Brevet FR2831325A1 — publié le 20030425

Dispositif d'émission de rayons X La présente invention concerne un dispositif d'émission de rayons X. Classiquement, un tel dispositif d'émission de rayons X comporte un tube à rayons X pourvu d'une anode et d'une cathode soumis à une différence de potentielle très élevée, pouvant aller jusqu'à 150 kV, et une enceinte de protection, dans laquelle est disposé le tube à rayons X, qui est emplie d'un liquide électriquement isolant destinée à isoler électriquement le tube et à le refroidir lors de son fonctionnement, telle qu'une huile électriquement isolante,. Le boîtier de l'enceinte est pourvu d'une fenêtre à travers laquelle les rayons X issus du tube sont délivrés en sortie du dispositif d'émission. En fonctionnement, les rayons X se propageant dans le liquide électriquement isolant, induisent et entretiennent dans celui-ci des réactions chimiques qui produisent du gaz, tel que de l'hydrogène, du propane, du méthane,... Ce gaz se présente sous une forme dissoute dans le liquide. Toutefois, lorsque ce dernier est saturé, des bulles de gaz sont créées dans l'enceinte. Comme on le conçoit, ces dernières perturbent fortement le fonctionnement du dispositif dans la mesure où la présence de bulles de gaz altère les qualités d'isolation électrique du liquide et peut entraîner une coupure de l'émission des rayons X par apparition d'un arc électrique court-circuitant la cathode et l'anode. Elles sont en outre susceptibles d'entraîner la destruction de certains éléments constitutifs du dispositif, en particulier du tube à rayons X. Le but de l'invention est de palier ces inconvénients. A cet effet, il est proposé un dispositif d'émission de rayons X comprenant un tube à rayons X et une enceinte de protection emplie d'un liquide électriquement isolant, dans laquelle est placé le tube à rayons X. Selon un aspect essentiel de ce dispositif, celui-ci comporte en outre des moyens d'élimination de bulles de gaz contenues dans le liquide emplissant l'enceinte de protection. Selon un mode de réalisation de ce dispositif, lesdits moyens d'élimination comportent au moins une chambre de piégeage des bulles de gaz en communication avec l'enceinte de protection. L'ensemble constitué par le dispositif et la chambre de piégeage est monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, la chambre de piégeage effectuant au cours de son déplacement, un piégeage des bulles de gaz dans une zone radialement interne de celle-ci. Par exemple, la chambre de piégeage a une forme générale de disque et est pourvue d'une cavité périphérique équipée de moyens de purge de la chambre. Selon un exemple de mise en #uvre, les moyens de purge de la chambre comportent une soupape de purge disposée en position haute de la chambre de piégeage, à l'arrêt de cette dernière. En variante, les moyens de purge de la chambre comportent une membrane de filtration disposée en position haute de la chambre de piégeage, à l'arrêt de cette dernière, le liquide emplissant l'enceinte de protection circulant contre l'une des grandes faces de la membrane. Selon une autre caractéristique de ce dispositif, la chambre est équipée intérieurement d'une plaque transversale, en considérant la direction d'écoulement du liquide en entrée de la chambre, ladite plaque étant adaptée pour diriger le liquide vers la cavité périphérique. Selon un autre mode de réalisation, les moyens d'élimination des bulles de gaz comportent un élément de conduite en communication avec l'enceinte de protection et qui débouche dans une cavité de piégeage des bulles de gaz pourvue de moyens de purge de la cavité. L'ensemble constitué par le dispositif et l'élément de conduite étant monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, l'élément de conduite s'étend sensiblement de façon radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, l'élément de conduite dirigeant, au cours de son déplacement, les bulles de gaz vers la cavité de piégeage. De préférence, l'élément de conduite est coudé. Selon une autre caractéristique du dispositif, les moyens d'élimination des bulles de gaz sont montés sur un circuit de refroidissement du liquide électriquement isolant. Selon l'invention, il est également proposé un dispositif d'émission de rayons X, comprenant un tube à rayons X et une enceinte de protection emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, ledit dispositif étant destiné à être déplacé, en fonctionnement, selon un mouvement général circulaire. Selon un aspect de ce dispositif, il comporte une chambre de piégeage des bulles de gaz en forme générale de disque, qui est pourvue d'une cavité périphérique équipée d'une soupape de purge de la chambre. L'invention propose également un dispositif d'émission de rayons X, comprenant un tube à rayons X et une enceinte de protection emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, ledit dispositif étant destiné à être déplacé, en fonctionnement, selon un mouvement général circulaire. Ce dispositif comporte un élément de conduite en communication avec l'enceinte de protection et qui débouche dans une cavité de piégeage des bulles de gaz. L'ensemble constitué par le dispositif et l'élément de conduite étant monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, l'élément de conduite s'étend sensiblement de façon radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, l'élément de conduite dirigeant, au cours de son déplacement, les bulles de gaz vers la cavité de piégeage. Selon l'invention, il est en outre proposé un procédé d'élimination de bulles de gaz d'un liquide d'un dispositif d'émission de rayons X déplaçable, en fonctionnement, selon un mouvement généralement circulaire et comprenant un tube à rayons X et une enceinte de protection emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X. Selon un aspect de ce procédé, on prélève en continu le liquide emplissant l'enceinte, on fait passer le liquide dans une chambre de piégeage des bulles de gaz qui est portée par le dispositif et qui est pourvue d'une cavité périphérique équipée d'une soupape de purge de la chambre, on immobilise le dispositif et la chambre qu'il porte et l'on purge cette dernière. Enfin, l'invention propose un procédé d'élimination de bulles de gaz d'un liquide d'un dispositif d'émission de rayons X déplaçable, en fonctionnement, selon un mouvement généralement circulaire et comprenant un tube à rayons X et une enceinte de protection emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X. Au cours du fonctionnement du dispositif, on prélève en continu le liquide emplissant l'enceinte, on fait passer le liquide dans un élément de conduite qui s'étend de façon sensiblement radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, qui est entraîné en rotation autour d'un axe de rotation distinct du dispositif, qui est raccordée à l'enceinte de protection et qui débouche dans une cavité de piégeage des bulles de gaz, on immobilise le dispositif et l'on purge la cavité. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif d'émission de rayons X conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de face du dispositif de la figure 1 monté sur un portique ; - la figure 3 est une vue de profil des moyens d'élimination des bulles de gaz du dispositif des figures 1 et 2 ; - la figure 4 illustre un exemple de mise en #uvre d'une variante de réalisation des moyens d'élimination des bulles de gaz ; et - la figure 5 illustre un autre mode de réalisation des moyens d'élimination des bulles de gaz. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif d'émission de rayons X conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 10. Dans l'exemple de réalisation envisagé, ce dispositif est destiné à constituer un générateur de rayons X pour un appareillage de diagnostic médical par radiographie. Dans ce cas, et comme cela sera indiqué plus précisément par la suite, il est monté sur un équipage mobile constitué par un portique dont est pourvu l'appareillage pour son déplacement autour d'une zone d'un corps d'un patient à examiner. Le dispositif 10 comporte essentiellement une enceinte de protection 12 plombée dans laquelle est placé un tube à rayons X 14. L'enceinte est emplie d'un liquide électriquement isolant destiné au refroidissement du dispositif au cours de son fonctionnement et à l'isolation électrique du tube, par exemple une huile électriquement isolante appropriée pour l'utilisation envisagée,. Le tube à rayons X 14 comporte essentiellement une cathode 16 raccordée à une source de haute tension, par exemple de l'ordre de 150 kV, et une anode 18, constituée par un disque entraîné en rotation à haute vitesse, disposée au voisinage d'une fenêtre 20 ménagée dans la paroi de l'enceinte pour la sortie des rayons X émis par l'anode 18 sous l'action d'un bombardement électronique engendré par la cathode 16. Par exemple, en se référant à la figure 2, sur laquelle seule une partie du dispositif a été représentée, pour une application de diagnostic médical par radiologie et dans une configuration d'utilisation spécifique, l'ensemble du dispositif est monté sur un portique P généralement circulaire entraîné en rotation autour d'un axe de rotation A centré sur le corps d'un patient à examiner, entre deux positions successives de repos dans lesquelles le dispositif se situe audessus d'une table d'examen sur laquelle le patient vient prendre place, à la verticale de celle-ci. Sur la figure 2, le dispositif est représenté en position active, au cours d'une phase d'acquisition d'une image. On voit par ailleurs sur la figure 1 que le dispositif 10 est pourvu de moyens d'élimination de bulles de gaz contenues dans le liquide emplissant l'enceinte de protection 12, désignés par la référence numérique générale 22. En effet, et comme mentionné précédemment, en fonctionnement, les rayons X engendrent et entretiennent des réactions chimiques dans le liquide emplissant l'enceinte de protection 12. Ces réactions produisent des gaz, tels que de l'hydrogène, du propane, du méthane,..., susceptibles d'altérer les propriété d'isolation électrique du liquide et de créer ainsi des arcs électriques dans l'enceinte, pouvant eux-mêmes engendrer une coupure de l' alimentation de la cathode et un arrêt consécutif de l'émission des rayons X. Par exemple, les moyens 22 d'élimination des bulles de gaz sont montés sur une conduite 24 d'un circuit fermé de refroidissement du liquide électriquement isolant (non représenté) équipé d'une pompe assurant un prélèvement en continu du liquide électriquement isolant, en aspirant le liquide à partir de l'enceinte de protection, et le rejetant dans l'enceinte, après refroidissement et élimination des bulles de gaz. En se référant aux figures 2 et 3, selon un premier exemple de réalisation, les moyens 22 d'élimination des bulles de gaz comportent essentiellement une chambre 28 de piégeage des bulles de gaz. Cette chambre 28 a une forme générale de disque et est pourvue, en périphérie, d'une cavité annulaire 30 d'épaisseur accrue équipée d'une soupape 32 de purge de la chambre 28. Elle présente un axe de symétrie s'étendant généralement parallèlement à l'axe général A de rotation du portique P. Comme on le voit sur la figure 3, la chambre 28 est pourvue, intérieurement, d'une plaque 34 généralement plane, en forme de disque. Cette plaque 34 est disposée transversalement, en considérant la direction du flux de fluide dans la conduite 24 incidente, c'est-àdire disposée de manière coplanaire au plan général de la chambre 28. La plaque 34 est dimensionnée de sorte que sa périphérie s'étende dans la cavité annulaire 30 et qu'elle délimite dans cette dernière, conjointement avec la paroi de la chambre 28, un élément de conduite pour la circulation du liquide électriquement isolant. Ainsi, et comme représenté par les flèches F, sous l'action des moyens de pompage du circuit de refroidissement sur lequel la chambre est montée, la plaque 34 dirige le flux de liquide incident vers la cavité périphérique 30 au niveau de laquelle les phases liquide et gazeuse du fluide emplissant l'enceinte de protection sont séparées et au niveau de laquelle du gaz est piégé. En effet, en se referant à nouveau à la figure 2, sur laquelle seule la chambre de piégeage 28 a été représentée, et comme mentionné précédemment, le dispositif est monté sur l'équipage mobile ou portique de l'appareillage de diagnostic auquel il appartient. Dès lors, en fonctionnement, le mouvement de rotation imprimé à la chambre de piégeage 28 provoque le rassemblement des bulles B dans la zone de cavité périphérique 30 située de façon radialement interne par rapport à l'axe de rotation A du dispositif. À l'arrêt du support rotatif, les bulles B migrent naturellement en partie supérieure de la cavité périphérique 30 au niveau de laquelle cette dernière est équipée de la soupape 32 de purge. Pour l'élimination des bulles de gaz ainsi piégées, il convient alors simplement de purger la cavité. Bien entendu, on positionnera la soupape 32 de purge de sorte qu'elle soit située en partie haute de la chambre de piégeage, en position de repos de celle-ci. On notera néanmoins, qu'en variante, comme visible sur la figure 4, sur laquelle des éléments identiques à ceux des figures 1 à 3 portent les mêmes numéros de référence, la soupape de purge peut être remplacée par une membrane 36 intégrée à la paroi constitutive de la chambre 28 et réalisée en un matériau la rendant susceptible d'être traversée par les molécules de gaz véhiculées par le liquide électriquement isolant. Selon un premier exemple de mise en #uvre de cette variante de réalisation, l'une des grandes faces de la membrane est destinée à venir en contact avec le gaz à extraire, l'autre face étant en contact avec l'air ambiant. Le matériau utilisé pour la réalisation de la membrane peut être, par exemple, du palladium, du platine, ou une matière organique, telle que du PTFE (poly-tétra-fluoro-éthylène) ou du PFA (Perfluoroalkoxy). Sous l'effet de la pression osmotique régnant de part et d'autre de la membrane, les molécules de gaz contenues dans le liquide électriquement isolant traversent la membrane et sont rejetée vers l'extérieur. On dégazéifie alors le liquide sans intervention manuelle. Selon un autre exemple de mise en #uvre, illustré sur la figure 4, la membrane est disposée dans une chambre de dégazéification 38, par exemple en constituant une paroi de cette dernière. Cette chambre est pourvue d'orifices 40 et 42 d'admission et de sortie d'un flux continu de fluide porteur apte à véhiculer les molécules de gaz traversant la membrane 36. Ainsi, la différence de pression osmotique de part et d'autre de la membrane permet un transfert des molécules de gaz du liquide électriquement isolant vers le fluide porteur. Dans les exemples de réalisations qui viennent d'être décrits, le dispositif est pourvu d'une unique chambre de dégazéification. On notera néanmoins qu'il est possible de doter le dispositif de plsuieurs chambres, par exemple deux, disposées en série dans le circuit de refroidissement du liquide électriquement isolant. Selon un autre mode de réalisation, visible sur la figure 5, les moyens d'élimination des bulles de gaz sont réalisés sous la forme d'un élément de conduite 44 s'étendant de façon sensiblement radialement interne, en considérant le mouvement du portique P, à partir de la conduite 26 du circuit de refroidissement. Cet élément de conduite débouche, à son extrémité, dans une cavité 46 de piégeage des bulles de gaz. Elle est pourvue de coudes, tels que 48, interdisant une réintroduction des bulles dans le circuit après passage dans l'élément de conduite 44. La cavité de piégeage est pourvue d'une soupape de purge ou d'une membrane identique à celle décrite en référence à la figure 4. En fonctionnement, c'est-à-dire au cours de la rotation du portique, le mouvement de l'élément de conduite autour de l'axe de rotation A provoque une séparation des phases liquide et gazeuse et la migration des bulles de gaz vers la cavité de piégeage 46, les coudes interdisant une réintroduction des bulles de gaz dans le flux principal de liquide électriquement isolant. Il convient alors simplement de purger la cavité, lorsque le dispositif se situe à l'arrêt, à l'issu d'une phase d'acquisition d'image. On notera que l'élément de conduite dirigée de façon sensiblement radialement interne peut être réalisée de toutes formes, telle que spiralée, apte à provoquer un cheminement généralement unidirectionnel des bulles de gaz vers la cavité de piégeage, au cours du déplacement du dispositif sur le portique. Comme on le conçoit, dans les différents modes de réalisation envisagés, le dispositif est à même de piéger les bulles de gaz engendrées lors du fonctionnement du dispositif et de permettre une élimination de ces dernières lorsque le dispositif a été repositionné en position de repos ou, dans le mode de réalisation selon lequel on utilise une membrane, lors du fonctionnement même du dispositif. On évite ainsi la formation d'arcs électriques, ce qui permet d'augmenter significativement la fiabilité du dispositif. On conçoit également que ce dispositif permet d'éviter de changer périodiquement le liquide électriquement isolant emplissant l'enceinte et permet donc de limiter les opérations de maintenance. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'émission de rayons X, comprenant un tube à rayons X (14) et une enceinte de protection (12) emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (22 ; 44,46) d'élimination de bulles de gaz contenues dans le liquide emplissant l'enceinte (12) de protection. 2. Dispositif d'émission de rayons X selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'élimination comportent au moins une chambre (28) de piégeage des bulles de gaz en communication avec l'enceinte de protection, et en ce que l'ensemble constitué par le dispositif et la chambre de piégeage est monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, la chambre de piégeage effectuant au cours de son déplacement, un piégeage des bulles de gaz dans une zone radialement interne de celle-ci. 3. Dispositif d'émission de rayons X selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de piégeage (28) a une forme générale de disque et est pourvue d'une cavité périphérique (30) équipée de moyens (32 ; 36) de purge de la chambre. 4. Dispositif d'émission de rayons X selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de purge de la chambre comportent une soupape (32) de purge disposée en position haute de la chambre de piégeage, à l'arrêt de cette dernière. 5. Dispositif d'émission de rayons X selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de purge de la chambre comportent une membrane de filtration (36) disposée en position haute de la chambre de piégeage, à l'arrêt de cette dernière, le liquide emplissant l'enceinte de protection circulant contre l'une des grandes faces de la membrane. 6. Dispositif d'émission de rayons X selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la chambre (28) est équipée intérieurement d'une plaque (34) transversale, en considérant la direction d' écoulement du liquide en entrée de la chambre, ladite plaque (34) étant adaptée pour diriger le liquide vers la cavité périphérique. 7. Dispositif d'émission de rayons X selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'élimination des bulles de gaz comportent un élément de conduite (44) en communication avec l'enceinte de protection et qui débouche dans une cavité (46) de piégeage des bulles de gaz pourvue de moyens de purge de la cavité, et en ce que l'ensemble constitué par le dispositif et l'élément de conduite étant monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, l'élément de conduite (44) s'étend sensiblement de façon radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, l'élément de conduite dirigeant, au cours de son déplacement, les bulles de gaz vers la cavité (46) de piégeage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de conduite est coudé. 9. Dispositif d'émission de rayons X selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'élimination des bulles de gaz sont montés sur un circuit (26) de refroidissement du liquide électriquement isolant. 10. Dispositif d'émission de rayons X, comprenant un tube à rayons X (14) et une enceinte de protection (12) emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, ledit dispositif étant destiné à être déplacé, en fonctionnement, selon un mouvement général circulaire, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre (28) de piégeage des bulles de gaz en forme générale de disque, qui est pourvue d'une cavité périphérique (30) équipée d'une soupape (32) de purge de la chambre. 11. Dispositif d'émission de rayons X, comprenant un tube à rayons X (14) et une enceinte de protection (12) emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, ledit dispositif étant destiné à être déplacé, en fonctionnement, selon un mouvement général circulaire, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de conduite (44) en communication avec l'enceinte de protection et qui débouche dans une cavité (46) de piégeage des bulles de gaz, et en ce que l'ensemble constitué par le dispositif et l'élément de conduite étant monté déplaçable selon un mouvement généralement circulaire, l'élément de conduite (36) s'étend sensiblement de façon radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, l'élément de conduite dirigeant, au cours de son déplacement, les bulles de gaz vers la cavité (46) de piégeage. 12. Procédé d'élimination de bulles de gaz d'un liquide d'un dispositif d'émission de rayons X déplaçable, en fonctionnement, selon un mouvement généralement circulaire et comprenant un tube à rayons X (14) et une enceinte de protection (12) emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, caractérisé en ce qu'au cours du fonctionnement du dispositif, on prélève en continu le liquide emplissant l'enceinte, on fait passer le liquide dans une chambre (28) de piégeage des bulles de gaz qui est portée par le dispositif et qui est pourvue d'une cavité périphérique (30) équipée d'une soupape (32) de purge de la chambre, on immobilise le dispositif et la chambre qu'il porte et l'on purge cette dernière. 13. Procédé d'élimination de bulles de gaz d'un liquide d'un dispositif d'émission de rayons X déplaçable, en fonctionnement, selon un mouvement généralement circulaire et comprenant un tube à rayons X (14) et une enceinte de protection (12) emplie d'un liquide électriquement isolant dans laquelle est placé le tube à rayons X, caractérisé en ce qu'au cours du fonctionnement du dispositif, on prélève en continu le liquide emplissant l'enceinte, on fait passer les bulles de gaz dans un élément de conduite (44) qui s'étend de façon sensiblement radialement interne, en considérant la trajectoire du dispositif, qui est entraîné en rotation autour d'un axe de rotation distinct du dispositif et qui débouche dans une cavité (40) de piégeage des bulles de gaz, on immobilise le dispositif et l'on purge la cavité (40).