Caractérisation d'un détecteur à comptage de photons pour la tomographie X de matériaux du génie civil
Résumé
Les détecteurs à comptage de photons ont vu le jour au cours de ces dernières décennies. Cette dernière génération de
détecteurs se caractérise par sa capacité à discriminer les photons en énergie, permettant alors l’accès à des
informations supplémentaires relatives aux propriétés des matériaux étudiés. De plus, le bruit électronique
particulièrement faible et la rapidité d’acquisition de ces capteurs les rendent particulièrement attractifs pour l'imagerie
micro-tomographique qui requiert des données volumineuses [1], [2]. A ce jour, plusieurs détecteurs hyperspectraux ont
été étudiés pour la tomographie, notamment dans le domaine médical [3]–[7].
Le travail présenté vise à caractériser quantitativement un détecteur multi-élément (DirectConversion Thor, CdTe)
pouvant fonctionner avec deux seuils d’acquisition, et récemment installé sur un tomographe de laboratoire. Le
générateur X émet par un faisceau de géométrie conique un spectre polychromatique (allant d'environ 30 à 230kV). Les
applications visées sont l’étude de géomatériaux et de matériaux de construction dont les éléments relativement légers
qui les constituent, ainsi que l’épaisseur des échantillons étudiés, impliquent de travailler avec des énergies
supérieures à celles utilisées pour les techniques K-edge actuellement documentées.
On s'intéresse en particulier à la caractérisation spatiale de la surface de détection, à l'échelle des pixels individuels,
mais également à celle des 8 tuiles de 128x256 pixels dont est constitué ce capteur. Cette démarche conduit à proposer
une procédure de calibration différente de celle de la tomographie avec un capteur classique. Elle s'accompagne d'une
quantification du bruit résiduel des images et de l'étude de la dépendance des paramètres de calibration avec l'énergie
des photons.
[1] L. Ren, B. Zheng, and H. Liu, “Tutorial on X-ray photon counting detector characterization,” J. X-Ray Sci. Technol., vol. 26, no. 1, pp. 1–28, Jan.
2018, doi: 10.3233/XST-16210.
[2] L. Abbene and K. Iniewski, Eds., High-Z Materials for X-ray Detection: Material Properties and Characterization Techniques. Cham: Springer
International Publishing, 2023. doi: 10.1007/978-3-031-20955-0.
[3] P. Kraft et al., “Characterization and Calibration of PILATUS Detectors,” IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 56, no. 3, pp. 758–764, Jun. 2009, doi:
10.1109/TNS.2008.2009448.
[4] W. Barber et al., “Characterization of a novel photon counting detector for clinical CT: Count rate, energy resolution, and noise performance,” Proc
SPIE, vol. 7258, Feb. 2009, doi: 10.1117/12.813915.
[5] A. M. Alessio and L. R. MacDonald, “Quantitative material characterization from multi-energy photon counting CT,” Med. Phys., vol. 40, no. 3, p.
031108, Mar. 2013, doi: 10.1118/1.4790692.
[6] R. Langlais et al., “The cadmium telluride photon counting sensor in panoramic radiology: gray value separation and its potential application for
bone density evaluation,” Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol., vol. 120, no. 5, pp. 636–643, Nov. 2015, doi: 10.1016/j.oooo.2015.07.002.
[7] X. Ji, K. Treb, and K. Li, “Anomalous edge response of cadmium telluride-based photon counting detectors jointly caused by high-flux radiation and
inter-pixel communication,” Phys. Med. Biol., vol. 66, no. 8, p. 10.1088/1361-6560/abf1fe, Apr. 2021, doi: 10.1088/1361-6560/abf1fe.
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