Brevet FR2629635A1 — publié le 19891006

DISPOSITIF DE COMPENSATION DE FACTION D'UN CHAMP MAGNETIQUE SUR DES Efgrl3lltONS ET DISPOSITIF D'IMAGERIE coMPoRTANT UN TEX DISPOSITIP DE COMPENSATION. L'invention a principalement pour objet un dispositif de compensation de l'action d'un champ magnétique sur des électrons et un dispositif d'imagerie comportant un tel dispositif de compensation. De nombreux appareils utilisent des faisceaux de particules chargées comme par exemple les électrons. il est connu d'utiliser des faisceaux d'électrons dans les dispositifs de visualisation comme par exemple les tubes intensificateurs d'images, les caméras de télévision, les tubes de visuslisation å rayons cathodiques ou les microscopes électroniques. Or, les particules chargées, comme par exemple les électrons sont déviées par les champs électriques et/ou magnétiques. De telles charges si elles ne sont pas contrôlées induisent des distorsions d'images. Tout appareil de visualisation est soumis, au moins au champ magnétique terrestre. Il est connu d'essayer de s'affranchir de l'influence sur l'image obtenue du champ magnétique terrestre en réalisant un blindage qui canalisera lesdits champs magnétiques. Toutefois, cette solution ne donne pas satisfaction dans la mesure où il n'existe pas de blindage magnétique efficace qui serait transparent. Ainsi, devant l'objectif d'une caméra de télévision où l'écran d'un tube de visualisation à rayons cathodiques, il n'est pas possible de disposer un blindage efficace qui ne diminuerait pas l'intensité de lumière transmise. Le dispositif selon la presente invention compense l'influence du champ magnétique terrestre sur l'image formée en générant un champ magnétique, qui à tout instant, est de même intensité que le champ magnétique perturbateur et de polarisation opposée. Pour générer un tel champ, le dispositif selon la présente invention comporte des moyens de détection du champ magnétique connectés par l'intermédiaire de moyens de commande à un bobinage susceptible de générer un champ magnétique. Le champ magnétique généré par le bobinage est donc A tout instant égal en amplitude au champ perturbateur d'image.. Ainsi, il est possible de compenser l'influence des champs magnétiques variables..Les variations de champs magnétiques sont dûes, notamment, au changement de position du dispositif d'imagerie et donc de son orientation par rapport au champ magnétique terrestre, au déplacement du dispositif d'imagerie, et donc au changement de la latitude géographique, A la variation, lente de la valeur du champ magnétique terrestre, ou à la variation de champ magnétique venant se superposer avec le champ magnétique terrestre, par exemple dans un laboratoire. Ainsi, un dispositif d'imagerie selon la présente invention présente des images sans distorsion tout en étant mobiles. L'invention a principalement pour objet des dispositifs de compensation de distorsions provoquées par le champ magnétique ainsi que le dispositif de visualisation comportant de tels dispositifs de compensation tels que décrits dans les revendications. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatif s parmi lesquelles - la figure 1 est un schéma de réticule; - la figure 2 est le schéma du réticule de la figure 1 dont l'image a été distordue par la présence d'un champ magnétique; - la figure 3 est un schéma d'un premier exemple de réalisation d'un tube intensificateur d'images selon la présente invention - la figure 4 est un schéma d'un second exemple de réalisation d'un tube intensificateur d'images selon la présente invention - la figure 5 est un schéma d'un premier exemple de. réalisation d'une caméra de télévision selon la présente invention - la figure 6 est un schéma d'un second exemple de réalisation de caméra de télévision selon la présente invention - la figure 7 est un schéma d'un premier exemple de réallsation d'un tube de visualisation à rayons cathodiques selon la présente invention - la figure 8 est un second exemple de réalisation d'un tube de visualisation à rayons cathodiques selon la présente invention - la figure 9 est un schéma d'un premier exemple de réalisation d'un asservissement susceptible d'être mis en oeuvre dans le dispositif selon la présente invention - la figure 10 est un schéma d'un second exemple de réalisation d'un asservissement susceptible d'être - mis en oeuvre dans le dispositif selon la présente invention. Sur les figures 1 à 10 on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Sur la figure 1, on peut voir un réticule 16 composé de deux branches de même longueur se coupant en leur milieu A angle droit. Sur la figure 2, on peut voir l'image du réticule 16 formée dans le dispositif utilisant des faisceaux d'électrons en présence d'un champ magnétique. Le centre de l'image n'est que très peu déformé. En s'éloignant du centre, le bord des deux branches du réticule 16 sont distordues. En effet, les particules chargées dans le champ magnétique B subit une force ?= qmlt; q étant la charge électrique, v étant la vitesse et B le champ magnétique. Ainsi, les particules chargées sont courbées avec un rayon de courbure R = q V/ m B. où m est la masse des particules. On voit donc que la distorsion d'une image est d'autant plus importante que la vitesse des particules est faible. Ainsi, la distorsion sera beaucoup plus importante dans un tube intensificateur . d'images, par exemple radiologique que dans, par exemple un microscope électronique. Toutefois, il est bien entendu que la compensation de la distorsion d'images dûe à un champ magnétique, dans les appareils utilisés dans des électrons ayant des vitesses élevées, comme par exemple le microscope électrique ne sort pas du champ de la présente invention. Sur la figure 3, on peut voir une coupe d'un tube intensificateur d'images, applicable par exemple en radiologique médicale ou industrielle. Les tubes intensificateurs d'images en radiologie sont connus en tant que tels et ont été décrits, par exemple, dans la "Revue technique THOMSON-CSF", Volume 8 numéro 4 de Décembre 1976. Un tel tube comporte par exemple un écran d'entrée 5 susceptible de convertir les rayons X 10, par exemple ayant traversé un objet 11 a radiographier en photons. Au contact avec l'écran d'entrée 5 est disposée une photocathode 1 susceptible de convertir les photons en électrons. Les électrons peuvent être accélérés et guidés par par exemple trois électrodes 6 et l'anode 9 vers l'écran d'observation 3, l'écran d'observation 3 assure la conversion des électrons 15 en lumière visible. Le tube intensificateur d'images comporte en outre un générateur de tension 13 permettant d'alimenter par l'intermédiaire des câbles 14 et des résistances de polarisation 12 les diverses électrodes. Pour diminuer l'influence du champ magnétique, on a disposé tout d'abord, autour du tube intensificateur d'images un blindage magnétique 20. Toutefois, ce blindage est absent de la face d'entrée et de sortie du tube pour ne pas gêner le fonctionnement de celul-cl. Le tube selon la présente invention comporte, en outre, une bobine 2 susceptible de générer un champ magnétique qui, pour annuler l'effet du champ magnétique terrestre devra avoir la même amplitude et une polarlsatlon opposée. Pour détermlner la valeur du champ magnétique terrestre on utilise un détecteur 18. Le détecteur 18 est par exemple une sonde à effet HALL.Dans la variante de realisation du dispositif de la figure 3, le détecteur 18 est placé dans l'axe du tube intensificateur d'images derrière l'écran d'observation 3. Avantageusement, on laisse un espace suffisant entre l'écran 3 et la sonde 18 pour permettre l'observation ou l'enregistrement de l'écran 3. Dans ce cas, la sonde est placée derrière l'observateur ou l'appareil d'enregistrement. Cette disposition présente l'avantage de. mesurer le champ axial générateur de distorsion sans pour autant gêner l'exploitation du tube intensificateur d'images. Le détecteur 18 est relié au boblnagXe 2 entourant le tube Intensiflcateur d'images, par exemple par l'intermédiaire d'un dispositif de commande' 170 qui convertit le signal d'entrée généré par le détecteur 18 à un courant fourni A la bobine 2. Le dispositif de commande 170 est par exemple un amplificateur, ou le dispositif d'asservissement illustré sur la figure 9. Avantageusement, la bobine 2 est placée a l'endroit où les électrons ont la plus basse vitesse, ctest-å-dire au niveau de la photocathode 1. En effet, comme on l'a vu ci-dessus, l'influence des champs magnétiques sur la trajectoire des électrons est d'autant plus grande que leur vitesse est basse. Sur la figure 10 un tube intensificateur d'images comporte un détecteur de champ magnétique 18 placé devant la face d'entrée du tube. Avantageusement, le detecteur 18 est placé dans l'axe du tube pour mesurer le champ influençant directement 1er. électrons. Toutefois, il est nécessaire de tenir compte de la présence de la sonde 18 dans des faisceaux de rayons X, aussi blen en ce qui concerne la modification de l'image, qu'en ce qui concerne des tensions électrlques Indultes dans le détecteur 18 par les rayons X. La sonde 18 est reliée A la bobine 2 solt par l'intermédiaire d'un amplificateur 17, solt par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement par exemple tel qu'illustré sur la figure. Dans une variante de réallsatlon, le retour de courant est réalise par la mlse a la masse de la bobine 2. Avantageusement, le détecteur de champ magnétique 18 est mls à la masse 19. Sur la figure 5, on peut voir un premier exemple de réalisation d'une caméra de télévision selon la présente invention. Sur la figure 5 est représentée schématiquement une caméra de télévision de type vldlcon, étant blen entendu que d'autres types de caméras ne sortent pas du cadre de la présente invention. La caméra de télévision 4 comporte un objectif 5 permettant la formation d'images sur un dispositif photosenslble 1. le dispositif photosensible 1 est composé par exemple d'une plaque de slgnal transparente reliée å une couche photoconductrice. Le détecteur 1 est balayé par le faisceau d'électrons émis par une cathode 36. te faisceau d'électrons passe d'abord par un wehnelt 35 puis par trois électrodes de concentration 34;33 et 32. A la sortie d'électrodes 32 est placée une grille de décélération 39. La caméra comporte en outre un collier de concentration d'électrons 31 ainsi qu'une bobine 30 de déviation. L'image formée présente sur une sortie 37 connectée au dispositif 1. D'autre part le dispositif 1 est relié å la masse 19 par une résistance 38. Comme on l'a vue, la distorsion de l'image est d'autant plus importante que la vitesse d'électrons est faible. Par exemple, la ou les bobine(s) de correctlon 2 sont placées au niveau de la cathode 36 et/ou au nlveau du photodétecteur la après la grllle de décélération .39. Dans l'exemple de réalisation comportant plusieurs bobines de correctlon 2, avantageusement, chaque bobine 2 est alimentée par son propre circuit de commande ou amplificateur 17. Tous les dispositifs de commande ou amplificateurs 17 sont reliés A la sortie d'un dispositif de détection de champ magnétique 18. Le dispositif de détection 18 de champ magnétique est par exemple une sonde à effet HALL.Le détecteur de champ magnétique est avantageusement placé dans l'axe du faisceau d'électrons lorsque l'on ne lui applique aucune déviation. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 5, le détecteur 18 de champ magnétique est placé derrière la cathode 36. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle ne gêne ni la propagation des photos venant former l'image ni celle des électrons de balayage. Sur la figure 6, on peut voir un second exemple de réalisation d'une caméra 4 de télévision selon la présente invention. Dans cette variante de réalisation, le détecteur 18 de champ magnétique est placé devant la caméra. On s'arrange pour le rendre suffisamment petit, et/ou pour le placer suffisamment loin de l'objectif 5 pour que il ne gêne pas la formation de l'image. I1 est aussi possible de placer un détecteur par exemple annulaire au niveau d'un des diaphragmes de l'objectif. Avantageusement, le bAti de la caméra 4 forme un blindage magnétique pour diminuer les distorsions d'images dûes au champ magnétique extérieur même en absence de courant appliqué à la ou aux bobines de correction 2. Sur la figure 7, on peut voir un premier exemple de réalisation d'un tube d'affichage 8 à rayons cathodiques. Le tube 8 comporte une source d'électrons 1, par exemple un canon A électrons. Sur la face opposée du tube 8, est disposé un écran 3 comprenant des luminophores qui sont susceptibles d'émettre de la lumière sous l'action des électrons émis par le tube 1. Le tube 8 comporte en outre des optiques électroniques 7 permettant de diriger, de focaliser et/ou d'accélérer les faisceaux d'électrons pour obtenir la formation d'une image sur l'écran 3. Avantageusement, le tube 8 comporte un blindage magnétique 20 permettant de limiter la distorsion de l'image par les champs magnétiques externes. Toutefois, il est difficile de recouvrir la face du tube comportant l'écran 3 avec un blindage sans en diminuer les performances. Le tube 8 selon la présente invention comporte une bobine de correction 2 placée avantageusement près de la sortie du canon A électrons 1. Dans l'exemple illustré sur la figure 7, le détecteur de champ magnétique 18 est placé dans l'axe du tube derrière le canon à électrons 1. Le détecteur 18 de champ magnétique est relié à la bobine 2 par exemple par l'intermédiaire d'un amplificateur 17 ou un-dispositif de commande. Avantageusement, le détecteur 18 est une sonde å effet HALL. Dans un exemple de réalisation une des bornes de la sonde 18 å effet HALL est reliée à la masse 19. Sur la figure 8, on peut voir un second exemple de réalisation de tube d'affichage 8 à rayons cathodiques. Dans l'exemple de réalisation de la figure 8, le détecteur 18 de champ magnétique est placé devant l'écran 3, avantageusement sur l'axe du tube. On dispose le détecteur 18 de façon à ce qu'il gêne le moins l'observation de l'image formée sur l'écran 3, par exemple en adoptant un détecteur de très faible surface ou un détecteur transparent. Sur la figure 9, on peut voir un dispositif d'asservissement du courant circulant dans la bobine 2 en fonction du champ magnétique. Le dispositif de la figure 9 est susceptible d'être mis en oeuvre dans le dispositif illustré sur les figures 3,5 et 7. Le dispositif d'asservissement comporte un amplificateur 17 comportant une entrée plus et une entrée moins ainsi qu'une sortie, la sortie de l'amplificateur 17 est reliée à l'une des bornes de la bobine 2. La seconde borne de la bobine 2 est reliée d'une part à la masse 19 à travers une résistance R3, et d'autre part. à la borne plus de l'amplificateur 17 à travers une résistance R1. La sortie du détecteur de champ magnétique 18 est reliée å travers une seconde résistance R1 à la borne moins de l'amplificateur 17. L'entrée moins de l'amplificateur 17 est reliée à la sortie de l'amplificateur 17 par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation R2. Avantageusement, dans le cas d'utilisation de sondes A effet HALL comme détecteur 18 la seconde borne de la sonde est reliée å la masse 19. Le champ magnétique induit dans le détecteur 18 une tension V2. La valeur de résistance R1, R2, R3 est choisle de telle façon que l'on maintien au bord de la résistance Rt une tenslon V1 correspondant A un courant de la bobine 2 compensant le champ magnétique parasite. Sur la figure 10, on peut voir un exemple d'asservissement destiné A annuler le champ magnétique à l'intérieur de la bobine 2. Dans ce cas, le détecteur de champ magnétique 18 est placé à l'intérieur de la bobine 2 Il détecte le champ magnétique total correspondant au champ magnétique parasite à compenser ainsi que au champ de compensation généré par la bobine 2. Ls sortie du détecteur de champ magnétique 18 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance Ri a la sortie d'au moins un amplificateur 17. La sortie de l'amplificateur 17 est reliée å une des bornes de la bobine 2.La seconde borne de la bobine 2 est reliée, d'une part, par Itintermédlalre d'une résistance R3 à la masse 19 et d'autre part par l'intermédiaire d'une résistance R1 à la borne plus de l'amplificateur 17. D'autre part, une résistance R2 relie la borne moins å la sortie de l'amplificateur 17. La valeur des résistances R1,R2,R3 ainsi que le choix de l'amplificateur opérationnel 17 est fait de telle manière que le dispositif de la figure 10 a un fonctionnement stable pour un champ nul détecté par le détecteur de champ magnétique 18. L'invention s'applique principalement à la compensation des distorsions créées par un champ magnétique dans un appareil d'imagerie utllisant des particules chargées. L'invention s'applique notamment aux, Intenslflcateurs de lumière utilisables en radiologue ou en observatlon nocturne, aux caméras de télévision, ou aux tubes de visualisation à rayon s cathodiques. Les figures 4 et 11 illustrent une variante dans laquelle deux détecteurs sont placés devant la face d'entrée du tube, R VENDICATIONE; 1. Dispositif de compensation de l'action d'un champ magnétique sur des électrons comportant une bobine (2) susceptible d'être parcourue par un courant électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte un détecteur (18) de valeur de champ magnétique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le détecteur (18) est une sonde A effet HALL. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le détecteur (18) de champ magnétique est disposé sur l'axe du dispositif. 4. Dispositif selon le revendication 1,2 ou * 3, caractérisé par le fait que le détecteur (18) est placé derrière un appareil à protéger. 5. Dispositif selon la revendication 1,2,3 ou 4, caractérisé par le fait qu'au moins une bobine (2) est placée à l'endroit où les électrons ont la vitesse la plus faible. 6. Dispositif selon la revendication 1,2,3,4 ou 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un asservissement fournissant à la bobine (2) le courant nécessaire à compenser les influences du champ magnétique. 7. Intensificateur d'images caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de compensation de l'action d'un champ magnétique sur des électrons selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Intensificateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit intensificateur est un intensificateur d'images médicales. 9. Caméra de télévision caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif de compensation de l'action d'un champ magnétique sur les électrons selon la revendication 1,2,3,4,5 ou 6. 10. Tube de visualisation à rayons cathodiques caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de compensation de l'action d'un champ magnétique sur les électrons selon la revendication 1,2,3,4,5 ou 6.