Brevet FR2467483A1 — publié le 19810417

"Tube de RItgen muni deune anode rotative dont le corps de bas est en graphite et procédé de fabrication d'anode pour un tel tube." L'invention eoncerne un tube de R5ntgen muni d'une anode rotative qui est solidaire d'un arbre de rotation et dont le corps de base est en graphite. L'invention concerne égale- ment un procédé pour la fabrication d'une anode rotative (disque anodique) d'un tel tube de R8ntgen. Dans ia delà and de brevet elalemand "deuxiemc publica- tiong" N I 76E4 G42, il est fait mention d'un tube de Rentgen nuti aptarticnt au genre entionr dans le préam.bule et dcnt le co-rps I c e _f! s_ i arbre el entraInement est rêalisé enr çraphite moui1l fritto. ComDare 1 'anode dont le corps de base est en mol,'!ydène u en un alliage de mclybdène, l'anode du ocertre precis dans di--t document allemand offre les avan- C;r1, dia sa gi;a'.c lteeret- ue sa ranc,'a chaleur speciecue de meó%5} cue de son grGnnd ncu oIr d nissicn thertmique. Par contre, un inc nveénlunt d tu e dcQ ROntcn ctnnu est que la laiéon etablie entre l'anode et l'arbre d'entre- nersient mls en mouvement par un moteur, lâecha assez rapide- ment. S'il est vrai que la rp-artition de masse d'une &4rqde dont le corps de base coporte une couche d'!mpact réalisée par exemple en alliage de tungstène et de rhênium est à ca- ractère de symétrie de révolution, la répartition toutefois n'est pas symétrique en direction axiale, de sorte que la liaison établie entre l'anode et l'arbre de rotation subit, au cours du fonctionnement du tube RDntgen, aussi bien une charge radiale qu'une charge axiale. En conséquence, de la faible solidité mécan!que et de la fragilité d'un élément en graphite moulé fritté, ladite charge est de nature à conduire déjà à la rupture de la liaison à l'occasion de l'équilibra- ge d'une telle anode. Or, l'invention a pour but d'améliorer la stabilité mécanique spécialement à l'endroit o est établie la liaison entre l'arbre de rotation et l'anode. A cet effet, le tube de R6ntgen à anode rotative du genre mentionné dans le préam- bule est remarquable en ce que le corps de base est muni d'une douille en graphite pyrolithique ou en graphite micro- poreux à l'aide de laquelle l'anode est rendue solidaire de l'arbre d'entratnement. Par l'expression graphite pyro- lithique", il y a lieu d'entendre ici du graphite qui s'ob- tient par clivage thermique de composés de carbone, en particulier par la séparation de carbone hors de la phase gazeuse de ces composés de carbone, comme cela est décrit par exemple dans la publication 'Chemie-ingerieur- Technik 39ème année, Volume 14, pages 833 C 842, parue en 1967. Par l'expresFion "graphite micropsreux", il y a lieu d'entendre ici du graphite qui s'obtien:t par la chúuffe de tissus durs formés en particulier par des résines de phenols ou de cré- sol renforcées à l'aide de tissus de coton, à savoir une chauffe à une température supérieure a 8 -0;C dans une Ptmos- phère non oxydante, corme cela est d pzrit p exemrle dans la première publication de demande de brevet aliemand Ne 26 48 900. Les deux sortes de graph.fi e dcrites ci-dessus sont beaucoup plus solides que le graphite moulé fritté, de sorte que la solidité de la liaison entre l'anode et l'arbre de rotation est grande, alors qu'en outre la conductibilité thermique des deux graphites en question est très faible, ce qui signifie une protection contre la surchauffe de l'arbre et des paliers liés à celui-ci. S'il est vrai que e-graphi- te pyrolithique ne présente cette faible conductibilité / thermique que dans la direction dans laquelle a eu lieu la croissance de ce graphite, il faut noter que cette direction -- peut être orientée facilement dans la direction radiale lors de la fabrication d'une telle douille. Dans la douille, les faces à plus grande conductibilité thermique sont alors con- centriques à l'arbre de rotation. Un mode de réalisation préférentiel du tube de R5ntgen,=_. conforme à l'invention est remarquable en ce que la section transversale de la douille n'est pas annulaire. Ce mode de réalisation est significatif surtout dans le cas d'emploi de douilles en graphite pytolithique. En effet, le graphite pyrolithique a une structure stratifiée présentant une "résistance interlaminaire au cisaillement" qui est de l'ordre de quelques N/cm 2. La qualité de la liaison entre les différentes couches ou paquets de couches diminue à me- sure que l'orientation desdites couches ou paquets est plus parfaite dans le sens cristallographique. Puisque lors du fonctionnement du tube R6ntgen à anode rotative, des fortes charges tangentielles se produisent dans la douille, le ris- que de contraintes qui dépassent ladite résistance interla- minaire au cisaillement et conduisent à des ruptures inter- laminaires est relativement grand. Du fait que la section transversale de la douille n'est pas annulaire, on a pallié à l'effet précisé ci-dessus. De plus, soit le contour inté- rieur soit le contour extérieur de la douille peut s'écarter de la forme circulaire; toutefois, les deux contours s'écar- tent avantageusement de la forme circulaire. S'il est vrai que cela est de nature à pouvoir conduire à un déséquilibre de l'anode, ce déséquilibre est relativement peu prononcé, en raison de ce que la masse n'est répartie de façon asymé- trique que dans le voisinage immédiat de l'arbre d'entrai- nement. Eventuellement, ce déséquilibre peut être maintenu peu important du fait de l'emploi d'une douille dont la forme est symétrique par rapport à l'arbre d'entraînement. De préférence, la fabrication de l'anode qui est desti- née à un tube de RMntgen conforme à l'invention et dont la douille est en graphite pyrolithique résulte du fait qu'à partir de la phase gazeuse, du carbone est déposé directe- ment par voie pyrolithique dans un alésage pratiqué dans le corps de base. Lors de la séparation pyrolithique de carbone - à partir de la phase gazeuse, le substrat sur lequel il y a lieu d'élaborer la couche en graphite pyrolithique, subs- trat qui dans ce cas est la paroi d'alésage du corps de base de l'anode, est porté à une température égale à environ 2 000C, en présence de tensions jusque 100 Toors (13300 Pa). Dans la voie d'écoulement direct dans une atmosphère d'hydro- carbure, par exemple une atmosphère de méthane ou de benzène, 2467483; à cette occasion, après un certain temps, un précipité de carbone se forme dans l'alésage. Ensuite, le précipité éven- tuel de carbone qui se serait formé sur d'autres parties de l'anode peut &tre éloigné, par exemple par enlèvement de co- peaux. Une autre méthode pour la fabrication d'une anode des- tinée à un tube de R5ntgen conforme à l'invention et munie d'une douille en graphite pyrolithique consiste en ce que la douille est réalisée par dép8t pyrolithique sur un mandrin adéquat, et qu'ensuite, éventuellement après avoir subi un traitement mécanique, la douille est brasée dans l'anode à l'aide des métaux de brasage à haut point de fusion, par exemple des métaux à base de zirconium/nickel ou de molybdè- ne/nickel. De préférence, ce brasage a lieu du fait qu'avant de lier l'anode à la douille, un métal à haut point de fu- sion est déposé par voie réactive à partir de la phase ga- zeuse dans l'espace entre la douille et l'anode. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut &tre réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale de l'anode d'un tube de R ntgen conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en plan de l'anode selon la fi- gure 1. L'anode en question comporte un corps de base 1, par exemple en électrographite. Dans la zone du trajet focal, ce corps 1 est muni d'une couche d'impact 3, en alliage tungsté- ne-rhénium. Dans son centre, l'anode comporte un alésage ou évidement dans lequel se trouve une douille 2 en graphite microporeux ou en graphite pyrolithique. Lorsqu'il s'agit d'une douille 2 en graphite pyrolithi- que, celle-ci peut &tre fabriquée directement et de façon connue par séparation locale pyrolithique de carbone à par- tir de la phase gazeuse de composés de carbone, la douille étant donc ainsi formée dans l'alésage ou dans l'évidement du corps de base 1. En conséquence de la différence entre i ,e coe.fficient de dilatation de i'electrographite et celui du pyro ite, il s'établit une liaison très solide entre le corps de baze i et la douille 2, étant donné que si, depuis la température de séparation (égale à environ 2000 C), la température diminue jusqu'à la température ambiante, le corps en electrographite subit un retrait sur la douille en pyrographite. La liaison solide qui en résulte n'est pas influencée défavorablement par les températures qui survien- hent lors du donctiorneent du tube de RL'3ntgen. L'endroit de 0 liaison entre les constituents 1, 2 peut à cette occasion Pteidre une temperature égale à environ 9 C00C. Sui,:nt une a utre posibi!té on fabrique d'abord sé- parément la doui!Le dont l'épaisseur de paroi est de préfé- rence comprise e'e ' mmn et 5 mr. A cet effet, sur un mran- driî d 'ut la forme correspond a celle de l'arbre dont la eoui!le doit eCtre r sliIre, on isole du carboane en provenaï]ce d'une aÈm sphre d'hyerocarbure à une pression de À 0 Torrs (13300 Pa) et * une tempé, rature égale b environ 2 GYLO0C. i'rs de la fabrication de la douille, il s'installe tout elots du c. ep cit direct de carbone dans l'alésage ou dans l'évidement de l'anode, une orientation dU graphite pyroli- thique en présence de laquelle d'une part les faces à plus grande conductibilité thermique sont concentriques à l'arbre d entraInement, et d'autre part la conductibilité thermique dans la direction de l'arbre est très faible. Pour une anode à diamètre extérieur de 120 mm et à corps de base en électro- graphite et pour une douille à diamètre extérieur de 20 mm et à épaisseur de paroi de 4 mm, on a porté à une température d'environ 1500C les parties extérieures de l'anode. La température de la zone dans la douille restait inférieure à 500C, tandis que dans la douille il se produisait, en di- rection radiale, un gradient de température de plus de I00C/mm. Après avoir fabriqué séparément la douille, celle-ci est liée au corps de base de préférence par brasage. A cet 2467483-. effet, il est possible de mettre en oeuvre des techniques de brasage conventionnelles par exemple le brasage à l'aide de métaux à haut point de fusion et à base de zirconium/nlckel ou de molybdène/nickel. La mise en place du métal de brasage sur l'endroit de liaison entre la douille et le corps de base peut toutefois avoir lieu également par brasage par dif- fusions le matériau de brasage étant alors séparé à partir de la phase gazeuse. Comme le montre la figure 1, l'anode est liée à un ar- bre 4. Ce dernier traverse la douille 2, de sorte que la face intérieure du disque et de la douiile repose sur une partie plus épaisse en fc.rmne de joue 5 de i'artre. L'- tr'té su- périeure de l'arbre 4 est filetée et coopère ainsi avec un écrou 6; lors du blocage de cet écrou 6, l'anode est appli- quée contre la partie 5. Comme déjà précisé, il est avantageux que la section transversale de la douille en pyrographilte ne soit pas annu- laire, car il est possible ainsi d'eévi-ter des ruptures inter- laminaires dont la formation serait favorisée pour une sec- tion transversale annulaire sur la base de la faible résis- tance tangentielle au cisaillement du graphite pyrol.hique (dans la direction perpendiculaire à la direction de sa crois- sance). A cet effet, l'anode représentée sur la figure 2 est munie d'une douille 2 dont le contour externe et le contour interne ont environ la forme d'un segment, de sorte que par- tout, la douille a pratiquement la même épaisseur de paroi. Cela suppose que l'évidement pratiqué dans le centre du corps de base 1 et la section transversale de l'arbre sont façonnés en correspondance au moins dans la zone ob cet ar- bre est lié à la douille. 2467483-. REVENDICATIONS 1.- Tube de Rântgen muni d'une anode rotative qui est solidaire d'un arbre de rotation et dont le corps de base est en graphite, caractérisé en ce que le corps de base est muni d'une douille en graphite pyr. olithique ou en graphite microporeux à l'aide de laquelle l'anode est ren- due solidaire de l'arbre d'entratnement. 2.- Tube de R6ntgen selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la section transversale de la douille n'est pas annulaire. 3.- ProcédAé permettant la fabrication d'une anode destinée à un tube de Rântgen selon la revendication 1t la douille servant à fixer l'anode sur l'arbre d'entratnement étant réalisée en graphite pyrolithique, caractérisé en ce que du carbone est déposé directement par voie pyrolithique dans un alésage du corps de base. 4.- Procédé permettant la fabrication d'une anode des- tinée à un tube de Rântgen selon la revendication 1, la douille servant à fixer l'anode sur l'arbre d'entratnement étant réalisée en graphite pyrolithique, caractérisé en ce que la douille est obtenue par dépôt pyrolithique de carbone sur un mandrin adéquat, et qu'ensuite, éventuellement après avoir subi un traitement mécanique, la douille est brasée dans le corps de base. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour établir la liaison par brasage, un métal à haut point de fusion est déposé à partir de la phase gazeuse dans l'espace entre la douille et l'anode.