Tube à rayons % pour la production de rayons doux. La présente invention se rapporte à un tube à rayons X pour la production de rayons doux d'une longueur d'onde de l'or dre de deux Angstroms ou plus.
Pour certains buts médicaux, il est dé sirable de produire des rayons X doux parce qu'ils ont un pouvoir de péné tration très faible. Des tubes à rayons X durs ne conviennent pas à ces emplois parce que les rayons X à petite longueur d'onde pénètrent très profondément dans le corps et une très petite quantité seulement en est absorbée par les parties superficielles du corps traité.
La dureté -des rayons X produits dans un tube à rayons X du type à cathode chaude et à vide élevé dépend du voltage ap pliqué au tube. Avec un voltage inférieur à dix kilovolts, le tube à rayons X ne produira que des rayons X doux. Toutefois, les parois en verre des tubes à rayons X ordinaires sont tellement épaisses qu'elles absorbent pratiquement tous les rayons X doux pro duits.
Des tubes à rayons X doux ont été mu nis de fenêtres en différentes matières, telles que de la feuille d'aluminium et du verre Lindemann, pour la projection de rayons X doux à l'air libre. Dans un article inti- tulé "Die Erzeugung sehr weicher Strahlen paru dans la publication "Sitzungsberiahte der physikalisch-medizinischen Gesellschaft in Erlangen" (voir volume 37, pages 312 à 315),
Wehnelt et Trenkle ont décrit un tube à vide du type à cathode chaude avec une fenêtre en feuille d'aluminium, qui était ca pable -de projeter des rayons X doux à travers la fenêtre lorsque le tube était amené à fonc tionner avec une différence de potentiel d'environ 7000 Volts.
Une feuille d'aluminium d'une minceur de 0,001 mm telle qu'elle a été employée par Wehnelt et Trenkle, est extrêmement fra gile et si elle a une aire de surface considé- rable, il faut qu'elle soit supportée par un support métallique plus solide sur lequel il faut la fixer d'une manière étanche au gaz. Il faut que le support métallique, à son tour, soit également fixé sur la partie en verre de l'enveloppe d'une manière étanche au gaz. Cette construction est à la fois coû teuse et difficile à exécuter.
On a également rencontré des difficultés à dégazéifier les parties métalliques à. l'intérieur du tube sans détruire la fenêtre. Des fenêtres en verre de Lindemann présentent l'inconvénient que, par suite de la fragilité de cette ma tière, l'épaisseur d'une fenêtre capable de résister à la pression atmosphérique est li mitée à un minimum d'environ 0,2 mm, et à cette épaisseur, la majeure partie des rayons d'une longueur d'onde de trois Angstroms est absorbée par la fenêtre.
Au point de vue de la fabrication, le verre Lindemann présente un autre inconvénient en ce qu'il est difficile d'effectuer une bonne connexion étanche entre une mince pellicule de cette matière et les parties en verre ordi naire d'un tube. Un autre -désavantage du verre Lindemann est celui qu'il se détériore lorsqu'il est exposé à l'atmosphère, de sorte qu'il est nécessaire -de le revêtir d'une autre matière, telle que du vernis ou de la laque, pour le protéger. Il faut alors souvent re nouveler ce revêtement parce que les rayons eux-mêmes décomposent la matière de revê tement.
Le tube suivant l'invention ne présente pas ces inconvénients. Il comporte une enve loppe, une source -de rayons X doux, logée dans celle-ci et une fenêtre en matière vi treuse réunie avec la paroi de l'enveloppe da façon à former une partie de celle-ci, la dite fenêtre ayant une épaisseur de l'ordre de grandeur de 0,001 là 0,05 mm et étant con formée de façon à résister à la pression at mosphérique, en vue de laisser sortir du tube une fraction aussi grande que possible des rayons produits.
Pour les buts de la présente invention, l'épaisseur de la fenêtre doit être inférieure à 0,05 mm. En effet, par exemple avec une longueur d'onde de deux Angstroms, en considérant donc les plus pénétrant des rayons, une fenêtre en verre, par exemple en verre à.
chaux ordinaire, d'une épaisseur de 0,25 mm transmettra moins qu'une partie sur dix mille desdites radiations, une fenêtre de <B>0,126</B> mm d'épaisseur transmettra moins qu'un pour cent, une fenêtre de 0,05 mm d'épaisseur transmettra 14 pour cent, une fe nêtre de 0,025 mm d'épaisseur transmettra 40 pour cent, et une fenêtre de 0,0025 mm d'épaisseur transmettra environ 90 pour cent.
Avec une longueur d'onde de trois Angstroms, un verre de même nature de 0,025 mm d'épaisseur transmettra environ 5 pour cent des radiations, un verre de 0;0025 mm d'épaisseur environ 80 pour cent et un verre de 0,001 mm d'épaisseur environ 90 pour cent des radiations.
Des formes .d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, ià titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une coupe centrale Ion- gitudinale d'un tube à rayons X doux; Les fig. 2 -et 3 sont des coupes similaires, à plus grande échelle, de deux autres formes d'exécution.
Le tube représenté à la fig. 1 comporte une enveloppe de verre 1 avec une paroi rela tivement farte et renfermant un filament de cathode 2 et une anode 3. L'extrémité de sup port d'anode 4 du tube comporte un bouchon rentrant en verre 5 se terminant en un bouton 6, dans lequel est fixé par fusion un conduc teur d'entrée de courant 7 pour l'anode 3.
L'enveloppe 1 peut être formée, par exemple de verre à chaux ordinaire, de verre pyrex, etc., ou d'autres verres comprenant dans leur composition des éléments tels que du calcium, du sodium, du potassium, du plomb, du silicium, du fer, etc., dont le poids atomique est plus de 16.
La cathode 2 peut être établie en une matière quelconque émettant des électrons, mais de préférence elle sera faite en tungs- tène ou tantale en forme d'une bobine 8 montée dans une coupe de mise en foyer 9 comme d'habitude dans les tubes à rayons X. La coupe 9 est supporte par des con ducteurs d'entrée et de support 10 qui sont fixés par fusion dans le bouton 12 d'une tige 11 faisant .saillie vers l'extérieur et située à la face du tube adjacente à l'extrémité du tube 13 opposée à l'extrémité de support d'anode 4.
L'extrémité 13 du tube est élargie et pré sente une fenêtre 14 qui peut être composée de la même sorte -de verre que l'enveloppe. Cette fenêtre présente une forme bulbeuse.
Pour former la fenêtre 14, cette extrémité élargie est chauffée au chalumeau et un ef fet .d'aspiration est créé à l'intérieur du tube, de façon que le verre rendu plastique par le chauffage est rentré vers l'intérieur, le chauffage et l'effet d'aspiration étant conti nués jusqu'à ce qu'on ait obtenu la grandeur et l'épaisseur nécessaires de la partie bul beuse du tube.
La fenêtre 14 aura dans sa partie centrale cintrée une épaisseur de 0,001 à 0,05 mm. En: réglant de façon ap propriée l'application de chaleur, une aire considérable de la partie centrale de la fenê tre peut, par étirage, être rendue très mince et recevoir une épaisseur pratiquement uni forme, l'épaisseur de la paroi augmentant d'ailleurs graduellement de la portion cen trale vers le bord extérieur de la partie bul beuse.
Les fils d'entrée et de support 10 sont montés comme représenté en 15, de façon que la cathode 2 est disposée immédiatement près de la fenêtre 14 et en même temps la coupe de mise en foyer 9 est inclinée à partir de la fenêtre, de façon que les rayons cathodi ques émanant du filament 8 ne peuvent pas heurter la fenêtre, le filament 8 étant, dans ce but, retiré à l'intérieur de la coupe 9. La coupe de mise en foyer 9 dirige les rayons cathodiques sur le centre d'une cible 16, en tungstène ou thorium, fixé sur l'anode 3 par l'intermédiaire d'un disque de fixation 17 en tantale, molybdène ou tungstène.
L'anode 3. est de préférence établie en cuivre et supportée pax une douille 18 à l'extrémité 4 de l'enveloppe 1. Pour dissiper la chaleur produite par le bombardement de l'anode, celle-ci est faite très massive et as sez longue comme représenté. Pour une forte dissipation de chaleur, on peut prévoir un radiateur ou un dispositif de refroidissement à l'eau.
Afin de répartir les rayons sur une grande .superficie, la fenêtre cintrée 14 est établie avec une faible profondeur et avec. une grande .embouchure. Les électrodes sont également disposées à proximité immédiate de la fenêtre, de façon que le cône de rayons émis par le tube présente un grand angle d'ouverture.
Le tube à rayons X doux représenté à la fig. 2 est destiné particulièrement pour le traitement de la bouche et de la. gorge. Cette forme d'exécution comporte une enveloppe de verre 2,0 de forme cylindrique et renferme un tube en verre cylindrique 21 supporté à une extrémité dans l'enveloppe 20 par un,- douille 22'.
L'extrémité libre du tube 21 supporte .à son extérieur un écran métallique en forme de coupe 23, cet écran ayant une ouverture centrale 24 dans sa paroi de bout. L'extré mité libre du tube 21 supporte également une douille 25 en matière isolante .sur son inté rieur, cette .douille ayant une paire de rai nures longitudinales 26 disposées l'une en face de l'autre et taillées le long de sa. sur face intérieure, ces rainures servant à. sup porter par frottement une cathode en forme d'un filament en bobine 27 qui est d'un dia.
mètre légèrement plus grand que l'ouver ture 24.
Des conducteurs d'entrée 28 pour la bo bine 2.7 passent par des ouvertures 29 dans la paroi de bout de l'écran 23 et émergent de l'enveloppe 20 à peu près à la partie médiane de celle-ci pour rejoindre des bornes appro priées 30. Une .anode 31 -est supportée een.- tralement dans le tube 21 par une douille S2 et un. conducteur d'entrée de courant 33 pour l'anode 31 est fixé par fusion dans le bouton 35 d'une tige rentrante 34 de la même manière que celle décrite dans la première forme d'exécution pour les organes 5, 6 et 7.
Une fenêtre mince 36 similaire à la fe nêtre 14 de la fig. 1 est formée dans l'extré mité de l'enveloppe 20 qui est opposée à l'ex trémité supportant l'anode et en. alignement avec l'ouverture 24, la bobine -de filament 27 et l'anode 31. Les bornes 30 sont éloignées de cette fenêtre, afin de permettre l'inser tion de la fenêtre 36 et de la partie de l'enveloppe supportant la fenêtre dans la bouche du patient.
Dans la fig. 3, on a représenté une forme d'exécution destinée particulièrement au traitement de petites aires, telles que celles dans le nez ou .dans l'oreille. Ce tube peut être construit sensiblement de la même manière que le tube représenté à la fig. 2 à l'exception de la fenêtre qui -est construite comme petite fenêtre mince 36' formée dans un tube 37 d'un diamètre d'environ 12 mm. ou moins.
De préférence, la fenêtre 36' est formée dans une pièce de tube de verre 37 qui sera reliée ensuite par fusion à l'enve loppe 20', l'enveloppe 20', le tube 37 et la fenêtre 36' pouvant être composés de la même sorte de verre.
Il est bien entendu que dans la construc tion de tous les tubes susdécrits, il convien dra de dégazéifier à fond les électrodes comme cela est usuel aujourd'hui dans la construction des tubes à rayons X.
A cet ef fet, avant l'assemblage, les parties métalli ques sont chauffées au rouge pour en élimi ner la majeure partie des gaz qu'elles con tiennent, -et après l'assemblage, les électro des et les parties adjointes étant figées dans l'enveloppe, un vide élevé est créé dans celle-ci au moyen d'une pompe à vide et la dégazéification finale est effectuée par un bombardement électronique et un chauf fage par induction à haute fréquence,- pen dant que le tube est encore relié à la pompe à vide.
Après la dégazéification finale, le tube peut -être détaché de la pompe et des conditions de . fonctionnement constant peu vent être obtenues lorsque le tube èst mis en marche avec le potentiel nécessaire à la. pro duction de rayons X doux.
Si on le désire, une faible pression de 1 à 10 microns d'un gaz monoatomique, tel que .du néon, peut être admise dans l'enveloppe. Dans tous les cas, le traitement des électrodes et l'aména gement .des pressions -de gaz employées sont tels que l'appareil peut fonctionner pour pro duire des rayons X en l'absence .d'une ionisa tion gazeuse nuisible.
Lorsque pour le fonctionnement une pe tite différence de potentiel est imprimée aux fils d'entrée de la cathode et une -différence de potentiel désirée est imprimée aux con ducteurs d'entrée de l'anode et de la ca thode, des rayons X d'une longueur d'onde minimum connue seront produits dans le tube. Une fenêtre extrêmement mince n'ab sorbera que très peu des rayons X de la plus grande longueur d'onde, de façon que la ma jeure partie des rayons doux .sont disponibles pour les buts d'application envisagés.
Plus la fenêtre est épaisse, plus le nombre de rayons doux absorbés par la fenêtre sera grand et plus le rendement du tube .sera petit. Quand on augmente les différences de poteniel im primées à l'anode et à la cathode, les lon gueurs d'onde minimum des radiations pro duites seront réduites et une plus grande quantité de rayons durs pénétrant sera pro duite.
Si, par exemple, on désire produire des radiations d'une longueur d'onde entre :deux à quatre Angstroms, il faudra imprimer une différence de potentiel de 6 kilovolts entre l'anode et la cathode et en utilisant une fe nêtre d'une épaisseur de 0,001 mm, environ 90 pour cent des radiations produites pas seront par la, fenêtre. Si l'on désire obtenir des radiations d'une longueur d'onde mini mum de huit Angstroms, il faudra imprimer aux électrodes une différence de potentiel d'environ 1,5 kilovolts. Avec la même fe nêtre, un pourcentage plus faible des rayons sera émis par le tube.
On a trouvé que les. fe nêtres ayant du silicium comme élément pré dominant offrent la plus grande résistance au passage de rayons X d'une longueur d'onde d'environ sept Arigstroms, et à peu près à ce point, le coefficient d'absorption tombe, de façon que pour huit, neuf, .dix, onze et douze Angstroms, une plus. grande partie des rayons passera par la fenêtre que pour sept Angstroms.