Vieillissement et durabilité

1.2.1 : Processus de vieillissement des éléments

Le vieillissement source + capteur de rayons X tel qu’il apparaît au sein des scanners CombiScan+ fait potentiellement intervenir ces deux éléments. Le vieillissement du tube à rayons X est dû d’une part à la perméabilité de l’enveloppe en verre, causant une diminution du vide à l’intérieur du tube, et d’autre par à la sublimation du filament provoquant un dépôt de tungstène sur la cible ainsi que sur la fenêtre d’émission des rayons X. La conséquence de ces deux phénomènes conjugués est une diminution générale de l’intensité des ondes émises, accompagnée d’un décalage du spectre d’émission vers les grandes longueurs d’ondes.

Le vieillissement du capteur, quand-à lui, a pour conséquence une diminution de la sensibilité du capteur, qui peut être variable selon la longueur d’onde considérée. Une série de mesures effectuées sur une période de 21 mois, au cours de laquelle nous avons relevé les valeurs d’intensité émises avant correction de la caméra et pour différentes réglages d’alimentation électrique, nous a permis de quantifier que la perte de sensibilité du système est de l’ordre de 0,07% par jour d’utilisation, à environ 16h de fonctionnement par jour. A l’heure actuelle, nous ne pouvons cependant pas distinguer les effets du vieillissement du tube du vieillissement de la caméra, ce qui pose un problème évident lorsque la perte de sensibilité indique qu’au moins un des éléments doit être remplacé.

Compte-tenu des toutes les informations évoquées précédemment, deux tests nous permettraient de vérifier qu’il est possible d’effectuer de manière simple une correction de la densitométrie X après vieillissement du tube et/ou du capteur. Le premier de ces tests consiste à établir le lien entre les coefficients de correction a et b, ainsi qu’a vérifier l’évolution de ce lien au cours du temps. Si la fonction f : ab est altérée par le vieillissement du système, cela signifie que la non-linéarité de ce dernier évolue au cours du temps, rendant impossible une re-calibration sans un lot complet de planches.

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 .e ( 10-3 _kg/m²) ln(G)

Dans le cas où cette fonction f semblerait constante au cours du temps, nous devrions vérifier que le vieillissement du système a le même impact sur la dynamique des images qu’une modification de la tension électrique. Ce test peut être réalisé de la manière suivante : un lot de planches, ainsi que la cale en polyéthylène évoquée précédemment sont scannées pour différentes valeurs de tension électrique. On peut donc connaître les absorbances (A=1/a) des deux matériaux en fonction de cette même tension, et même l’absorbance du bois en fonction de l’absorbance du PE (à tension d’alimentation fixe). Cette même opération et alors répétée sur un scanner équipé d’une caméra et d’un tube ayant plusieurs milliers d’heures de fonctionnement. Si la fonction liant les absorbances des deux matériaux est préservée, on est alors assuré que le fait de scanner la cale en PE permettra de re-calibrer entièrement la densitométrie.

1.2.2 : Observations et mesures

Nos premiers essais, conformément aux idées présentées au paragraphe précédent, ont porté sur l’étude du lien entre les coefficients de correction a et b, et surtout sur l’évolution de ce lien dans le temps et pour différents matériaux. Nous avons donc relevé plusieurs couples de valeurs (a,b) correspondant à différentes tensions d’alimentation, à deux matériaux (épicéa et PE), et à deux états de vieillissement du système. Les résultats sont consignés dans la figure suivante :

On constate que dans tous les cas, les points de mesure se trouvent plutôt bien alignés, y compris après vieillissement du système. Notons que pour pouvoir conclure de manière plus certaine, il nous aurait fallu disposer de points plus éloignés concernant la série « Cale PE / Vieillissement fort ». On peut néanmoins raisonnablement considérer que la non- linéarité du système n’est pas affectée par son vieillissement, ce qui nous permettra de déterminer la valeur du coefficient de correction b à partir de la valeur de l’absorbance de l’épicéa. Il nous reste donc à déterminer si cette même valeur d’absorbance peut être déduite à partir de celle de la cale en PE, pour une tension d’alimentation donnée.

y = -5.73x - 9 793.62 R² = 1.00 6.0E+04 8.0E+04 1.0E+05 1.2E+05 1.4E+05 1.6E+05 1.8E+05 -35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000

Coefficients de correction b = f(a)

Cale PE / Vieill. faible

Epicéa / Vieill. faible

Malheureusement, nous n’avons pas pu réaliser les essais correspondants, car nous ne disposions pas en interne de caméras et de tubes suffisamment vieillis. La question du lien entre les absorbances des deux matériaux après vieillissement reste donc en suspens. Aucun des résultats déjà obtenus ne permet de dégager au mois un indice sur ce point, qui doit par conséquent être traité rapidement.

1.2.3 : Moyens de contrôle et de correction

L’autre objectif de cette partie est de pouvoir dégager un ensemble d’indicateurs et de méthodes permettant de vérifier que la mesure de densité est effectuée dans des conditions optimales garantissant des résultats fiables, et le cas échéant d’alerter l’utilisateur sur la nécessité d’effectuer une correction de la calibration ou de remplacer un ou plusieurs éléments.

Afin de pouvoir distinguer l’usure du tube de celle du capteur, il serait utile de masquer une partie de la caméra située hors du champ de vision à l’aide d’une plaque épaisse d’acier ou de plomb. De manière régulière, cette plaque devra être retirée, permettant ainsi de connaître l’usure globale du système, l’usure du tube, et d’en déduire l’usure de la caméra. Le fait de scanner régulièrement la cale en PE, ce qui est d’ailleurs imposé par la norme, ainsi que l’observation des profils d’acquisition avant correction de la caméra permettront d’obtenir plusieurs informations utiles. Le tableau suivant résume l’ensemble des observations susceptibles de déclencher une alerte, leurs causes probables, ainsi que les moyens éventuels permettant d’y remédier.

Alerte Causes Solutions

(1) Diminution de l’intensité de

l’onde émise Vieillissement du tube

Remplacement du tube, augmentation de l’intensité électrique,

augmentation du temps d’exposition

(2) Faible sensibilité du capteur Vieillissement du capteur

Remplacement de la caméra, augmentation de l’intensité électrique,

augmentation du temps d’exposition

(3) Modification de a et b sans rupture de leur lien

Modification de la longueur d’onde émise par le tube

Correction de la calibration (si possible), re-calibration complète,

remplacement du tube

(4) Rupture du lien entre a et b Modification de la dynamique du

capteur

Re-calibration complète, remplacement de la caméra

(5) Faible ratio signal / bruit (1) et/ou (2) (1) et/ou (2)

(6) Forte non-linéarité Modification de la dynamique du

capteur Remplacement de la caméra

(7) Faible précision (1), (2), (3), (4), (5) et/ou (6) (1), (2), (3), (4), (5) et/ou (6)