Brevet FR2500958A1 — publié le 19820903

La présente invention se rapporte à une anode tournante pour tubes radiogènes, dont le corps présente des évidements radiaux qui sont des perçages passant sous la cible ou les cibles. On connaît de telles anodes tournantes, par exemple par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2 833 751. On sait que,dans des anodes tournantes pour tubes radiogènes, il se produit un réchauffement intense lors de la production de rayons X. Ce réchauffement se produit très rapidement par rapport à la possibilité de dissipation de la chaleur. On obtient ainsi un réchauffement localisé et donc une dilatation sous l'effet de la chaleur, ce qui donne au matériau des déformations qui peuvent provoquer l'éclatement des disques d'anodes. Suivant la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 2 833 751 mentionnée cidessus, on doit obtenir un relâchement des tensions par des perçages qui passent en dessous de la cible ou des cibles. Mais il faut partir d'une anode tournante, qui a un disque constitué entièrement en métal allant de la périphérie extérieure jusqu'à l'axe. Il faudrait des perçages rectilignes et très longs pour aller de la périphérie jusqu'à l'axe. Il est donc très compliqué d'obtenir un relâchement des tensions en ménageant des perçages. Des perçages plus courts, par exemple ceux pour lesquels le foret sort du matériau en étant incliné, présentent le risque de rupture du foret ou de nécessiter comme mesure auxiliaire de ménager un perçage supplémentaire à la sortie de l'alésage radial servant à relâcher les tensions afin que la mèche du foret ait une "sortie".Un inconvénient supplémentaire, notamment pour des vitesses de rotation extrêmement élevées, réside dans le fait que ces perçages de sortie" supplémentaires représentent d'autres entailles avec pour conséquence l'apparition de coefficients de concentration des con traintes qui augmentent le risque de rupture. En outre, la liaison métallique directe entre la cible et l'axe donne une bonne conduction de la chaleur, qui n' est pas souhai table,en direction des paliers par l'intermédiaire de l'axe. L'invention vise une anode tournante pour tubes radiogènes du type mentionné ci-dessus qui, tout en évitant les inconvénients et difficultés précités, permet d'obtenir une amélioration des propriétés thermiques. Suivant l'invention, les perçages sont ouverts en direction de la cible et le disque est un anneau ayant une épaisseur d'au moins 6 mm, correspondant à peu près à la largeur de la cible, et présentant un moyeu thermiquement isolant vers son axe de rotation. Grâce à l'utilisation d'un anneau, qui a une épaisseur d'au moins 6 mm et correspondant à peu près à la largeur de la cible ou des cibles et qui présente un moyeu thermiquement isolant, on tient compte d'observations qui ont montré que,dans le processus de répartition de la chaleur depuis la cible au sein du matériau d'anode, les quantités de chaleur se propageant latéralement sont négligeables en comparaison du flux de chaleur qui se propage suivant la direction Z (perpendiculaire à la surface de l'anode). Comme l'ont montré les calculs, pendant la charge, seule tout d'abord la cible et,au cours de charges plus longues, seules notamment les parties de la cible qui se trouvent en dessous sont réchauffées par l'énergie calorifique apparaissant lors de la production de rayons X.Les parties qui se trouvent en dehors de la cible (bord extérieur et centre) ne se réchauffent que lentement par conduction de la chaleur. Justement en raison du trajet assez long suivi par la chaleur suivant la direction menant au centre de rotation, donc le long du rayon de l'anode, la transition disque d'ano de/axe n'atteint la même température que la cible que bien plus tard. Or, si l'on rend plus épais le disque de la cible et si,de plus,on raccourcit l'étendue radiale en un anneau qui n'a plus que la largeur impose par la cible ou par les cibles, il se produit alors des tensions thermomécaniques moins élevées en raison du réchauffement plus régulier. Suivant l'invention, on fait donc usage du grand avantage de la réalisation de l'anode sous la forme d'un anneau,dans laquelle il y a beaucoup de matière en dessous de la cible. Dans une anode réalisée de cette manière, on peut ménager d'une manière simple des perçages qui se terminent sur les surfaces intérieures cylindriques tournées vers l'axe. Celles-ci doivent avoir essentiellement des diamètres de 2 mm, parce que cela donne, par rapport à l'épaisseur du matériau au bord du disque, d'une part des coefficients de concentration des contraintes petits, et d'autre part n'affaiblit encore pas trop l'épaisseur du disque.Un per çage d'extrémité, comme pour des disques constitués entièrement en métal allant jusqu'à l'ax?,dans lesquels le perçage ne doit pas aller jusqu'au centre afin d'éviter des entailles supplémentaires, n'est pas nécessaire dans l'agencement annulaire. En outre, le disque métallique peut être fendu depuis la surface, de manière à obtenir une fabrication simple et peu coûteuse. En outre,l'agencement annulaire autorise, en raison du fait que ie disque de séparation est dégagé vers le grand espace au centre, une augmentation du nombre des fentes ménagées. Au lieu des six fentes qui conviennent pour des plaques d'un diamètre de 100 mm, on peut facilement en prévoir douze. Les perçages sont exécutés suivant le sens radial essentiellement parallèlement à la surface supérieure de l'anode. Il en résulte que le matériau de base, par exemple du molybdène, additionné de 5% de tungstène (MoW5), est affaiblie aussi peu que possible. Dans le cas d'anodes pour des vitesses de rotation extrêmement élevées (supérieures à 300 Hz), il peut être recommandé de fretter les segments annulaires créés par ces fentes à l'aide d'une frette appliquée sur le pourtour de l'anneau. Une telle frette peut être fabriquée, par exemple en fil de tungstène de 0,2 à 0,3 mm de section, appliqué sous la-forme d'un enroulement à une couche ou à plusieurs couches. Ces fils peuvent alors-absorber une partie importante des forces centrifuges s'appliquant sur l'anneau. On propose l'utilisation de fils en tungstène, parce que, comme il est connu, la résistance à la rupture -augmente pour le tungstène quand le diamètre du fil diminue. Le frettage peut s'effectuer au bord de l'anneau par des brasures sur les divers segments de l'anneau d'anode. Des brasures qui conviennent sont par exemple du vanadium (V) et du zirconium (Zr) ou un alliage des deux, dans lequel V représente 30X. Conviennent aussi comme brasures du platine (Pt) ou du rhodium (Rh). La fixation de l'anneau sur l'axe s'effectue avantageusement, comme connu par le brevet allemand 1 099 095, par l'intermédiaire d'un moyen ralentissant la propagation de la chaleur, par exemple par l'Intermédiaire d'un moyeu en graphite (C), en molybdène (Mo) ou en titane (Ti). Suivant un mode de réalisation avantageux, on utilise une pièce de liaison en graphite, dans laquelle est inséré un moyeu en métal, par exemple en niobium (Nb), par l'intermédiaire duquel on réalise alors la liaison proprement dite à l'axe métallo que, qui peut être par exemple en molybdène. On obtient une liaison sûre avec l'axe, notamment par la combinaison mentionnée en dernier, parce que les partenaires métalliques peuvent être reliés d'une manière fiable par soudure ou par brasure. Il s'est avéré aussi favorable de ménager les perçages certes essentiellement parallèlement à la surface, mais de manière qu'ils fassent un angle sur le côté par rapport au rayon au lieu de s'étendre suivant la direction radiale. Cela procure l'avantage que, lorsque la fente inclinée sous un certain angle par rapport au rayon traverse le foyer, il ne se produit pas un décalage brusque du foyer pendant la durée de la traversée de celui-ci. Il s'est révélé particulièrement avantageux de maintenir entre la direction du perçage et le rayon un angle de 5 à 250, notamment de 150, en fonction de la largeur du foyer, parce qu'alors on est sûr que la largeur totale de la fente ne recouvrera jamais la largeur du foyer, ce qui aurait pour conséquence un bref décalage axial indésirable du foyer de la profondeur de la fente y compris le perçage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples de réalisation qui vont suivre illustrés au dessin dans lequel La figure 1 est une vue générale d'un tube radiogène à anode tournante, dont l'anode est conforme à l'invention, La figure 2 est une vue à plus grande échelle,par- tiellement en coupe, de l'anode utilisée à la figure 1, La figure 3 est une vue partielle en plan de l'anode représentée aux figures précédentes, La figure 4 est une vue partielle de l'anode de la figure 3,dans laquelle on a représenté une frette en fils de tungstène, et La figure 5 est une vue en plan d'une anode, dans laquelle les perçages font un angle par rapport au rayon. A la figure 1, un tube radiogène 1 à anode tournante porte, dans son flacon 2 à vide et sur ses faces frontales opposées, un dispositif 3 formant cathode et un dispositif 4 formant anode. La cathode est constituée d'une douille 5, qui est enfilée par l'un des côtés frontaux et qui porte dans un couvercle 6 une cathode à incandescence, qui n'est pas représentée. Le dispositif 4 formant anode présente, d'une manière en soi connue,un rotor 7,qui porte l'anode 8 tournante proprement dite. Celle-ci présente des cibles 9 et 10, qui tournent autour d'un axe 11 dont l'anode est solidaire par l'intermédiaire d'une pièce 12 intercalaire en niobium par exemple. Les cibles 9 et 10 sont en contact avec une pièce 13 annulaire en molybdène allié à 5% de tungstène.La pièce 13 présente en outre des perçages 14 de 1,5 mm de diamètre qui s'ouvrent vers les cibles 9 et 10, comme représenté par des fentes 15 de 0,5 mm de largeur. Entre l'axe il et l'anneau 13 est interposée une pièce 16 porteuse en graphite,qui recouvre en outre encore la face inférieure de la pièce 13 métallique opposée aux cibles 9 et 10. En direction de l'axe 11, la liaison entre l'anneau 13 et l'axe Il comporte, en outre, encore une pièce 12 en niobium (Nb) par exemple. Sur la périphérie de la pièce 13 annulaire est monté un enroulement 17 en fil de tungstène, le fil ayant une épaisseur de 0,3 mm. L'enroulement 17 est constitué de dix spires. Il est fixé par des brasures 18 aux parties de l'anneau qui sont séparées les unes des autres par des fentes 15. Les brasures -sont en zirconium (Zr) ou en vanadium (v). Pour la production de rayons X, on applique une tension suffisante d'une manière en soi connue entre la cathode et l'anode d'un tube suivant la figure 1. En même temps on porte en outre à l'incandescence la cathode, qui est contenue dans le couvercle 6 et qui est constituée de deux pièces, dont l'une est associée à la cible 9 et dont l'autre est associée à la cible 10, en appliquant une tension de chauffage entre les conducteurs 19 et 20 et 19 et 21. Sur le conducteur 19 se trouvant entre les bornes 20 et 21, on applique aussi en outre la tension cathodique. On obtient ainsi l'apparition sur l'une des cibles 9 et 10 ou sur ces deux cibles d'électrons, qui produisent ensuite des rayons X que l'on peut utiliser à la manière habituelle. La figure 5 illustre un mode de réalisation qui présente des fentes 15' ménagées,tout comme les perçages 14', suivant une direction qui fait un angle 24, s'élevant à 15 , par rapport au rayon 23 représenté en traits mixtes. Cette variante correspond sinon à celle des figures 1 à 4. L'avantage que l'on peut obtenir par la variante de la figure 5 est, comme on l'a déjà mentionne ci-dessus, que, lorsque la fente traverse le point 9' d'incidence du faisceau électronique (foyer), au moins des parties des cibles 9 et 10 sont toujours en action. REVENDICATIONS 1) Anode tournante pour tubes radiogènes, dont le corps présente des évidements radiaux, qui sont des per çages passant sous la cible ou les cibles, caractérisée en ce que les perçages (14) sont ouverts en direction de la cible (9) et le disque (8) est un anneau ayant une épaisseur d'au moins 6 mm, correspondant à peu près à la largeur de la cible (9), et présentant un moyeu (12) thermiquement isolant vers son axe de rotation. 2) Anode tournante-selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages font suivant la direction radiale un angle avec les perpendiculaires i l'axe. 3) Anode tournante suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle est compris entre 50 et 250 et est Xgalznotamment à 150. 4) Anode tournante suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu présente au moins une partie en graphite (C), en molybdène (Mo) ou en titane (Ti). 5) Anode tournante suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le pourtour de l'anneau est entouré d'un elé- ment qui le serre. 6) Anode tournante suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs couches de fils de tungstène sont enroulées en tant qu'4lément de serrage sur le pourtour extérieur de l'anneau. 7) Anode tournante suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les fils en tungstène sont fixés sur les divers segments, c'est-à-dire entre les perçages ouverts, par des points de brasure. 8) Anode tournante suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la brasure est en vanadium, en zirconium, en platine ou en rhodium.