Article

1 - PRINCIPES PHYSIQUES ET MATHÉMATIQUES

2 - OUTIL TOMOGRAPHIQUE

3 - ÉVOLUTION DE LA TOMOGRAPHIE

4 - APPLICATIONS

5 - TOMOGRAPHIE PAR AUTRES RAYONNEMENTS

  • 5.1 - Gamma tomographie
  • 5.2 - Tomographie à courants de Foucault
  • 5.3 - Résonance magnétique nucléaire RMN
  • 5.4 - Tomographie par neutrons
  • 5.5 - Tomographie Compton
  • 5.6 - Tomographie à ultrasons : échographie
  • 5.7 - Tomographie à émission de positrons
  • 5.8 - Laminographie calculée à rayonnement rétrodiffusé
  • 5.9 - Tomographie sismique et tomographie radar
  • 5.10 - Tomographies de procédés

6 - COMPARAISON AVEC LES AUTRES MÉTHODES DE CND

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : P950 v3

Tomographie à rayons X

Auteur(s) : Christian THIERY

Relu et validé le 12 janv. 2023

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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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ABSTRACT

X-Ray Tomography

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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KEYWORDS

3D reconstruction   |   detectors   |   artefacts   |   NDT all sectors   |   performance of matérials   |   ionizing radiations   |   imaging

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-p950


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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...

1 Outils logiciels

Societe DIGISENS – Logiciels de tomographie 3D http://www.digisens3d.com

HAUT DE PAGE

2 Événements

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

3 Normes et standards

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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