<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES A RAYONS-X.
L'invention se rapporte aux générateurs à rayons X destinés à four- nir des rayons de divers degrés d'intensité et de pénétration.
Bien qu'il soit parfaitement connu que le pouvoir pénétrant puisse varier avec la différence de potentiel appliquée aux extrémités d'un tube, on rencontre toutefois certaines, difficultés dans l'utilisation d'une telle méthode qui devient inutilisable quand il s'agit d'obtenir une gamme très large de variations. C'est ainsi que dans un tube à ra- yons-X comportant un certain nombre d'électrodes intermédiaires, @
<Desc/Clms Page number 2>
(ainsi qu'il est d'usage dans la construction des tubes à haute-ten- sion), la diminution de la tension appliquée à ces diverses électrodes engendre une diminution de l'intensité du courant traversant le tube.
Cette diminution de tension peut toutefois devenir indésirable si la gamme de variations des dites tensions conduit à une diminution trop importante. La diminution de courant est considérée comme due à l'ap- parition d'une charge d'espace de valeur excessive dans la première partie du tube au moment où la différence de potentiel appliquée à cette section se trouve réduite à une valeur inférieure à la valeur optima,
La présente invention concerne des moyens grâce auxquels l'accélé- ration totale des électrons entre cathode et anti-cathode d'un tube à sections multiples peut être modifiée sans réduire corrélativement l'intensité du courant électronique à un degré appréciable.
L'une de ses caractéristiques importantes consiste en un disposi- tif tel que pour la plus forte tension appliquée, les diverses électro- des comprenant l'anti-cathode, sont portées à des potentiels croissants par rapport à celui' de la cathode. Toutefois, pour obtenir des rayons ayant un degré de pénétration moindre, on connecte à volonté l'anti- cathode à des points de plus bas potentiel, sans modifier en rien les connexions des électrodes intermédiaires. Le procédé permettant d'ef- fectuer cette diminution de l'accélération totale des électrons sera expliqué plus loin en détail.
L'invention sera mieux comprise par la lecture de la description qui suit et par l'examen des dessins annexés où : la figure 1 est un schéma d'un générateur conforme à l'invention; la figure 2a représente l'interrupteur de commande de ce généra- teur de la fig. 1, dans une de ses positions de fonctionnement; la figure 2b, les connexions correspondent à la position de l'in- terrupteur de la fig. 2a; et les figures 3a, 3b, 4a et 4b, représentent des conditions ana- logues pour toutes les autres positions possibles dudit interrupteur-
En se référant plus particulièrement à la figure 1 on voit un
<Desc/Clms Page number 3>
tube à rayons X à sections multiples, qui comporte une cathode 9, cons- tituée par une combinaison de filaments émetteurs 10, et d'une pièce métallique 11, de focalisation.
Cette dernière est supposée connectée à une borne du filament. La cathode 9 est hermétiquement scellée dans une extrémité de la partie de verre 12, qui constitue une partie de l'enveloppe du tube à rayons X. Le courant de chauffage provenant du transformateur 13, est appliqué au filament par un conducteur d'amenée 14.
L'autre extrémité du tube comporte l'anti-cathode, consistant en un tube métallique allongé 17, se terminant par une paroi métallique inclinée 17'. Dans cette dernière se trouve noyée l'anti-cathode 18.
Le tube 17 comporte un collet 19, par lequel il est hermétiquement scellé à l'extrémité de l'enveloppe du tube, comme on le voit en 20. La paroi latérale du tube 17 peut comporter une fenêtre 21, en matière transparente aux rayons X, en boryllium par exemple.
Entre la cathode 9 et l'anti-cathode 18, on prévoit deux électro- des intermédiaires 22 et 23, ayant la forme de tubes métalliques ali- gnés sur un même axe; ces électrdes 22 et 23 sonrespectivement suppor- tées par des diaphragmes métalliques 24 et 25, connectés aux bagues d'ex- trémité 26 et 27. Ces bagues peuvent être en "Fernico" ou en tous autres métaux ou alliages susceptibles de se sceller au verre, et elles sont soudées par fusion dans la paroi de verre de l'enveloppe du tube dans des conditions telles que l'étanchéité soit parfaitement assurée. L'en- veloppe est vidée selon les méthodes bien connues des techniciens.
L'alimentation du tube est assurée par un transformateur compor- tant des primaires 30a, 30b, 30c, 30d, et 30e. Les primaires 30a et 30e peuvent être interconnectés, par des conducteurs non représentés, à une source de courant alternatif figurée dans le cas présent par l'autotransformateur 60 et ses conducteurs.
L'espacement des primaires 30a et 30e dans le sens longitudinal par rapport aux secondaires, amé- liore le couplage magnétique entre primaires et secondaires, et permet d'éviter la déformation de l'onde, déformation qui pourrait se produire s'il n'existait qu'un seul primaire au voisinage d'une extrémité du
<Desc/Clms Page number 4>
secondaire, comme on l'a indiqué sur les figures 2b, 3b et 4b.
On pré- voit un secondaire divisé en trois parties égales indiquées en 31, 32 et 33' Une extrémité de cet enroulement est connectée directement à la structure de cathode 9 par un conducteur 35, par exemple, et des bor- nes intermédiaires 36 et 37, prévues aux points respectifs des sections d'enroulement sont connectées aux électrodes intermédiaires 22 et 23.
Dans le but de commander l'accélération totale des électrons is- sus de la cathode 9 vers l'anti-cathode 18 (et en conséquence le degré de pénétration des rayons X émis) on prévoit, en liaison avec le se- condaire du transformateur, un certain dispositif de comutation que l'on va maintenant décrire. Il comporte une série de trois éléments in- dépendants d'interrupteurs 40, 41 et 12, tous connectés à un conduc- teur commun de mise à la masse 44, ce dernier comportant une connexion sur le tube d'anti-cathode 17, comme indiqué en 45. L'élément interrup- teur 40 est prévu de telle sorte qu'en position de fermeture il soit connecté à la borne 36.
De même, l'élément 41 est connecté à la borne 37,et l'élément 42 en position de fermeture, est connecté à l'extré- mité à basse-tension du secondaire 33.
Les éléments d'interrupteurs 40, 4l et 42, sont du type à solé- nolde, et maintenus à l'état inopérant en position de fermeture par des ressorts. Les bobines de commande 47, 48 et 49 sont connectées aux divers interrupteursélémentaires. Une ligne représentée en 51 et 52, alimente lesdits solénodes et cette alimentation est commandée par un interrupteur à contacts multiples;, déstné d'une manière générale par le numéro 53.
Cet interrupteur 53 est du type à quatre contacts 54, 55 56 et 54', répartis suivant l'ordre indiqué, la quatrième borne étant connec- tée à la première par la pièce 57. La partie mobile de cet interrupteur 53 comporte une lame de contact 58, destinée à conecter deux bornes, mais deux bornes adjacentes seulement. La première position de fonc- tionnement dudit interrupteur 53 est représentée fig. 2a . Dans cette position, on voit que l'énergie est fournie aux solénoldes 47 et 48, de telle sorte que les interrupteurs élémentaires 40 et 41 soient ti- -
<Desc/Clms Page number 5>
-rés vers la position de circuit ouvert, l'élément 42 restant en posi- tion de fermeture du circuit.
Dans ces conditions, les connexions sur le tube à rayons X sont celles indiquées schématiquement figure 2b.
Dans cette figure, de même que dans les figures 3b et 4b, les primaires sont indiqués d'une manière générale par l'enroulement 30 et, en effet, on peut n'utiliser qu'un seul primaire dans la plupart des cas. On voit qu'avec les connexions en question on peut disposer de la tension maxi- ma sur le tube à rayons X, la disposition étant telle que la valeur de cette tension croît progressivement dans le sens cathode, électrodes intermédiaires et anti-cathode 18. Le tube à rayons X est supposé auto- redresseur de telle sorte que le courant ne passe que quand l'anti-ca- thode ou l'extrémité du tube mis à la masse devient positive par rap- port à la cathode.Dans ces conditions, le degré de pénétration engendré par le tube est maximum.
En supposant que la totalité de la tension que peut fournir le transformateur soit de l'ordre de 250.000 Volts, la connexion représentée fige 2b permet d'utiliser le tube pour la radio- thérapie ou pour l'examen de pièces métalliques relativement épaisses, telles que les pièces de fonderie.
Quand on désire des rayons de moindre intensité et moins pénétrants, dans le cas, par exemple, de la radiographie ou la radioscopie, on peut établir l'autre connexion en donnant à l'interrupteur la position repré- sentée sur la fig. 3a. Dans cette position, le contact mobile 53 porte sur les plots 55 et 56, alimentant ainsi les bobines 47 et 49 sous l'ac- tion desquelles les interrupteurs élémentaires 40 et 42 sont amenés en position de circuit ouvert, l'interrupteur élémentaire 41 restant fermé.
Ceci résulte de l'état du circuit représenté fig. 3b, dans lequel le secondaire 33 est déconnecté du tube. On notera, de plus, que l'anti- cathode 17 est alors connectée à l'électrode intermédiaire 23, de telle sorte que son potentiel correspond à celui de l'électrode spécifiée.
Dans ces conditions, l'accélération totale des électrons émanant de la cathode n'est que/les 2/3 de celle qu'on -obtient avec la connexion de la fig. 2b (en admettant l'identité des divers enroulements 31,32 et 33).- En même temps, le potentiel sur les première et seconde sections du tube n'a pas été modifié, de telle sorte que la charge d'espace au voisina-
<Desc/Clms Page number 6>
-ge de la cathode reste la même que dans le cas précédent. En consé- @ quence, le courant dans le tube peut être maintenu à la valeur optima, bien qu'on ait réduit la tension de fonctionnement du tube.
Si on désire abaisser davantage la tension, dans le cas de la cristallographie par exemple, on utilise la troisième position de l'interrupteur 53, représentée fig. 4a; elle correspond à l'ouverture des interrupteurs 41 et 42, l'interrupteur 40 restant fermé, le cir- cuit résultant étant celui représenté fige 4b, à l'examen de laquelle on voit que la tension appliquée sur les électrodes intermédiaires 22 et 23 est précisément la même que dans le cas de la figure 2b et 3b, puisque la connexion effective de ces électrodes au transformateur n'est pas modifiée.
Toutefois, l'anti-cathode 17 est au même potentiel que l'électrode 22, le rôle joué par ce mode de connexion est le sui- vant:
Les électrons émis de la cathode 9 sont accélérés dans la première section du tube d'une quantité correspondant à la tension appliquée à cette section (83.500 Volts) et sont ensuite accélérés d'une quantité égale, soit au total 167.000 volts,, par la tension appliquée sur la seconde section du tube. Toutefois, du fait de la connexion de l'anti- cathode 17 à l'électrode 22, la tension dans cette dernière section du tube est d'un sens tel qu'elle décélère les électrons, ce qui est évi- dent du fait que l'anti-cathode est à un potentiel moindre que l'élec- trode 23 par rapport à la cathode.
En conséquence, les électrons cor- respondant à une tension de 167.000 Volts du fait du rôle joué par la seconde section du tube, se trouvent réduits à 83.500 Volts, consécu- tivement à l'action retardatrice qu'ils subissent dans la dernière sec- tion du tube. En conséquence, leur vitesse au point d'impact sur la ca- thode 18 est relativement faible, et il s'y engendre des rayons mous.
Comme dans le cas de la figure 3b, on obtient des résultats cor- respondant aux connexions de la figure 4b, sans modifier la distribution du potentiel dans les deux premières sections du tube. En conséquence, même dans ce cas, le courant issu de la cathode 9 n'est pas modifié défavorablement.
<Desc/Clms Page number 7>
On voit que le dispositif que l'on vient de décrire, accroît con- sidérablement les possibilités d'utilisation d'un seul tube, ce quiper- met beaucoup de souplesse dans l'utilisation dudit tube pour diverses applications. De plus, l'invention permet d'alléger considérablement l'équipement qui est susceptible de répondre aux demandes les plus di- verses.
Un autre accroissement de cette souplesse peut encore être obtenu en prévoyant le réglage de la tension sur le transformateur d'alimen- tation. C'est ainsi qu'aux primaires du transformateur 30 on peut ad- joindre un dispositif de commande sous forme d'un autotransformateur 60, grâce auquel on peut appliquer aux dits primaires 30, une tension suscep tible d'être modifiée dans de très larges limites. Bien que la gamme de variations que l'on puisse obtenir par ce procédé soit limitée par des considérations auxquelles on a fait allusion antérieurement, la com- binaison de ce mode de commande avec l'interrupteur décrit permet un degré de souplesse susceptible de répondre à la plupart des desiderata.