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Les matériaux se révèlent aux rayons X

En mesurant l'énergie de chaque photon d'un rayonnement X, les scanners effectueront à l'avenir des mesures si précises qu'ils sauront reconnaître la nature des matériaux.

L'INNOVATION

Ces capteurs sont sensibles au rayonnement X. Mais contrairement aux appareils actuels de radiographie, ils mesurent l'énergie de chaque photon. Leur secret : les photons reçus par les électrodes du détecteur créent directement des charges électriques dans un matériau semiconducteur. Cette technologie se démarque physiquement du système actuel, où le rayonnement est d'abord converti en lumière visible avant d'être détecté par des photodiodes. Cette conversion engendre une perte d'énergie, et une moindre résolution de l'image : la gerbe de lumière forme une tâche sur le détecteur. La détection directe des photons est plus localisée, et génère plus de charges électriques dans le composant, ce qui autorise une analyse plus précise du rayonnement reçu.

LES AVANTAGES

Les appareils actuels de radiographie ne sont sensibles qu'à l'accumulation du rayonnement sur leur détecteur. La quantité reçue varie selon les matériaux traversés. Les images qui en découlent ne comportent qu'une couleur, plus ou moins foncée. Au mieux, certains dispositifs utilisent deux capteurs détectant des bandes d'énergies différentes, afin de différencier les matériaux lourds des matériaux organiques. Mais en détectant l'énergie de chaque photon, on a en main des données beaucoup plus précises. La nouvelle génération de détecteurs est capable de différencier 256 bandes d'énergie différentes. En comparant les mesures à une base de données, on peut déduire la nature des matériaux traversés, et ainsi coloriser les images. Cette technique a un intérêt évident dans le domaine de la sûreté. Les nouveaux scanners équiperont bientôt les aéroports pour le contrôle des bagages : ils détecteront les explosifs et réduiront le nombre de fausses alarmes. La médecine y trouvera des avantages également : la précision du système donnera des images de meilleure qualité, ou autorisera la réduction de la dose de rayons X lors d'une radiographie.

LES DÉFIS À RELEVER

La détection directe nécessite d'utiliser un matériau semiconducteur capable d'arrêter le rayonnement. Avec du silicium, il faudrait une épaisseur de plus de 10 centimètres. Les chercheurs explorent donc d'autres possibilités : au CEA-Leti, c'est le tellurure de cadmium qui est privilégié. Mais on ne sait pas actuellement en faire des surfaces de plus d'une dizaine de centimètres de diamètre : c'est encore un facteur limitant. Le circuit de lecture associé au détecteur implique des connexions performantes et sophistiquées : il s'agit de ne transporter que quelques électrons, le bruit doit donc être réduit au maximum.

LES PIONNIERS

Multix qui travaille avec le CEA-Leti prévoit de lancer ses premiers démonstrateurs dans des scanners à l'automne 2011.

COMMERCIALISATION

2012 - 2013

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0933

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