Extension algorithmique du champ de vue tomographique à des objets de toutes dimensions

Abstract

Le Laboratoire de Mesures Nucléaires de l’institut IRESNE du CEA (centre de Cadarache) réalise dans la cellule d’irradiation CINPHONIE (INB CHICADE) des expertises radiographiques et tomographiques sur des objets denses et/ou de grandes dimensions. Pour ce faire, la cellule est équipée d’un accélérateur linéaire de type SATURNE permettant la production de photons ayant une énergie allant de 9 à 21 MeV (débit de dose maximal à 1 m d’environ 62 Gy/mn). Un banc mécanique de haute précision et d’une capacité de 5 tonnes permet les mouvements en translation (horizontale et verticale) et en rotation d’objets ayant un diamètre maximal de 1,50 m. La détection est assurée au moyen d’un détecteur dit « Grand Champ », composé d’un écran scintillateur de Gadox monté sur un renforçateur en tantale (80 x 60 cm²) et filmé, via un renvoi d’angle, par une caméra sCMOS bas bruit. Compte-tenu des contraintes géométriques de la cellule, le champ de vue du tomographe permettait de mesurer au maximum des objets de diamètre 102 cm en demi-champ. En 2018, une nouvelle méthode de traitement des projections a permis d’étendre le champ de vue à des objets de toute taille. Cette extension du champ de vue est effectuée en enregistrant, pour une coupe tomographique donnée, plusieurs séries de rotation sur 2π obtenues en décalant le centre de rotation de l’objet. Les projections résultantes sont ensuite fusionnées puis utilisées comme données d’entrée des algorithmes de reconstruction. Celle-ci est effectuée au moyen du logiciel RTK (algorithme FDK). Après une phase de validation par simulation au moyen du logiciel MODHERATO, développé au sein du laboratoire, la méthode a été appliquée à divers objets de gros volumes et de densité variées tels que des coques de déchets nucléaires bétonnés (Ø110 cm × 130 cm, d = 2,5) ou encore le crâne du Mammouth de Durfort (110 cm × 110 cm, d = 1,5) appartenant au Museum National d’Histoire Naturelle. Les dimensions maximales des objets sont ainsi définies par les capacités physiques (et non algorithmiques) du système tomographique à disposer d’un rapport signal sur bruit suffisant. Ce rapport dépend uniquement des caractéristiques du faisceau ainsi que du diamètre et de la densité des objets tomographiés.