, appelée radiographie assistée par ordinateur ou CR.
- Des capteurs plans et un poste de travail informatique pour la radiographie directe, ou DR.
- Un écran phosphorescent ou fluorescent (ou un support similaire sensible aux rayonnements) et une caméra de télévision en circuit fermé, comme pour la fluoroscopie conventionnelle, ancêtre de la radiographie directe
- Grâce aux détecteurs de rayonnement, par exemple des cristaux, photodiodes ou semi-conducteurs dans un réseau linéaire permettant de reconstituer un objet mobile à partir d'une série de mesures. Cette méthode est notamment utilisée pour les systèmes de contrôle des bagages au sein d'aéroports.
La source de rayonnement doit être de taille réduite (quelques millimètres de diamètre). À mesure que les rayons X se déplacent en lignes droites de la source jusqu'au film en passant par l'échantillon, une « image » nette de l'échantillon et de ses discontinuités est formée. Cette construction d'image géométrique est identique à l'image fantôme avec une source de lumière visible. De la même manière, la netteté de l'image varie en fonction du diamètre de la source de rayonnement et de la distance qui la sépare de la surface sur laquelle l'image est formée.
Le film « classique » dans sa cassette étanche à la lumière (en plastique ou en papier) est généralement placé derrière l'échantillon. Les rayons X sont activés pendant une durée déterminée (temps d'exposition), après quoi le film est extrait avant de subir un traitement photographique : développement, fixage, lavage et séchage. En radiographie directe (DR), l'image est formée directement à partir d'un poste de développement informatique. Ces deux techniques ont en commun une image négative. Les zones présentant une quantité de matière moindre (moins d'absorption) laissent passer davantage de rayons X vers le film ou le détecteur. La densité augmente alors. Bien que la technique de formation des images diffère, celles-ci peuvent être interprétées de la même manière, ce qui favorise l'adoption de la DR.
Le film traditionnel peut être visualisé après un traitement photochimique (processus humide) sur un écran de visualisation. Les défauts ou irrégularités de l'objet engendrent des variations de densité du film (luminosité ou transparence). Les zones du film qui ont reçu davantage de rayonnement au cours de l'exposition (par exemple, sous les cavités) seront ainsi plus sombres, ce qui témoigne d'une densité supérieure. La radiographie numérique permet d'obtenir des images avec les mêmes nuances de noir et de blanc. Toutefois, la visualisation et l'interprétation sont réalisées au moyen d'un écran de visualisation.
La qualité de l'image peut être évaluée selon trois facteurs :
- Contraste
- Netteté
- Grain
Prenons l'exemple d'un échantillon présentant une série de rainures de profondeur variable en surface. La différence de densité entre l'image d'une rainure et la densité de l'arrière-plan est appelée « contraste ». Un contraste d'image minimum est requis afin de pouvoir distinguer la rainure.
Lorsque le contraste augmente :
a. l'image de la rainure devient plus nette
b. les rainures les moins profondes gagnent progressivement en visibilité
Même si les rainures présentent des arêtes vives, la netteté de l'image n'est pas garantie. C'est le deuxième facteur : le flou.
Le contraste et le flou sont interdépendants et ont un impact direct sur la détectabilité des défauts.
Les images de films photographiques sont composées de grains d'argent. Elles ont donc une apparence granuleuse, qui varie en fonction de la taille et de la distribution de ces particules. Appelé le grain, cet aspect peut masquer certains détails de l'image.
Une fois encore, ces trois facteurs sont des paramètres fondamentaux pour tous les systèmes de formation d'image. En matière de formation d'image électronique, telle que la radiographie numérique ou les systèmes de contrôle avec écrans et caméras de télévision en circuit fermé, le contraste, la netteté et bruit sont utilisés pour mesurer la qualité de l'image. Ici, la taille de pixel et le bruit sont l'équivalent (électronique) du grain (taille de pixel).
Les trois facteurs que sont le contraste, la netteté et le grain (ou bruit) sont les paramètres fondamentaux qui déterminent la qualité d'une image radiographique. Ils déterminent donc en grande partie la qualité d'une radiographie ainsi que la perceptibilité des défauts d'un échantillon.
La capacité d'une radiographie à exposer les détails d'une image est appelée « sensibilité radiographique ». Lorsque des défauts de très petite taille peuvent être observés, la sensibilité est ainsi considérée comme élevée (satisfaisante). La sensibilité est traditionnellement mesurée au moyen de « défauts » artificiels tels que des fils ou des trous percés.