Contrôle non destructif par Radiographie

1. I LA RADIOGRAPHIE INDUSTRIELLE
I.1 DEFINITION
La radiographie est la technique de production de radiogramme. Le radiogramme est une image sur une
émulsion sensible d’un objet traversé par un rayonnement ionisant.
Le principe de la formation de l’image est en fonction de l’absorption des rayonnements aux différentes
épaisseurs et densités du matériau à contrôler. Donc pour un matériau donné (densité donnée) l’absorption sera
d’autant plus forte que la matière à traverser sera épaisse.
Tout défaut, tout manque, ou surplus de matière aura une action sur cette absorption.
I.2 PRINCIPE DE LA TECHNIQUE
Une source d’émission de rayonnement est placée d’un coté de la pièce à contrôler et un film
radiographique est mis de l’autre coté (fig. 4).
Plusieurs paramètres vont intervenir dans la prise de clichés afin de pouvoir déterminer le temps
d’exposition de la pièce aux rayonnements afin d’obtenir une image.
La nature de l’ouvrage à contrôler ainsi que la norme ou code de référence vont imposer et fixer certains
paramètres, tel que la classe de films a utiliser, les dimensions de la source de rayonnement, le flou
géométrique, la densité du cliche, le contraste etc...
A partir de ces paramètres le temps d’exposition est établi et la pièce est irradiée
.Le film obtenu est développé et traité en chambre noire, une fois sec ce cliché est lu sur un négatoscope et les
résultats de cette interprétation sont consignés sur un rapport de contrôle.
Toute fois l’interprétation reste soumise aux recommandations du code ou la norme de référence qui
définira l’acceptabilité ou le refus de la pièce à contrôler.
Figure 4
Pièce à contrôler Défaut
Film
Source de rayonnement

2. 2
II APPAREILLAGE
II.1 LES PROJECTEURS :
Les projecteurs sont des appareils de radiographie gamma généralement dénommé « TIF » (fig.5).
FIGURE 5
Ces projecteurs contenant des produits radioactifs doivent être conformes aux règles de radioprotection qui sont
imposées par une norme de référence.
II.2 DESCRIPTION DE L’APPAREIL :
Figure 7
Un bloc de protection en uranium appauvri, en forme de poire, de rayon moyen 49mm
contenant un conduit droit axial pour le porte isotope de 7mm de diamètre.

3. 3
Un barillet d’obturation en uranium appauvri, ouvre et ferme le conduit d’éjection. Il est
commandé a la main du coté commande, et son blocage est munit d’une clef. Une coque
enveloppe l’ensemble et comporte une poignée sur la partie supérieure, et une surface plane
de support à la base.
Cette coque comprend deux flasques (à chaque extrémité) sur lesquels seront fixés les
embouts qui reçoivent les câbles d’éjection et de commande. Le système de télécommande est
fait à partir d’une gaine souple contenant un câble de type téléflex entraîné par une poulie-
manivelle.
La gaine d’éjection est souple dans laquelle coulisse le porte source et son câble de
commande.
II.3 LES DISPOSITIFS DE SECURITE
Les dispositifs de sécurité seront les suivants:
Le système de verrouillage :
Impossibilité d’éjection de la source qu’après ouverture du barillet, qui lui
même est commande par une clef.
Une sécurité complémentaire est réalisée par le ressort de blocage du porte
isotope qui n’est mis hors service que par la fixation de la gaine de
commande.
Les dispositifs de signalisation :.
Sur le barillet des marques de peinture visible permettant de définir la
position de l’appareil ( couleur verte : appareil en position de stockage ,
couleur rouge appareil en position d’émission).
Ces marques doivent être visibles à 5 mètres.
II. 4 LE CONTROLE DU DEBIT D’EXPOSITION
Le contrôle se fait avec des dosimètres correctement étalonnés, et en deux étapes :
A) Le contrôle sur l’appareil vide et ce pour définir l’influence du bloc uranium appauvri sur
les mesures.
B) Le second contrôle se faire avec l’appareil chargé au maximum en position de fermeture
Les résultats obtenus devront être de l’ordre de
à 1 mètre : 10 mRh
à 5 cm : 50 mRh
au contact : 100 mRh.

4. 4
II.5 LE GENERATEUR A RAYONS X
Les générateurs a rayons X traditionnels utilisés pour les applications nécessitant une énergie comprise
entre 30 et 400 kV , comportent généralement des transformateurs élévateurs de tension couplés à de grands
condensateurs et redresseurs
Le tube a rayons X se connecte à la sortie du transformateur par des câbles H.T. et des bagues .
En général le poste se compose de trois parties :
A) Le pupitre de commande
Sur lequel on trouve les potentiomètres qui règlent le kilovoltage , l’ampérage , la
minuterie, les abaques de temps de pose et les voyants de mise sous tension et émission de
rayonnements .
B) Les câbles de liaisons
Ce sont des câbles souples renforcés permettant d'avoir une distance conséquente entre
le pupitre de commande et le tube.
C) Le tube à rayons X
Le tube à rayon X classique se compose d'une capsule de verre dans laquelle sont logés
sous vide une électrode positive (ANODE) et une électrode négative (CATHODE) La
Cathode comporte un filament qui libère des électrons lorsqu’il est porté à incandescence par
un courant de quelques ampères (fig.10).
Figure 10
Le refroidissement de ces postes se fait, par huile, par gaz, par eau ou par combinaison de deux.

5. 5
III LES PRORPRIETE FONDAMENTALES DES
RADIATIONS
III .1 PROPRIETES DES RAYONS IONISANTS
Les rayons X et Gamma sont de même nature physique c'est a dire des radiations électromagnétiques,
mais ils ne sont pas produits de la même façon, en effet si pour les rayons X ils sont produit à partir
d'appareillages électriques, les rayons gamma proviennent de la désintégration noyaux atomiques d'un élément
radioactif.
L'énergie du rayonnement n'est pas réglable, elle dépend de la nature de la source radioactive.
L'intensité n'est pas aussi réglable non plus car il est impossible de modifier le taux de désintégration
d'une matière radioactive.
Les rayons x et gamma sont invisibles
Ils se propagent en ligne droite à la vitesse de lumière.
Ils ne peuvent être déviés au moyens d'une lentille ou d'un prisme, mais le sont par réseau cristallin (par
diffraction).
Ils traversent la matière et sont partiellement absorbés au cours de la transmission. Le degré de pénétration
dépend de la matière et de l'énergie des rayons.
Il s’agit de radiations ionisantes, en d'autre termes, ils libèrent des électrons dans la matière qu'ils traversent.
Ils peuvent endommager ou détruire les cellules vivantes.
III 2 CARACTERISTIQUE DES RAYONS X ET GAMMA
Le pouvoir de pénétration des rayons augmente proportionnellement à leur énergie, sauf pour les énergies très
élevées. La relation entre l'énergie et leur pouvoir de pénétration est très complexe, parce qu'il existe différents
mécanismes susceptibles d'influer sur l'absorption des rayons. L'on utilise habituellement le concept de
coefficient d'absorption ( ).
Les rayonnements X et γ prennent naissance dans l'atome.

6. 6
L'ATOME : est la plus petite partie d'un corps; elle est constituée d’un noyau formé de deux types de
particules : les «protons (charges positives)» et les «neutrons (charges nulles)»et d’un cortège électronique qui
se déplacent sur des orbites, appelées couches, il ne peut y avoir au maximum que 2 n2
électrons sur une
couche, où «n» est le numéro de la couche.
SYMBOLE DE L’ATOME
L’écriture du symbole de l’atome permet de saisir du premier coup d’œil le nombre de particules dont il est
composé :

7. 7
III .2.1 ABSORPTION ET DIFFUSION
La diminution d'intensité du rayonnement est, par conséquent, la valeur ( ) et le pouvoir de pénétration
de la radiation est déterminé par quatre types d'interaction avec la matériau.
 Diffusion de Raleigh
 Effet photoélectrique
 Effet Compton
 Formation de paires
III. 2.2 DIFFUSION DE "RALEIGH"
Ce processus n'est sensible qu'aux très faibles niveaux d'énergie; le photon x est diffusé par les électrons
de l'atome, mais sans libération d'électron, le photon est alors dévié mais conserve la même énergie.
III . 2.3 EFFET PHOTOELECTRIQUE
Lorsqu'un rayonnement x d'une énergie relativement faible traverse un matériau et qu'un photon touche
un atome de ce matériau, l'énergie totale du photon peut entraîner l'expulsion d'un électron appartenant aux
couches internes de l'atome (fig.11).
Figure 11
III.2.4 EFFET "COMPTON"
Pour des rayons à un niveau d'énergie supérieur , lors de l'interaction de photons et d'électrons libres ou
présentant une faible liaison de leurs couches électronique externes, une partie de l'énergie est transférée à ces
électrons, qui sont expulsés ( fig. 12)
La déviation des photons incidents de leur direction initiale , perdent une partie de leur énergie.
Il en résulte une diffusion et une diminution de l'énergie du rayonnement.

8. 8
Figure 12
Rayonnement de 100KeV à 10 MeV
La diffusion et la perte d'énergie subie par le faisceau incident du rayon dépend du matériau composant
l'objet irradié et de l'énergie de rayonnement. Entre 100 KeV et 100 MeV,
l'absorption est du principalement à l'effet Compton. L'effet photoélectrique est moindre importance dans ce
domaine d'énergie .
III.2.5 FORMATION DE PAIRES
la formation de paires d'ions ne se produit qu'à des énergies très élevées ( à partir de 1,02 Mev ).Les
photons à niveau d'énergie élevé peuvent entraîner une interaction avec le noyau de l'atome touché ( fig.13).
L'énergie du photon est utilisée pour former un électron (e) et positron (e+).
Le positron disparaît rapidement à la suite d'une collision avec un électron. Le positron et l'électron
disparaissent et leur énergie entraîne la formation de photons de 0,51 MeV.
La formation de paires fait surtout sentir ses effets lorsque des photons à haut niveau d'énergie traversent un
matériau dont le nombre atomique est élevé.
Figure 13
Rayonnement >1,02 MeV

9. 9
IV . SOURCES RADIOACTIVES
IV.1. LA RADIOACTIVITE
La radioactivité (t) es la propriété qu'ont certains corps d'émettre spontanément des rayons α, β, γ. Les
rayons alpha (α) et bêta (β) consistent en un flux de particules possédant une charge électrique. Les rayons
gamma (γ) sont de nature électromagnétique.
IV.2. LES SOURCES RADIOACTIVES NATURELLES
On trouve le radium, le radon, et le mésothorium.. Ils émettent une radiation très dure qui convient tout
particulièrement à l'examen des objets très épais.
L'inconvénient de ces sources est l'impossibilité de les présenter en dimensions suffisamment petites
pour obtenir des intensités adéquates. De plus leur prix est très élevé.
IV.3. LES SOURCES RADIOACTIVES ARTIFICIELLES
Les produits radioactifs artificiels sont obtenus par la fission ou par irradiation dans un réacteur
nucléaire. Il est possible d'obtenir de cette manière des isotopes en quantités relativement importantes et offrant
une pureté suffisante. Leur intérêt pour l'examen non destructif des matériaux dépend notamment de la qualité
et de l’intensité de la radiation qu'ils émettent, de leur demi-vie, et de leur activité spécifique. C'est pourquoi
malgré leur grand nombre, seuls quelques-uns conviennent à la radiographie.
IV.4. DEMIE-VIE OU PERIODE
On appelle "période" d'un élément radioactif la période de temps à l'issue de laquelle l'intensité de la
radiation émise est réduite à la moitié de sa valeur initiale.
Chaque élément radioactif se caractérise par sa période.(fig.14).
figure 14
At : activité au temps t
A0 : activité initiale
t : temps
T : période du radioélément

10. 10
IV.5. L'ACTIVITE SPECIFIQUE
L'activité spécifique d'un corps radioactif est l'activité de 1 gramme de ce corps exprimée en becquerels
(Bq) ou en Ci/g (curies par kilogrammes) (voir tableau 1).
Pour un nombre de becquerels déterminé, les dimensions d'une source radioactive sont déterminées par
son activité spécifique.
IV.6. ACTIVITE
L'activité d'une source radioactive est donnée par le nombre d'atomes de cette source qui se désintègrent
dans l'unité de temps.
Cette activité est mesurée en becquerels (Bq). Le becquerel est la quantité de tout élément radioactif au
sein du quel le nombre de désintégrations par seconde est égal à 1"(1 Bq = 1/s).
L'ancienne unité était le Curie (Ci), est qui reste la plus utilisée.
Exemple :
Une source d’192
Ir faisait 39 Ci il y a douze jours. Combien "fait-elle" aujourd'hui ?
Réponse :
A12j =
74
12
2
39
= 1621,0
2
39
=
1189,1
39
25 Ci
En pratique les calculs se font grâce à des abaques dits courbe de décroissance
IV.7. ÉMISSION SPECIFQUES DES RAYONS GAMMA
Une unité très utile en radiographie est le débit de rayonnement par curie mesuré à une distance fixe.
Pour les sources radio-isotopes, on utilise généralement le Rhm (Röntgen par heure à un mètre); mais on utilise
parfois aussi l'émission spécifique de rayons gamma ou facteur K mesurée à une distance de 1 cm d'une source
de 1mCi.
Élément
symbole
Masse
atomique
Période Constante
spécifique
pouvoir de
pénétration
Épaisseur
demi
absorption
Césium Cs 137 30 ans 0,37 0,66 MeV 8,4 mm
Cobalt Co 60 5,3 ans 1,30 1,17-1,33 13
Iridium 192 74 jours 0,50 0,13-0,9 2,8
Ytterbium 169 31 jours 0,125 0,06-0,31 0,88
Thulium 170 127 jours 0,0025 0,052-0,084 ____
Tableau 1

11. 11
V LES FILMS
V.1. STRUCTURE DU FILM
Un film radiographique comporte sept couches (fig.16)
 Un support en tri-acétate de cellulose ou en polyester (d)
De part et d'autre du support, on trouve:
1. Une couche de gélatine (a)
2. Une couche d'émulsion (cristaux d'halogénures d'argent en suspension dans la gélatine) (b)
3. Une couche mince appelée substrat (c)
Figure 16
VI.2. IMAGE LATENTE
Lorsqu’un rayonnement lumineux ou irradiant impressionne une couche photosensible, celle ci
enregistre une modification aux endroits exposés à une quantité suffisante de rayonnement, par la
transformation en argent des particules extrêmement fines des cristaux d’halogénures d’argent.
Ces traces d'argent sont infimes qu'à l'œil, la couche photosensible semble n'avoir rien subie .
Lorsque l'exposition est terminée, une image complète, mais toujours invisible s'est formée dans la
couche photosensible. Cette image est appelée" image latente "
VI.3. DEVELOPPEMENT
Le développement est le traitement qui permet de transformer l'image latente en une image visible. On
obtient ce résultat en réduisant sélectivement en argent noir les cristaux de l'émulsion qui contiennent les traces
d'argent et porteurs de l'image latente. Il existe plusieurs produits chimiques capables de réduire les halogénures
d'argent en argent . Ces substances sont appelées " développateur ".

12. 12
VI.4. LABORATOIRE

13. 13
Action Table Lumière
A PREPARATION
Chargement des films et
écrans de plomb
Sèche Inactinique
Déchargement des films et
mise en cadre
Humide
BTRAITEMENTDUFILM
1. Révélation Agitation des
cadres
pendant 10
secondes par
minute eau
18°
19°
20°
21°
22°
23°
24°
6 minutes
5 minutes 30 secondes
5 minutes
4 minutes30 secondes
4 minutes
3 minutes30 secondes
3 minutes
2. Rinçage Agitation et
acide acétique
20° 1 minute
3. Fixage Retrait pré-
interprétation
après 5
minutes
20° 20 à 40 minutes en
lumière blanche
4. Lavage Eau courante 16°
5. Séchage Air ambiant 4 à 1 heurs
Machine Max 70° 15 à 60 minutes
C Exploitation Mesure et lecture densité Interprétation,
archivage
Sèche
Tableau 3
Le développement de films ne pourra en aucun cas dépasser avec le même
bain la cadence de 1200 films dans les conditions idéales