Brevet FR2568442A1 — publié le 19860131

La presente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la commande d'un générateur de rayons X (Diode à vide à chauffage direct). La commande d'un tube a rayons X agit sur deux parametres : la haute tension, entre cathode et anode,qui détermine la longueur d'onde , ou la puissance de pénétra o o tion, de 100 A à 0,01 A, et en général, en diagnostique, autour de quelques 1 et le chauffage du filament (cathode) qui détermine l'intensité du rayonnement. Dans la pratique, la tension de chauffage du fila- ment (10 à 12 v), et la haute tension (de l'ordre de 100 000 v) sont obtenues, a partir d'enroulements secondai res de transformateurs, un abaisseur pour 1 première, et un élévateur pour la seconde. La comsande de ces tensions peut être réalisée en agissant sur les circuits primaires corres- pondants, avec des circuits électroniques appropriés pour avoir une tension stahle selon les intensités choisies. Une solution classique consiste à utiliser un autotransformateur a prises multiples dans le circuit primaire. Ce système n'est pas tres souple. Une autre façon de commander la haute tension consiste a utiliser deux tétrodes dans le secondaire. Un tel montage est tres coûteux. La présente invention a pour Objet l'application nouvelle d'un moyen connu, le découpage de l'lvBentation secteur au moyen dé composants à passage commandé. Dans une forme de réalisation de l'invention, le découpage est effectué à une fréquence égale à deux fois la fréquence d'alimentation et on utilise des thyristors, dont on commande l'angle d'ouverture (temps de passage) avant le passage à zéro du courant. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le découpage èst effectué à une fréquence sensiblement différente de la fréquence d'alimentation, de préférence supérieure en particulier un multiple élevé, par exemple de l'ordre de 1000 Hz et on utilise des transistors dont on commande la durez des impulsions de passage. D'autres caractéristiques de l'invention appa raîtront au cours de la description qui a suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins cijoints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins La figure 1 est un schéma synoptique d'un générateur de rayons X selon l'invention; La figure 2'est un sciléma d'une unité de commande à transistor, haute et basse tension; et La figure 3 est un schéma d'une unité de commande à thyristors, pour la haute ou la basse tension. Sur la figure 1, le tube à rayons cathodique T comporte une anode A et une cathode C. La cathode C peut de façon classique comporter un petit filament et un gros filament, alimentés l'un ou l'autre par le transformateur abaisseur LV, grâce à la commande pf/gf. La haute tension, obtenue à l'enroulement haute tension du transformateur w7 est appliquée, après redressage de la façon classique, entre l'anode et la cathode. Le circuit primaire comporte une. alimentation indiquée réseau, qui. est par exemple du courant altexnatif à 220 V, 50 périodes. Ce réseau alimente d'une part le chauffage du filament, en traversant une stabilisation "Stah.", et en passant en serine par une unité de commande basse tension, indiquée "Cde mA", et par un des deux enroulements du transformateur abaisseur LV, dont un est choisi par la commande pf/gf. L'unité de commande "Cde mA" est commandée par un organe approprié tel qu'un bouton rotatif molleté indique "commande mA", à travers un circuit de régulation indique "contrôle mA". L'unité de commande de la basse tension, qui est dans son schéma identique à l'unité de commande haute tension, peut être à thyristor on à transistor. Ces unités se- ront décrites: en détail plus loin. L'ensemble de commande de la haute tension comporte un circuit de contrôle de réseau, indiqué "contrôle Res", agissant sur la commande. En série, sur le réseau, on a l'unité de commande haute tension, indiquée "unité Cde kV" et l'enroulement basse tension du transformateur élévateur SY. L'unité de commande haute tension (Cde àcY) est commandée par un organe d'actionnement, par exemple un bouton molle- té rotatif pour choisir la puissance, à travers un circuit de régulation indiqné "contrôle kV". Une minuterie, réglable par la commande de temps de pose "contrôle TPS" permet de choisir le temps de pose en graphie, et est liée au contrôle Réseau par une ligne de synchronisation. Le schéma indique encore un lanceur d'anode 'Lo Anode", pour amorcer la rotation de l'anode au moyen du moteur M, de façon classique. La figure 2 représente le schéma d'un mode de réalisation conforme à l'invention d'une unité de commande de la tension avec un transistor TR, applicable aussi bien dans son principe, mais évidemment avec des composants de valeurs différentes, au chauffage du filament ou au réglage de la haute tension. L'enroulement E primaire du transformateur HV ou LV selon le cas est en série sur le réseau avec un montage en pont classique de la sortie du transistor TR. Dans le cas de la haute tension, il peut circuler 300 ou 400 ampères. Une horloge délivre des impulsions à une fréquence sensiblement différente de celle de l'alimentation, par exemple à 10 kHz,qui après division par 10 fournit une fréquen- ce de 1000 Hz, c'est-S-dire un multiple élevé de la fréquence d'alimentation. Les impulsions sont entrées dans un modulateur de phase qui module la largeur des impulsions, selon la commande kV, à travers la régulation "commande kV" (figure 1).Ces impulsions traversent d'abord un circuit de commande et de contrôle du transformateur qui surveille le Don fonctionnement de ce dernier (saturation, blocage, etc.) puis un ampli de courant pour avoir à la sortie, c'est-àdire sur la base du transistor une intensité adéquate. Dans le cas de la haute tension, il entre par exemple 0,5 A dans l'ampli et il en sort 80 A. Dans ce mode de commande, on fait varier la durée des impulsions à la fréquence de découpage choisie. Il est donc nécessaire avoir une fréquence sensiblement différente de celle de l'alimentation, de préférence supérieure (une fréquence plus basse que celle du secteur ne conviendrait pas dans la plupart des applications). Avec une -fréquence égale à 1000 Hz pour un réseau de 50 périodes, chaque demi-période, est découpée dix fois, ce qui est suffisant pour avoir une régulation correcte. Avec une fréquence voisine du douhle de celle de l'alimentation, les impulsions pourraient tomher par exemple pendant un certain temps toutes au voisinage du passage à zéro du courant d'alimentation et un peu plus tard, toutes au voisinage du point d'intensité maximum. On aurait un phénomène de battement inacceptahle. C'est pourquoi, conforme-ment à un autre mode 'application de l'invention, on utilise préci-sétient la -réquence propre du réseau d'alimentation et la largeur des impulsions est mesurée en avance sur le passage à zéro du courant. Selon l'invention, on utilise un montage a thyristor TH1 et TH2 (figure 3). Dans ce schéma, qui est applicable aussi hien a la commande du chauffage anode qu'à la haute tension, à la dimension des composants près, on trouve en série sur le secteur, l'enroulement E primaire du transformateur HV ou LV selon le cas, et les deux thyristors montés têtes bêches en parallèles. Le secteur fournit lui-même la synchronisation par une ligne entrée dans l'organe de commande sur lequel on agit, comme dans le cas précédent par la commande kV ou mA, à travers le contrôle correspondant. L'organe de commande fixe l'angle de conduction du thyristor par avance sur la fexBetmre automatique au zéro, en agissant sur les gâchettes des thyristors à travers un transformateur d'impulsions qui sert à adapter la sortie de l'organe de commande à la commande et à assurer l'isole- ment galvanique. Une ligne de contrôle informe l'organe de commande sur l'état de conduction ou d'extinction des thyristors. Avec le procédé et le dispositif de la présente invention, on obtint des impulsions aux bornes du tube On a une émission de rayons x par impulsions Elles sont plus serres avec le transistor. Dans le cas du transis tor, la fréquence des impulsions peut aussi etre dérivee du réseau mais ce n'est pas indispensable. La fréquence oeut dériver légèrement sans inconvénient. Il va de soi que les modes de réalisation dé- crits et représentes ne sont que des exemples, et qu'ils peuvent être modifiés, notamment par substitution d'équivalents techniques sans sortir du cadre de l'inyen- tion. En particulier, on notera que le dispositif est ici présenté pour un réseau monophasé, mais ce même dispositif est appliquable à un réseau triphasé. Dans ce cas, sa commande (thyristors ou transistors) est triplée 1 par phase. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la commande d'un générateur de rayons X, applicable aussi bien au réglage du chauffage de la cathode qu'au réglage de la tension d'émission, dans lequel le tube à rayons X est monté sur le circuit secondaire d'un transformateur et la commande est effectuée sur le circuit primaire, caractérisé en ce que la commande est réalisée par découpage du courant, le circuit primaire étant rendu conducteur pendant la durée d'impulsions régulières, grâce à des composants à passage commandé. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la fréquence des impulsions est egale au dou hie de la fréquence d'alimentation, le circuit primaire étant rendu conducteur par des thyristors dont l'instant d'ouverture fixe l'angle ae conduction par avance sur la fermeture automatique au zéro. 3 - procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence des impulsions est sensiblement différente de celle de l'alimentation, notamment supérieure, de l'ordre d'un multiple élevé, le circuit primaire étant rendu conducteur, par un transistor dont on commande le temps de passage pendant chaque impulsion. 4 - Procédé selon la revendication 3, caracterisé en ce que la réquence des impulsions est dérivée de celle du réseau. 5 - Dispositif pour la commande d'un générateur de rayons X, applicable aussi bien au réglage du chauffa- ge de la cathode qu'au réglage de la tension d'émission, dans lequel le tube à rayons X est monté sur le circuit secondaire d'un transformateur, dont le circuit primaire comporte les organes de commande, caractérisé en ce que le circuit primaire comporte en série au moins un composant à passage commandé, et un organe de commande fixant la fréquence et la durée des temps de passage du compo sant. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composant a passage commandé est un transistor TR. 5 - Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce que l'organe de commande fixant la fxéquen- ce des: temps de passage du transistor est connecté"à l'alimentation de fanon à obtenir un rapport constant entre ladite fréquence et celle de l'alimentation. 8 - Dispositif selon la revendication 5, carac térisé en ce que le'composant est un thyristor, l'organe de commande étant connecté a l'alimentation pour avoir une fréquence égale an double de celle de l'alimentation.