Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La tomographie est une technique de contrôle de pièces et de matériaux par interaction Rayonnement-Matière et reconstruction en 3D par collection de données suivant de multiples orientations. Son domaine est étendu en Contrôle Non Destructif, à tous types de pièces et matériaux (légers ou lourds), allant de l'infiniment petit (nanotomographie) au volumineux (tomographie industrielle de gros objets). Cet état de l'art qui décrit l'historique,les principes physiques, les appareillages, l'évolution et les écueils à éviter, s'appuie sur de nombreux exemples réels d'applications.
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Tomography is a technique for the control of parts and materials by radiation-matter interaction and 3D reconstruction via data collection following multiple orientations. In Non-Destructive Testing, its domain is extended to all types of parts and materials (light or heavy), from the infinitely small (nanotomography) to large objects (industrial tomography of large objects). This article describes the history, physical principles, equipment, evolution, as well as pitfalls to be avoided and provides many real examples of applications.
Auteur(s)
-
Christian THIERY : Ingénieur traitement d'images et CND - Président du groupe « tomographie industrielle » (COFREND) - Expert tomographie (groupe CEN) CEA
INTRODUCTION
La tomographie par absorption de rayons X est une technique non destructive qui permet la reconstruction d'images « en coupe » d'un objet à trois dimensions.
Son principe repose sur l'analyse multidirectionnelle de l'interaction d'un faisceau de rayons X avec la matière, par enregistrement avec des détecteurs du rayonnement transmis après traversée d'un objet.
Les données acquises lors de la prise de mesure (dont la durée varie d'une fraction de seconde à quelques heures selon l'installation) sont collectées suivant des orientations multiples dont le nombre et le pas sont fonction du type d'appareil et de la finesse de résolution.
À l'aide de ces données, une image numérique est calculée et reconstruite mathématiquement en niveaux de gris ou de couleurs dont chacun traduit point par point le coefficient d'atténuation local du faisceau incident. Celui-ci, après calibration et étalonnage, peut être traduit en échelle de densité.
La tomographie à rayons X permet donc d'accéder au cœur de la matière pour en apprécier les variations d'absorptions radiologiques et les différences de composition.
Elle permet également de localiser très finement toute hétérogénéité, singularité, vide ou inclusion présents dans un objet, ainsi que de vérifier l'assemblage et le positionnement des ensembles mécaniques complexes.
Enfin, lorsque les temps d'acquisition sont compatibles avec les vitesses de certains phénomènes physiques, la tomographie peut conduire à des mesures dynamiques pour suivre, par exemple, l'évolution d'un matériau soumis à des contraintes.
Développée pour le domaine médical, cette technique prometteuse a adapté ses paramètres au domaine industriel dont tous les secteurs peuvent bénéficier des possibilités, que ce soit en aéronautique, dans le secteur automobile, en fonderie, dans l'industrie minière ou pétrolière ou le secteur agroalimentaire.
La tomographie à rayons X est utilisée aussi bien en production, en phase de prototypage ou lors de la mise au point des procédés de fabrication.
Cet article présente les principes mathématiques et physiques qui participent à la technique tomographique. L'auteur insiste sur les paramètres importants pour l'acquisition d'une image de qualité et souligne les écueils à éviter, ainsi que les solutions à mettre en œuvre pour éviter les artefacts nuisibles sur la reconstruction, causes de diagnostics erronés en contrôle non destructif. Il présente aussi les raisons du développement indéniable de cette technique, qui, pour des contingences économiques de moindre coût, analyse précisément les défauts présents au sein de la matière et leur évolution possible pour les rendre acceptables dans de nombreux cas, faisant passer la technique d'une stratégie industrielle « zéro défaut » à une stratégie de « défaut admissible ». Enfin, grâce aux progrès réalisés sur les détecteurs et les calculateurs, la tomographie a trouvé un champ d'expérimentation nouveau dans les haute et très haute résolutions, ainsi que dans le domaine de la reconstruction tridimensionnelle.
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MOTS-CLÉS
Reconstruction 3D Détecteurs Artefact CND tous secteurs Comportement des matériaux Rayonnements ionisants Imagerie
KEYWORDS
3D reconstruction | detectors | artefacts | NDT all sectors | performance of matérials | ionizing radiations | imaging
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1992 par Jacques CAZAUX, Jacques DESPUJOLS
- Version archivée 2 de sept. 2002 par Christian THIERY, Jean Louis GERSTENMAYER
DOI (Digital Object Identifier)
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Comparaison avec les autres méthodes de CND5. Tomographie par autres rayonnements
Bien que pour beaucoup la tomographie, de par son héritage médical, est surtout une technique associée à l'emploi des rayons X comme source de rayonnement, la méthode est avant tout une technique de reconstruction de données acquises par l'interaction rayonnement-matière. Elle peut donc être adaptée à tous les types de rayonnement aussi divers et variés que les neutrons, les rayonnements bêta ou gamma, les ultrasons ou les champs magnétiques. Les principes décrits dans ce recueil pour la tomographie X, étant valables quel que soit le rayonnement, nous décrivons ci-après, en nous bornant aux seuls principes généraux de ces techniques, quelques méthodes de tomographie non concurrentes de la tomographie X, mais complémentaires au vu de leurs domaines d'investigation.
5.1 Gamma tomographie
Son principe est celui de la tomographie par transmission. Elle est souvent dénommée aussi tomographie active . La source est une source gammagraphique de cobalt 60 collimatée émettant un faisceau plat en éventail. L'énergie associée, supérieure à 1 MeV, permet de traverser jusqu'à 600 mm environ de béton et assure l'indépendance du coefficient d'atténuation par rapport au numéro atomique.
Une installation tomographique du CEA Cadarache est dédiée au contrôle de fûts métalliques de 200 L, de 600 mm de diamètre contenant des déchets enrobés dans de la résine polymère, béton ou bitume.
5.2 Tomographie à courants de Foucault
Cette technique repose sur la reconstruction de la structure interne d'un milieu conducteur par le biais de sa conductivité, dans le but de caractériser et de localiser des défauts de surface ...
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Tomographie par autres rayonnements
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUINIER (A.) - Les rayons X. - PUF, Collection « que sais-je ? » (1984).
-
(2) - TREMOLIERES (J.) - La tomodensimétrie. - Électronique applications, no 11, p. 36 (1978).
-
(3) - DELORME (G.), TESSIER (J.P.) - Manuel d'électroradiologie. - Tome 1 : Bases physiques et biologiques, Masson (1978), Tome 4 : Tomodensitométrie (dont les 20 premières consacrées aux principes, le reste étant médical), Masson (1990).
-
(4) - JOFFRE (F.), GIRON (J.) - Guide du manipulateur en imagerie médicale. - Tome 1, Bases techniques et physiques, Éd. Axone (1989).
-
(5) - MORGAN (C.L.) - Basic principles of computed tomography. - University Park Press Baltimore, MD, USA (1983).
-
(6) - HERMANN (G.T.) - Image reconstruction from projections. - Topic...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Societe DIGISENS – Logiciels de tomographie 3D http://www.digisens3d.com
HAUT DE PAGE
Industrial Computerized Tomography – ASNT July 25-27, 1989 Seattle WA (USA)
Industrial Symposium on computerized Tomography for Industrial Applicationss – DGZFP-BAM June 08-10, 1994 Berlin (Allemagne)
Digital Industrial Radiology and Computed Tomography DIR 2007 – INSA Lyon
HAUT DE PAGE
ISO 15708-2 - 2002 - Essais non destructifs – Moyens utilisant les rayonnements-tomographie informatisée – Partie 2 : pratique d'examen - - NF EN1016 - Essais non destructifs – Méthodes par rayonnements. Tomographie informatisée – Partie 1 :...
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