Écran radioluminescent à mémoire - Définition

Processus élémentaire

Les rayonnements ionisants incidents génèrent dans le cristal dopé une avalanche d'excitons. Les ions d'europium bivalents jouent le rôle d'activateurs en libérant un électron dans la bande de conduction du cristal (Eu²⁺ ⇒ Eu³⁺). Ces porteurs de charge vont pour la plupart être piégés dans des sites métastables référencés sous le nom de « centres PSL ». La concentration locale de centres PSL est proportionnelle à l'énergie déposée par les radiations. L'énergie ainsi stockée constitue l'image latente.

Après l'exposition, la lecture de l'image est réalisée au moyen d'un appareil numériseur (scanner) équipé d'un laser de longueur d'onde précise (habituellement dans le rouge, vers 635 nm) qui balaye la surface de l'écran. La plupart des électrons ainsi photostimulés sont libérés de leurs pièges et se recombinent en émettant un signal de luminescence (généralement dans le bleu, vers 390 nm).
La lumière est guidée vers un tube photomultiplicateur pour être à nouveau transformée en électrons. Le signal électrique est ensuite amplifié et numérisé par des composants électroniques. La matrice image obtenue informatiquement, avec une taille minimale des pixels de l'ordre de 10 à 50 µm (selon la définition de l'imageur), est encodée sous le format DICOM, TIF ou autres sur une profondeur typique de 2 à la puissance 16 niveaux de gris (soit sur 16 bits).

Après lecture, l'énergie résiduelle contenue dans les centres PSL qui n'ont pas été relaxés par le laser (soit 10 à 50 % des centres PSL) est totalement libérée par photostimulation en exposant l'écran à une lumière blanche intense (typiquement une rangée de tubes néons ou une lampe flash). L'ERLM ainsi réinitialisé peut être réutilisé des milliers de fois.

Les numériseurs

Les appareils de lecture et numérisation des écrans fonctionnent avec différentes techniques de balayage laser selon les fabricants : lecture à plat des écrans avec un système optique constitué entre autres d'une tête de lecture se déplaçant dans les deux axes au-dessus de l'écran, ou bien avec un système de déflexion laser par miroir tournant, l'ERLM se déplaçant alors perpendiculairement à la direction de déflexion sur un chariot entrainé par un moteur pas à pas. L'ERLM peut être également enroulé dans un tambour, le système laser à miroir tournant se déplaçant alors à l'intérieur de ce dernier.

Les systèmes dédiés à la radiologie médicale sont parfois constitués d'un lecteur laser, d'un effaceur et d'une unité de chargement et déchargement automatique des cassettes, le tout intégré dans le bâti de radiographie des patients, afin de limiter les manipulations et augmenter ainsi le rendement.

Chaque fabricant propose généralement son propre logiciel de visualisation et traitement numérique des images selon l'application visée. L'intensité mesurée dans chaque pixel de la matrice image est exprimée en unité arbitraire (u. a.), en nombre de coups, ou bien en PSL (PhotoStimulated Luminescence) comme c'est le cas chez Fujifilm. La conversion dans ces unités est réalisée en usine, au sein même de l'appareil, après une calibration au moyen de sources ionisantes d'activité connue. En métrologie des flux de rayonnements ou de particules ionisantes, l'expression en niveaux de dose ou en nombre de photons ou particules incidents doit être réalisée par l'utilisateur lui-même, dans le soft, toujours au moyen de sources ionisantes d'activité connue (et en s'aidant parfois de codes de simulations numériques). Ces calibrations concernent plutôt les chercheurs.