FR2600204A1 - Device for modulating an X-ray beam and its use in medical imaging for the production of space filters - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif modulateur de faisceau de rayons X et son utilisation
en imagerie médicale pour la réalisation de filtres spatiaux
La présente invention concerne un dispositif modulateur de faisceau de rayons X.X-ray beam modulator device and its use
in medical imaging for the production of spatial filters
The present invention relates to an X-ray beam modulator device.
Elle s'applique notamment dans le domaine de l'imagerie médicale à la réalisation de filtres spatiaux où pour obtenir des modulations locales du faisceau de radiations on fait varier l'atténuation de chaque pixel du filtre, cette atténuation dépendant directement de la quantité de matériau absorbant traversée. It applies in particular in the field of medical imaging to the production of spatial filters where, to obtain local modulations of the radiation beam, the attenuation of each pixel of the filter is varied, this attenuation depending directly on the amount of material. absorbent crossing.
Cette atténuation est obtenue dans les dispositifs modulateurs connus en faisant circuler un flux de matière absorbante entre un réservoir et les pixels du filtre. Le remplissage des pixels s'effectue soit en conservant le filtre à demeure dans sa position normale de fonctionnement devant le-faisceau, soit encore, après avoir déplacé le filtre de sa position normale de fonctionnement dans une position à l'écart du faisceau. This attenuation is obtained in known modulating devices by circulating a flow of absorbent material between a reservoir and the pixels of the filter. The pixels are filled either by keeping the filter permanently in its normal operating position in front of the beam, or even after having moved the filter from its normal operating position to a position away from the beam.
Les circuits abritant les déplacements de matière de la première disposition créent des défauts sur l'image, et la deuxième disposition qui nécessite une remise en place du filtre devant le faisceau une fois qu'il est composé, nécessite des mécanismes de positionnement précis et des circuits d'admission de matériau déconnectables. The circuits housing the material movements of the first arrangement create defects on the image, and the second arrangement which requires replacing the filter in front of the beam once it is composed, requires precise positioning mechanisms and disconnectable material intake circuits.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
A cet effet, I'invention a pour objet, un dispositif modulateur de faisceau de rayons X par variation de l'épaisseur cil un écran absorbant, caractérisé en ce que l'écran est constitué par au moins un volet ayant la forme d'une plaque absorbante mince déformable dans l'ouverture d'une fenêtre interposée dans le faisceau, le volet pouvant occuper une position ouverte, d'inclinaison nulle, en plaçant le plan de la plaque parallèle à la direction de propagation du faisceau, et une position fermée pour obstruer totalement l'ouverture et obliger tous les rayons du faisceau à la traverser et en ce qu'il est couplé à des moyens de commande pour placer le volet en position ouverte ou fermée et faire varier l'atténuation des rayons du faisceau par déformation de la plaque lorsque le volet est en position fermée. To this end, the subject of the invention is a device for modulating an X-ray beam by varying the thickness of the eyelash, an absorbent screen, characterized in that the screen consists of at least one flap having the shape of thin absorbent plate deformable in the opening of a window interposed in the beam, the flap being able to occupy an open position, of zero inclination, by placing the plane of the plate parallel to the direction of propagation of the beam, and a closed position to completely obstruct the opening and force all the rays of the beam to pass through it and in that it is coupled to control means for placing the shutter in the open or closed position and varying the attenuation of the rays of the beam by deformation of the plate when the shutter is in the closed position.
L'invention a principalement pour avantage qu'elle permet d'effectuer aussi bien des modulations globales sur l'ensemble des rayons d'un faisceau que des modulations locales sur des portions élémentaires de celui-ci. Notamment dans ce dernier cas, le dispositif selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour réaliser des filtres spatiaux de rayons X à plusieurs volets commandables individuellement. Elle présente également les avantages qu'eUe permet, dans le domaine de l'imagerie médicale, la réalisation de filtres spatiaux de rayons X pouvant rester continûment, sans risque de détérioration notable, dans le faisceau en cours de- composition du filtre, et qu'elle permet des modifications de la composition du filtre en des temps très courts comparés aux temps exigés par les dispositifs antériéurs pour effectuer ces modifications. The main advantage of the invention is that it makes it possible to carry out global modulations on all of the rays of a beam as well as local modulations on elementary portions of the latter. In particular in the latter case, the device according to the invention can be advantageously used to produce spatial X-ray filters with several individually controllable flaps. It also has the advantages that eUe allows, in the field of medical imaging, the production of spatial X-ray filters which can remain continuously, without risk of notable deterioration, in the beam in course of composition of the filter, and which 'it allows modifications to the composition of the filter in very short times compared to the times required by the prior devices to effect these modifications.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés qui représentent:
- La figure 1, le principe mis en oeuvre par l'invention pour réaliser un dispositif modulateur de faisceau.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the appended drawings which represent:
- Figure 1, the principle implemented by the invention to produce a beam modulator device.
- La figure 2 une application du principe de modulation représenté à la figure 1 à la réalisation d'un modulateur permettant une modulation globale de l'ensemble des rayons d'un faisceau. - Figure 2 an application of the modulation principle shown in Figure 1 to the realization of a modulator allowing a global modulation of all the rays of a beam.
- Les figures. 3A et 3B des volets du dispositif selon l'invention en position ouverte et fermée à l'intérieur d'une ouverture. - The figures. 3A and 3B of the flaps of the device according to the invention in the open and closed position inside an opening.
- Les figures 4A, 4B et 4C des modes de réalisation à un ou plusieurs volets permettant d'obtenir des modulations à niveaux d'atténuation différents. - Figures 4A, 4B and 4C of the embodiments with one or more components making it possible to obtain modulations with different attenuation levels.
- La figure 5 un mode d'adressage d'une organisation matricielle de volets selon l'invention. - Figure 5 a method of addressing a matrix organization of components according to the invention.
- La figure 6 un principe d'organisation d'un- dispositif selon l'invention comportant plusieurs plans de matrice. - Figure 6 a principle of organization of a device according to the invention comprising several matrix planes.
- La figure 7 le principe d'adressage de 6 volets alignés permettant l'obtention de 26 niveaux d'atténuation. - Figure 7 the addressing principle of 6 aligned flaps allowing 26 levels of attenuation to be obtained.
- Les figures 8A à 8D une configuration de volets permettant l'obtention d'un effet mémoire. - Figures 8A to 8D a configuration of flaps for obtaining a memory effect.
- La figure 9 une surface de volet gravée en forme de peigne permettant de limiter les déformations lorsque le volet est polarisé. - Figure 9 a shutter surface engraved in the form of a comb making it possible to limit deformations when the shutter is polarized.
- Les figures 10A à 10D une structure de volet permettant son adressage en ligne et en colonne dans une matrice. - Figures 10A to 10D a flap structure for addressing it in a row and in a column in a matrix.
- La figure 11 une variante de réalisation d'un volet matriciel. - Figure 11 an alternative embodiment of a matrix component.
- Les figures 12A à 12C une structure de volet bimorphe parallèle permettant un adressage matriciel sur deux faces. - Figures 12A to 12C a structure of a parallel bimorph flap allowing matrix addressing on two faces.
- Les figures 13A et 13B une structure de volet bimorphe série permettant un adressage matriciel sur deux faces. - Figures 13A and 13B a structure of a series bimorph flap allowing matrix addressing on two faces.
- Les figures 14A et 14B des volets découpés dans des bandes de matériau piézoélectrique recouverts d'électrodes. - Figures 14A and 14B of the flaps cut from strips of piezoelectric material covered with electrodes.
- La figure 15 un mode d'assemblage des bandes des figures 14A et 14B pour réaliser un plan de matrice. - Figure 15 an assembly mode of the bands of Figures 14A and 14B to achieve a matrix plane.
- Les figures 16A et 16B un autre exemple de réalisation de volets découpés dans des bandes. - Figures 16A and 16B another embodiment of shutters cut from strips.
- La figure 17 un mode d'assemblage des bandes des figures 16A et 16B. - Figure 17 an assembly mode of the bands of Figures 16A and 16B.
- Les figures 18A et 18B un mode de réalisation d'un volet articulé sur deux bords
- Les figures -19A et 19B des volets du type de celui représenté aux figures 18A et 18B découpés dans des bandes.- Figures 18A and 18B an embodiment of a flap hinged on two edges
- Figures -19A and 19B of the flaps of the type shown in Figures 18A and 18B cut in strips.
- La figure 20 une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un volet articulé sur ces deux bords. - Figure 20 a sectional view of an embodiment of a hinged flap on these two edges.
- La figure 21 un mode de réalisation d'une matrice de volets articulés sur deux bords utilisant une bande continue dans laquelle sont découpés les volets. - Figure 21 an embodiment of a matrix of flaps articulated on two edges using a continuous strip in which the flaps are cut.
- La figure 22 un mode de réalisation vue en coupe d'un double volet. - Figure 22 an embodiment sectional view of a double flap.
Le modulateur de faisceau qui est représenté suivant le schéma de principe de la figure 1 se compose d'une plaque ou volet 1 plongée dans un faisceau de radiations 2 et inclinée d'un angle G variable relativement à la direction L de propagation de celui-ci. La plaque 1 possède une première face 3 qui est exposée aux rayons du faisceau de radiations incident 2 et une deuxième face 4 parallèle à la première face 3 par laquelle ressort en 5 le faisceau de radiations atténué suivant la relation I = Io exp sing (I)
où p désigne le coefficient d'atténuation du matériau constituant la plaque 1, e est l'épaisseur de la plaque, et lo est l'intensité du faisceau 2. The beam modulator which is represented according to the schematic diagram of FIG. 1 consists of a plate or shutter 1 immersed in a beam of radiation 2 and inclined by a variable angle G relative to the direction L of propagation of this- this. The plate 1 has a first face 3 which is exposed to the rays of the incident radiation beam 2 and a second face 4 parallel to the first face 3 through which the attenuated radiation beam emerges at 5 according to the relationship I = Io exp sing (I )
where p denotes the attenuation coefficient of the material constituting the plate 1, e is the thickness of the plate, and lo is the intensity of the beam 2.
Suivant ce principe, une plaque d'or de 7u d'épaisseur plongée dans un faisceau de rayons X, procure une atténuation II ~95% pour G = 1
o degré et une atténuation 1l ~ 5% lorsque Q = 72,8
10 !,8 degrés.According to this principle, a 7u thick gold plate immersed in an X-ray beam, provides II ~ 95% attenuation for G = 1
o degree and attenuation 11 ~ 5% when Q = 72.8
10 !, 8 degrees.
Lorsque la section efficace du faisceau de rayons X est importante, le dispositif qui vient d'être décrit peut encore être utilisé bien qu'il implique aux incidences rasantes une grande longueur de volet. When the cross section of the X-ray beam is large, the device which has just been described can still be used although it involves at grazing angles a long length of flap.
Toutefois, dans ce cas il sera toujours possible de fragmenter le volet en le repliant plusieurs fois sur lui-même pour former plusieurs volets élémentaires 61 ... 6n, de dimensions à peu près rectangulaires de la façon représentée à la figure 2. Le volet est alors libre de se déformer dans la direction des plis, par exemple, le long de deux glissières 7 et 8 devant le faisceau de radiations 9 émis par une source 10. En comprimant les plis 61
... 6n du volet 1 le long des glissières 7 et 8, ceux-ci se rapprochent les uns des autres ce qui augmente l'épaisseur de matière traversée par le faisceau de radiation 9, alors qu'en étirant les extrémités du volet 1 dans un mouvement inverse, les plis s'écartent ce qui diminue l'épaisseur de matière traversée par les radiations.Dans ce mouvement, une modulation est obtenue par le déplacement en va et vient des volets élémentaires 61 à 6n le long des glissières 7 et 8.However, in this case it will still be possible to fragment the flap by folding it several times on itself to form several elementary flaps 61 ... 6n, of roughly rectangular dimensions as shown in Figure 2. The flap is then free to deform in the direction of the folds, for example, along two slides 7 and 8 in front of the radiation beam 9 emitted by a source 10. By compressing the folds 61
... 6n of the shutter 1 along the slides 7 and 8, these approach each other which increases the thickness of material traversed by the radiation beam 9, while stretching the ends of the shutter 1 in a reverse movement, the folds move apart, which decreases the thickness of material traversed by the radiation. In this movement, modulation is obtained by moving back and forth from the elementary flaps 61 to 6n along the slides 7 and 8.
Un mode de réalisation d'un volet fonctionnant suivant le principe de la plaque de la figure 1 est illustré aux figures 3A et 3B qui représentent un volet 1 en positions respectivement ouverte (fig. 3A) et fermée (fig. 3B) à l'intérieur d'un conduit ou fenêtre 11 à l'intérieur duquel passe le faisceau de radiation 2. Le volet 1 est constitué à la manière d'un bimorphe piézoélectrique par deux couches 12 et 13 de PVF2 polarisées à 1800 et collées ensemble sur une lame d'or absorbante 14, PVF2 désignant un polyfluorure de vinylidène de formule (CH2 - CF2)n. Les couches 12 et 13 sont collées de telle sorte que sous l'action d'un champ électrique, la couche 12 se restreint et la couche 13 se dilate. Lorsqu'une différence de potentiel électrique +V suffisante est appliquée entre les faces extérieures des deux couches 12 et 13, celle-ci provoque le déplacement du volet 1 jusqu'à la fermeture du conduit 11. Cette disposition est mise à profit par l'invention pour réaliser la modulation de chaque pixel d'un filtre spatial de rayons X, car elle constitue un excellent moteur qui est à la fois peu encombrant et transparent aux radiations. An embodiment of a shutter operating according to the principle of the plate of FIG. 1 is illustrated in FIGS. 3A and 3B which represent a shutter 1 in the respectively open (fig. 3A) and closed (fig. 3B) positions. inside a conduit or window 11 inside which the radiation beam 2 passes. The shutter 1 is constituted in the manner of a piezoelectric bimorph by two layers 12 and 13 of PVF2 polarized at 1800 and glued together on a strip absorbent gold 14, PVF2 denoting a polyvinylidene fluoride of formula (CH2 - CF2) n. The layers 12 and 13 are bonded so that under the action of an electric field, the layer 12 is restricted and the layer 13 expands. When a sufficient difference in electrical potential + V is applied between the outer faces of the two layers 12 and 13, this causes the shutter 1 to move until the duct 11 closes. This arrangement is taken advantage of by the invention for modulating each pixel of a spatial X-ray filter, because it constitutes an excellent engine which is both compact and transparent to radiation.
Cependant, pour l'application au filtrage spatial visée par l'invention, il est souhaitable que le -volet représenté aux figures 3A et 3B ne puisse pas prendre d'inclinaisons intermédiaires entre la position ouverte, où il ne présente que son épaisseur, et la position fermée où il est présent sur toute la surface du pixel. Dans le cas contraire, du fait de l'absence de diffusion et de diffraction des rayons X, une structure lamellaire, semblable à celle de l'ombre d'un store, serait visible sur l'image, pour toutes les positions intermédiaires. En d'autres termes, le dispositif qui vient d'être décrit ne peut être efficacement utilisé pour moduler la transmission d'un pixel en modulant la taille de sa surface transparente. However, for the application to the spatial filtering targeted by the invention, it is desirable that the flap shown in FIGS. 3A and 3B cannot take intermediate inclinations between the open position, where it only has its thickness, and the closed position where it is present over the entire surface of the pixel. Otherwise, due to the absence of X-ray scattering and diffraction, a lamellar structure, similar to that of the shade of a blind, would be visible on the image, for all the intermediate positions. In other words, the device which has just been described cannot be effectively used to modulate the transmission of a pixel by modulating the size of its transparent surface.
Lorsque plusieurs niveaux de gris sont nécessaires on devra soit moduler la durée de la position fermée du volet sur toute la surface du pixel, soit donner au volet une inclinaison variable en position fermée de la manière représentée aux figures 4A et 4B, soit encore mettre en cascade plusieurs volets 11 ... 13 fonctionnant par tout ou rien de la manière représentée à la figure 4C, avec des modulations nominales différentes du fait de leur épaisseur ou de leur inclinaison.When several gray levels are necessary, the duration of the closed position of the flap must be modulated over the entire surface of the pixel, or the flap must be given a variable inclination in the closed position as shown in FIGS. 4A and 4B, or cascade several flaps 11 ... 13 operating by all or nothing as shown in Figure 4C, with different nominal modulations due to their thickness or their inclination.
Moyennant un tracé adapté des électrodes de polarisation des bimorphes piézoélectriques, les structures de volets qui viennent d'être décrites ont l'avantage de bien se prêter à des réalisations de type matricielles où les volets sont situés aux croisements par exemple, de N1 lignes et N2 colonnes de la façon représentée à la figure 5, les N1 lignes et les N2 colonnes qui forment sur la figure 5 une matrice référencée 15 étant adressées par des décodeurs d'adresse 16 et 17. En empilant plusieurs plans matriciels on peut alors obtenir un absorbeur de rayons du type qui est représenté à la figure 6, comprenant par exemple un ensemble de m plans matriciels de N1 lignes et N2 colonnes.Selon cette dernière organisation les m volets situés dans chacun des plans au croisement d'une même ligne et d'une même colonne sont placés les uns derrière les autres par rapport au faisceau de rayons X incident et leur commande peut être obtenue de la manière représentée à la figure 7 à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique fournissant à partir d'une tension c un gradient de tension Ui = a. à chaque volet, i étant sur la
i jVc figure 7 un entier compris entre 1 et 7.By means of a suitable layout of the polarization electrodes of the piezoelectric bimorphs, the shutter structures which have just been described have the advantage of being well suited to realizations of the matrix type where the shutters are located at the crossings for example, of N1 lines and N2 columns as shown in FIG. 5, the N1 rows and the N2 columns which form in FIG. 5 a matrix referenced 15 being addressed by address decoders 16 and 17. By stacking several matrix planes one can then obtain a ray absorber of the type which is represented in FIG. 6, comprising for example a set of m matrix planes of N1 rows and N2 columns. According to this latter organization the m flaps located in each of the planes at the crossing of the same line and d 'the same column are placed one behind the other with respect to the incident X-ray beam and their control can be obtained as shown in Figure 7 using a converter analog-digital issuer providing from a voltage c a voltage gradient Ui = a. with each component, i being on the
i jVc figure 7 an integer between 1 and 7.
Pour rendre réalisable ce type d'organisation, il est nécessaire de conformer l'électrode supérieure du bilame piézoélectrique de chacun des volets pour l'alimenter indifféremment par une excitation ligne et une excitation colonne et obtenir un comportement du bilame tel que lorsque seule l'excitation ligne ou l'excitation colonne est présente le bilame se déforme très peu, c'est-à-dire de façon insuffisante pour prendre la position fermée et que lorsque les deux excitations sont présentes simultanément, le volet s'incline jusqu'à sa position fermée où il se met en contact avec un plot assurant le maintien en position fermée une fois que les excitations lignes et colonnes disparaissent. To make this type of organization feasible, it is necessary to conform the upper electrode of the piezoelectric bimetallic strip of each of the flaps to feed it indifferently by line excitation and column excitation and to obtain a behavior of the bimetallic strip such that when only the line excitation or column excitation is present the bimetallic strip deforms very little, that is to say insufficiently to take the closed position and that when the two excitations are present simultaneously, the flap tilts to its closed position where it comes into contact with a pad ensuring the maintenance in the closed position once the row and column excitations disappear.
Plusieurs réalisations de volets conformés suivant ces principes sont représentées aux figures 8A à 13B où les éléments similaires de ceux illustrés à la figure 1 sont représentés avec les mêmes références. La figure 8A représente un volet 1 en vue de profil et la figure 8B le même volet I en vue de dessus. Le volet 1 est fixé par une extrémité la à la paroi du tube 11 et son extrémité opposée est libre de se déplacer entre un plot de maintien 18 et la paroi du tube 11 sur laquelle est fixée l'extrémité 1. Several embodiments of shutters shaped according to these principles are shown in FIGS. 8A to 13B where elements similar to those illustrated in FIG. 1 are represented with the same references. FIG. 8A represents a flap 1 in profile view and FIG. 8B the same flap I in top view. The shutter 1 is fixed by one end 1a to the wall of the tube 11 and its opposite end is free to move between a retaining stud 18 and the wall of the tube 11 on which the end 1 is fixed.
a
Deux électrodes conductrices 19 et 20 sont gravées sur la face extérieure de la couche piézoélectrique 12 non en contact avec la couche 13 suivant le tracé représenté à la figure 8B. L'électrode 19 en forme de
U occupe par sa barre centrale l'extrémité libre du volet et ses deux barres latérales sont adjacentes aux bords latéraux du volet. L'électrode 20 est conformée à la manière d'un T, la tige du T étant disposée au milieu de la face extérieure de la couche 12 entre les deux barres latérales du U formé par l'électrode 19 et ses bras occupent l'extrémité non libre du volet.Pour être amené dans la position de la figure 8A, le volet est polarisé entre l'électrode 20 et la couche d'or 14 par une tension de commande V, dans ce mouvement l'électrode 19 vient en contact avec le plot 18 qui applique à l'électrode 19 une tension convenable pour maintenir le volet en position fermée lorsque la tension V est nulle.at
Two conductive electrodes 19 and 20 are etched on the outer face of the piezoelectric layer 12 not in contact with the layer 13 along the line shown in FIG. 8B. The electrode 19 in the form of
U occupies by its central bar the free end of the shutter and its two lateral bars are adjacent to the lateral edges of the shutter. The electrode 20 is shaped like a T, the rod of the T being placed in the middle of the outer face of the layer 12 between the two side bars of the U formed by the electrode 19 and its arms occupy the end not free of the flap. To be brought into the position of FIG. 8A, the flap is biased between the electrode 20 and the gold layer 14 by a control voltage V, in this movement the electrode 19 comes into contact with the stud 18 which applies a suitable voltage to the electrode 19 to maintain the shutter in the closed position when the voltage V is zero.
Etant donné la localisation spatiale du champ électrique sur les électrodes 19 et 20, le volet 1 peut se déformer dans les plans de coupe aa' et bb' de la façon représentée aux figures 8C et 8D. Given the spatial location of the electric field on the electrodes 19 and 20, the flap 1 can deform in the section planes aa 'and bb' as shown in FIGS. 8C and 8D.
Ces déformations pourront être éventuellement limitées en conformant les électrodes 19 et 20 en forme de peigne et en les entrecroisant suivant par exemple la représentation de la figure 9. These deformations may possibly be limited by shaping the electrodes 19 and 20 in the form of a comb and by intersecting them according for example to the representation in FIG. 9.
Les structures de volets qui viennent d'être décrites, résolvent d'une façon simple et efficace le problème de l'effet mémoire, elles conduisent cependant à des réalisations quelque peu compliquées des circuits de commande des volets d'une matrice de volets qui ne peuvent être commandés qu'individuellement, puisqu'il ne peut exister pour les configurations décrites qu'une seule tension de commande par volet. The shutter structures which have just been described solve in a simple and effective manner the problem of the memory effect, they however lead to somewhat complicated embodiments of the shutter control circuits of a matrix of shutters which do not can be controlled only individually, since there can only be one control voltage per shutter for the configurations described.
Ce problème est résolu en configurant les volets suivant l'une des façons représentées aux figures lOA à 10D; 11 ; 12A à 12C, et 13A, 13B. This problem is solved by configuring the flaps in one of the ways shown in FIGS. 10A to 10D; 11; 12A to 12C, and 13A, 13B.
Ces configurations permettent à la fois d'obtenir un effet mémoire et un déplacement de volet suffisant uniquement lorsque celui-ci est adressé suivant la ligne et la colonne auxquelles il appartient dans l'organisation matricielle.These configurations allow both to obtain a memory effect and sufficient shutter movement only when it is addressed along the line and column to which it belongs in the matrix organization.
Sur les figures lOA à lOD par exemple, la couche piézoélectrique 12 est recouverte par deux électrodes 19 et 20 séparées sur lesquelles sont appliqués deux potentiels de polarisation conduisant en fonction des polarités de ceux-ci à des positions du volet 1 différentes du type de celles illustrées aux figures 1QB à lOD, la position de "volet fermé" représentée à la figure lOD étant obtenue lorsque les deux électrodes 19 et 20 sont portées au même potentiel +V. In FIGS. 10A to 10D, for example, the piezoelectric layer 12 is covered by two separate electrodes 19 and 20 to which two polarization potentials are applied leading, as a function of the polarities thereof, to positions of the shutter 1 different from the type of those illustrated in FIGS. 1QB to lOD, the "closed shutter" position represented in FIG. lOD being obtained when the two electrodes 19 and 20 are brought to the same potential + V.
On note figure 11, qu'un résultat équivalent peut être obtenu en déposant sur la couche 12 deux électrodes 19 et 20 servant d'électrode de colonne et de maintien et une électrode ligne 21 intermédiaire entre les électrodes 19 et 20. We note in FIG. 11 that an equivalent result can be obtained by depositing on the layer 12 two electrodes 19 and 20 serving as column and holding electrode and a line electrode 21 intermediate between the electrodes 19 and 20.
On peut noter aussi que l'adressage peut avoir également lieu en polarisant les électrodes des volets sur leurs deux faces comme cela est représenté par exemple aux figures 12A à 12C, d'une part, et aux figures 13A, 13B, d'autre part. Sur la vue de profil et en coupe de la figure 12A, une électrode 22a est interposée entre les couches 12 et 13 et une électrode 22b est déposée en dessous du volet, sur la partie absorbante 14 pour permettre une excitation du volet sous deux tensions différentes V1 et V2. La dissymétrie des électrodes de ligne, sur la vue de dessus du volet figure 12B, et des électrodes de colonne, sur la vue de dessous du volet figure 12C, diminue la déformée du volet fermé lorsque la tension vient de l'électrode mémoire 19. It can also be noted that the addressing can also take place by polarizing the electrodes of the flaps on their two faces as shown for example in FIGS. 12A to 12C, on the one hand, and in FIGS. 13A, 13B, on the other hand . In the side view and in section of FIG. 12A, an electrode 22a is interposed between the layers 12 and 13 and an electrode 22b is deposited below the flap, on the absorbent part 14 to allow excitation of the flap under two different voltages V1 and V2. The asymmetry of the line electrodes, in the top view of the shutter in FIG. 12B, and of the column electrodes, in the bottom view of the shutter in FIG. 12C, reduces the deformation of the closed shutter when the voltage comes from the memory electrode 19.
Sur les figures 13A et 13B l'excitation colonne est appliquée directement sur la couche absorbante 14 et l'excitation ligne est appliquée sur une électrode 20 en forme de T déposée sur la couche 12. Ces deux électrodes sont polarisées chacune en fonction de la position du volet recherchée par deux tensions
Naturellement l'adoption d'un système de polarisation parmi ceux décrits précédemment est une question de choix qui ne peut être défini suivant les applications qu'en fonction de la topologie du dispositif modulateur retenu.In FIGS. 13A and 13B, the column excitation is applied directly to the absorbent layer 14 and the line excitation is applied to a T-shaped electrode 20 deposited on the layer 12. These two electrodes are each polarized as a function of the position of the component sought by two tensions
Naturally the adoption of a polarization system among those described above is a question of choice which can only be defined according to the applications according to the topology of the modulator device selected.
Pour faciliter la fabrication, les volets appartenant à une même colonne d'une matrice peuvent être découpés dans une bande 23 de PVF2 comportant des entailles 24 perpendiculaires à deux bords 25 et 26 opposés parallèles de la bande, de la façon représentée aux figures 14A et 14B. Chaque volet sur ces figures est délimité par l'espace compris entre deux entailles successives d'un même bord. Les bandes 23 sont métallisées sur chacune de leur face pour conformer les électrodes de polarisation de chacun des volets.Par exemple, sur la figure 14A la face de la bande 23 représentée est recouverte dans sa partie médiane par deux lignes métallisées 27 et 28 parallèles à la direction des bords 25 et 26, auxquelles se ramifient des électrodes 20 perpendiculaires et sur la figure 14B qui représente la face opposée de la bande 23, des lignes métalliques 29 sont déposées dans le sens longitudinal des volets à peu près en leur moitié.Ce type de réalisation, où les lignes 27 et 28 peuvent être considérées comme formant les électrodes de colonne des volets et les lignes 29 comme formant les électrodes de ligne, apparaît plus particulièrement adapté pour former les plans de matrice d'un modulateur de faisceau du type représenté à la figure 15 qui représente deux bandes 23 repliées en forme de U sur elles-mêmes, leurs électrodes de ligne 29 étant en contact respectivement avec une ligne conductrice 30 du plan de la matrice et leurs électrodes de colonne étant en contact respectivement avec une colonne conductrice 31 du plan de la matrice.Des barres conductrices 32 de maintien, ayant la même fonction de maintien que les plots 18 décrits précédemment, sont disposées parallèlement aux colonnes 31 à une distance suffisante devant une branche du U formée par la bande 23 pour que chaque volet d'une branche, lorsqu'il est en position ouverte, puisse appliquer son électrode 19 contre la barre de maintien 32 en vis à vis. Les branches de chaque U formées dans une bande 23 enserrent une plaque séparatrice isolante 33. Dans ce montage, le plan de la matrice de volets ainsi formé est placé perpendiculairement aux rayons X incidents, ceux-ci peuvent ainsi être occultés par un quelconque volet lorsque celuici est commandé en position fermée par les tensions appliquées à la fois sur la ligne et la colonne conductrices avec lesquelles ses électrodes ligne 29 et colonne 20 sont en contact. To facilitate manufacture, the flaps belonging to the same column of a matrix can be cut from a strip 23 of PVF2 comprising notches 24 perpendicular to two opposite opposite edges 25 and 26 of the strip, as shown in FIGS. 14A and 14B. Each component in these figures is delimited by the space between two successive notches on the same edge. The strips 23 are metallized on each of their faces to conform the polarization electrodes of each of the flaps. For example, in FIG. 14A the face of the strip 23 shown is covered in its middle part by two metallized lines 27 and 28 parallel to the direction of the edges 25 and 26, to which perpendicular electrodes 20 branch and in FIG. 14B which represents the opposite face of the strip 23, metal lines 29 are deposited in the longitudinal direction of the flaps approximately in half. type of embodiment, where lines 27 and 28 can be considered as forming the column electrodes of the shutters and lines 29 as forming the line electrodes, appears more particularly suitable for forming the matrix planes of a beam modulator of the type shown in Figure 15 which shows two strips 23 folded in a U shape on themselves, their line electrodes 29 being in contact respectively with a line co nductrice 30 of the plane of the matrix and their column electrodes being in contact respectively with a conductive column 31 of the plane of the matrix. Conductive holding bars 32, having the same holding function as the studs 18 described above, are arranged in parallel to the columns 31 at a sufficient distance in front of a branch of the U formed by the strip 23 so that each flap of a branch, when in the open position, can apply its electrode 19 against the retaining bar 32 opposite. The branches of each U formed in a strip 23 enclose an insulating separating plate 33. In this arrangement, the plane of the matrix of flaps thus formed is placed perpendicular to the incident X-rays, these can thus be obscured by any flap when this is controlled in the closed position by the voltages applied to both the conductive line and the column with which its line 29 and column 20 electrodes are in contact.
Un autre mode de réalisation d'une matrice de volets est décrit ci-après à l'aide des figures 16A, 16B et 17. Ce mode de réalisation utilise également des bandes 23 de PVF2 dans lesquelles sont découpés Ces volets. Another embodiment of a matrix of shutters is described below with the aid of FIGS. 16A, 16B and 17. This embodiment also uses strips 23 of PVF2 from which these shutters are cut.
Contrairement aux figures 14A et 14B, I'électrode absorbante en or 14 est déposée non pas sur la face sur laquelle reposent les électrodes de colonne mais sur l'autre face où sont gravées les électrodes de ligne et les électrodes de mémorisation ne sont plus gravées comme précédemment sur la face comportant les électrodes ligne mais à l'inverse sur la face opposée comportant les électrodes de colonne. Cette disposition implique, comme le montre la figure 17 où les éléments homologues de la figure 15 sont repérés avec les mêmes références, un montage différent des bandes 23 qui ne sont plus repliées comme sur la figure 15 de part et d'autre d'une cloison séparatrice 33 entre deux barres de mémorisation 32.D'une façon différente les branches du U reposent, lorsque les volets sont en position ouverte, contre des cloisons support 34 disposées perpendiculairement au plan des lignes 30 et chaque barre de mémorisation 32 est située à l'intérieur d'un U à peu près à mi-distance des deux branches opposées, pour qu'en position fermée, chacune des électrodes mémoire 19 d'un volet d'une des deux branches puisse s'appliquer contre la barre de mémorisation 32 faisant face aux deux branches. Comme dans l'exemple de la figure 17, les électrodes absorbantes 14 font saillie sur la couche piézoélectrique 13, la cloison 34 comporte des rainures 35 dans lesquelles viennent s'engager les électrodes absorbantes 14 des volets 1 en position ouverte.Contrary to FIGS. 14A and 14B, the absorbent electrode in gold 14 is deposited not on the face on which the column electrodes rest but on the other face where the line electrodes are engraved and the storage electrodes are no longer engraved as previously on the face comprising the row electrodes but conversely on the opposite face comprising the column electrodes. This arrangement implies, as shown in FIG. 17 where the homologous elements of FIG. 15 are marked with the same references, a different mounting of the strips 23 which are no longer folded as in FIG. 15 on either side of a separating partition 33 between two storage bars 32. In a different way, the branches of the U rest, when the flaps are in the open position, against support partitions 34 arranged perpendicular to the plane of the lines 30 and each storage bar 32 is located at the inside of a U approximately halfway between the two opposite branches, so that in the closed position, each of the memory electrodes 19 of a flap of one of the two branches can be applied against the memory bar 32 facing the two branches. As in the example in FIG. 17, the absorbent electrodes 14 protrude from the piezoelectric layer 13, the partition 34 has grooves 35 in which the absorbent electrodes 14 of the flaps 1 engage in the open position.
Une alternative aux systèmes décrits précédemment consiste à faire travailler les volets des figures 3A et 3B par exemple, non plus en flexion simple à la manière d'une poutre maintenue encastrée à une de ses extrémités, mais en flambement. On obtient alors un volet qui a - les formes représentées aux figures 18A et 18B. An alternative to the systems described above consists in making the flaps of FIGS. 3A and 3B work, for example, no longer in simple bending in the manner of a beam maintained embedded at one of its ends, but in buckling. This gives a flap which has - the shapes shown in Figures 18A and 18B.
Selon les deux configurations représentées le volet peut se déformer sous l'action des tensions de polarisation appliquées sur ses électrodes avec une flèche suffisante pour appliquer son électrode mémoire 19 contre le plot mémoire 18. According to the two configurations shown, the flap can deform under the action of the bias voltages applied to its electrodes with a deflection sufficient to apply its memory electrode 19 against the memory pad 18.
Le fait que le volet soit articulé à ses deux extrémités permet d'envisager une fabrication sur une seule bande support des volets de la matrice. Sur les figures 19A et 19B les volets sont délimités par des fentes horizontales régulièrement espacées suivant des lignes horizontales du support 23 en formant plusieurs colonnes dans le sens vertical. La face du support 23 montrée à la figure 19A supporte les électrodes absorbantes en or 14 de chaque volet espacées les unes des autres sur une même ligne par les électrodes de polarisation de ligne 29. La face opposée du support représentée à la figure 19B supporte les électrodes de polarisation colonne de chacun des volets. The fact that the flap is articulated at its two ends makes it possible to envisage manufacturing on a single support band the flaps of the matrix. In FIGS. 19A and 19B the flaps are delimited by horizontal slots regularly spaced along horizontal lines of the support 23 by forming several columns in the vertical direction. The face of the support 23 shown in FIG. 19A supports the gold absorbing electrodes 14 of each flap spaced apart from one another on the same line by the line polarization electrodes 29. The opposite face of the support shown in FIG. 19B supports the column polarization electrodes of each of the flaps.
En collant deux bandes.23, 23a et 23b par- la face qui est représentée à la figure 19A de façon que les électrodes lignes soient en contact, on obtient la réalisation vue en coupe sur la figure 20 et lorsque les électrodes lignes sont du côté absorbant on intercale en 37 soit, un réseau de fils conducteurs soit, une - plaque métallisée par bandes. Un exemple de réalisation d'une matrice de volets correspondante est illustrée à la figure 21. Sur cette figure les bandes 23a et 23b collées l'une sur l'autre par leurs électrodes de ligne, sont conformées suivant un serpentin dont les boucles alternées oscillent de part et d'autre d'un plan passant par l'ensemble des volets. Dans cette configuration des barres de maintien 32 sont placées dans chaque boucle à une distance intermédiaire entre les deux colonnes de volet placées à l'intersection de la boucle et du plan passant par l'ensemble des volets. Pour tendre les deux bandes 23a et 23b un plot isolant comme représenté en 36 sur la figure 21 pourra être inséré dans l'arrondi de chaque boucle, la partie opposée à l'arrondi étant recouverte d'une électrode métallique 37 jouant le rôle de la barre de maintien 32. By gluing two strips. 23, 23a and 23b on the side which is represented in FIG. 19A so that the line electrodes are in contact, the embodiment seen in section in FIG. 20 is obtained and when the line electrodes are on the side absorbent there is interposed at 37 either, a network of conductive wires or, - a plate metallized by strips. An exemplary embodiment of a corresponding flap matrix is illustrated in FIG. 21. In this figure, the strips 23a and 23b glued to each other by their line electrodes, are shaped according to a serpentine whose alternating loops oscillate. on either side of a plane passing through all of the components. In this configuration, the support bars 32 are placed in each loop at an intermediate distance between the two flap columns placed at the intersection of the loop and the plane passing through all of the flaps. To tension the two strips 23a and 23b an insulating pad as shown at 36 in FIG. 21 can be inserted in the rounding of each loop, the part opposite to the rounding being covered with a metal electrode 37 playing the role of grab bar 32.
On notera encore que selon une autre variante de réalisation, le modulateur décrit précédemment peut encore être modifié de la façon représentée à la figure 22, pour revenir à un fonctionnement des volets des figures 3A et 3B où chaque volet travaille à la flexion et non plus en compression. Cela peut être obtenu simplement en sectionnant chacun des volets à l'endroit où, sur les figures 18A et 18B, la flèche est maximale. It will also be noted that according to another alternative embodiment, the modulator described above can also be modified in the manner shown in FIG. 22, to return to an operation of the flaps of FIGS. 3A and 3B where each flap works on bending and no longer in compression. This can be obtained simply by cutting off each of the flaps at the point where, in FIGS. 18A and 18B, the deflection is maximum.
Cette dernière disposition peut être intéressante car elle offre par rapport à la précédente la possibilité d'obtenir deux niveaux d'atténuation supplémentaires. This last arrangement can be interesting because it offers compared to the previous one the possibility of obtaining two additional levels of attenuation.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8608585A FR2600204A1 (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Device for modulating an X-ray beam and its use in medical imaging for the production of space filters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8608585A FR2600204A1 (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Device for modulating an X-ray beam and its use in medical imaging for the production of space filters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR2600204A1 true FR2600204A1 (en) | 1987-12-18 |
Family
ID=9336313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8608585A Withdrawn FR2600204A1 (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Device for modulating an X-ray beam and its use in medical imaging for the production of space filters |
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Country | Link |
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FR (1) | FR2600204A1 (en) |
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WO1996000967A1 (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | Philips Electronics N.V. | X-ray examination apparatus comprising a filter |
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- 1986-06-13 FR FR8608585A patent/FR2600204A1/en not_active Withdrawn
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