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Minuterie photographique pour intensification d'image.
D'invention concerne les minuteries et, plus particu- lièrement, un dispositif pour minuter le fonctionnement d'une source de rayons )1 ou d'autres rayons pénétrants en fonction de la quantité d'énergie rayonnée qui a traversé un objet irradié. L'invention s'applique très avantageusement à l'appareil à rayons X qui comprend un intensificateur d'images de rayons X, comme celui représenté et décrit dans le brevet américain n 2.523.132.
Les examens aux rayons X, surtout dans le domaine mé- dical, se font de plus en plus à l'aide d'écrans fluorescents
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sur lesquels l'image de l'objet irradié se reproduit. Quoique cette pratique existe de longue date, on a toujours rencontré de grandes difficultés à cause de la très faible luminosité d'une image fluorescente, l'observateur étant obligé de rester d'abord pendant trente ou quarante minutes dans une chambre obscure pour adapter ses yeux au faible niveau de lumière avec lequel il devra travailler. Le brevet précité décrit un intensificateur d'image dont la face d'entrée est munie de l'écran fluorescent et la face de sortie porte un écran fluorescent aux électrons sur lequel se forme une image plus de cent fois plus lumineuse que celle produite sur l'écran fluorescent d'entrée.
Ce dispositif a pratiquement révolutionné la technique des rayons X et rendu les examens fluoroscopiques beaucoup plus utiles qu'ils ne l'avaient jamais été.
La grande intensification de la luminosité obtenue avec un intensificateur d'image de ce genre, est due au placement d'un écran photo-électrique près de l'écran fluorescent d'entrée, qui produit une image électronique double, en répartition d'espace, de l'image lumineuse formée par les rayons X sur l'écran fluo- rescent, et à l'accélération des électrons de cette image électro- nique de façon au'ils percutent l'écran fluorescent de sortie.
Sur ce dernier se forme donc une image lumineuse de luminosité grandement intensifiée qui peut être vue à travers un système optiaue lumineux ou qui peut être photographiée ou cinématographiée en vue de l'enregistrer.
Comme on le sait, la durée et l'intensité du faisceau de rayons X sont limités, en médecine, à dé faibles valeurs impraticables, à cause de l'effet nocif d'une exposition trop longue d'un patient aux rayons. L'emploi d'autres rayons pénétrants que les rayons X, par exemple des faisceaux de neutrons, commence à voir le jour aussi, mais les mêmes limitations contre le danger
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de surexposition doivent être appliquées. Il faut donc prévoir d'arrêter le faisceau de rayons après un temps déterminé d'expo- sition à ces rayons.
La présente invention est basée sur la découverte que cette interruption peut se faire automatiquement dans le cas d'appareils à intensificateurs d'images, puisque le nombre d'électrons émis par l'écran photo-électrique est directement proportionnel au nombre de roentgens de rayons X ou d'autres rayons pénétrants auxquels le patient a été exposé, à tout moment.
L'invention concerne donc un dispositif pour doser une radiation pénétrante produite par une source de rayons, comme un tube à rayons X, dans un appareil qui comprend un intensifica- teur d'images électroniaue auquel est appliquée l'image d'un objet exposé à cette radiation. Suivant l'invention, un circuit de commande répond au passage des électrons dans l'intensificateur d'images et peut commander la source de rayons, ou un appareil photographique, ou les deux, en fonction du passage des électrons.
Une forme d'exécution de l'invention est représentée, à. titre d'exemple, au dessin annexé dont la seule figure repré- sente schématiquement un système à rayons X comprenant un inten- sificateur d'images et équipé de commandes conformément à la pré- sente invention.
Comme le dessin le montre, une source de rayons péné- trants comme un tube à rayons X 1 de tout type convenable est disposée de façon à projeter un faisceau de rayons, à travers tout objet voulu, sur un écran d'entrée d'un intensificateur d'images 2 représenté, à titre d'exemple, de la forme générale décrite dans le brevet précité.
Cet intensificateur d'images 2 comprend un écran d'entrée 3 comprenant une couche de matière fluorescente, comme du sulfure de zinc, séparée, par un verre mince, d'un écran en matière émissive photo-électrique comme de l'antimoine en poudre au césium. L'autre extrémité du tube @
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2 comporte un écran de sortie 4 constitué par une mince couche d'une matière devenant fluorescente sous l'action des électrons, du sulfure de cadmium et de zinc par exemple. Le tube 2 est sous vide poussé et peut comporter, entre les écrans 3 et 4, un système de lentille électronique convenable. Une source de tension con- venable (non représentée), dont la borne négative est mise à la terre, applique une tension positive élevée à l'écran 4.
Les rayons émis par la source 1, à travers l'objet examiné, frappent l'écran fluorescent 3 et y produisent une image lumineuse qui produit, sur l'écran photo-électrique immédiate- ment adjacent, une image électronique qui lui correspond point par point sur toute la surface de l'écran.
L'écran de sortie positif 4 accélère les électrons com- posant cette image, ceux-ci étant focalisés par le système de lentille électronique de manière à produire, en frappant la couche de matière fluorescente sous les électrons, une image lumineuse qui est une réplique, très réduite en dimensions, de l'image lumineuse de l'écran 3.
Si on le désire, l'image lumineuse de l'écran 4 peut être observée à travers un système optico-lumineux voulu, de préférence un système agrandisseur, cette image se présentant alors à l'observateur comme l'image de l'écran d'entrée 3, sauf que sa luminosité est beaucoup plus grande. Cependant, pour cer- taines applications, on demande souvent un enregistrement photo- graphique de l'image lumineuse de l'écran 4 et cela peut se faire à l'aide d'une caméra convenablement actionnée 5 et pourvue, de préférence, d'un obturateur 6 commandé électriquement.
Quand la source de rayons 1 est excitée, un flot d'électrons va de la surface photo-électrique sur l'écran d'en- trée 3 à l'écran de sortie 4, établissant ainsi un courant allant à la terre à travers la source de!tension connectée à l'écran 4 et retournant à l'écran d'entrée 3 par une résistance et un conducteur 8.
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La source de rayons X est excitée par un transformateur 11 avec un enroulement primaire relié, par les contacts nor- malement ouverts d'un relais 12, à une source convenable 13 de tension alternative. L'enroulement d'excitation du relais 12 peut être relié à la source de tension 13 par les contacts norma- lement fermés d'un relais 14 et par un interrupteur à main 15.
La bobine d'excitation du relais 14 est connectée dans les cir- cuits des électrodes principales d'un tube à décharge en atmosphère gazeuse 16, pourvu d'une électrode de commande. Le relais 14 et le tube 16 sont shuntés par une résistance 17 qui est reliée à la borne positive de la source de tension continue 18 par les contacts normalement ouverts d'un relais 19. La borne négative de la source de tension 18 est mise à la terre. La bobine d'excitation du relais 19 est reliée aux bornes de la source de tension représentée par la ligne 13, par l'intermédiaire de l'interrupteur à main 15.
L'extrémité de la résistance 17 éloignée des contacts normalement ouverts du relais 19 est connectée par une résistance 21 à l'anode d'un tube électronique à commande par grille 22 représenté ici sous la forme d'une tétrode, et par une paire de résistances 23 et 24 à la terre. L'anode de la tétrode 22 est connectée par une résistance variable 25 à l'électrode de commande du tube 16. La grille de commande du tube 22 est reliée à l'extrémité non mise à la terre de la résistance 7.
Un condensateur 26 est connecté entre la grille de commande et la cathode du tube 16, et est shunté par une paire de contacts normalement fermés du relais 19. Quand on désire utiliser l'obtu- rateur automatique 6 sur la caméra 5, on peut le connecter en parallèle avec les bornes d'entrée du transformateur 11.
Le système décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Quand l'interrupteur à main 15 est fermée le courant circule à travers celui-ci et les contacts normalement fermés
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du relais 14, de manière à alimenter le relais 12 par la source de courant 13. Le relais 12 alimente le transformateur 11, ce qui produit un faisceau de rayons X, émis par la source 1, qui irradie l'écran d'entrée 3 du tube intensificateur d'images 2, après avoir traversé l'objet examine. L'image lumineuse ainsi pro- duite sur l'écran 3 forme une image électronique correspondante, dont les électrons circulent dans le tube 2 et dans la résistance 7 et produisent une tension positive sur l'électrode de commande du tube 22 et, en même temps, une image lumineuse sur l'écran de sortie 4.
Il faut noter que les contacts normalement fermés du relais 19 court-circuitent le condensateur 26, aussi longtemps que le relais 19 n'est pas excité. Quand on a fermé l'interrupteur à main 15, comme décrit ci-dessus, le relais 19 excité décourt- circuite le condensateur 26 et ferme, en même temps, ses contacts nprmalement ouverts,ce oui relie l'extrémité inférieure de la résistance 17 à la borne positive de la source de tension 18.
A la fermeture de ces contacts normalement ouverts, une tension positive est appliquée à 1-'anode de la tétrode 22 et du courant circule dans ce tube, par la résistance 21 et par son chemin de dérivation comprenant la résistance 25 et le condensateur 26, vers la borne négative de la source 18, à travers la résistance 24. Ce courant, en traversant le condensateur 26, commence à le charger, mais sa capacité est suffisante pour que la grille de commande du tube 16 ne fasse pas passer immédiatement du courant entre les électrodes principales de ce dernier. En se fermant , les contacts normalement ouverts du relais 19 connectent aussi l'électrode supérieure du tube 16, par la bobine d'excitation du relais 14, aux bornes de la chute de tension provoquée par le courant dans la résistance 17.
Comme l'électrode de commande du tube 16 était initialement au potentiel de son électrode
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inférieure,ce tube n'était pas conducteur et aucun courant ne traversait la bobine d'excitation du relais 14. Au contraire, une tension suffisante est rapidement atteinte par le condensa- teur 26 pour provoquer une décharge d'arc dans le tube 16,à la suite de laquelle le relais 14 est excité et ouvre ses contacts fermés,, ce qui interrompt le passage du courant dans l'enroule- ment d'excitation du relais 12. Les contacts de ce dernier s'ou- vrent alors de manière à couper le courant de/la source 13 @ vers le tube à rayons X 1 et le mécanisme d'obturation 6.
Le faisceau de rayons X du tube 1 est donc interrompu après un laps de temps déterminé par le temps requis par le condensateur 26 pour se charger à une tension suffisante pour provoquer le pas- sage de courant dans le tube 16. La longueur de ce laps de temps peut être réglée à volonté à l'aide de la résistance variable 25.
La chute de tension dans la résistance 7 est propor- tionnelle à l'intensité du faisceau de rayons X qui frappe l'écran fluorescent d'entrée de l'intensificateur d'image 2, et cette chute de tension dans la résistance 7 détermine l'in- tensité du courant qui traverse la tétrode 22 et charge le condensateur 26. Plus le faisceau de rayons X de la source 1 est intense, plus intense est le-courant traversant la tétrode 22 et plus courte la durée de charge du condensateur 26 à un potentiel suffisant pour provoquer le passage du courant dans le tube 16 et l'interruption du faisceau de rayons X. Le faisceau est donc interrompu au moment où l'intégration dans le temps de son intensité atteint une valeur déterminée, variable d'ailleurs par réglage de la résistance variable 25.
Comme l'obturateur automatique 6 est mis aux bornes du circuit qui alimente le transformateur 11, il est évident que l'obturateur s'ouvre quand le transformateur amorce le @
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faisceau de rayons X, et qu'il se referme quand le faisceau de rayons X est interrompu. L'intégration dans le temps de l'exposition du film à la lumière, arrière l'obturateur 6, est donc aussi fixée à une valeur déterminée par la charge du condensateur 26. Quoique les contacts du relais 12 soient repré- sentés mis en série avec le transformateur 11 qui alimente le tube à rayons X, et avec l'obturateur 6, il est évident que ces contacts peuvent être connectés seulement dans l'un ou l'autre de ces circuits, suivant l'appareil correspondant à commander en fonction du dosage des rayons X.
Après l'exposition aux rayons X, terminée par l'ouver- ture des contacts du relais 14, le relais 12 ne peut pas être remis sous tension, si on n'ouvre pas l'interrupteur à main 15.
L'ouverture de ce dernier déconnecte la bobine d'excitation du relais 19 dont les contacts normalement ouverts se rouvrent de manière à interrompre le passage du courant continu de la source 18 dans les résistances 17, 23 et 24. Le tube à décharge en at- mosphère gazeuse 16 s'éteint à l'arrêt du passage du courant dans la résistance 17, permettant les contacts normalement fermés du relais 14 de fermerla bobine d'excitation du relais 12 pouvant ainsi être remise sous tension à la fermeture de l'interrupteur manuel 15. Au moment où le relais 19 est coupé, ses contacts normalement fermés se ferment et dissipent rapide- ment la charge du condensateur 26. Le système est ramené ainsi dans son état initial, avant le début du cycle d'opérations décrit.
Quoique l'invention ait été décrite dans son applica- tion à un dosage déterminé de rayons X, il est évident qu'elle peut être utilisée pour commander, en fonction d'une intégration dans le temps détenninée de radiations, tout type d'appareil pour lequel une telle régulation est souhaitable.