Stabilisateur pour tubes<B>à</B> décharge d'électrons<B>à</B> cathode incandescente. L'invention est relative aux tubes<B>à dé-</B> charge -d'électrons, tels que, par exemple, des tubes<B>à</B> rayons X, qui fonctionnent par la production d'une décharge cl'électrckns indé pendamment de l'ionization gazeuse.
Le but de l'invention est de régler auto matiquement l'émission d'électrons par la cathode, de manière<B>à</B> maintenir constant le courant traversant le tube. Ceci est applica <B>ble</B> en particulier au fonetionnement d'un tube<B>à</B> rayons X du tube<B>à</B> cathode intan- descente pour assurer un débit constant de rayons X, même si le voltage de la source du courant de -chauffage de la cathode varie.
Le stabilisateur pour tubes<B>à</B> décharge d'électrons objet de la présente invention est destiné a permettre d'atteindre ce but; il est caractérisé par un dispositif établi de façon <B>à</B> être influencé par le courant<B>à</B> régler, et<B>à</B> agir automatiquement sur le courant de chauffage de la -cathode.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention. Fig. <B>1</B> montre schématiquement un appa reil<B>à</B> rayons X, 9,uquel est adaptée une pre mière forme d'exécution de l'objet de l'in vention; Fig. 2 est un graphique permettant de comparer les caractéristiques électriques d'un appareil équipé avec le stabilisateur selon l'invention avec celles d'un appareil non pourvu dudit stabilisateur; Fig. <B>3</B> est une vue de détail; Fig. 4 est une autre vue -de -détail mon trant<B>à</B> part les électrodesdu tube<B>à</B> rayons X;
Fig. <B>5</B> représente, schématiquement, une seconde forme -d'exécution.
Dans la première forme -d'exécution, re présentée fig. <B>1, 3</B> et 4, un tube<B>à</B> rayons X <B>1,</B> connu sous le nom de tube auto-redresseur Coolidge, est représenté relié<B>à</B> l'enroulement secondaire<B>à</B> haute tension du transforma teur 2, ce -dernier ayant un circuit primaire <B>à</B> basse tension relié<B>à</B> une source appropriée de -courant alternatif représentée par les con ducteurs<B>3</B> et 4.
Le tube<B>à</B> rayons X<B>1</B> con tient une cathode (fig. 4) consistant en un filament iehauffé <B>5,</B> entouré par un anneau focal<B>6,</B> et une anode<B>7</B> consistant en une tige de cuivre, dans laquelle est insérée une pièce <B>7'</B> en métal réfractaire, de préférence du tungstène. L'anode est disposée en bonne re lation thermique avec un radiateur<B>8.</B>
La cathode<B>5</B> du tube<B>à</B> rayons X est re liée par des -conducteurs<B>9, 10 à</B> l'enroule ment seconda-ire d'un transformateur<B>11,</B> dont le primaire est #cQnnecté en série a.vec une ré- sistance appropriée réglable<B>19-</B> aux conduc teurs<B>3</B> et 4. Une résistance 14 est intercalée dans le circuit<B>9, 10</B> en série avec l'enroule ment secondaire du transformateur<B>11.</B> En dérivation sur la résistance 14 sont disposés les contacts<B>là</B> et<B>16</B> d'un rupteur<B>à</B> vibration, le contact<B>16</B> étant porté par une vis de posi tion réglable.
Ce rupteur se ferme et s'ouvre très rapi dement pendant le fonctionnement du tube, les durées relatives des périodes d'ouverture eomparées aux périodes de fermeture étant déterminées par la force (lu courant traver sant l'électro-aimant<B>17,</B> dont l'enroulement est intercalé sur le conducteur<B>18</B> conduisant le courant passant de la cathode<B>à</B> l'anode<B>à</B> travers le tube<B>à</B> rayons X.
Ce rupteur<B>à,</B> vibration est représenté<B>à</B> part (fig. <B>3).</B> L'armature vibrante<B>19</B> de l'aimant est soumise, dans son mouvement descendant.<B>à</B> l'action antaconiste d'un res sort 20, dont la tension peut être réglée au moyen d'une vis 21. De préférence ce vibra teur est réglé de manière<B>à</B> fonctionner syn- ühroniquement avec<B>la,</B> source de courant al ternatif.
Un condensateur H est relié aux contacts <B>15</B> et<B>16</B> pour réduire l'étincelle (le rupture. En se reportant au graphique représenté, fig. 2, on voit que -dans un appareil analogue <B>à</B> celui représenté fig. <B>1,</B> mais clans lequel la résistance 14 et le rupteur<B>à</B> vibration relié en dérivation sont omis et dans lequel la ea- thode incandescente est chauffée sans réglage par un transformateur alimenté par une source de courant dont la tension varie, le courant allant de la, cathode<B>à</B> l'anode,<B>à</B> ira- -vers le tube, varie avec les variations de po tentiel (lu courant de ehauffage de<B>la,
</B> cathode dans un rapport représenté par la courbe<B>23.</B> Le voltage aux bornes de l'enroulement pri maire du transformateur -de chauffage du filament a été porté en fig. 2 en abscisses pour une série de voltages allant de<B>70 à 87</B> volts, les valeurs -correspondantes -du courant entre la, cathode et l'anode étant portées en ordonnées de 4<B>à 30</B> milliampères.
On re marque que, lorsque le voltage<B>du</B> fransfor- mateur -de chauffage du filament s'accroît, le courant traversant le tube augmente très rapidement; par exemple pour un accroisse ment<B>de</B> la tension ide <B>812 à 87</B> volts, c'est-à- dire un accroissement d'environ<B>5,1</B> 'Xo. ce courant s'accroît de 20<B>à 30</B> milliampères, ce qui équivaut<B>à</B> un accroissement d'envi ron<B>50 %.</B>
Lorsqu'un tel appareil est relié<B>à</B> un ré seau ordinaire, surtout si le même réseau ali mente des moteurs<B>à</B> grandes variations de charge, (le grandes variations peuvent se pro duire dans l'émission du tube<B>à</B> rayons X. Par suite, la constance -d'une émission de rayons X -donnée sera extrêmement diffitile <B>à</B> maintenir.
Par contre, lorsqu'un tube<B>à</B> rayons X<B>à</B> cathode incandescente est muni d'un stabili sateur dont le fonctionnement, est déterminé par le courant passant<B>à</B> travers le tube, le courant transmis peut devenir pratiquement constant, même pour de grandes variations de voltage, #camme l'indique la. courbe 24.
Dans ce cas, un accroissement de voltage du ré seau de<B>82 à 87</B> volts ne produit pas de chan gement appréciable -de courant, et, même un plus grand accroissementde voltage du réseau de<B>82 à</B> 120 volts, par exemple, ne provoque qu'un accroissement de courant, d'un milli ampère environ, -ce qui fait une augmentation -de courant de<B>10 %</B> pour une augmentation de voltage de 46<B>%.</B> Dans la, pratique, le transformateur (le ehauffage du filament d'un tube<B>à</B> rayons X n'est jamais soumis<B>à</B> d'aussi grandes variations de son voltage primaire; t'est pourquoi le courant passant <B>à,</B> travers le tube est maintenu pratiquement constant.
L'action du stabilisateur est pro duite par les variations dans l'attraction ma- gn6tique du noyau -de l'aimant<B>17</B> sur l'ar mature<B>19</B> du rupteur<B>à</B> vibration, comme <B>déjà</B> indiqué. Par exemple un accroissement du courant traversant le tube cause un ac croissement correspondant dans<B>la</B> durée de la période pendant laquelle les contacts<B>15</B> et<B>16</B> sont séparés et la résistance 14 est intercalée en série dans le circuit<B>9, 10</B> pen dant des périodes relativement longues par quoi l'affaiblissement du courant de chauf fage de la cathode est rendu suffisant pour s'opposer<B>à</B> tout accroissement subséquent de la température de la cathode.
De même, une faible diminution de courant.amènera. un af faiblissement de l'attraction de l'aimant<B>17,</B> ce qui aura pour effet d'accroître la durée rela tive de fermeture du circuit de chauffage de la cattode et d'augmenter ce courant de chauffage. Comme l'émission d'électrons de Io, cathode varie rapidement avec<B>la</B> tempèrit- fure, il suffit dun faible réglage de la tem pérature de la cathode pour maintenir l'émis sion d'électrons de la cathode pratiquement constante.
Dans certains cas l'objet de l'invention trouve son application pour rendre pratique ment constant le courant traversant le bibp d'lin appareil<B>à</B> rayons X ayant une résis tance en série avec le primaire d'un transfor mateur<B>à</B> haut voltage pour limiter le courant qui peut être émis par ce transformateur. Par exemple clans des dispositifs d'émission de rayons X fonctionnant<B>à,</B> des voltages ex cessivement hauts, comme on en emploie, par exemple, dans la thérapeutique, de telles ré sistances peuvent être utilisées pour limiter le courant<B>à</B> une valeur qui ne soit pas fatale <B>à</B> la vie.
Dans la forme d'exécution représentée fig. <B>5,</B> l'objet de l'invention est montré appli- qu6 <B>à</B> un appareil<B>à</B> rayons X destiné<B>à</B> fonc- fionner avec une résistance réglable<B>26</B> en série avec l'enroulement primaire d'un trans formateur<B>à</B> haute tension<B>27.</B> Le tube<B>à</B> rayons X<B>28,</B> dans ce cas,
est relié aux en roulements secondaires du transformateur<B>27</B> en série a<B>'</B> vec un redresseur mécanique<B>29</B> ac- tionii6 par<B>un</B> moteur électrique synchrone <B>30.</B> Ce moteur peut être alimenté par un cou rant qui arrive par le<B>*</B> s conducteurs<B>31</B> reliés aux conducteurs principaux 32 alimentant le transformateur<B>26.</B> La cathode<B>5</B> du tube<B>à</B> rayons X est alimentée par un courant de chauffage par un transformateur<B>11</B> dans l'enroulement primaire duquel sont intercalés les contacts<B>là, 16</B> d'un rupteur<B>à</B> vibration commandés par un aimant<B>17,</B> lequel est relié, par les conducteurs<B>33,</B> 34,
en série avec les enroulements secondaires<B>35, 36</B> dit trans formateur<B>à</B> haute tension. Une résis tance 14 est connectée en dérivation sur les contacts<B>15</B> Qt <B>16.</B>
L'appareil représenté fig. <B>5</B> est semblable <B>à</B> l'ippareil représenté fi-.<B>1,</B> sauf qu'on<B>y</B> emploie une résistance dans le primaire du transformateur principal<B>27,</B> laquelle rend récessaire un redresseur en série avec le tubc à rayons X pour protéger le tube du haut potentiel pendant les périodes de polarité renversée.
Stabilizer for tubes <B> with </B> electron discharge <B> with </B> incandescent cathode. The invention relates to <B> electron discharge </B> tubes, such as, for example, X-ray <B> </B> tubes, which function by producing a discharge of electrockns independently of the gas ionization.
The object of the invention is to automatically regulate the emission of electrons by the cathode, so as to keep the current passing through the tube constant. This is particularly applicable <B> ble </B> to the operation of an <B> </B> X-ray tube from the <B> to </B> intan- descent cathode tube to ensure a constant flow of rays. X, even if the voltage of the cathode heater current source varies.
The stabilizer for electron discharge tubes which is the object of the present invention is intended to achieve this aim; it is characterized by a device established in such a way <B> to </B> be influenced by the current <B> to </B> set, and <B> to </B> act automatically on the heating current of the -cathode.
The appended drawing represents, <B> to </B> by way of example, two embodiments of the object of the invention. Fig. <B> 1 </B> shows schematically an X-ray <B> </B> apparatus, 9, which is adapted to a first embodiment of the object of the invention; Fig. 2 is a graph making it possible to compare the electrical characteristics of an apparatus equipped with the stabilizer according to the invention with those of an apparatus not provided with said stabilizer; Fig. <B> 3 </B> is a detail view; Fig. 4 is another detail view showing <B> to </B> apart the electrodes of the X-ray tube <B> </B>;
Fig. <B> 5 </B> represents, schematically, a second form of execution.
In the first form of execution, shown in fig. <B> 1, 3 </B> and 4, an <B> X-ray </B> tube <B> 1, </B> known as the Coolidge self-rectifying tube, is shown connected <B > to </B> the secondary <B> to </B> high voltage winding of transformer 2, the latter having a low voltage <B> to </B> primary circuit connected <B> to </ B > an appropriate source of alternating current represented by conductors <B> 3 </B> and 4.
The <B> X-ray </B> tube <B> 1 </B> contains a cathode (fig. 4) consisting of a heated filament <B> 5, </B> surrounded by a focal ring <B > 6, </B> and an anode <B> 7 </B> consisting of a copper rod, into which is inserted a piece <B> 7 '</B> of refractory metal, preferably tungsten. The anode is placed in good thermal relation with a <B> 8. </B> radiator.
The <B> 5 </B> cathode of the X-ray tube <B> </B> is connected by conductors <B> 9, 10 to </B> the second winding of a transformer <B> 11, </B> whose primary is # cQnnected in series with suitable resistance adjustable <B> 19- </B> to conductors <B> 3 </B> and 4. A resistor 14 is interposed in the circuit <B> 9, 10 </B> in series with the secondary winding of the transformer <B> 11. </B> In shunt on resistor 14 are arranged the contacts <B> there </B> and <B> 16 </B> with a <B> vibrating </B> switch, the contact <B> 16 </B> being carried by an adjustable position screw.
This breaker closes and opens very quickly during the operation of the tube, the relative durations of the opening periods compared to the closing periods being determined by the force (the current through the electromagnet <B> 17, </B> whose winding is interposed on the conductor <B> 18 </B> conducting the current passing from the cathode <B> to </B> the anode <B> to </B> through the tube <B> to </B> X-rays.
This <B> to, </B> vibration breaker is shown <B> to </B> part (fig. <B> 3). </B> The vibrating armature <B> 19 </B> of the The magnet is subjected, in its downward movement. <B> to </B> the antaconist action of a res out 20, the tension of which can be regulated by means of a screw 21. Preferably this vibrator is regulated so <B> to </B> work syn- ühronically with <B> the </B> alternating current source.
A capacitor H is connected to contacts <B> 15 </B> and <B> 16 </B> to reduce the spark (the rupture. Referring to the graph shown, fig. 2, we see that -in a apparatus similar <B> to </B> that shown in fig. <B> 1, </B> but in which the resistor 14 and the vibration switch <B> to </B> connected in shunt are omitted and in which the Incandescent ea- thode is heated without adjustment by a transformer supplied by a current source whose voltage varies, the current going from the cathode <B> to </B> the anode, <B> to </B> will - -to the tube, varies with variations in potential (the heating current of <B> la,
</B> cathode in a ratio represented by the curve <B> 23. </B> The voltage across the primary winding of the filament heating transformer has been plotted in fig. 2 on the abscissa for a series of voltages ranging from <B> 70 to 87 </B> volts, the corresponding values of the current between the cathode and the anode being placed on the ordinate from 4 <B> to 30 </ B> milliamperes.
It is noted that when the voltage <B> of the </B> converter-heater of the filament increases, the current through the tube increases very rapidly; for example for an increase <B> of </B> the voltage ide <B> 812 to 87 </B> volts, that is to say an increase of approximately <B> 5.1 </ B > 'Xo. this current increases from 20 <B> to 30 </B> milliamps, which is equivalent to <B> </B> an increase of approximately <B> 50%. </B>
When such a device is connected <B> to </B> an ordinary network, especially if the same network powers motors <B> at </B> large load variations, (large variations can occur in the emission of the X-ray tube <B> </B>. As a result, the constancy -of an X-ray emission-given will be extremely difficult <B> to </B> maintain.
On the other hand, when a tube <B> with </B> X-rays <B> with </B> incandescent cathode is provided with a stabilizer, the operation of which is determined by the current passing <B> to </ B> through the tube, the current transmitted can become practically constant, even for large variations in voltage, #camme indicates this. curve 24.
In this case, an increase in line voltage from <B> 82 to 87 </B> volts does not produce any appreciable change in current, and even a greater increase in line voltage from <B> 82 to </B> 120 volts, for example, only causes an increase in current, of about a milliampere, - which makes an increase in current of <B> 10% </B> for an increase in voltage of 46 <B>%. </B> In practice, the transformer (the heating of the filament of a tube <B> to </B> X-rays is never subjected <B> to </B> such large variations in its primary voltage; this is why the current passing <B> to, </B> through the tube is kept nearly constant.
The action of the stabilizer is produced by the variations in the magnetic attraction of the core of the magnet <B> 17 </B> on the mature artery <B> 19 </B> of the breaker <B > to </B> vibration, as <B> already </B> indicated. For example an increase in the current through the tube causes a corresponding increase in <B> the </B> duration of the period during which the contacts <B> 15 </B> and <B> 16 </B> are separated and resistor 14 is interposed in series in circuit <B> 9, 10 </B> for relatively long periods whereby the weakening of the heating current of the cathode is made sufficient to oppose <B> to any subsequent increase in cathode temperature.
Likewise, a slight decrease in current will bring. a weakening of the attraction of the magnet <B> 17, </B> which will have the effect of increasing the relative closing time of the heating circuit of the cattode and of increasing this heating current. Since the electron emission of Io, cathode varies rapidly with <B> the </B> temperature, a small adjustment of the temperature of the cathode is sufficient to maintain the electron emission of the cathode. practically constant.
In certain cases the object of the invention finds its application to make practically constant the current passing through the bibp of an X-ray apparatus having a resistance in series with the primary of a transformer. High voltage <B> </B> mater to limit the current that can be emitted by this transformer. For example, in X-ray emitting devices operating <B> at, </B> excessively high voltages, as used, for example, in therapy, such resistors can be used to limit the current. <B> to </B> a value that is not fatal <B> to </B> life.
In the embodiment shown in fig. <B> 5, </B> the object of the invention is shown in application <B> to </B> an X-ray apparatus <B> for </B> intended <B> for </B> operate with an adjustable resistor <B> 26 </B> in series with the primary winding of a high voltage <B> </B> transformer <B> 27. </B> The tube <B > at </B> X-rays <B> 28, </B> in this case,
is connected to the secondary bearings of the transformer <B> 27 </B> in series a <B> '</B> with a mechanical rectifier <B> 29 </B> actionii6 by <B> a </ B > synchronous electric motor <B> 30. </B> This motor can be supplied by a current which arrives by the <B> * </B> s conductors <B> 31 </B> connected to the main conductors 32 supplying power the transformer <B> 26. </B> The cathode <B> 5 </B> of the X-ray tube <B> </B> is supplied with a heating current by a transformer <B> 11 </ B > in the primary winding of which the contacts <B> there, 16 </B> of a vibration switch <B> </B> controlled by a magnet <B> 17, </B> which is connected are interposed , by drivers <B> 33, </B> 34,
in series with the secondary windings <B> 35, 36 </B> called high voltage transformer <B> </B>. A resistor 14 is connected in shunt on contacts <B> 15 </B> Qt <B> 16. </B>
The apparatus shown in fig. <B> 5 </B> is similar <B> to </B> the device shown fi-. <B> 1, </B> except that <B> y </B> is used in the primary of the main transformer <B> 27, </B> which necessitates a rectifier in series with the x-ray tubc to protect the tube from high potential during periods of reverse polarity.