Brevet FR2516338A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne un dispositif de commande d'exposition pour ensemble radiologique. Dans de tels ensembles, les rayons X émis par un tube radiogène, après avoir traversé les tissus à examiner, viennent impressionner un film radiographique. En fait, le noircissement du film est pour l'essentiel provoqué par l'émission lumineuse d'un écran renforçateur, placé entre le sujet radiographié et le film, qui permet, par émission secondaire, de transformer la majeure partie du rayonnement X en rayonnement visible. Le noircissement du film va ainsi dépendre de la pénétration des rayons X (elle-meme fonction de la tension appliquée au tube radiogène), de l'intensité du rayonnement X (fonction de l'intensité traversant le tube), et du temps de pose. I1 va également dépendre du rendement de l'écran renforçateur, ce rendement n'étant pas constant, mais dépendant de la nature de l'écran, de la pénétration et de l'intensité du rayonnement X, et du temps de réponse aux durées d'exposition courtes. Il faut ajouter également les facteurs tels que le film, le développement, les variations du secteur, et le vieillissement du tube, ainsi que bien entendu les paramètres inhérents au sujet radio graphié (épaisseur et nature des tissus, rayonnement secondaire émis par le sujet). On conçoit que la multiplicité de ces facteurs, et surtout leur interdépendance, rendent indispensable l'utilisation de dispositifs automatiques de commande d'exposition. Ces dispositifs peuvent etre classés en deux types. Dans un premier type, une chambre d'ionisation mesure la dose de rayonnement ionisant reçue. De multiples corrections sont nécessaires, notamment pour compenser le manque de proportionnalité entre la dose mesurée et la lumière émise par les écrans. Dans l'autre type, auquel se rattache l'invention, un écran renforçateur émet de la lumière lors du passage des rayons X, et la lumière captée est acheminé, par exemple au moyen d'un guide de lumière, sur un photomultiplicateur. Un circuit électronique intègre la lumière reçue par le photo-multiplicateur et provoque la commande du générateur de rayons X. Pour cela, on charge un condensateur par le courant délivré par le photomultiplicateur, et on compare la tension aux bornes de ce condensateur a une tension de référence prédéterminée, de manière å faire varier la durée de fonctionnement du générateur en fonction du flux lumineux frappant le photo-multiplicateur. On obtient ainsi un excellent parallélisme entre la lumière mesurée, qui frappe les photo-multiplicateurs, et la lumière émise par les écrans qui vont impressionner le film. Néanmoins, l'utilisation des photo-multiplicateurs requiert une multiplicité de réglages afin de pouvoir obtenir une sensibilité anodique approximativement constante. La mise au point est d'autant plus délicate que le nombre d'étages du photo-multiplicateur augmente, et l'on sait que la sensibilité est justement liée à ce nombre d'étages. En outre, le rendement des écrans renforçateurs s'abaissant pour les faibles niveaux de rayonnements, il faudra modifier la tension et l'intensité appliquées au tube radiogène, par rapport aux conditions de la mesure, de manière à compenser cette non-linéaritE. Pour pallier cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de commande d'exposition où le circuit intégrateur comporte au moins un réseau de compensation non-linéaire. Ce réseau est placé en déri- vation sur le condensateur chargé par le courant anodique il comporte au moins une diode en série avec un élément résistif, de manière à court-circuiter partiellement le condensateur chaque fois que la tension de seuil de la diode (ou des diodes) est dépassée. En outre, le dispositif comporte des moyens pour court-circuiter le condensateur en l'absence d'exposition, avantageusement par l'intermédiaire d'un photocoupleur commandé par les moyens de commande du fonctionnement du générateur de rayons X. L'emploi d'un photo-coupleur permet d'assurer un isolement galvanique total entre l'intégrateur et les autres circuits électroniques de l'installation. De préférence, les moyens comparateurs de la tension aux bornes du condensateur comportent un ampli opérationnel dont l'étage d'entrée comprend un transistor à effet de champ. La grande impédance de cet étage d'entrée (+ de 100 mégohms) permet de conférer à l'ensemble une précision et une stabilité élevées ; elle évite en outre l'interaction entre les différents circuits. Enfin, le dispositif comporte avantageusement des moyens comparateurs du courant traversant le condensateur à un seuil de courant de sécurité, coopérant avec les moyens pour réguler la très haute tension appliquée aux photo-multiplicateurs, de façon à abaisser notablement la valeur de celle-ci en cas de dépassement du seuil. En effet, en cas de fort éclairement du photomultiplicateur (par exemple en l'absence de sujet à examiner sur la table), un courant anodique élevé risque de traverser les photo-multiplicateurs et de les endommager ; il est absolument impératif de pouvoir limiter ce courant à une valeur de sécurité. De préférence, le dispositif comporte une plu ralité de photo-multiplicateurs recevant chacun la lumière émise par une plage différente de l'écran renforçateur, ainsi que des moyens de commutation pour appliquer la très haute tension régulée aux photo-multiplicateurs choisis pour la mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, qui font partie intégrante de la description, et où : .1 figure 1 est une vue schématique de l'ensemble radiologique, la figure 2 est un schéma électronique de l'alimentation à très haute tension, la figure 3 est un schéma électronique de l'intégrateur selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement le tube radiogène 10 alimenté par un circuit 20 qui lui fournit la haute tension et le courant aux valeurs sou haitées. En dessous de la table d'examen 30 se trouve un écran renforçateur 40 qui transforme en énergie lumineuse la plus grande partie du rayonnement X qui le frappe. Cette énergie lumineuse est destinée à impressionner le film radiologique ; en ce qui concerne la mesure, on a disposé au moins un photo-multiplicateur en dessous de l'écran renforçateur. On peut par exemple employer trois photo-multiplicateurs PM1, PM2, PM3 recevant, par I1 inter- médiaire de fibres optiques (non représentées) la lumière frappant l'écran en différents points choisis. La sélection du photo-multiplicateur servant à la mesure se fait au moyen d'un circuit 50 de commutation commandé par un interrupteur K1 placé sur le pupitre de commande 60. Le photo-multiplicateur choisi est alimenté par un signal très haute tension -THT, et le courant anodique résultant est dirigé vers le circuit 70 de commande d'exposition, pour lequel il fait office de signal de mesure. Dans ce circuit 70, on trouve, outre les transformateurs d'alimentation, un premier circuit d'alimentation 100 en basse tension pour le fonctionnement de l'ensemble des composants électroniques, ainsi qu'une alimentation très haute tension 200 et des circuits de régulation et de stabilisation 300 de cette très haute tension, destinée à alimenter le photomultiplicateur de mesure. Le signal de mesure du photo-multiplicateur est analysé par un circuit intégrateur 400 qui, en fonction du flux lumineux reçu, va déclencher l'alimentation du tube radiogène pendant le temps nécessaire pour obtenir le noircissement optimal du film en fonction du sujet examiné. Un boitier 80, adjoint au pupitre de commande 60, permet de régler la sensibilité générale de l'in tégrateur, c'est-à-dire le taux de noircissement moyen souhaité ; ce réglage se fait au moyen de deux potentiomètres, l'un P1 permettant un réglage grossier, l'autre P2 permettant un réglage fin. La figure 2 montre le détail des circuits d'alimentation basse tension et haute tension. Le circuit 100 permet l'alimentation des différents circuits en deux tensions égales et opposées +V et -V, par exemple +12 Volts et -12 Volts. Des régulateurs intégrés 110 et 120 permettent la stabilisation des tensions t une résistance ajustable 130 permet de régler la symétrie de ces tensions. Le circuit 200 redresse et filtre la haute tension issue d'un transformateur. De préférence, on utilise ce circuit doubleur de tension, du type doubleur de Latour, qui permet d'obtenir une très haute tension -THT non régulée de 1100 Volts à partir d'une tension de sortie du transformateur de 350 à 400 Volts. La régulation de la très haute tension par le circuit 300 s'effectue par le transistor pilote TI commandé par l'amplificateur opérationnel OP1, qui compare une fraction de la tension de sortie à une tension Zener de référence de la diode DZ. La valeur finale de la très haute tension (950 Volts environ) s'effectue par -le réglage du potentiomètre P3. En fonctionnement normal, les transistors T2, T3, T4 sont saturés. Ils ne se bloquent que si une tension négative de 12 Volts est appliquée sur leurs bases, par l'entrée S, ce qui provoque une diminution notable de la très haute tension, qui est réduite à une valeur de l'ordre de 200 Volts. Ce signal S de sécurité est fourni par un comparateur situé sur le schéma de l'intégrateur 400, qui ne fonctionne qu'en cas d'éclairement excessif du photo-multiplicateur. La très haute tension négative est distribuée (figure 3) aux photo-multiplicateurs par l'intermédiaire du circuit de commutation 50 : sous l'action du commutateur K1, l'un des relais RL2, RL3, RL4 est actionné, de sorte qu'il n'y a toujours qu'un seul photomultiplicateur alimenté en très haute tension cathodique. Les différents étages des photo-multiplicateurs sont polarisés par une chaine de résistance fixes,ou éventuellement ajustables,et les anodes sont réunies entre elles. Entre les anodes et la masse sont disposés un condensateur C et une résistance R. De cette manière, le courant anodique va charger le condensateur C, et ce, pratiquement en courant constant. Un amplificateur opérationnel OP2 monté en comparateur compare la tension aux bornes du condensateur C avec une tension de référence Uref Cette tension de référence est obtenue au moyen des deux potentiomètres pl et p2, situés, comme il a été indiqué, a proximité du pupitre de commande, et permettant le réglage respectivement fin et grossier de cette tension de référence qui détermine la sensibilité générale de l'intégrateur. Lorsque la tension aux bornes du condensateur C atteint la valeur Uref, le comparateur OP2 émet un signal transmis au circuit de commande du tube (extérieur à l'intégrateur) qui va provoquer l'extinction de celui-ci. De préférence, la transmission de ce signal se fait au moyen d'un photo-coupleur PC1, qui permet, par une commande optoélectronique, d'isoler complètement les deux circuits d'intégration et de commande du tube. En outre, en l'absence d'exposition, un relais RL1, activé par ce meme circuit de commande du tube, court-circuite le condensateur C, de manière qu'il se décharge entre deux mesures. De préférence, et pour les mêmes raisons que précédemment, ce signal est transmis par l'intermédiaire d'un second photo-coupleur PC2 pour assurer une indépendance parfaite des deux circuits. De façon caractéristique de l'invention, on a disposé en parallèle sur le condensateur au moins un circuit de compensation des non-linéarités des photo-multiplicateurs et des écrans renforçateurs. Selon la courbe de réponse désirée aux faibles éclairements, on peut disposer un ou plusieurs de ces circuits en parallèle ; dans l'exemple de réalisation choisi, on en a représenté deux : l'un comporte une diode D1 en série avec une résistance ajustable R1, l'autre, en parallèle avec le précédent, comporte deux diodes D2 et D3 et une résistance ajustable R2, toutes trois montées en série. Ces réseaux de compensation ont pour effet de court-circuiter partiellement le condensateur C chaque fois que la tension de seuil est dépassée, et ce, d'autant plus que le temps de pose est long. Il est ainsi possible de compenser automatiquement le mauvais rendement des écrans renforçateurs aux faibles intensités de rayonnement . On évite ainsi les corrections a apporter manuellement sur la tension et l'intensité de commande du tube. I1 est également possible de travailler avec une très haute tension constante d'une mesure à l'autre, grâce à cette possibilité d'ajuster la courbe de réponse de l'intégrateur. L'ensemble intégrateur comprend également un circuit de sécurité qui permet, comme expliqué plus haut, de réduire notablement la valeur de la très haute tension en cas de fort éclairement des photo-multiplicateurs : un amplificateur opérationnel OP3, fonctionnant en comparateur, compare la tension aux bornes de la résistance R, tension représentative du courant anodique, à une tension de référence Us réglée par un potentiomètre s P3. Si le courant dépasse une valeur donnee, de l'ordre de 700 microampères un signal négatif S est envoyé aux circuits de régulation très haute tension 300. Avantageusement, les amplificateurs opérationnels utilisés dans l'ensemble du montage, et plus particulièrement les amplificateurs OP2 et OP3, possedent des transistors à effet de champ constituant leur étage d'entrée. De cette manière, on peut obtenir une impédance d'entrée de plusieurs centaines de mégohms, qui confere à l'ensemble toute sa précision. Bien entendu, la description qui précède n'a aucun caractère limitatif, et de nombreuses variantes de l'invention peuvent être envisagées conformément à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'exposition pour ensemble radiologique, du type comportant au moins un photo-multiplicateur (PM1, PM2, PM3) recevant la lumière émise par un écran renforçateur (40) sensible à un rayonnement X, une alimentation (200) de ce photo-multiplicateur en très haute tension, des moyens (300) pour réguler et stabiliser.cette très haute tension, des moyens (20) de commande du fonctionnement d'un géné rateur de rayons X, des moyens intégrateurs (400), comportant un condensa teur(C) chargé par le courant délivré par le photo multiplicateur et des moyens comparateurs (OP2) de la tension aux bornes de ce condensateur à une tension de référence (Uref) prédéterminée, de manière à faire varier la durée du fonctionnement du générateur en fonction du flux lumineux frappant le photo-multipli cateur, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un réseau compensateur non-linéaire parallèle placé en dérivation sur le condensateur, ce réseau comportant au moins une diode (D1, D2, D3) en série avec un élément résistif (Rî, R2), de manière à court-circuiter partiellement le condensateur chaque fois que la tension de seuil de la diode, ou des diodes, est dépassée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux réseaux compensateurs, l'un comportant une diode (D1) en série avec une résistance ajustable (R1), l'autre comportant deux diodes (D2, D3) en série avec une résistance ajustable (R2). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la très haute tension appliquée au photo-multiplicateur a une valeur sensiblement constante d'une mesure a l'autre. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (RL1, PC2), pour court-circuiter le condensateur en l'absence d'exposition. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour court-circuiter le condensateur comportent un photo-coupleur (PC2) commandé par les moyens de commande (20) du fonctionnement du générateur de rayons X. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens comparateurs de la tension aux bornes du condensateur à la tension de référence prédéterminée comportent un ampli opérationnel (OP2) dont l'étage d'entrée comprend un transistor à effet de champ. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens comparateurs (OP3) du courant traversant le condensateur à un seuil de sécurité, coopérant avec les moyens pour réguler la très haute tension, de façon à abaisser notablement la valeur de celle-ci en cas de dépassement du seuil. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens comparateurs du courant traversant le condensateur à un seuil de sécurité comportent un ampli opérationnel-dont l'étage d'entrée comprend un transistor à effet de champ. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une plu ralité de photo-multiplicateurs (PM1, PM2, PM3) recevant chacun la lumière émise par une plage différente de l'écran renforçateur, ainsi que des moyens de commutation (K1, RL2, RL3, RL4) pour appliquer la très haute tension régulée au photo-multiplicateur choisi