Brevet FR2687505A1 — publié le 19930820

à CIRCUIT DE CHAUFFAGE DE FILAMENTS DE CATHODE D'UN TUBE A RAYONS X L'invention se rapporte au circuit de chauffage de filaments de cathode d'un tube à rayons X et, plus précisément, d'un tube à rayons X à deux foyers d'émission. Un tube à rayons X comporte, dans une enceinte sous vide, entourée d'une gaine de protection, une cathode comprenant un filament chauffé et un dispositif de concentration Le filament émet un faisceau d'électrons et le dispositif de concentration focalise ce faisceau sur une anode (tournante ou non) portée à un potentiel électrique positif très élevé par rapport à la cathode. La surface d'impact du faisceau d'électrons sur l'anode est inclinée par rapport à l'axe du faisceau et elle constitue le foyer d'émission des rayons X produits. Pour certaines applications des tubes à rayons X, notamment les scanners, il est nécessaire de disposer d'au moins deux foyers d'émission présentant des caractéristiques différentes, par exemple un petit foyer, plus ou moins ponctuel, et un grand foyer, plus ou moins allongé. Une cathode permettant, au choix de l'opérateur, de former sur l'anode, l'un ou l'autre de ces foyers d'émission, a été décrite, dans la demande de brevet français NO 90 01249 déposée par la demanderesse. Une telle cathode comprend deux filaments rectilignes en spirale, de longueurs différentes, disposées dans deux rainures de concentration parallèles, chacun de ces filaments étant alimenté par un transformateur de chauffage Une des extrémités de chaque filament est en général reliée au corps de la cathode De la sorte, une des bornes de sortie de chaque transformateur est reliée à un point commun et le câble d'alimentation des deux filaments ne comporte que trois conducteurs Une telle cathode fonctionne correctement et a fait l'objet d'une grande diffusion, mais elle présente cependant l'inconvénient d'écarter, l'un de l'autre, les foyers d'émission en fonction des variations de position de l'anode sous l'effet des variations de température qu'elle subit au cours d'un fonctionnement relativement prolongé Cela est un défaut que l'on sait corriger en utilisant un filament unique comportant une section centrale, susceptible d'être alimentée seule, lorsque l'on désire obtenir un petit foyer d'émission Dans ce cas, il faut bien entendu utiliser deux transformateurs dont les bornes de sortie n'ont pas de point commun Ce qui oblige à utiliser un câble de liaison à quatre conducteurs De nombreux équipements de radiographie en exploitation utilisent des tubes à rayons X à double foyer qui sont équipés d'une cathode à deux filaments, avec un point commun relié au corps de la cathode Ces filaments sont alimentés par un câble à trois conducteurs En conséquence, jusqu'à présent, il a été impossible d'améliorer ces équipements en remplaçant les tubes à deux filaments par des tubes à filament unique, pourvu d'une section centrale, sans également remplacer le câble d'alimentation des filaments Ce qui conduit, pour l'amélioration des équipements, à un coût relativement important que de nombreux praticiens jugent prohibitif. L'objet de l'invention concerne un perfectionnement au circuit de chauffage de filaments en ligne avec une section centrale de la cathode d'un tube à rayons X à double foyer, qui permet d'utiliser un câble d'alimentation standard à trois conducteurs. Selon l'invention, le circuit de chauffage des filaments de cathode d'un tube rayons X à double foyer, du genre dans lequel: les filaments sont en ligne et comprennent une section centrale, deux sections latérales et quatre broches P, Q, R, S d'alimentation; les broches P et S sont respectivement reliées aux bornes externes de la première et de la seconde section latérale; les broches Q et R sont respectivement reliées aux bornes internes de la première et de la seconde section latérale, constituant les bornes de la section centrale; le circuit de chauffage comprend un premier et un second transformateur, chacun pourvu de deux bornes de sortie; un câble multiconducteur est prévu pour relier les bornes de sortie des transformateurs aux broches du filament; est caractérisé en ce que, pour pouvoir utiliser un câble standard à trois conducteurs A, B et C: une borne de chaque transformateur est reliée à un point commun, lui-même connecté à l'entrée du conducteur C du câble, les entrées des deux autres conducteurs A et B du câble étant respectivement connectées aux deux autres bornes des premier et second transformateurs; un premier redresseur, disposé dans un premier sens de conduction, est monté entre la broche P et la sortie du conducteur A du câble; un deuxième redresseur, disposé dans le second sens de conduction, est monté entre la broche Q et la sortie du conducteur B du câble; un troisième redresseur, disposé dans le premier sens de conduction, est monté entre la broche R, par ailleurs, le cas échéant, reliée au corps de la cathode, et la sortie du conducteur C du câble; un quatrième redresseur, disposé dans le second sens de conduction, est monté entre la broche Q et la sortie du conducteur C du câble. Grâce à cette disposition, lorsque le premier transformateur est en fonction, un courant redressé d'une première polarité circule entre les broches P et S et donc dans la totalité des filaments, ce qui permet de produire sur l'anode un premier foyer, relativement allongé, d'émission de rayons X. De même, lorsque le second transformateur est utilisé, un courant redressé de la seconde polarité circule entre les broches Q et R et donc dans la section centrale du filament, ce qui permet de produire sur l'anode un second foyer, relativement ponctuel, d'émission de rayons X En pratique, ce second foyer est la partie centrale du premier quelles que soient les variations de positions de l'anode sous l'effet des variations de température, en fonctionnement prolongé de l'installation En pratique également, on remarquera qu'en plus du courant redressé important qui circule dans la section centrale du filament, un courant redressé parasite, de même polarité, circule dans une section latérale du filament et dans le secondaire du premier transformateur Du fait de la grande impédance d'un secondaire de transformateur au primaire ouvert, ce courant parasite est très faible, et l'émission d'électrons, par la section latérale concernée du filament, sont négligeables. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'une manière plus précise, à la suite de la description d'une forme particulière de réalisation de l'invention, faite ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente le schéma selon l'invention du circuit de chauffage de filaments en ligne de la cathode d'un tube à rayons X, à double foyer d'émission. Selon la figure, dans l'enceinte sous vide 10 d'un tube à rayons X à double foyer, est montée une cathode constituée par un corps 14 usiné en électrode de concentration et par des filaments alignés en spirale comprenant trois sections: une section centrale 16 et deux sections latérales 18 et 20 Les bornes externes des sections latérales 18 20 sont respectivement reliées à des broches P et S d'alimentation et de soutien Les bornes internes des sections latérales 18 - 20 sont respectivement reliées à des broches Q et R qui constituent les organes d'alimentation et de soutien de la section centrale 16 du filament La broche R est reliée au corps 14 de la cathode par un conducteur 220. Dans la gaine 24 qui entoure et protège l'enceinte sous vide 10, sont disposées quatre diodes 26, 28, 30 et 32. Le câble 34 qui alimente les sections 16 18 et 20 du filament comprend trois conducteurs A, B et C. Dans le bloc générateur 36 des alimentations du tube sont disposés deux transformateurs 38 et 40 respectivement destinés à fournir les courants de chauffage des trois sections 16 18 20 du filament et de la seule section centrale 16. Dans la gaine 24, la diode 26 est connectée dans un premier sens passant, entre la broche P et la sortie du conducteur A du câble 34 par une liaison 27 et la diode 28, connectée dans le second sens passant entre la broche Q et la sortie du conducteur B par une liaison 29 Dans cette même gaine 24, la diode 30 est connectée dans le premier sens passant entre la broche R et la sortie du conducteur C du câble 34, par une liaison 31, et la diode 32, connectée dans le second sens passant, entre la broche S et la sortie du même conducteur C, par la liaison 31. Dans le bloc générateur 36, une sortie du transformateur 38 et une sortie du transformateur 40 sont reliées à une borne commune 42, laquelle est connectée à l'entrée du conducteur C du câble 34, par une liaison 43 Les autres sorties 44 et 46 des transformateurs 38 et 40 respectivement, sont connectées par des liaisons 45 et 47 aux entrées des conducteurs A et B du câble 34. Grâce à ces dispositions, lorsque le premier transformateur 38 est utilisé, un courant redressé d'une première polarité circule depuis la borne commune 42 des transformateurs 38 40, à travers le conducteur C du câble 34, la diode 32, la broche S, les trois sections 16 18 du filament, la broche P, la diode 26, le conducteur A du câble pour aboutir à l'autre borne 44 du transformateur 38 Comme cela a déjà été dit, le foyer d'émission créé dans ce cas sur l'anode est relativement allongé. De même, lorsque le second transformateur 40 est utilisé, un courant redressé d'une seconde polarité, opposée à la première, circule depuis la borne 46 du transformateur 40, à travers le conducteur B du câble 24, la diode 28, la broche Q, la section centrale 16 du filament, la broche R, la diode 30, le conducteur C du câble, pour aboutir à la borne 42, commune aux deux transformateurs 38 40 En plus de ce courant principal, un courant parasite de même polarité, -est dérivé dans la section latérale 18 du fait de l'existence, en parallèle sur la section centrale 16 du filament, d'un cicuit fermé parasite constitué par la diode 26, le conducteur A et le secondaire du transformateur 38 au primaire ouvert Ce courant parasite est très faible devant le courant principal, du fait de la haute impédance d'un secondaire de transformateur non alimenté. De la sorte, un tube à rayons X à double foyer perfectionné, équipé d'un filament unique à trois sections, peut être alimenté par un circuit de chauffage qui reprend les éléments constitutifs du circuit de chauffage (à savoir les deux transformateurs et le câble à trois conducteurs) des tubes à deux filaments ayant la même fonction, qui équipent de nombreux équipements de radiographie par scanner Il devient donc possible de considérablement améliorer à coût acceptable ces équipements, par le simple échange des tubes, sans qu'aucune autre modification ne soit nécessaire ou même utile. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et peut faire l'objet de plusieurs variantes. Il est bien entendu possible d'intervertir les sens de conduction des quatre diodes et de remplacer ces diodes par tout autre type de redresseur, des triacs par exemple Dans ce cas, il deviendrait possible de supprimer le courant parasite circulant dans une section latérale du filament lorsque la section centrale doit seule être alimentée. Dans le cas o le corps de cette cathode doit être isolé du filament (cas des cathodes à polarisation ou à grille), un quatrième conducteur sera nécessaire mais cela ne change rien à l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit de chauffage des filaments de cathode d'un tube à rayons X à double foyer, du genre dans lequel: les filaments sont en ligne et comprennent une section centrale ( 16), deux sections latérales ( 18 20) et quatre broches P, Q, R, S d'alimentation; les broches P et S sont respectivement reliées aux bornes externes de la première ( 18) et de la seconde ( 20) section latérale; les broches Q et R sont respectivement reliées aux bornes internes de la première ( 18) et de la seconde ( 20) section latérale, constituant les bornes de la section centrale ( 16); le circuit de chauffage comprend un premier ( 38) et un second ( 40) transformateur, chacun pourvu de deux bornes de sortie; un câble multiconducteur ( 34) est prévu pour relier les bornes de sortie des transformateurs ( 38 40) aux broches du filament; est caractérisé en ce que, pour pouvoir utiliser un câble standard à trois conducteurs A, B et C: une borne de chaque transformateur est reliée à un point commun ( 42), lui-même connecté à l'entrée du conducteur C du câble, les entrées des deux autres conducteurs A et B du câble étant respectivement connectées aux deux autres bornes ( 46 48) des premier et second transformateurs ( 38 40); un premier redresseur ( 26), disposé dans un premier sens de conduction, est monté entre la broche P et la sortie du conducteur A du câble; un deuxième redresseur ( 28), disposé dans le second sens de conduction, est monté entre la broche Q et la sortie du conducteur B du câble; un troisième redreseur ( 30), disposé dans le premier sens de conduction, est monté entre la broche R, par ailleurs, le cas échéant, reliée au corps ( 14) de la cathode, et la sortie du conducteur C du câble; un quatrième redresseur ( 32), disposé dans le second sens de conduction, est monté entre la broche Q et la sortie du conducteur C du câble. 2 Circuit de chauffage selon la revendication 1, pour tube à rayons X, comprenant une enceinte sous vide ( 10) et une gaine de protection ( 24), caractérisé en ce que les quatre redresseurs ( 26 28 30 32) sont disposés dans la gaine de protection ( 24) du tube. 3 Circuit de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les quatre redresseurs ( 26 28 - 32) sont des diodes.