Brevet FR2494496A1 — publié le 19820521

L'invention concerne un tube à rayons X à anode tournante à palier magnétique sans contacts et comportant des moyens pour évacuer le courant anodique. Un tube à rayons X à anode tournante de ce getre est décrit dans le brevet accordé en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2.262.757. Dans ce tube à rayons X à anode tournante, le montage de l'anode est opéré au moyen d'un palier magnétique sans contact-, à appuis axial et radial, en associant au moteur d'entraînement un matériau magnétique doux à l'extérieur de la partie de l'anode qui est entourée par le stator, alors que sur la paroi extérieu- re de l'ampoule du tube est prévu un enroulement magnétique extérieur qui entoure le matériau magnétique doux supplémen- taire et porte l'anode. Dans ce tube à rayons X et à anode tournante connu, il est prévu, pour l'évacuation du courant anodique, un contact mécanique entre un axe tournant avec l'anode et un élément fixe. Au niveau de ce contact, des interruptions de courte durée peuvent apparaître, ce qui a pour conséquence la formation d'étincelles. En outre, il n'est pas possible d'éviter une usure du métal. La présente invention a pour objet un tube à rayons X à anode tournante du type rappelé en tête du pré- sent mémoire, dans lequel le courant anodique est évacué, sans contact;, de l'anode. Ce problème est résolu selon l'invention grâce au fait que sur un élément tournant de l'anode est disposée au moins une cathode auxiliaire à laquelle est associée une anode auxiliaire disposée sur l'élément fixe, en posi- tion concentrique à l'axe de rotation de l'anode. Dans le tube à rayons X à anode tournante selon l'invention, l'éva- cuation du courant anodique s'effectue par l'intermédiaire d'une diode auxiliaire, disposée du côté de l'anode, c'est- à-dire sans contact-. Selon un développement de l'invention, on peut pré- voir, pour le chauffage de la cathode auxiliaire, sur l'élément tournant de l'enroulement de génératrice auquel sont associés des enroulements d'excitation fixes, entou- rant de l'extérieur le tube à rayons X. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et repré- senté au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Dans le dessin, la référence 1 désigne l'ampoule de verre d'un tube à rayons X, tube dans lequel sont disposées la tête de cathode 2 et une anode tournante 3. L'anode tournante est fixée sur un axe 4 qui est relié au rotor 5 d'un moteur asynchrone. Le rotor 5 est constitue par un cylindre métallique 6, par des couches isolantes 7 et par un cylindre en fer 8. Les éléments 4, 6, 7, 8 sont reliés entre eux. Le rotor est entraîné par un enroulement d'en- trainement 5a et il est maintenu en position flottante pen- dant sa rotation, à l'aide du palier magnétique 9, 10 qui entoure l'ampoule de verre 1. Comme palier de secours, on utilise deux paliers 11 qui, lorsque le palier magnétique est débranché ou fait defaut, empêchent l'application du cylindre de fer 7 contre la face intérieure de l'ampoule de verre 1 et qui, avec des butées 12a, empêchent un dé- placement axial trop important des éléments tournants. Pour évacuer le courant anodique, on a prévu dans la partie arrière du rotor 5, une ou plusieurs cathodes réparties uniformément sur la périphérie du rotor 5, catho- desdont seulement deux sont représentées au dessin et dési- gnées par les références 13 et 14. Dans l'exemple d'exécu- tion représenté, les éléments 17, 18, 19 représentent la partie fixe et les enroulements 15, 16 de la partie tournan- te d'une génératrice. La génératrice possède en conséquence plusieurs bobines d'excitation 17, réparties sur la péri- phérie de l'ampoule en verre 1, et qui induisent dans les enroulements 15, 16 la tension de chauffage, lors de la rotation de l'anode et du rotor 5. Les enroulements d'exci- tation 17 sont disposés respectivement entre un pôle magné- tique 18 et une bague magnétique de court-circuit 19. Il est également possible, pour la transmission sans contact de l'énergie de chauffage, de prévoir un transformateur tournant dont l'enroulement primaire entoure extérieurement, et à la manière d'une bague, le tube à rayons X, et dont l'enroulement secondaire est disposé sur l'élément d'anode tournant. Aux cathodes auxiliaires 13, 14 est associée une anode auxiliaire 20, de forme annulaire et disposée sur le tourillon d'appui fixe. De ce fait, il est possible d'évacuer, sans contact,;, le courant anodique du tube à rayons X, par l'intermédiaire des voies cathodes-anode, respectivement entre une électrode auxiliaire 13, 14 et l'anode auxiliaire 20. L'anode auxiliaire 20 entoure concentriquement le tourillon d'appui 12, en sorte que l'évacuation du courant est assurée, lors de la rotation, pour toutes les positions de l'anode 3. L'évacuation du courant se fait par l'intermédiaire du tourillon d'appui 12 qui est fait avec un matériau électriquement conducteur. Les cathodes auxiliaires 13, 14 et l'anode auxiliai- re 20 forment des diodes secondaires. Ces diodes secondai- res peuvent être constituées de telle façon qu'une chute de tension faible seulement apparaît et que la tension en- tre l'anode 3 et la tête de cathode 2 est à peine influen- cée défavorablement. La chaleur qui apparaît à l'anode auxiliaire 20 est évacuée par l'intermédiaire du tourillon d'appui 12. Mais il est également possible de réaliser le tourillon d'appui 12 de façon creuse et de le faire traver- ser par de l'huile de refroidissement. Entre les cathodes auxiliaires 13, 14 et l'anode auxiliaire 20 on peut prévoir une grille de commande, en sorte que par la polarisation de cette grille de commande, on puisse faire varier la chute de tension au niveau des voies de transmission et d'influencer ainsi la tension en- tre l'anode 3 et la tête de cathode 2. Etant donné qu'il est déjà prévu pour les cathodes auxiliaires 13, 14 une ali- mentation en tension (tension de chauffage), on peut en tirer la tension de polarisation de la grille. La commande de la polarisation de la grille peut se faire de l'extérieur, à l'aide d'une voie de transmission haute fréquence. L'entrefer entre les enroulements 9 du palier ma- gnétique et le cylindre en fer 8, doit être maintenu aussi faible que possible. Afin que lors du fonctionnement à haute tension le cylindre en fer 8 ne soit pas chargé et que des étincelles ne puissent pas prendre naissance, le cylindre en fer 8 est mis au potentiel de terre. A cet effet, on prévoit deux dispositifs à diodes dont l'une comporte une cathode 21 portée par l'ampoule en verre 1 et une anode 22 portée par le cylindre en fer 8, alors que l'autre anode comporte une anode annulaire 23 soudée dans l'ampoule de verre 1, ainsi qu'une ou plusieurs cathodes 24 qui sont disposées dans un évidement ménagé dans le cylindre en fer et qui tournent avec ce dernier. Etant donné que l'anode 22 a une forme annulaire, on peut lui associer plusieurs cathodes 21. Le chauffage de la cathode 21 se fait par l'inter- médiaire d'un transformateur de chauffage 25, d'un circuit d'alimentation 26. La tension d'anode pour les deux diodes qui sont associées au cylindre de fer 8 est fournie par un transformateur de tension d'anode 27, par l'intermédiaire d'un redresseur 28. La cathode 21 est au potentiel terre, en sorte que le cylindre en fer 8 est pratiquement mis à la terre. Le chauffage des cathodes 24 est opéré par les en- roulements 29 du générateur, enroulements dans lesquels les tensions de chauffage sont induites par les enroulements d'excitation 17, lors de la rotation du rotor 5. REVENDICAT IONS 1. Tube à rayons X à anode tournante (3) à palier magnétique sans contact et comportant des moyens (12, 13, 14, 20) pour évacuer le courant anodique, caractérisé par le fait que sur un élément (5) tournant avec l'anode (3) est disposée au moins une cathode auxiliaire (13, 14) à laquelle est associée une anode auxiliaire (20) disposée sur un élément fixe (12), en position concentrique à l'axe de rotation de l'anode. 2. Tube à rayons X selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que l'anode auxiliaire (20) est disposée sous la forme d'une bague sur un tourillon d'appui (12) qui est entouré par l'élément d'anode (5) tournant et de force creuse, et comporte un palier de secours (11) pour le dispositif d'anode (3, 4, 5). 3. Tube à rayons X à anode tournante selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour le chauffage des cathodes auxiliaires (13, 14) il est prévu sur l'élément tournant (5) des enroulements de génératrice (15, 16) alimentant les enroulements de chauffage des cathodes auxiliaires (13, 14) et auxquels sont associés des enroulements d'excitation (17) entourant exté- rieurement le tube à rayons X. 4. Tube à rayons X selon l'une ou l'autre des reven- dications 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour le chauffage des cathodes auxiliaires (13, 14) il est prévu un transformateur tournant dont l'enroulement primaire en- toure extérieurement le tube à rayons X sous la forme d'un anneau et dont l'enroulement secondaire est disposé sur l'élément d'anode tournant (5). 5. Tube à rayons X selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément tournant (5) comporte, comme élément constitutif du palier magnétique, un cylindre en fer (8) situé en face de l'enve- loppe (1) du tube à rayons X et portant des dispositifs à diodes montés les uns après les autres, les autres pôles respectifs (21, 23) de ces derniers étant disposés sur l'en- veloppe (1) du tube à rayons X et assurant la mise à la terre de l'enveloppe du tube à rayons X (1).