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AfficherAfficher Accéder au contenu principal FICHES MANIP' JUSTIFICATION, OPTIMISATION, LIMITATION UE 3.1 LES CAPTEURS PLAN 7 janvier 2017 Publié dans COURS, Non classé, SEMESTRE 1, Unité d’enseignement 3.1 : Physique appliquée, introduction aux techniques d'imagerie, numérisation On change les photons X en signal électrique. Mais les capteurs plans ici sont composés de matrice de pixels actifs qui convertit directement les rayons X en signal électrique. A chaque pixel, la charge électrique est lue et converti en donnée numérique. Il existe deux méthodes des conversions de rayon X en signal numérique : • Méthode direct Pour les capteurs directs, les photons sont directement transmis en énergie électrique (électrons) • Méthode indirect Les photons X sont transformés en énergie lumineuse, elle-même transformé en énergie électrique, elle- même mesure par l’échantillonnage… Ce sont des capteurs de grande surface 43*43. Il existe soit un système de cassette capteur plan, soit un système Potter. L’image est tout de suite numérisée et transmise sur l’espace de travail. Il existe une matrice TFT : Thin Field Transistor (transistor à effet de champ). C’est cette matrice qui permet de lire le signal électrique à utilisé par les capteurs plans directs et indirects. Les capteurs plans directs Le matériel utilisé est du sélénium, c’est celui-ci qui converti les photons X en électrons. La couche supérieure composée de sélénium amorphe interagit avec les photons X pour former des paires de trous électrons. Au-dessus de la couche de sélénium se trouve une électrode chargé positivement (+) et en dessous une électrode chargée négativement (-). Entre ces deux électrodes on applique une ddp de 5 à 6 kV. Les électrons vont vers l’électrode + et les trous électrons vont vers l’électrode chargé négativement. La ddp va diminuer car les trous électrons vont se comporter comme des charges positives de façon proportionnelle à la qualité, et quantité de faisceau de rayons X reçu par le détecteur. L’électrode négative est reliée à la matrice TFT (Thin Field Transistor), créer un profil de charge correspondant à l’image latente (garde toute les charges+). Ce profil de charge est stocké dans les archives de la matrice TFT. Les matrices actives ou matrice TFT sont des matrices de photodiodes et transistors reliés directement à l’électrode collectrice. L’ensemble fait environ 1pixel. Le pixel est défini par la surface de l’électrode. Schéma fonctionnel de la matrice TFT : Les photons vont sur une photodiode, qui va les transformés en électrons, passe ensuite par l’électrode collectrice, puis lorsque le transistor est ouvert ils sont stockés dans le condensateur. Une fois que le transistor s’ouvre, les électrons vont sur le CAN. Résumé : Sous l’effet d’un rayonnement X, le sélénium devient un conducteur et perd une partie de sa charge électrique. L’effet est proportionnel au nombre de photons, on appelle ça effet linéaire. Les charges crées sont attirées par le champ électrique et la capacité à associer à l’électrode du pixel se trouve ainsi chargée. Avantages • Excellent résolution spatial (détail) dû aux pixels qui créent directement l’image. Résolution spatial limité par la taille des pixels. • Perte de signal limitée car il n’y a plus autant d’appareil dans la chaine technologique (moins d’intermédiaire pour avoir l’image finale). • Meilleure signal/bruit à meilleure efficacité de la détection quantique. • Possibilité de traitement d’image • Rapidité et ergonomie Inconvenants • Mauvaise absorption des photons X par le sélénium (200 à 500µm) • Sont plus utilisé en mammographie qu’en radiologie conventionnel • Temps de rémanence élevé donc difficulté à faire des examens dynamique et scopie • Pour 1mm de sélénium il faudrait une tension de 10000V pour une absorption correcte de photons X • Cout élevé Les capteurs plans indirects La conversion indirecte permet de changer les photons X en rayons lumineux, puis transformé en charges électriques (électrons). Dans la matrice TFT, c’est une photodiode qui transforme les RX en charge électrique qui sera amplifié codé et numérisé. Support en verre sur lequel il y a du silicium amorphe. La matrice de photodiode est reliée à la matrice de TFT. Au-dessus il y a un écran fluorescent d’iodure de césium (oxysulfide de gadolinium), cette structure est une structure en aiguille. L’iodure de césium est phospholuminescant sous l’action des rayons X. Il convertit les rayons X en lumière. Un photon X donne plusieurs photons lumineux. La photodiode chargée initialement à l’inverse de la tension V est déchargée par le photocourant. Grâce au numéro atomique de l’iodure de césium il y a une bonne absorption des photons X par le scintillateur. Meilleure absorption à 70 kV (3 fois plus) que le capteur plan direct. La lumière émise est transformé en charge électrique par les photodiodes. Ce détecteur n’étant pas rémanent, on peut l’utiliser pour faire des acquisitions dynamiques. Il faut néanmoins qu’entre deux clichés la machine créé une image de bruit de fond durant 200ms. Pour utiliser la machine en examen dynamique il faut réduire la taille de matrice (réduction de la taille des pixels ou du nombre de pixels), mais ceci entraine une baisse de la résolution spatiale. Avantages • Ergonomie • Stockage • Envoi de clichés par réseau • Excellente qualité d’image • Bonne absorption des photons X par le scintillateur (plus le scintillateur est épais, plus le rendement est bon) • Réduction de la dose pour le patient Inconvénients • Moins bonne qualité image que les systèmes directs • Cout élevé • Plus le scintillateur est épais, plus ça entraine un flou de détecteur, donc une baisse de la résolution spatiale Matrice TFT Une matrice TFT est composée de milliers d’unité de détection. Chacune d’entre elles est constituées : • d’une électrode à collection dans le cas de la conversion directe, d’une photodiode dans le cas de la conversion indirecte • d’un condensateur stockant les charges électriques • d’un transistor jouant le rôle d’interrupteur du circuit de lecture La matrice TFT se trouve dans du verre et comporte deux circuits électriques pour traiter les données. Chaque unité de détection est reliée à ses deux circuits. Le premier circuit est le circuit d’adressage qui permet la fermeture des transistors dans un ordre spécifique pour traiter les données chaque unité de détection une à une. Quand les transistors se ferment les charges électriques accumulées dans les condensateurs sont libérées vers le second circuit. Le deuxième circuit est le circuit de lecture, le signal électrique est amplifier et transformer en signal numérique par le CAN. CDD : Charge Couple Deuice – Dispositif a Transfert Décharge Dernier capteur plan à méthode indirecte. Scintillateur : Transformation des photons X en rayonnement lumineux. Matériel utilisé est le silicium. Système d’optique (différence avec capteur plans indirect) : formé de lentille et de miroir Matrice CCD : Transformation des photons lumineux en électrons puis en image Les photons lumineux vont sur un miroir et sont déviés vers une caméra vidéo, et c’est grâce à cette vidéo que l’on recréer l’image. Avantages du système CCD : • Pas de cassette à manipuler, • Rapidité du système, • Bonne qualité d’image pour les petits capteurs • Cout abordable. Inconvénients du système CCD : • Pour les systèmes « grand champ », qualité d’image moyenne, • Problème de jonction entre les quatre capteurs CCD Conclusion Les systèmes de numérisation par capteur plan sont le devenir de la radiologie tant par leurs nombreux avantages : • Réduction du bruit car les manipulations du signal analogiques sont peu nombreuses • Les examens « grand champ » ont une résolution spatiale constante • Une grande latitude d’exposition (L) : bon contraste • Une très bonne sensibilité réduction de la dose de 5% par rapport à un amplificateur neuf • Rapidité du cycle de fonctionnement • Une meilleure ergonomie : pas de manipulations de cassettes Comparatif entre la conversion directe et indirecte Directe : • Meilleure résolution spatiale car la taille de chaque pixels de la matrice de détection est deux fois plus petite (50 et 100 µm). • La cadence des images est plus rapide en conversion direct car il y a une étape en moins. • 60 images par secondes • Durée de vie plus courte que l’indirecte CCD : • Moins chère • Utile que pour les petits champs Publicités REPORT THIS AD REPORT THIS AD Partager : • Twitter • Facebook • WordPress: Sur le même thème UE 3.1 FLUOROGRAPHIE NUMERIQUEDans "COURS" UE 3.1 TECHNOLOGIE DES SYSTEMES DE NUMERISATION PAR ERLMDans "COURS" UE 3.1 RAPPELS IMPORTANTSDans "COURS" Publié par fichesmanip Voir tous les articles par fichesmanip Navigation des articles PREVIOUS: Previous post: UE 3.1 FLUOROGRAPHIE NUMERIQUE NEXT: Next post: UE 3.1 LES ECRANS ERLM Répondre Entrez votre commentaire... 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