Brevet FR3108410A1 — publié le 20210924

La présente invention concerne un dispositif d’essai (1) pour mesurer des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène, le dispositif (1) comportant un ensemble de deux filaments (2) aptes à absorber des émissions d’électrons dudit tube, lesdits filaments étant entrecroisés à l’intérieur d’un cadre annulaire (3) et chacune des extrémités desdits filaments étant fixées à ce cadre annulaire (3), le dispositif (1) comprend en outre une embase (5, 6, 7) de support dudit cadre (3) par l’intermédiaire d’une tige (4), ladite tige (4) comprenant une première extrémité (41) munie de premier moyens de centrage coopérant avec des moyens complémentaires dudit cadre (3), ainsi qu’une seconde extrémité (42) opposée munie de second moyens de fixation sur ladite embase (5, 6, 7). Figure pour l’abrégé : Figure 1 DISPOSITIF D’ESSAI ET APPAREIL DE MESURE DES DIMENSIONS DE MICRO-FOYER OPTIQUE D’UN TUBE RADIOGENE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine de la radiologie numérique. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un dispositif d’essai pour mesurer des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène, ainsi qu’un appareil de mesure comprenant ce dispositif d’essai. Arrière-plan technique Un tube radiogène est utilisé couramment en radiologie numérique, par exemple dans le cadre d’un radiodiagnostic médical ou de contrôle non destructif à des fins de certification. En effet, un ensemble de méthodes de mesure sont utilisées dans les secteurs industriels pour caractériser et garantir l’état d’intégrité de structures ou de matériaux d’une pièce, sans la dégrader, soit au cours de la production, soit en cours d’utilisation, soit dans le cadre de maintenances. Le tube radiogène (ou tube à rayons X) comporte une enveloppe contenant, de manière classique, une cible appelée anode, et un émetteur d'électrons appelé cathode. La cathode émet des électrons de façon directive, pour former un faisceau d'électrons qui vient frapper localement la cible en une très petite zone, appelée foyer optique (ou foyer émissif) du rayonnement X. La qualité et la résolution des images radiologiques dépendent étroitement des caractéristiques du foyer optique. Dans le cas de contrôle de pièces, il est donc nécessaire de connaître les caractéristiques du tube radiogène et en particulier les dimensions du foyer optique de ce tube pour garantir la qualité de contrôle. Les dimensions du foyer optique sont définies par sa longueur dans la direction d’un axe du tube et par sa largeur dans la direction perpendiculaire à cet axe du tube. Lors de l’utilisation d’une famille de tube radiogène particulière (microfoyer), la dimension du foyer optique varie en fonction de la puissance demandée par l’opérateur. La détermination des caractéristiques des foyers optiques des tubes radiogènes sont définies entre autres par des normes européennes, telles que la norme EN 12543-5. Cette norme spécifie une méthode de détermination des dimensions des micro-foyers optiques, c’est à dire dans une gamme comprise entre 5 à 300 μm, des tubes radiogènes de tension inférieure ou égale à 225 V, en mesurant des images dites à « bord franc » à partir d’un dispositif d’essai (ou dispositif d’étalonnage ou objet-test). Plus particulièrement, cette méthode est basée sur une mesure indirecte des dimensions du micro-foyer optique en mesurant un flou géométrique (ou flou du foyer optique) de l’image radiologique. Le flou géométrique est un manque de netteté de l’image radiologique résultant du fait que le foyer optique du tube radiogène présente des dimensions non ponctuelle. Celui-ci engendre une « ombre projeté » (ou « pénombre ») qui est enregistrée sur les bords des lignes de l’image par un détecteur. Pour cela, le dispositif d’essai comprend une bille ou des filaments en croix capable d’atténuer fortement un rayonnement incident d’électrons du tube radiogène et générer le flou géométrique. La méthode spécifiée par cette norme EN 12543–5 est simple de réalisation. Cependant, elle requiert des instruments de mesure spécifiques. La présente invention propose un dispositif d’essai répondant aux spécifications de cette norme pour réaliser une mesure précise du foyer optique du tube radiogène. L’invention concerne un dispositif d’essai pour mesurer des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène, le dispositif comportant un ensemble de deux filaments aptes à absorber des émissions d’électrons dudit tube, lesdits filaments étant entrecroisés à l’intérieur d’un cadre annulaire et chacune des extrémités desdits filaments étant fixées à ce cadre annulaire. Le dispositif d’essai comprend en outre une embase de support dudit cadre par l’intermédiaire d’une tige, ladite tige comprenant une première extrémité munie de premier moyens de centrage coopérant avec des moyens complémentaires dudit cadre, ainsi qu’une seconde extrémité opposée munie de second moyens de fixation sur ladite embase. Selon l’invention, le cadre comportant les filaments est rendue solidaire de l’embase, de façon stable et fiable par l’intermédiaire de la tige. En effet, cette tige comprend des moyens de fixation permettant de créer une liaison mécanique spécifique et robuste entre le cadre et l’embase. La tige comprend en outre des moyens de centrage permettant d’aligner correctement le cadre sur l’embase. Par ailleurs, ce dispositif d’essai s’adapte et s’utilise facilement avec les différents appareils de positionnement et de mesure en radiologie numérique. L’invention présente par conséquent l’avantage de reposer sur une conception simple, offrant une très grande fiabilité, et peu pénalisante en termes de coûts et d’encombrement. Le dispositif d’essai selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - un orifice de centrage est ménagé sur ledit cadre, ledit orifice coopérant par engagement avec la première extrémité de la tige ; - l’un des éléments entre la seconde extrémité de la tige et l’embase comprend un filetage complémentaire à un alésage central taraudé de l’autres éléments et configuré pour assurer un serrage et un blocage en rotation de la tige ; - lesdits filaments sont entrecroisés en un point d’intersection situé au centre dudit cadre ; - l’embase comprend un socle ou des pions de positionnement et de centrage destinés à la fixation du dispositif sur une plateforme d’installation de radiologie numérique ; - un des filaments s’étend sensiblement dans le prolongement de la tige suivant un même plan vertical ; - le cadre annulaire est réalisé dans un polymère thermostable, par exemple en Téflon ® ; - les pions de centrage sont réalisés dans un polymère thermostable, par exemple en Téflon ® ; - la tige et/ou le socle sont réalisés en métal, par exemple en aluminium, ou dans un alliage métallique ; - les filaments sont réalisés en tungstène ou dans un alliage de tungstène ; - les filaments ont un diamètres compris entre 0,9 et 1,1 mm (avec une tolérance de 0,01 mm); - les filaments entrecroisés forme un angle compris entre 85 et 95°, de préférence de 90° (avec une tolérance de 3°). L’invention concerne également un appareil de mesure des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène, l’appareil comportant : - un tube radiogène produisant un rayonnement X incident, - un dispositif d’essai selon l’invention, disposé en aval dudit tube et configuré pour absorber le rayonnement incident à travers les filaments et générer un flou géométrique de l’image des filaments, - un dispositif d’acquisition et de traitement d’images des bords sensiblement rectilignes du flou géométrique pour déterminer les dimensions du micro-foyer optique dudit tube. L’appareil de mesure selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - la distance minimale entre le dispositif d’essai et le tube radiogène est au moins égale à cinq fois le diamètre des filaments ; - le dispositif d’acquisition et de traitement d’images comprend un film ou des moyens radioscopiques pour enregistrer les images de bords ; - l’appareil est configuré pour mesurer des dimensions de micro-foyer comprises entre 5 et 300 μm pour une tension du tube qui est inférieure ou égale 225 kV. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique en perspective d’un dispositif d’essai selon l’invention. La figure 2 est une vue schématique en perspective du dispositif d’essai désassemblé de la figure 1. La figure 3 représente très schématiquement un positionnement du dispositif d’essai dans un appareil de mesure selon l’invention. Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 représentent un dispositif d’essai 1 selon l’invention utilisé pour mesurer des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène 8 (figure 3). Pour cela, le dispositif d’essai 1 comprend un cadre annulaire 3, un ensemble de filaments 2, une embase de support 5, 6, 7 et une tige 4 de liaison. La figure 1 illustre le cadre annulaire 3, d’axe Y vertical, qui comprend une ouverture centrale 30 sur sa périphérie circonférentielle intérieure et un orifice 31 sur sa périphérie circonférentielle extérieure. Le cadre 3 et l’ouverture 30 ont pour centre, un point d’intersection entre l’axe Y et un axe horizontal qui est perpendiculaire à l’axe Y. L’orifice 31 est disposé dans l’axe Y et présente un diamètre D 31 . Le cadre 3 peut être réalisé dans un polymère thermostable (généralement à une température supérieure à 120°C), tel que le Téflon ® . Sur la figure 1, deux filaments 2 sont disposés en croix en formant un angle α. Par exemple, l’angle α est compris entre 85 et 95°, de préférence l’angle α est compris entre 87° et 93°, plus préférentiellement l’angle α est de 90°. Les filaments 2 se croisent par un point d’intersection I qui peut être confondu avec le point d’intersection du cadre 3. Les filaments 2 peuvent présenter un diamètre d compris entre 0,9 mm et 1,1 mm. Les filaments 2 peuvent être réalisés en matériau fortement absorbant, tel que le tungstène W, un alliage du tungstène ou le platine Pt. L’ensemble de filaments 2 est capable d’absorber des émissions d’électrons provenant du tube radiogène 8. Sur les exemples illustrés, les filaments 2 sont assemblés à l’intérieur de l’ouverture 30 du cadre 3. En effet, chacune des extrémités des filaments 2 sont fixées de façon entrecroisée sur la périphérie circonférentielle intérieure du cadre 3. Ainsi, les filaments 2 ont une longueur qui est au moins équivalente au diamètre de l’ouverture 30 du cadre 3. Le point d’intersection I des filaments 2 est situé au centre du cadre 3. L’un des filaments 2 est de préférence aligné verticalement avec l’orifice 31 du cadre dans l’axe Y. Selon l’invention, l’embase de support 5, 6, 7 peut être un socle 5, par exemple en métal et massif, ou des pions 6, 7 de centrage destinés à la fixation du dispositif d’essai 1 sur une plateforme d’installation de radiologie. Sur la figure 2, le socle 5 a une forme circulaire et le socle 5 est adapté pour reposer sur une surface de travail. Le socle 5 peut être de toute autre forme, par exemple, le socle 5 peut avoir un contour hexagonal, rectangulaire ou en carré. Le socle 5 comprend sur sa surface supérieure un alésage 50 ayant un diamètre D 50 . L’alésage 50 peut être taraudé et est disposé au centre du socle. Sur la figure 2 est illustré les pions 6, 7 qui sont des bagues annulaires. Par exemple, le premier pion 6 est une bague comprenant une ouverture centrale 60 et le second pion 7 est également une bague comprenant un alésage 70 taraudé de diamètre D 70 . Ces pions 6, 7 sont de préférence réalisés dans un polymère thermostable, tel que le Téflon ® . Tel qu’illustré sur la figure 2, la tige 4 s’étend verticalement entre une première extrémité 41 et une seconde extrémité 42 opposée. L’extrémité 41 comprend un premier moyen de centrage, par exemple une tête proximale ayant un diamètre externe D 41 . L’extrémité 42 comprend un second moyen de fixation, par exemple une portion 43 ayant un filetage externe et ayant un diamètre externe D 42 . La tige 4 peut être réalisée en métal (par exemple l’aluminium) ou dans un alliage métallique. L’une des particularités de l’invention réside dans le fait que les filaments 2 entrecroisés et fixés dans le cadre 3, sont assemblés sur l’embase de support 5, 6, 7 par l’intermédiaire de la tige 4, de façon à former un instrument stable et robuste pour réaliser une mesure précise des dimensions du micro-foyer du tube radiogène 8. En particulier, l’embase 5, 6, 7 est rendue solidaire au cadre 3 en assemblant, d’une part, le cadre 3 avec la première extrémité 41 de la tige par le premier moyen de centrage, et d’autre part, l’embase 5, 6, 7 avec la seconde extrémité 42 de la tige par le second moyen de fixation. Sur la figure 1, l’extrémité 41 de la tige 4 est assemblée de façon complémentaire sur la périphérie circonférentielle extérieure du cadre 31. Pour cela, la tête proximale de l’extrémité 41 est disposée dans l’orifice 31 du cadre 3 suivant l’axe Y. Le diamètre D 41 de la tête de tige 4 est sensiblement équivalent au diamètre D 31 de l’orifice 31 du cadre 3. Par ailleurs, l’un des filaments 2 du cadre 3 est disposé dans le prolongement de la tige 4 suivant l’axe Y. Puis, l’extrémité 42 de la tige 4 est assemblée de façon complémentaire sur la surface supérieure du socle 5 ou du second pion 7. Pour cela, la portion 43 filetée de l’extrémité 42 est fixée dans l’alésage 50, 70 taraudé du socle 5 ou du second pion 7 suivant l’axe Y. Les diamètres D 50 , D 70 des alésages 50, 70 sont donc sensiblement équivalents et complémentaires au diamètre D 42 de la tige 4. Sur les exemples illustrés, c’est la portion 43 de la tige 4 qui est vissée dans l’alésage 50 du socle 5. Afin de s’adapter aux différentes configurations de la plateforme d’installation de radiologie numérique, le premier pion 6 est utilisé pour aligner le dispositif d’essai 1 à cette plateforme. Par exemple, un moyen complémentaire de cette plateforme d’installation est assemblé à travers l’ouverture 60 du pion 6 au dispositif d’essai 1. La présente invention concerne également un appareil de mesure 10 des dimensions de micro-foyer optique du tube radiogène 8. Cet appareil de mesure 10 est décrit en référence à la figure 3. Un tel appareil de mesure 10 comprend un tube radiogène 8, un dispositif d’essai 1 de l’invention et un dispositif d’acquisition et de traitement d’images 9. Le tube radiogène 8 est un générateur de rayons X qui comprend une enceinte sous vide comportant une cathode et une anode. La cathode émet un faisceau d’électrons en direction de l’anode qui se comporte comme une cible émettant un rayonnement X, dit rayonnement incident, lorsqu’elle est impactée par le faisceau d’électrons. Ce rayonnement incident se propage hors de l’enceinte à vide. Pour une mesure d’un micro-foyer dans la gamme de 5 à 300 μm selon la norme EN 12543-5, le tube 8 a une tension inférieure ou égale à 225 kV. Sur la figure 3, le dispositif d’essai 1 est disposé en aval du tube 8 à une distance R 0 et en amont du dispositif d’acquisition et de traitement d’images 9 en une distance R 1 . Le dispositif d’essai 1 est disposé entre le tube 8 et le dispositif 9, de façon à ce que la distance R 1 soit supérieure à la distance R 0 . La distance R 0 minimale peut être au moins égale à cinq fois le diamètre d des filaments 2. Le rayonnement est atténué par les filaments 2 du dispositif d’essai 1 pour former un flou géométrique 11 qui constitue l’image radiologique enregistré par le dispositif 9. L’image radiologique étant une ombre projetée des bords de lignes des filaments 2 sur par exemple un film photosensible ou un dispositif radioscopique. Si l’appareil de mesure 10 utilise le film pour enregistrer les images de bords, le dispositif 9 peut comprendre un support de fixation du film, une unité de traitement de film et un microdensitomètre. Si l’appareil de mesure 10 utilise le dispositif radioscopique, le dispositif 9 comprend une unité de traitement de l’image et un amplificateur d’image (ou écran plat) avec un équipement d’imagerie adapté pour une transmission sur un écran de visualisation. Dans cette configuration de l’appareil, la distance R 1 est prédéfinie en fonction d’un agrandissement de projection ayant une plage de valeurs comprise entre x20 et x100. Les foyers optiques de plus petites tailles nécessitent les agrandissements les plus importants de cette plage de valeurs. Selon une variante, l’appareil de mesure 10 peut comprendre un sténopé (non représenté) adapté pour mesurer des foyers optiques de taille supérieure à 300 μm et la tension du tube radiogène 8 est modifié en conséquence. Le dispositif d’essai selon l’invention apporte plusieurs avantages qui sont, notamment de : - solidariser le cadre comportant les filaments entrecroisés sur une embase de support ; - simplifier l’assemblage du dispositif d’essai et de façon peu encombrante ; - s’adapte facilement sur les appareils de mesure actuels de radiologie numérique. Globalement, cette solution proposée permet de fournir un dispositif d’essai fiable et robuste pour réaliser une mesure précise des dimensions du micro-foyer d’un tube radiogène. Dispositif d’essai (1) pour mesurer des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène, le dispositif (1) comportant un ensemble de deux filaments (2) aptes à absorber des émissions d’électrons dudit tube, lesdits filaments étant entrecroisés à l’intérieur d’un cadre annulaire (3) et chacune des extrémités desdits filaments (2) étant fixées à ce cadre annulaire (3), caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend en outre une embase (5, 6, 7) de support dudit cadre (3) par l’intermédiaire d’une tige (4), ladite tige (4) comprenant une première extrémité (41) munie de premier moyens de centrage coopérant avec des moyens complémentaires dudit cadre (3), ainsi qu’une seconde extrémité (42) opposée munie de second moyens de fixation sur ladite embase (5, 6, 7). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un orifice de centrage (31) est ménagé sur ledit cadre (3), ledit orifice coopérant par engagement avec la première extrémité (41) de la tige. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’un des éléments entre la seconde extrémité (42) de la tige et l’embase (5, 6, 7) comprend un filetage complémentaire à un alésage (50, 70) taraudé de l’autre des éléments et configuré pour assurer un serrage et un blocage en rotation de la tige (4). Dispositif selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits filaments (2) sont entrecroisés en un point d’intersection (I) situé au centre dudit cadre (3). Dispositif selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que l’embase (5, 6, 7) comprend un socle (5) ou des pions (6, 7) de positionnement et de centrage destinés à la fixation du dispositif (1) sur une plateforme d’installation de radiologie numérique. Dispositif selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu’un des filaments (2) s’étend sensiblement dans le prolongement de la tige (4) suivant un même plan vertical. Dispositif selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le cadre annulaire (3) est réalisé dans un polymère thermostable, par exemple en Téflon ® . Appareil de mesure (10) des dimensions de micro-foyer optique d’un tube radiogène (8), l’appareil (10) comportant : - un tube radiogène (8) produisant un rayonnement X incident, - un dispositif d’essai (1) selon l’une des revendications 1 à 7, disposé en aval dudit tube (8) et configuré pour absorber le rayonnement incident à travers les filaments (2) et générer un flou géométrique (11) de l’image des filaments, et - un dispositif d’acquisition et de traitement d’images (9) des bords sensiblement rectilignes du flou géométrique (11) pour déterminer les dimensions du micro-foyer optique dudit tube (8) Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la distance (R 0 ) minimale entre le dispositif d’essai et le tube radiogène (8) est au moins égale à cinq fois le diamètre (d) des filaments (2). Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif d’acquisition et de traitement d’images (9) comprend un film ou des moyens radioscopiques pour enregistrer les images de bords.