Brevet FR2459548A1 — publié le 19810109

-1 - L'invention concerne, d'une manière généra- le, les tubes intensificateurs d'image et a, plus par- ticulièrement, trait à une structure perfectionnée sup- portant un substrat sous tension élevée dans un tube intensificateur d'image à rayons X. Il a été développé récemment un tube inten- sificateur d'image de grandes dimensions, du type à induction par proximité, lequel est décrit dans les brevets 7.U.A. nO 4.104.516 et 4. 140.900. Dans un tel tube, on forme une photocathode-scintillateur sur une plaque qui est suspendue, à l'intérieur d'une envelop- pe tubulaire métallique, par l'intermédiaire de tiges isolantes, entre une fenêtre d'entrée métallique con- cave vers 1'intérieur et un écran de sortie formé par un luminophore déposé sur une fenêtre de visualisation en verre. L'ensemble constitué par la plaque et la photocathode-scintillateur est mis sous tension élevée par l'intermédiaire de l'une des tiges isolantes, cette tension élevée étant appliquée entre l'enseml1e précité et l'enveloppe tubulaire métallique. Il existe donc un risque élevé de décharge électronique ou corona entre le bord de la plaque et les parois intérieures de l'en- veloppe tubulaire. Une telle décharge est à craindre plus vraissemblablement sur les bords de l'ensemble constitué par la plaque et la photocathode-scintilln- teur qui, dans le dispositif décrit dans les brevets précités, a la forme générale d'un disque. Le risque de décharge est moindre vers le centre de la plaque que sur ses bords. La probabilité d'une décharge en un empla- cement particulier de la plaque est proportionnelle à une fonction exponentielle du gradient de tension en cet emplacement. Le gradient de tension est accru en tout emplacement o la surface de la plaque forme un bord effilé ou une pointe. Ainsi, la zone de raccorde- ment des tiges isolantes ou de support à potentielle- ment un gradient de tension plus élevé que les autres zones de la plaque. Dans le tube décrit dans les bre- vets précités, les tiges de support se fixent tangen- tiellement à la plaque, en des emplacements décalés vers l'intérieur par rapport au bord circulaire exté- rieur de cette plaque, soit sur la surface plane de la plaque o le gradient de tension est moins élevé qu'au bord. La surface extérieure des tiges de support isolantes est revêtue d'un matériau légèrement conduc- teur, tel que de l'oxyde de chrome, pour éliminer les charges accumulées. Le gradient de tension est de l'or- dre de 20.000 V, ou moins, par centimètre, sur la lon- gueur des tiges de support. En raison des tensions uti- lisées, une certaine longueur de tige semblait néces- saire afin de ne pas dépasser le gradient de tension mentionné; toutefois, pour réduire le diamètre d'un tube intensificateur d'image à tension élevée il était alors nécessaire de fixer les tiges sur la plaque, sous un angle tangentiel par.rapport à la circonférence de cette plaque, de sorte que les tiges ne se situaient pas radialement à partir de l'axe du tube. Cette dispo- sition permettait de loger une plus longue tige à l'in- térieur de l'enveloppe tubulaire. Aux emplacements -le fixation des tiges de support sur la plaque, ces tiges se trouvaient en saillie par rapport à la surface plane de cette plaque. Une telle disposition rend nécessaire un écran corona autour du bord de la plaque. Et l'ûti- lisation d'un écran corona avec des tiges de support relativement épaisses accroit la longueur du tube inten- sificateur d'image. En accroissant la longueur du tube, on ac- croit le poids de ce tube ainsi que la hauteur de l'ap- pareillage dans lequel il est utilisé pour des examens -3- fluoroscopique. Or, un tube de poids réduit permet une construction plus simple et plus facile de la table fluoroscopique, et un appareillage de hauteur réduite, soit un tube de longueur réduite, se traduit par une meilleure visualisation pour des radiologues de petite taille, au cours d'un examen direct. La structure de support antérieure, outre ces problèmes de conception, présente des problèmes de fabrication. Dans ce modèle, en effet, les tiges sont d'abord fixées à l'ensemble photocathode-scintil- lateur, et la totalité de la structure est ensuite placée à l'intérieur du tube. Une mise en place pré- cise à l'intérieur du tube est relativement difficile, et l'assemblage du tube prend alors plus de temps. De même, la procédure de soudage des tiges de support est relativement longue et coûteuse. Si, juste avant l'as- semblage du tube ou au cours de cet assemblage, une tige de support s'avère défectueuse, c'est la totalité de l'ensemble qui doit être ôté de l'enveloppe pour remplacer cette tige, ce qui accroit le coût de fabri- cation du tube. Il existe aussi le problème de l'ab- sence de parties normalisées. Si le substrat doit être modifié, pour une version de tube à deux étages par exemple, diverses parties doivent tre étudiées pour être adaptées à la nouvelle structure de support haute tension. Les inconvénients évoqués et les autres inconvénients des structures de support pour substrat sous tension élevée, utilisables dans un tube inten- sificateur d'image, sont éliminés dans la structure conforme à l'invention qui comporte un certain nombre de tiges électriquement isolantes disposées dans le plan du substrat plan, chacune de ces tiges étant fi- xées perpendiculairement, par une extrémité, au bord du substrat, l'autre extrémité étant fixée à l'enve- -4- loppe tubulaire. Dans un exemple de réalisation recommandé, conforme à l'invention, l'extrémité des tiges Qui est fixée au substrat comporte un ergot saillant. La struc- ture de support comporte, par ailleurs, un anneau à bord arrondi circulaire. Des évidements sont prati- qués, à certaine distance l'un de l'autre, sur la cir- conférence de cet anneau, pour recevoir les ergots de tige. Un organe de recouvrement est prévu pour chacun des évidements. Lorsque l'ergot est engagé dans l'évi- dement, et l'organe de recouvrement, placé dans cet évidement, le bord de l'anneau présente une surface lisse, ce qui réduit le gradient de tension en ce point et minimise le risque d'une décharge électronique ou corona. Dans un exemple de réalisation conforme à l'invention, la structure de support comporte, en ou- tre, des moyens permettant de monter le substrat de manière amovible à l'intérieur de l'anneau. Dans cet exemple de réalisation, l'anneau peut être électrique- ment conducteur ou comporter des contacts pour que les connexions haute tension puissent être faites sur une ou plusieurs des tiges de support qui portent les con- ducteurs. Dans le premier exemple de réalisation, une A eule des tiges de support porte un conducteur élec- trique, l'anneau étant électriquement raccordé à ce conducteur et au substrat lui-même. Comme précédemment mentionné, il est sou- haitable que les tiges de support aient une certaine longueur afin de réduire le gradient de tension. Dans l'exemple de réalisation recommandé, on prévoit à cette fin, sur la paroi de l'enveloppe du tube, un certain nombre d'ouvertures à certaine distance l'une de l'au- tre; un manchon creux, saillant radialement, est fixé sur la paroi de l'enveloppe au niveau de chaque ouver- -5- ture. L'extrémité de chaque tige de support, oui est opposée à l'anneau, est montée sur un capuchon ou bouchon, dans l'un des manchons creux à extrémité ou- verte et saillant extérieurement. De la sorte, une partie de chaque tige de support se trouve en saillie par rapport à la surface extérieure de l'enveloppe tubulaire. Le substrat, monté dans un anneau, peut facilement être remplacé et un plus grand nombre de pièces peuvent être normalisées, ce qui permet diffé- rentes versions du m8me tube intensificateur d'image de base. Par ailleurs, si une partie de la structure de support ou du substrat s'avère défectueuse au cours de l'assemblage, il n'est pas nécessaire de remplacer la totalité du dispositif. La structure conforme à l'invention pré- sente également l'avantage de permettre un assemblage par soudage plus facile que ne le nermettait la struc- ture antérieure qui exigeait d'ajuster simultanément la totalité de l'ensemble constitué par le substrat et les tiges de support. L'invention est, de plus, caractérisée en ce que la longueur du tube est réduite puisqu'on fixe les tiges de support perpendiculairement au bord de l'anneau de support plutÈt que tangentiellement au substrat comme dans les dispositifs antérieurs. L'invention a donc pour objectif une struc- ture de support pour substrat sous tension élevée, uti- lisée dans un tube intensificateur d'image, et telle que l'assemblage et la fabrication du tube en sont sim- plifiées. L'invention a également pour objectif une structure de support pour substrat sous tension élevée, utilisée dans un tube intensificateur d'image, et telle qu'elle permet de réduire la longueur du tube. -6- L'invention a encore pour objectif une structure de support pour substrat sous tension élevée, utilisée dans un tube intensificateur d'image, et telle qu'elle réduit le risque d'une décharge électronique ou corona. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent: Figure 1, une vue en perspective d'une partie de tube intensificateur d'image, avec enveloppe et la structure de support conforme à l'invention; Figure 2, une vue en coupe horizontale du tube illustré Figure 1, prise perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'enveloppe du tube; Figure 3, une vue en coupe verticale pri- se selon la ligne 3-3 de la Figure 2; Figure 4, une vue éclatée en perspective illustrant le montage des tiges de support isolantes conformes à l'invention; -. Figure 5, une vue éclatée en perspective illustrant le montage de l'une des tiges de support d'entrée électrode conformes à l'invention; Figure 6, une vue éclatée en perspective, à grande échelle, d'une partie de l'enveloppe du tube intensificateur d'image illustré Figure 1, avec l'une des tiges de support isolantes; Figure 7, une vue éclatée en perspective d'une partie de l'enveloppe du tube intensificateur d'image, illustrant le montage d'une tige de support d'entrée haute tension; 30. Figure 8, une vue éclatée en perspective d'une partie de l'anneau de support haute tension con- forme à l'invention, avec tige de support d'entrée haute tension; et Figure 9, une vue en coupe verticale se- lon la ligne 9-9 de la Figure 2. - 7- On a représenté en 10 Figures 1 et 2 l'en- veloppe métallique d'un tube intensificateur d'image du type à induction par proximité. On trouvera la description de ce type de tube dans les brevets SUA no 4.104.516 et 4.140.900. On peut voir Figure 3 que l'enveloppe est fermée à une extrémité par une fenêtre d'entrée métallique 12, concave vers l'intérieur, et, à l'autre extrémité, par une fenêtre en verre 14, de sortie, sur laquelle est formé un écran d'affichage par dépôt d'un luminophore. Entre les fenêtres 12 et 14, est suspendu un substrat sous tension élevée 16 qui, dans cette version à étage unique de tube inten- sificateur d'image, forme un ensemble photocathode- scintillateur. Le fonctionnement du tube est décrit en détails dans les brevets précédemment mentionnés et ne- sera donc pas repris dans cet exposé, sauf pour rappe- ler qu'on applique une tension élevée entre le substrat 16 et le luminophore de l'écran d'affichage 18 formé sur la fenêtre 14. L'enveloppe 10 du tube étant métallique, il est nécessaire que le substrat 16 soit suspendu à partir de cette enveloppe par l'intermédiaire d'élé- ments isolants. Conformément à l'invention, on utilise à cette fin des tiges de support 20 qui sont radiale- ment en saillie par rapport au substrat et sont en un matériau électriquement isolant. Une extrémité de ces tiges de support est fixée perpendiculairement au bord d'un anneau de support 22, l'autre extrémité étant fi- xée à l'enveloppe 10. L'une des tiges de support, référencée en 24, est creuse et enferme un conducteur 26 raccordé à une source haute tension (non représentée). On a illustré Figures 4 et 5 la structure des tiges de support 20 et 24. La tige de support ?0 se compose d'un corps en matériau céramique isolant 26 -8- portant un revêtement d'oxyde de chrome qui permet d'éliminer les charges électrostatiques accumulées. L'extrémité du corps 26 qui doit être fixée à l'an- neau 22 présente un évidement 30 dans lequel s'adapte un ergot 28 en aluminium anodisé. A l'autre extrémité du corps 26, est formé un évidement taraudé 32 qui reçoit un ergot fileté 34. L'extrémité libre de l'er- got 34 se visse dans un disque en acier inoxydable ou capuchon 36. La tige de support 24, qui enferme le con- ducteur d'électrode, se compose d'un tube creux en verre 38, fermé à une extrémité et portant, à cette extrémité un ergot 40 en alliage AN (de type KOVAR) adapté aux caractéristiques de dilatation thermique du verre. L'autre extrémité du tube 38 est montée sur un adaptateur 42 en alliage AN qui est soudé dans une collerette 44. On peut voir Figures 6 et 7 que l'enveloppe du tube comporte des ouvertures 46 pratiquées dans sa paroi et que des tubes ou manchons 48, faisant ra- dialement saillie de la-face extérieure de cette paroi, y sont fixés par raccordement au bord des ouvertures. Chaque corps de tige 26 est inséré coaxialement dans un manchon 48 jusqu'à ce que le capuchon d'extrémité 36 vienne fermer l'extrémité extérieure de la pa-tie creu- se du manchon. Le capuchon 36 est soudé dans la partie creuse pour sceller l'extrémité du manchon, comme il est illustré Figure 2. L'extrémité du manchon 48, dans lequel est suspendu le tube 38 enfermant le conducteur d'électrode, est pourvue d'une collerette d'extrémité qui s'adapte à la collerette 44 fixée sur ce tube. * Un joint en cuivre 52 est monté entre les collerettes 44 et 50 qui sont fixées l'une à l'autre au moyen de boulons 54. De même que les corps de tige 26, le tube 38 est suspendu coaxialement dans le tube 48 et fait -9- saillie à l'intérieur de l'enveloppe 10. On peut voir, notamment Figures 2 et 8, aue le bord de l'anneau 22 est arrondi afin de réduire le gradient de tension. Des évidements 56, dans les- quels sont formées des encoches ou rainures 58 afin de recevoir les ergots 28 et 40, sont prévus sur le pourtour de l'anneau 22, à distance l'un de l'autre. On remarquera que les rainures 48 sont formées radia- lement. Les organes de recouvrement 60, qui s'adap- tent dans les évidements 56, sont également à bord ar- roncli de sorte que le bord de l'anneau 22 soit arrondi sans interruption lorsque ces organes sont mis en place. Chaque organe de recouvrement est fixé dans son évide- ment au moyen de vis 62. On peut voir que les organes de recouvrement 60 enferment alors les ergots 28 et 40 dans les rainures 50. L'anneau de support 22 est ainsi suspendu à l'intérieur de l'enveloppe 10, sur les extr4- mités des ergots 28 et 40. On peut voir, notamment Figures 2 et 9, eue le substrat 16, qui est suspendu à l'intérieur de l'en- veloppe 10 du tube par l'intermédiaire de l'anneau 22, se présente sous la forme d'une plaque qui peut être rectangulaire avec coins arrondis ou qui peut avoir toute autre forme permettant de la monter dans l'anneau 22. La forme du substrat 16 dépend en fait du type de tube intensificateur d'image. Dans un tube intensifica- teur d'image à étage unique, du type décrit dans les brevets précédemment mentionnés, le substrat 16 est une plaque métallique transmettrice de ranrons X sur laquelle sont déposées les couches constituant le scintillateur et la photocathode. Dans un tube intensificateur d'ima- ge à deux étages, le substrat peut prendre la forme d'un élément en fibres optiques sur une face duquel est dé- posée une couche de luminophore, une couche de matériau de photocathode étant déposée sur l'autre face. Dans une telle version, le bord du substrat porte une ban- de conductrice pour que les deux faces de l'éleément soit au même potentiel. Dans un autre tube intensifi- cateur d'image, le substrat peut également prendre la forme d'un élément en fibres optiques avec une face revêtue d'une couche de luminophore et l'autre face revêtue d'une couche de matériau de photocathode, mais des contacts électriques distincts sont à prévoir pour les deux faces. Il faut donc alors prévoir deux tiges de support 24 enfermant deux conducteurs d'amenée pour les deux faces de l'élément. Dans ce cas, l'anneau de support 22 sera, soit en matériau isolant, ou en métal mais avec isolement du point de contact des tiges de support. Pour permettre le remplacement du substrat 16 monté à l'intérieur de l'anneau 22, ce dernier est pourvu d'une encoche ou épaulement sur son pourtour intérieur, afin de former butée pour le substrat. Des plaques de recouvrement 68 maintiennent le substrat 16 dans l'épaulement 66. Les plaques de recouvrement 68 sont fixées sur l'anneau 22 au moyen de vis 70. On voit donc cue le substrat sous tension élevée du tube peut être aisément monté dans l'anneau de support 22 et démonté de cet anneau, de même que ce dernier peut être aisément assemblé sur les tiges de support et désassembler de ces tiges, ce qui simpli- fie grandement la fabrication et le montage des tubes intensificateurs d'image du type à induction. Et étant donné que la structure de support est une structure radiale dont l'épaisseur est comparable à celle de l'anneau de support et du substrat, la longueur totale du tube est réduite. Il est entendu que la description a été faite à titre d'exemple non-limitatif, et que des va- riantes peuvent être envisagées sans, pour celà, sor- tir du cadre de l'invention. -11 - R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Structure de support pour substrat sous tension élevée, placé dans l'enveloppe (10) sous vide d'un tube intensificateur d'image du type à induction par proximité, lequel tube comporte par ailleurs une fenêtre d'entrée (12), une fenêtre de sortie (14), un écran d'affichage (18) formé sur la fenêtre de sortie et une photocathode plane portée par le substrat (16) qui est monté entre la fenêtre d'entrée et l'écran d'affichage, cette structure de support étant carac- têrisée en ce qu'elle se compose de tiges (20, 24) électriquement isolantes montées dans le plan du subs- trat, avec une de leurs extrémités raccordée Dernendi.- culairement au bord de ce substrat et leur autre ex- trémité raccordée à l'enveloppe. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce aue l'une des tiges (24) enferme un conducteur (26) qui la traverse sur sa longueur, ce conducteur étant électriquement raccordé à la photo- cathode pour le transfert, à cette dernière, d'une tension élevée. 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tiges sont montées de ma- nière amovible sur le substrat. 4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'extrémité des tiges qui est raccordée au substrat porte un ergot en saillie (28, ), la structure de support comportant, de plus, un anneau (22) à bord arrondi pour le maintien du subs- trat, cet anneau présentant sur son bord des évidements (56, 58) en forme d'encoche pour recevoir les ergots des tiges, un organe de recouvrement (60) étant prévu pour chaque évidement avec une forme telle que le -12bord de l'anneau garde une surface lisse au niveau de chaque évidement, ainsi que des moyens amovibles:-(62) pour maintenir les organes de recouvrement en place.: 5. Structure selon la revendication 1, - caractérisée en ce qu'elle comporte un anneau (22) aà. bord circulaire arrondi, chaque tige (20, 24) étant: fixée perpendiculairement, par une extrémité, au bord - de l'anneau, et le substrat (16) étant monté sur l'an- neau. - 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'anneau est électriquement conducteur. 7. Structure selon l'une des revendications et 6, caractérisée en ce que le substrat est monté de manière amovible sur l'anneau. 8. Structure selon la revendication 1, le tube présentant des ouvertures (46) pratiquées à une certaine distance l'une de l'autre dans la paroi de l'enveloppe (10), caractérisée en ce qu'elle com- porte des manchons creux (48), faisant saillie radia- lement par rapport à l'enveloppe sur laquelle ils sont fixés, chaque manchon étant raccordé au bord d'une ouverture, et des moyens (36, 42, 44) étant prévus pour monter, dans chaque manchon, l'extrémité opposée à l'anneau d'une tige -e support.