Brevet FR2653933A1 — publié le 19910503

La présente invention concerne la surveillance des tubes à rayons-X et, plus particulièrement, la surveillance de la position, de l'intensité et de la focalisation du point émetteur d'un tube à rayons-X à microfoyer. Lorsqu'on examine des objets industriels, par exemple des structures composites pour des moteurs d'avions, etc., pour la recherche des pailles, il est souhaitable de pouvoir les détecter même si elles ont de très petites dimensions. Pour cette raison, on utilise des tubes à rayons-X à microfoyer, qui comportent un moyen pour mettre au point le faisceau électronique tombant sur l'anode, comme source de rayonnement pour une radiographie de résolution élevée d'objets de cette nature. Ces tubes peuvent produire des images nettes des petites pailles, ou des caractéristiques, car ils se rapprochent d'une source ponctuelle de rayons-X. En particulier, le point émettant les rayons-X a un diamètre d'environ 20 à 50 im par rapport à un diamètre d'environ 1 à 2 mm pour un tube de rayons-X sans microfoyer. Des rayons-X pénétrant l'objet traversent généralement un collimateur de manière à rejeter les rayons-X diffusés et aider à définir la zone inspectée. Les rayons-X collimatés sont alors détectés et le signal détecté généralement appliqué à un ordinateur pour pouvoir exécuter une tomographie. Il faut un signal d'intensité constante pour la tomographie informatique. De façon à y parvenir, la diffé- -- 26539 -2- rence de tension entre l'anode et la cathode du tube est régulée pour que des rayons-X d'énergie constante soient émis et par conséquent que la pénétration des rayons-X dans l'objet soit constante. En outre, le courant de l'anode est détecté et appliqué à un circuit de détermination de la tension d'une grille de commande de manière à maintenir le courant, et par conséquent la quantité de rayons-X, à une valeur constante. Cependant, une imagerie de haute qualité nécessite également un contrôle minutieux de la position et des dimensions du point émetteur de rayons-X se trouvant sur l'anode. Cela s'est effectué en examinant l'image affichée d'un système ayant un collimateur. Alors, le moyen de mise au point est réglé pour l'intensité la plus grande de l'image car, dans les systèmes comportant un collimateur, le réglage du moyen de mise au point fournissant l'intensité la plus grande de l'image produit également l'image la plus nette. En variante, pour des systèmes ne comportant pas de collimateur, on utilise un fluoroscope pour obtenir une image affichée, et on ajuste alors le moyen de mise au point pour obtenir l'image la plus nette possible. Malheureusement, le premier de ces processus n'a pas lieu en "temps réel", en ce sens que le dispositif ne peut procéder à l'imagerie de l'objet industriel lorsque ce processus est exécuté car la donnée obtenue ne sera pas valable. Cela permet à la défocalisation du spot, provoquée par des changements dans la géométrie du tube dus à la déformation thermique, de se produire pendant l'imagerie de l'objet. Le second processus est encombrant et cher. Par conséquent, la présente invention a pour objet un dispositif de mise au point et de réglage d'intensité en "temps réel", compact et peu coûteux, et un procédé pour un tube de rayons-X à microfoyer. La présente invention a pour autre objet un tube de rayons-X à microfoyer pour emploi dans de tels dispositif et procédé. -3 En bref, on atteint ces objets ainsi que d'autres objets avec un dispositif destiné à être utilisé avec un moyen permettant d'émettre des premier et second types de rayonnement comprenant un moyen, disposé à proximité du moyen émetteur, pour ne réfléchir que le second type de rayonnement suivant un certain trajet; et un moyen, disposé dans ledit trajet, pour détecter le rayonnement réfléchi. Un procédé selon la présente invention pour emploi avec un émetteur des premier et second types de rayonnement comprend les étapes consistant à ne réfléchir que le second type de rayonnement, et à détecter le rayonnement réfléchi. Un tube de rayons-X à microfoyer selon la présente invention comprend une enveloppe longitudinale présentant des première et seconde extrémités, un moyen de cathode, disposé à proximité de la première extrémité, pour émettre des électrons; un moyen de mise au point, placé entre les extrémités, afin de focaliser les électrons émis; et un moyen d'anode disposé à la seconde extrémité afin d'émettre des rayons-X, une lumière visible et dans le proche infrarouge en réponse à l'impact des électrons; et un moyen de miroir, situé à proximité du moyen d'anode, pour ne réfléchir que la lumière visible et dans le proche infrarouge suivant un certain trajet. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, un diagramme en partie schématique et en partie sous forme de blocs d'un mode de réalisation de l'invention; et figure 2, un schéma d'une image affichée d'une anode et de son point d'émission. La figure 1 représente un tube de rayons-X à micro- foyer, représenté dans son ensemble par la référence 10, comportant une enveloppe 12 constituée généralement d'un métal conducteur de l'électricité mis à la masse, ayant une résistance et une épaisseur suffisantes pour supporter le -4- vide régnant à l'intérieur et la pression ambiante agissant sur son extérieur. Un verre résistant aux hautes températures avec un revêtement intérieur conducteur mis à la masse, par exemple en aluminium, peut également être employé. On utilise un revêtement mis à la masse pour fournir un trajet de retour pour les électrons parasites et pour assurer la sécurité. A une première extrémité 14 de l'enveloppe 12, une cathode 16 est reliée à une source 18 de courant alternatif, qui fournit typiquement de deux à trois volts à environ 1 ampère afin de chauffer son filament de manière qu'elle émette des élec- trons. Une alimentation à courant continu pourrait être également employée pour constituer la source 18. On remar- quera que les fils reliant la cathode 16 à la source 18 sont isolés de l'enveloppe 12 de manière à éviter les courts- circuits; il en est de même de tous les autres fils s'étendant à travers l'enveloppe 12. Les électrons émis sont fournis par une source 20 de courant continu dont la borne positive est-mise à la masse et la borne négative est reliée à l'un des fils de la cathode 16. La source 20 fournit généralement une tension d'environ 160kV à environ 1 mA. Bien qu'on ait représenté la cathode 16 comme une cathode chauffée directement, on peut employer une cathode au chauffage indirect; cependant, les électrons émis par une cathode à chauffage direct peuvent être plus fortement focalisés. Le faisceau d'électrons 20 émis par la cathode 16 traverse une ouverture 22 ménagée dans une grille de commande 24 située à proximité de la cathode 16 et reliée à la borne négative d'une source 26 de courant continu ayant sa borne positive à la masse. La source 26 fournit une tension d'environ 2 à 3 kV et est réglable de manière à assurer la commande du courant entre anode et cathode et par conséquent la quantité des rayons-X. Alors, le faisceau électronique traverse un moyen de focalisation ou lentille électronique, par exemple une bobine de solénoïde 27 reliée à une alimentation 28 fournissant du courant à la bobine. L'inten- -5 sité du courant est déterminée par un potentiomètre 30 qui commande par conséquent la focalisation et les dimensions du point sur l'anode. Bien qu'on ait représenté et décrit un moyen de focalisation électromagnétique, on peut employer un moyen de focalisation électrostatique. Le faisceau d'électrons 20 tombe finalement sur une face inclinée 31 d'une anode 32 conductrice d'électricité, mise à la masse, qui est disposée à la seconde extrémité 33 de l'enveloppe 12. L'anode 32 est de préférence en W, car ce métal présente un numéro atomique élevé et par conséquent une section transversale élevée pour les électrons et a aussi un point de fusion élevé; cependant, on peut utiliser d'autres métaux. On remarquera que la cathode 16 et la borne négative de la source 20 peuvent être mises à la masse et que la borne positive de la source 20 peut être reliée à l'anode 32 sans être mis à la masse. Cependant, la configuration avec anode mise à la masse, telle qu'elle est représentée en figure 1 et décrite ci-dessus, permet un remplacement plus facile de l'anode 32. Une partie très petite de l'énergie cinétique du faisceau 20 est transformée en un premier type de rayonne- ment, c'est-à-dire en rayons-X 34, sortant du tube 10 au moyen d'une fenêtre 36 pour rayons-X, réalisée généralement en Be ou Al, etc.. Une très grande partie de l'énergie est transformée en chaleur et par conséquent en un second type de rayonnement, c'est-à-dire en lumière dans le proche infra- rouge et en lumière visible. Les rayons-X 34 tombent alors sur un objet (non représenté) devant être soumis à une imagerie. Un détecteur de rayons-X (non représenté), par exemple un scintillateur accouplé à un réseau linéaire de photodiodes, détecte les rayons-X qui sont transmis par l'intermédiaire de l'objet et fournit un signal à un ordinateur (non représenté) pour exécuter la tomographie. A la place d'un réseau de photodiodes et d'un ordinateur, on peut employer un fluoroscope. -- 6539- -6- Selon la présente invention, un miroir 40 présentant un revêtement réfléchissant la lumière, par exemple en Ag, Al, etc., est placé à proximité de l'anode 32 sur l'intérieur de l'enveloppe 12, et une fenêtre optique 44 est disposée sur le cÈté opposé de l'enveloppe 12. Une configuration, non en opposition, peut également être employée. Une partie 38 du second type de rayonnement est réfléchie par le miroir 40 suivant un trajet 42. Les rayons-X tombant sur le miroir 40 le traversent simplement sans être réfléchis. Le second type de rayonnement sort du tube 10 par un orifice de vision ou fenêtre optique 44 car celle-ci est transparente au second type de rayonnement et est disposée dans le trajet 42. La fenêtre 44 est de préférence en quartz pour obtenir une bonne stabilité thermique. Cependant, on peut utiliser d'autres matériaux, par exemple du verre résistant aux hautes tempéra- tures. On remarquera que si l'enveloppe 12 est constituée d'un verre transparent muni d'un revêtement intérieur conduc- teur, la fenêtre 44 peut ne pas présenter le revêtement de l'enveloppe 12 dans la zone o le trajet 42 traverse l'enveloppe. En outre, si l'enveloppe 12 est constituée d'un verre transparent ne comportant pas le revêtement, une fenêtre distincte n'est pas alors nécessaire, car, de fait, l'ensemble de l'enveloppe constitue une fenêtre. Dans le trajet 42, un détecteur optique 46 est disposé, tel qu'une caméra de télévision en couleur ou monochrome, un détecteur à photodiodes, un dispositif d'imagerie linéaire avec système à transfert de charges, etc.. Si l'on utilise une caméra de télévision en couleur, son signal de sortie est généralement fourni à un dispositif de visualisation 48 de télévision en couleur grâce auquel on peut observer la face 50 de l'anode et le point d'émission 52. La figure 2(a) montre que le point 52 d'un tube de rayons-X à microfoyer mal ajusté est à l'origine généralement de grandes dimensions, terne, et typiquement de couleur rougeâtre. La surface du faisceau d'électrons 20 n'est pas -7- fortement focalisée. Comme le point visible 52 est en corrélation avec le point émetteur de rayons-X, les rayons-X émis 34 seront mal focalisés et ne donneront pas une image nette des petits détails. Lors de l'imagerie de l'objet industriel, l'opérateur procédera alors à des réglages du potentiomètre 30 et de la tension de la source 26 jusqu'à ce que le dispositif de visualisation ressemble à celui de la figure 2(b), dans laquelle le point 52 est petit, brillant, et de couleur bleuâtre. Ce réglage concentre le faisceau d'électrons 20 dans une petite surface de l'anode 32. Ainsi, les rayons-X émis 34 seront maintenant fortement focalisés et conviendront pour une inspection de haute résolution. Si soit la caméra 46, soit le dispositif de visualisation 48 est un ensemble monochrome, on exécute alors le processus de réglage décrit ci-dessus pour obtenir les dimensions les plus petites du point. Si le capteur optique 46 est un réseau linéaire de dispositifs à transfert de charges, ou une photodiode, le dispositif de visualisation 48 peut alors comprendre un appareil de mesure pour indiquer l'amplitude du signal et on exécute le processus de réglage décrit ci-dessus pour obtenir l'amplitude la plus grande possible du signal. Le cas échéant, on peut utiliser un circuit de réaction pour automatiser le procédé. Si le capteur 46 comprend une caméra de télévision et le dispositif de visualisation 48 un dispositif de visualisation de télévision, la position du point et l'endommagement de l'anode peuvent être surveillés et corrigés par le réglage d'un système de déviation électromagnétique ou électrostatique (non représenté) de manière à sélectionner un autre point d'impact sur la surface 31. Finalement, l'anode 31 ne nécessitera aucun remplacement. De plus, la présente invention permet de surveiller les instabilités de l'émission et de fournir un signal de correction à l'ordinateur (en cas d'utilisation) de façon que la donnée obtenue soit valable. On remarquera par conséquent que la présente invention - 8 - permet d'obtenir la surveillance et le réglage en temps réel, d'une façon compacte et peu coûteuse, d'un tube de rayons-X à microfoyer. - 9 - REVENDICATIONS 1. Dispositif pour emploi avec un moyen (16) pour émettre des premier et second types de rayonnement, caracté- risé en ce qu'il comprend: un moyen (40), disposé à proximité du moyen émetteur, pour ne réfléchir que le second type de rayonnement suivant un certain trajet (42); et un moyen (46), disposé dans ledit trajet, pour détecter le rayonnement réfléchi. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le moyen émetteur comprend un tube de rayons- X comportant une anode (32). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube comprend en outre un orifice de vision (44) disposé dans le trajet. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen réfléchissant (40) est un miroir. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier type de rayonnement comprend des rayonsX et le second type de rayonnement comprend la lumière visible et dans le proche infrarouge. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection (46) comprend une photodiode. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen dedétection (46) comprend une caméra de télévision. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de visualisation (48) accouplé au moyen de détection. 9. Dispositif pour emploi avec un tube de rayons-X (10) à microfoyer comportant un moyen d'anode (32) pour émettre des rayons-X et de la lumière visible et dans le proche infrarouge, lorsqu'il est soumis des électrons d'im- pact (20), caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de miroir (40), disposé à proximité de - 10 - l'anode, pour ne réfléchir que la lumière visible et dans le proche infrarouge suivant un certain trajet (42); et un moyen (46), disposé dans le trajet, pour détecter la lumière visible et dans le proche infrarouge qui est réfléchie. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube comporte une enveloppe (12), l'enveloppe présentant un orifice de vision (44) disposé dans ledit trajet. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de miroir et le dispositif de vision sont opposés l'un à l'autre. 12. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel l'orifice de vision est en quartz. 13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le miroir est argenté. 14. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend une photodiode. 15. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend une caméra de télévision. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la caméra est une caméra en couleur. 17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen de détection est un dispositif d'imagerie avec système à transfert de charges. 18. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de visualisation (48) accouplé au moyen de détection. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que le moyen de visualisation est un moyen de visualisation de télévision (48). 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que le moyen de visualisation est un moyen de visualisation en couleur. - 1 - 21. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube comporte une grille de commande (24) et un moyen de focalisation (27) , et en ce qu'il comprend en outre un moyen pour ajuster la focalisation et l'intensité des rayons-X émis. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen de réglage comprend une alimentation à tension variable (26) destinée à être accouplée à la grille, et une alimentation à courant variable (28) destinée à être accouplée au moyen de focalisation. 23. Procédé pour emploi avec un émetteur d'un premier et d'un second type de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: ne réfléchir que le second type de rayonnement; et détecter le rayonnement réfléchi. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que le premier type de rayonnement comprend des rayons-X et le second type de rayonnement la lumière visible et dans le proche infrarouge. 25. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'étape de détection comprend une étape d'imagerie. 26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'étape d'imagerie comprend une étape d'imagerie en couleur. 27. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape d'affichage du rayonnement détecté. 28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que l'étape d'affichage comprend l'étape d'affichage en couleur. 29. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de réglage de l'émetteur. 30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que l'étape de réglage comprend le réglage de l'intensité - 12 - et du foyer de l'émetteur. 31. Tube de rayons-X à microfoyer, caractérisé en ce qu'il comprend: une enveloppe longitudinale (12) présentant des pre- mière (14) et seconde (33) extrémités; un moyen de cathode (16) disposé à proximité de la première extrémité, pour émettre des électrons; un moyen de focalisation (27), disposé entre lesdites extrémités, afin de focaliser les électrons émis; un moyen d'anode (32), disposé au droit de la seconde extrémité pour émettre des rayons-X, et de la lumière visible et dans le proche infrarouge, en réponse à l'impact des électrons; et un moyen de miroir (40), disposé à proximité du moyen d'anode, pour ne réfléchir que la lumière visible et dans le proche infrarouge suivant un certain trajet (42). 32. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce que le moyen de cathode (16) comprend une cathode au chauffage direct. 33. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce que le moyen de focalisation (27) comprend une bobine. 34. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'anode (32) est en tungstène. 35. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce que le moyen de miroir (40) comprend un miroir argenté. 36. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un orifice de vision (44) disposé dans l'enveloppe dans ledit trajet. 37. Tube selon la revendication 36, caractérisé en ce que l'orifice de vision est en quartz. 38. Tube selon la revendication 36, caractérisé en ce que l'orifice de vision et le moyen de miroir sont opposes. 39. Tube selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une grille de commande (24) disposée entre le moyen de cathode et le moyen de focalisation.