Formation de l'image radiographique

Les rayons X sont issus d'une petite surface de l'anode appelée foyer.

Etant des ondes électromagnétiques, ils se propagent en ligne droite et ne sont pas déviés par des champs magnétiques.

Ils sont très difficilement réfractés, sauf par des dispositifs extrêmement complexes. L'image radiographique est donc formée uniquement par la projection conique des rayons à partir du foyer, sans utilisation d'un système optique.

L'atténuation du rayonnement est fonction du carré de la distance parcourue entre la source et le film radiographique.

L'interaction du rayonnement avec les atomes de la matière de l'objet, avec les atomes de l'air qui sépare l'objet de la source de rayonnement, et également avec les objets environnants, créent de multiples diffusions qui peuvent, dans les cas les plus défavorables, dégrader totalement l'image radiographique, au point de la rendre inexploitable. La diffusion peut être combattue dans une certaine mesure en limitant la zone irradiée (emploi d'un collimateur), en arrêtant le rayonnement à l'arrière de l'objet par des feuilles de plomb, en filtrant le rayonnement (au moyen de minces plaques de métal: aluminium, fer, cuivre,...).

La netteté de l'image dépend de la distance entre la source, l'objet et le film, de l'épaisseur de l'objet, des dimensions du foyer, et aussi de l'absence de mouvement de l'objet, du film et de la source de rayonnement (Figure 5).

Figure 5. Représentation schématique des paramètres influant sur la netteté de l'image.

Lorsque le film est en contact direct avec l'objet, l'image A'B' est de même grandeur que l'objet (image de gauche).

L'éloignement de l'objet vers la source de rayons X augmente la taille de l'image (image de droite), mais abaisse sa netteté à cause de l'étendue du foyer (comprise en général entre 0,6 mm au carré et 3 mm au carré), les rayons X issus des points extrêmes du foyer donnent des images éloignées d'un point de l'objet.

L'image est considérée comme nette lorsque le flou géométrique maximal (l'étendue de la pénombre) est d'environ 0,2 mm.

L'image suivante (Figure 6) montre que la diminution des dimensions du foyer par l'utilisation d'un tube à micro-foyer (typiquement 0,015 mm au carré) rend négligeable le flou géométrique et permet de forts agrandissements directs de l'image.

Figure 6. Flou géométrique rendu négligeable par la diminution des dimensions du foyer
(utilisation d'un tube à micro-foyer).

Pour simplifier, on peut comparer la radiographie aux ombres créées par le soleil dans un ciel limpide : si l'objet est près d'un mur, son ombre sera sombre et nette, si l'objet s'éloigne du mur, les contours de son ombre perdront progressivement leur netteté, et l'ombre s'éclaircira; si le soleil est voilé l'ombre s'atténue encore et peut disparaître totalement.

L'absorption du rayonnement est proportionnelle à l'épaisseur de matière traversée, et à une puissance du numéro atomique de l'élément traversé. Ainsi un objet composé d'un unique matériau sera de plus en plus opaque aux rayons X quand son épaisseur augmentera. On peut schématiquement représenter l'absorption par la superposition de multiples épaisseurs de tissus translucides : une épaisseur unique n'atténue pas la lumière, dix épaisseurs l'arrêtent partiellement, vingt épaisseurs deviennent opaques.