Brevet FR2579401A1 — publié le 19860926

À ENSEMBLE GENERATEUR HAUTE TENSION ET DISPOSITIF RADIOGENE L'invention concerne un ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène, utilisable dans le domaine général de la radio- logie. Certaines installations de radiologie comportent, pour produire un rayonnement X, un bloc radiogène. On entend en général par bloc radiogène, un dispositif comportant, dans une même enceinte ou gaine de protection, un tube radiogène produisant un rayonnement X, et des moyens pour élaborer, d'une part la haute tension d'alimentation du tube radiogène, appliquée à l'anode et à la cathode de ce dernier, et cd'autre part les tensions de chauffage du ou des filaments dont est munie la cathode. La haute tension est obtenue à partir d'une basse tension alternative transportée jusque dans l'en- ceinte ou gaine par des fils basse tension, et appliquée à un transformateur haute tension; la haute tension alternative déve- loppée par ce transformateur est appliqué à l'anode et à la cathode, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un dispositif redresseur, selon le type de fonctionnement prévu. La tension de chauffage du filament de la cathode est obtenue par un ou deux transformateurs basse tension, euxmêmes alimentés par exemple à partir des fils transportant la basse tension alternative. Une telle disposition s'applique en général pour des puissances relativement faibles absorsbées par le tube radiogène (sensiblement égale ou inférieure à 50 KMf. Pour des ensembles de puissance plus élévée, l'organisation est généralement différente et consiste à séparer les moyens pour élaborer la haute tension appelés géné- rateur haute tension, du tube radiogène, c'est-à-dire à disposer le générateur haute tension à l'extérieur de la gaine. Le générateur haute tension est alors relié au tube radiogène, par l'intermédiaire de fils disposés dans une paire de câbles haute tension; au moins un de ces câbles haute tension étant du type à haute isolation élec- 257940 01 trique, du fait de la valeur élevée que peut comporter la haute tension appliquée entre la cathode et l'anode du tube radiogène (80 à KV). L'un des avantages que présente le bloc radiogène par rapport au système constitué par un générateur haute tension extérieur à la gaine, réside en ce qu'il ne néccésite pas de câble à haute isolation électrique; quelques fils isolés à basse tension suffisant à son alimentation. En effet, dans une installation de radiologie, la gaine contenant le tube radiogène est un élément particulièrement mobile, et le câble qui lui est attaché, tel que le câble à haute isolation électrique, constitue un encombrement important du fait d'une structure relativement rigide nécessitée par ses qualités d'isolation électrique. D'autre part, les câbles à haute isolation électrique, bien que couramment utilisés dans lPindustrie radiologique, sont d'un coût très élevé, ce coût étant encore augmenté par des moyens de raccordement particuliers qu'il exige au niveau de son passage dans la gaine. Par contre, les inconvénients que présente le bloc radiogène résident dans son poids et dans son encombrement qui sont plus élevés que ceux de l'ensemble constitué par la gaine contenant uniquement le tube radiogène; ceci posant notamment des pro- blèmes mécaniques pour la conception des tables radiologiques ou autres systèmes devant le recevoir. La présente invention concerne un ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène, dont l'agencement nouveau permet de réaliser une économie de poids et d'encombrement importante du dispositif radiogène, tout en conservant la simplicité du bloc radio- gène classique, du fait en particulier quil n'exige pas Putilisation d'un câble à haute isolation électrique. Selon l'invention, un ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène, comportant une gaine protectrice contenant un tube radiogène alimenté en haute tension par ledit générateur haute tension, ledit générateur haute tension comportant un trans- formateur élévateur alimenté par une source basse tension fournis- sant une basse tension alternative, est caractérisé en ce que ledit générateur haute tension comporte en outre au moins un dispositif multiplicateur de tension, disposé dans ladite gaine protectrice et fournissant ladite haute tension audit tube radiogène, ledit trans- formateur élévateur étant disposé à l'extérieur de ladite gaine protectrice et générant une haute tension alternative intermédiaire, ledit transformateur élévateur étant relié audit dispositif multi- plicateur de tension par l'intermédiaire d'un premier et dun second conducteur transportant ladite haute tension alternative inter- médiaire. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, et aux deux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 montre le schéma de principe d'une version préférée d'un ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène selon l'invention; - la figure 2 montre le schéma de principe dune deuxième version d'un ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène, selon l'invention. La figure 1 montre le schéma d'un ensemble I générateur haute tension et dispositif radiogène. L'ensemble I comporte une gaine protectrice 2 dans laquelle est contenu un tube radiogène 3 classique, symbolisé par une enveloppe 4 contenant une anode 5 et une cathode 6. La gaine protectrice 2 et le tube radiogène 3 constituent un dispositif radiogène par lequel est émis un faisceau de rayonnement X (non représenté), produit par l'anode 5, quand le tube radiogène 3 est en fonctionnement; l'anode 5 pouvant être aussi bien du type anode fixe ou du type anode tournante. Selon l'invention, la gaine protectrice 2 contient en outre un dispositif multiplicateur de tension 8, représenté dans un cadre en traits pointillés. Le dispositif multiplicateur de tension constitue un élément d'un générateur haute tension 8-9, formé principalement par le dispositif multiplicateur de tension 8 et par un transformateur élévateur 9 disposé à l'extérieur de la gaine protectrice 2. Le transformateur élévateur 9 comporte d'une part un enroulement primaire 10 dont chaque extrémité est reliée à une entrée basse tension.11; et comporte dautre part un enroulement secondaire 12 dont les extrémités 13, 14 sont respectivement reliées à une première et à une seconde sortie 15,16. Les entrées basse tension 11 du transformateur élévateur 9 sont chacune reliée à une sortie basse tension 17 dune source basse tension alternative 61. La source basse tension 61 génère une basse tension alternative (non représentée) qui est appliquée à l'enrou- lement primaire 10 du transformateur élévateur 9, lequel trans- formateur élévateur 9 délivre par son enroulement secondaire 12 une haute tension alternative intermédiaire HTI. La haute tension intermédiaire HTI est appliquée à une première et à une seconde entrée haute tension 20, 21 du dispositif multiplicateur de tension 8. A cet effet, la première sortie 15 est reliée à la première entrée haute tension 20 grâce à un premier conducteur 18, par l'inter- médiaire d'une première borne de connection 22 située au niveau de la gaine protectrice 2; la seconde sortie 16 étant reliée à la seconde entrée haute tension 21 grâce à un second conducteur 19, par Pinter- médiaire d'une seconde borne de connection 23, cette dernière liaison entre la seconde sortie 16 et la seconde entrée haute tension 21 étant, dans l'exemple non limitatif décrit, référencée à la masse. Dans l'exemple non limitatif de cette première version de Pinvention, la masse ou terre constitue la polarité positive de la haute tension dalimentation du tube radiogène 3, et l'anode 5 de ce dernier est reliée à la seconde entrée haute tension 21 elle-même portée au potentiel de la masse. La cathode 6 est d'un type classique, et comporte par exemple deux filaments 25, dont un point commun 26 est relié à une sortie haute tension négative 24 du dispositif multiplicateur de tension 8, délivrant la polarité négative -HT de la haute tension. Dans Pexemple non limitatif décrit, les filaments 25 sont chacun alimentés grâce à un premier et second transformateur d'isolement 30, 31, comportant chacun un secondaire 33 dont un premier côté 34 est relié au point commun 26 ou -HT; les seconds côtés 35 de ces secondaires 33 étant reliés aux secondes extrémités 27 des filaments 25. Les transformateurs d'isolement 30, 31 comportent des enroulements primaires 36, reliés à des bornes de connection 37, par l'intermédiaire desquels ils sont alimentés en basse tension de chauffage, par des moyens classiques (non repré- sentés) extérieurs à la gaine protectrice 2. Le dispositif multiplicateur de tension 8 est d'un type en lui- même connu. Dans l'exemple non limitatif décrit, le dispositif multiplicateur de tension 8 permet d'obtenir entre la seconde entrée haute tension 21, c'est-à-dire la masse, et la sortie haute tension négative 24 (-HT), une valeur de la haute tension égale sensiblement à quatre fois une valeur de la tension crête (non représentée) de la haute tension intermédiaire HTi; la haute tension ainsi générée par le dispositif multiplicateur de tension 8 étant redressée et filtrée. Dans l'exemple non limitatif décrit, le dispositif multiplicateur de tension 8 comporte un premier, un second, troisième et qua- trième redresseurs D1, D2, D3, D4 symbolisés selon des diodes, et une première, une seconde, une troisième et une quatrième capa- cités CI, C2, C3, C4. Le premier redresseur DI est relié par sa cathode à la seconde entrée haute tension 21 et, par son anode à la cathode du second redresseur D2, en un premier point de jonction J1; le second redresseur D2 étant par son anode relié à la cathode du troisième redresseur D3 en un second point de jonction J2, l'anode du troisième redresseur D3 étant reliée en un troisième point de jonction J3 à la cathode du quatrième redresseur D4, dont l'anode est reliée à la sortie haute tension négative 24 délivrant la polarité négative -HT de la haute tension. La première capacité Cl est connectée entre la première entrée haute tension 20 et la première jonction JI, la seconde capacité C2 étant connectée entre la première jonction J1 et la troisième jonction J3; la troisième capacité C3 est connectée entre la deuxième entrée haute ten- sion 21 et le deuxième point de jonction 32, et la quatrième capacité C4 est connectée entre le second point de jonction J2 et la sortie haute tension négative 24. Dans ces conditions, on trouve aux bornes de la seconde capacité C2 une première tension sensiblement égale à deux fois la valeur de la tension crête de la haute tension alternative intermédiaire HTI, et on trouve aux bornes de la quatrième capacité C4 une seconde tension sensiblement égale à deux fois cette valeur de tension crête, et qui s'ajoute à la première tension. La haute tension appliquée au tube radiogène 3 est ainsi sensiblement à quatre fois la tension crête que comporte la haute tension intermédiaire HTI, délivrée par le transformateur élé- vateur 9, ainsi qu'il a été précédemment mentionné. Ceci permet, selon l'un des buts de l'invention, pour relier le transformateur élévateur 9 au dispositif multiplicateur de tension 8 contenu dans la gaine protectrice 3, d'utiliser des conducteurs 18, 19 contenus dans un câble 60 ayant des qualités d'isolation électrique très inférieure à celles qui sont exigées dans Part antérieur, pour relier un générateur haute tension extérieur à la gaine protectrice à un tube radiogène contenu dans la gaine protectrice, quand ce générateur haute tension délivre directement le niveau de haute tension nécessaire à l'alimentation dudit tube radiogène. On peut remarquer en effet, qu'au delà de certaines valeurs de la tension d'isolation que doivent tenir les câbles électriques, par exemple 20 KV, ces câbles sont réalisés selon des procédés et avec des matières différentes qui conduisent d'une part à des coûts très importants, et qui conduisent d'autre part à obtenir des câbles ayant une forte section et une grande rigidité mécanique, c'est-à-dire peu de souplesse; cette rigidité n'étant pas compatibles avec la mobilité dont doit être capable une gaine protectrice contenant un tube radiogène, dans une installation de radiodiagnostic classique. Il est à remarquer en outre que quand la haute tension d'un tube radiogène est délivré directement par un générateur haute tension à une valeur élevée, les moyens de connexion entre les câbles haute tension et la gaine protectrice sont eux-mêmes très encombrant et très coûteux. Dans le cas de la présente invention, les dimensions (non représentées) de la gaine protectrice 2, doivent permettre de loger le dispositif multiplicateur de tension 8, ce qui peut lui conférer un encombrement supérieur à celui d'une gaine dans une installation o le générateur haute tension fournit directement la haute tension, mais en contre partie, le transformateur élévateur 8 comporte lui- même un encombrement plus faible que dans l'art antérieur. D'autre part, l'encombrement présenté par le dispositif multiplicateur de tension 8 luimême, peut, dans la configuration de l'invention, être considérablement réduit en élevant la fréquence de fonctionnement, c'est-à-dire en élevant la fréquence de la basse tension alternative (non représentée) délivrée par la source basse tension 61. Cette source basse tension 61 peut être soit le réseau de distribution à 50 ou 60 Hertz, soit par exemple un onduleur délivrant la basse tension à une fréquence supérieure, de 5 à 50 KHertz par exemple; de tels onduleurs sont connus et couramment utilisés, et sont souvent alimentés à partir d'une source de tension continue, d'une manière classique non représentée. Il est ainsi possible de diminuer le volume d'une capacité Ci à C4 d'une manière sensiblement proportionnelle à l'augmentation de fréquence de la basse tension alternative. Cette description de la première version de Pinvention concerne l'alimentation en haute tension du tube radiogène 3, de type unipolaire, l'anode 5 étant à la masse ainsi que la seconde entrée haute tension 21 du dispositif multiplicateur de tension 8 et la seconde sortie 16 du transformateur élévateur 9; la première sortie 15 du transformateur élévateur 9 étant relié par l'inter- médiaire du premire conducteur 18, à la première entrée haute tension 20 du dispositif multiplicateur de tension 8, lequel élabore la haute tension d'alimentation à partir de la haute tension alternative intermédiaire HTI, et délivre la haute tension négative -HT qui est appliquée à la cathode 6. La figure 2 représente le schéma de principe dune seconde version de l'invention, dans laquelle le tube radiogène 3 est alimenté en haute tension selon un mode bipolaire. Ainsi que dans l'exemple précédent, le transformateur élé- vateur 9 délivre la haute tension intermédiaire HTI par ses première et seconde sorties 15, 16; la première sortie 15 est reliée par l'intermédiaire du premier conducteur 18 à la première entrée 20 du dispositif multiplicateur de tension 8, lequel sera appelé dans la suite de la description premier dispositif multiplicateur de tension 8. La seconde sortie 16 du transformateur élévateur 9 est reliée à la masse et à la seconde entrée haute tension 21 du premier dispositif multiplicateur de tension 8. Dans cette version de Pinvention, la gaine protectrice 2 contient, outre le premier dispositif multi- plicateur de tension 8 un second dispositif multiplicateur de ten- sion Sa, d'un type semblable au premier dans Pexemple non limitatif décrit. La haute tension d'alimentation du tube radiogène 3 est élaborée par les deux dispositifs multiplicateur de tension 8, Sa, à partir de la haute tension alternative HTI, le premier dispositif multiplicateur de tension 8 élaborant, par rapport à la masse la haute tension négative -HT appliquée à la cathode 6.; le second dispositif multiplicateur de tension Sa, élaborant, par rapport à la masse la haute tension positive +HT qui est appliquée à Panode 5. Le second dispositif multiplicateur de tension sa constitue, par rapport à la masse, un montage symétrique à celui du premier dispositif multiplicateur de tension 8, la haute tension alternative intermédiaire HTI étant appliquée simultanément aux deux dis- positifs multiplicateur de tension 8, Sa. Le second multiplicateur de tension sa comporte une troisième et une quatrième entrée haute tension 40, 41 et une sortie haute tension positive 38, délivrant la polarité positive +HT de la haute tension d'alimentation du tube radiogène 3. Les troisième et quatrième entrées haute tension 40, 41 correspondent respectivement aux première et seconde entrées 20, 21 du premier dispositif multiplicateur de tension 8, dont elles ont la même fonction. La troisième entrée haute tension 40 est reliée au premier conducteur 18 et à la première entrée haute tension 20, et la quatrième entrée haute tension 41 est reliée à la masse et à la seconde entrée 21 du premier dispositif multiplicateur de tension 8. Le second dispositif multiplicateur de tension sa comporte un cinquième, sixième, septième et huitième redresseurs D5, D6, D7, D8, et une cinquième, sixième, septième et huitième capacités C5, C6, C7, C8, dont le montage est équivalent à celui du premier dispositif multiplicateur de tension 8, à la différence que les redresseurs DS, D6, D7, D8 sont orientés, par rapport à la masse, selon des polarités inverses des redresseurs DI,..., D4. En effet, les redresseurs d'une part DI à D4 et d'autre part D5 à D8 sont montés en série de manière à conduire, par rapport à la masse, les alternances négatives pour les redresseurs DI à D4 du premier dispositif multiplicateur de tension 8, et à conduire les alternances positives pour les redresseurs D5 à D8 du second dispositif multi- plicateur de tension 8a. Dans ce dernier, le cinquième redresseur D5 est relié par son anode à la quatrième entrée haute tension 41 et, par sa cathode à l'anode du sixième redresseur D6, en un quatrième point de fonction 34; le sixième redresseur D6 étant par sa cathode relié à l'anode du septième redresseur D7 en un cinquième point de jonction 35; la cathode du septième redresseur D7 est reliée à un sixième point de jonction 36, à l'anode du huitième redresseur D8, dont la cathode est reliée à la sortie haute tension positive 38. La cinquième capacité C5 est connectée entre la troisième entrée haute tension 40 et la quatrième jonction J4; la sixième capacité C6 est connectée entre la quatrième jonction J4 et la sixième jonction 36; la septième capacité C7 est connectée entre la quatrième entrée haute tension 41 et la cinquième jonction J5; la huitième capacité CS est connectée entre la cinquième jonction 35 et la sortie haute tension positive 38. Dans cette configuration, pour une haute tension d'alimen- tation donnée du tube radiogène 3, la tension crête (non représentée) de la haute tension alternative intermédiaire HT1 est sensiblement huit fois plus faible (1/8) que la haute tension appliquée entre l'anode 5 et à la cathode 6 du tube radiogène 3. Dans l'exemple de la figure 2, la cathode 6 est symbolisée par un point, mais peut comporter un ou deux filaments (non représentés), ainsi que dans l'exemple de la figure 1, ces filaments pouvant être alimentés d'une même manière que dans l'exemple précédent. Les dispositifs multiplicateurs de tension 8, 8a sont en eux- mêmes d'un type connu, et permettent chacun de multiplier dans un rapport 4 la haute tension alternative HT1 appliquée à leurs entrées , 21 et 40, 41; ce rapport de multiplication pouvant être modifié selon le fonctionnement envisagé, et la technologie utilisée, en modifiant le nombre d'étages de ces multiplicateurs de tension 8, 8a; un étage étant formé, par exemple dans le premier dispositif multiplicateur de tension 8, par le quatrième redresseur D4 coopé- rant avec la quatrième capacité C4. Cette description constitue un exemple non limitatif d'un ensemble I générateur haute tension et dispositif radiogène, dans lequel un câble électrique 60 contenant le premier et le second conducteur 18, 19 comporte une tension d'isolement très inférieure à la haute tension d'alimentation du tube radiogène 3, c'est-à-dire au quart de cette haute tension avec l'exemple relatif à la figure 1, et au huitième de cette haute tension dans l'exemple de cette seconde version de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble générateur haute tension et dispositif radiogène, comportant une gaine protectrice (2) formant l'enceinte dudit dis- positif radiogène, ladite gaine protectrice (2) contenant un tube radiogène (3) comportant une anode (5) et une cathode (6), ledit tube radiogène (3) étant alimenté en haute tension par ledit générateur haute tension (8-9), ledit générateur haute tension comportant un transformateur élévateur (9) alimenté par une source basse ten- sion (61) fournissant une basse tension alternative, est caractérisé en ce que ledit générateur haute tension (8-9) comporte en outre au moins un dispositif multiplicateur de tension (8) disposé dans ladite gaine protectrice (2) et fournissant ladite haute tension audit tube radiogène (3), ledit transformateur élévateur (9) étandisposé à l'ex- térieur de ladite gaine protectrice (2) et générant une haute tension alternative intermédiaire (HT1), ledit transformateur élévateur (9) étant relié audit dispositif multiplicateur de tension (8) par l'inter- médiaire d'un premier et d'un second conducteur (18, 19) trans- portant ladite haute tension alternative intermédiaire (HT1). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second conducteurs (18, 19) sont contenus dans un câble électrique (60) dont la tension cd'isolement est inférieure à la valeur de ladite haute tension d'alimentation du type radiogène (3). 3. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que ladite source basse tension (61) est un onduleur. 4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que ledit transformateur élévateur (9) délivre ladite haute tension alternative intermédiaire (HTI) par une première et une seconde sorties (15, 16) respectivement reliées à une première et à une seconde entrée haute tension (20, 21) dudit dispositif multiplicateur de tension (8), ladite seconde entrée haute tension (21) étant reliée à ladite anode (5) et à la masse, ledit dispositif multiplicateur de tension (8) comportant une première sortie haute tension reliée à ladite cathode (6) et délivrant la polarité négative (- HT) de ladite haute tension. 5. Ensemble selon rune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit générateur de tension (8-9) comporte en outre un second dispositif multiplicateur de tension (8a) disposé dans ladite gaine protectrice (2), et coopérant avec ledit premier dispositif multiplicateur de tension (8) pour générer ladite haute tension à partir de ladite haute tension alternative intermédiaire (HT 1). 6. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit premier dispositif multiplicateur de tension (8) délivre par une sortie haute tension négative (24) une polarité négative (- HT) de ladite haute tension, appliquée à ladite cathode (6), ledit second dispositif multiplicateur de tension (Sa) délivrant par une sortie haute tension positive (38) une polarité positive (+HT) de ladite haute tension, appliquée à ladite anode (5). 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit transformateur élévateur (9) délivre ladite haute tension alternative intermédiaire (HTI) par une première et une seconde sortie (15, 16) respectivement reliées à une première et à une seconde entrée haute tension (20, 40-21, 41) de chacun desdits dispositifs multiplicateurs de tension (8, Sa). 8. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites secondes entrées (21, 41) desdits premier et second dispositifs multiplicateurs de tension (8, Sa) sont reliées à la masse.