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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS ET AUX EQUIPEMENTS POUR RAYONS X.
L'invention vise les tubes thermioniques, et par exemple les tubes à rayons X pourvus de moyens ayant pour but de faire fonctionner ces tubes avec une concentration réglable du faisceau électrique sur l'anti-ca- thode électronique-
Dans les tubes à rayons X auxquels la présente invention s'applique plus particulièrement, on utilise deux filaments cathodiques pou- vant projeter un faisceau de rayons cathodiques ou d'électrons en vue de for- mer sur l'anticathode des taches focales de différentes superficies.
En d'au- tres termes, une cathode peut projeter un faisceau d'électrons sur une tache
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focale de petite surface permettant une définition nette des radiographies, tandis qu'une autre cathode peur projeter son faisceau électronique sur une tache focale beaucoup plus grande, la netteté des images étant alors sacri- fiée, dans une certaine'mesure, pour éviter la surchauffe du point focal sur l'anticathode.
La présente invention fournit les moyens de régler automati- quement la concentration, et ceci par le réglage du courant des circuits de chauffage dans les circuits cathodiques respectifs d'un tube à rayons X, ou d'un autre tube thermionique, les moyens de commande étant enclenchés avec des dispositifs de coupure pour exciter sélectivement les cathodes du tube à décharge , de telle sorte qu'un passage d'une cathode à une autre fixe auto- matiquement le réglage des moyens de commande pour le fonctionnement de la ca- thode choisie*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et sans aucune limita- tion.
et dans lesquels
La Figure 1 représente, sous une forme plutôt schématique un appareil à rayons X utilisant l'invention-
La Figure 2 est une variante adoptée spécialement pour fonc- tionner en liaison avec un tube à rayons X immergé dans l'huile.
La Figure 3 est une vue de détailhd'un appareil'cathodique uti- lisé dans un tube à rayons X perfectionné suivant les moyens de la présente in- vention.
L'appareil représenté Figure 1 comporte un tube à rayon. X 1, dont l'enveloppe 2 contient une cathode 3 et une anti-cathode 4 dont la tige 5 est reliée à un radiateur extérieur 6 dissipant la chaleur. La cathode 3 com- porte, ainsi qu'on le voit Fignre 3, une coupelle de concentration 7, dans la- quelle sont disposés en spirale des filaments 8 et 9. Ces filaments aboutissent à des conducteurs d'alimentation séparée 10 et 11 et à un conducteur de retour 12.
Les filaments ont des positions telles, dans la coupelle 7 que lorsqu'un des filaments est chauffé à la température d'émission électronique, les élec- trons émis, ou rayons cathodiques, sont projetés sur l'anti-cathode 14 en mé- tal très réfractaires, par exemple en tungstène, qui forme partie de l'anode 5.
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Les électrons émis de l'un ou l'autre des filaments 8 et 9 frappent sur l'anti-cathode une tache focale dont la dimension dépend de la po- sition des filaments 8 et 9, à l'intérieur du dispositif 7. Les dimensions et l'excitation des filaments 8 et 9 sont choisies de telle facon qu'un courant électronique relativement faible est émis par le filament 8, un courant plus grand étant émis par le filament 9, ce qui permet d'obtenir du même tube à rayons
X des débits en rayons X différents.
L'action électrostatique du dispositif de concentration 7 fait converger les rayons cathodiques émanant des filaments res- pectifs sur des taches différentes de l'anti-cathode Pour obtenir le maximum de netteté, il convient que la tache cathodique correspondant à l'un des filaments soit aussi petite qu'il est possible de la faire sans surchauffer la matière de l'anode au plan focal, pendant une opération de durée normale.
Le gourant de chauffage vient du secondaire du transformateur 15 dont le primaire est relié au réseau d'alimentation 16. L'un ou l'autre des fila- ments 8 ou 9 fout être mis en circuit avec le transformateur 15 au moyen du com- mutateur 17, c'est-à-dire que, dans la position de gauche, il complète par le con tact 18 le circuit du conducteur 12, en faisant passer le courant de chauffage du secondaise du transformateur 15 à travers le conducteur 11, le filament 9, le con- ducteur 12, la résistance 19 et la borne opposée du secondaire du transformateur 15.
D'autre part, quand le commutateur 17 est mis dans la position de droite coin respondant au contact 20, le circuit du filament 8 est excité à travers le con- ducteur 11, le circuit étant complété comme ci-dessus à travers le conducteur 12 en série avec la résistance 19-
Le courant à haute tension destiné à la production des rayons X est fourni par le secondaire du transformateur élévateur 22, passant à travers les conducteurs 23 et 24 en série avec l'un des enroulements 25 et 26 d'un régu- lateur, ou même les deux enroulements, l'enroulement 25 étant seul excité quand le commutateur 27 fait son contact avec le conducteur 28, et les doux enroulements l'étant quand le commutateur 27 fait contact auec le conducteur 29.
Le courant d'excitation du transformateur 22 est emprunté au conducteur de ligne 16 désigné par 30, un commutateur manuel 31 servant à ouvrir ou fermer le circuit.
La résistance 19 est mise en courtoircuit périodiquement par les vibrations d'un dispositif magnétique 33 juxtaposé au noyau 34 des enroulements 25 & 26. Les vibrations de cette armature ouvrent et ferment les contacts 35 dans
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un circuit 36 shuntant la résistance 19. Les durées relatives d'établissement et de coupure des contacts 35 déterminent l'effet de la résistance 19 dans les cir- cuits cathodiques respectifs-
Les commutateurs 17 et 27 sont reliés l'un à l'autre par un or- gane de verrouillage 37 qui s'oppose au fonctionnemement du commutateur 17, sans que fonctionne en môme temps l'autre commutateur 27.
Quand, avec le dispositif décrit, le couteau d'interrupteur 17 est déplacé vers la gauche en contact avec le conducteur 10, pour-exciter le filament 9, il faut qu'en même temps le commutateur 27 soit déplacé à gauche en contact avec le conducteur 28, pour exciter seulement l'enroulement 25 du régulateur.
Quand, au contraire, le commutateur 17 est déplacé vers la droite, en contact avec le conducteur 11, il excite le filament 8 qui fonctionne avec un courant de chauf- fage réduit . Gréce au mouvement simultané du commutateur 27 en contact avec le conducteur 29, les deux enroulements du régulateur sont excités, ce qui augmente la durée relative des périodes pendant lesquelles la résistance 19 est comprise dans le circuit de chauffage de la cathode, et par conséquent diminue la valeur effective du courant de chauffage.
Par suite de l'enclenchement des commutateurs 17 et 27, le ré- glage du tube à rayons X peut être déplacé d'une valeur à uneautre, avec la cer- titude qu'à chaque fois que change la foyer utilisé dans le tube à rayons X, le courant spatial dans le tube se trouve en même temps modifié en sens voulu pour que la tache focale soit plus petite et la définition plus grande". Le courant spatial dans le tube à rayons X est en même temps diminué et maintenu à une va- leur plus faible.
Dans le dispositif représenté Figure 2, le régulateur est branché dans la circuit primaire des transformateurs 40 et 41, dont les secondaires sont reliés respectivement aux conducteurs d'alimentation de filaments 10 et 11. Les enroulements 42 et 43 du régulateur 44 sont en série avec les ancondaires 45 et 45' du transformateur 46 qui fournit le courant de fonctionnement à haute tension au tube à rayons X, par l'intermédiaire des conducteurs 47 et 48.
Une résistance réglable 54 peut être insérée en dérivation sur l'enroulement primaire du trans- formateur 40, pour permettre un réglage manuel de la valeur du courant de chauf- fage- Une résistance analogue 55 est mise en dérivation sur le primaire du trans- formateur 41. ;Les dispositions représentées conviennent particulièrement pour le
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fonctionnement avec un dispositif dans loquace tube à rayons X, aussi bien que le transformateur à haut tension 46 et les transformateurs 40 et 41 de basse tension des filaments, sont tous renfermés dans une cuve 49 contenant une masse d'huile ou une masse d'un autre liquide approprié.
Quand le commutateur 17 de la Figure 2 est déplacé vers la droite en contact avec un conducteur 50 du circuit primaire du transformateur 40, le commutateur 27, enclenché avec 17, doit aussi être déplacé vers la droite en con- tact avec le conducteur 51, ce qui relie les enroulements 42 et 43 en circuit a- vec les enroulements secondaires 45 et 45*,circuit qui se complète par les con- ducteurs 52 et 53. Le filament cathodique 8 est alors alimenté de courant de chauffage- Les vibrations de l'armature 33 insèrent la résistance 19 ou la reti- rent du circuit primaire du transformateur 40, les périodes respectives de con- tact et de coupure étant proportionnelles, de telle sorte que le courent de chau fage fourni au filament 8 a la valeur voulue pour maintenir le filament à la tem- pérature désirée.
Quand le commutateur 17 est déplacé vers la gauche, en contact avec un conducteur 56, le transformateur de chauffage de filament 40 est excité et fournit le courant de chauffage au filament 9. Ce mouvement du commutateur 17, sous l'action de l'enclenchement ou interlock 37; provoque la fermeture, par le commutateur 27, du circuit 57, c'est-à-dire n'excitant que les enroulements 52 du régulateur Il en résulte que la durée des périodes pendant lesquelles la ré- sistance 19 est court-circuitée dans le primaire du transformatuer 40, est com- parativement longue par rapport à la durée des périodes pendant lesquelles la ré- sistance avait été incluse dans la transformateur 40, de sorte que le courant de chauffage fourni au filament cathodique 9 a une valeur plus élevée.
Comme dans le cas du dispositif représenté et décrit figure 1, la tache focale sur l'anti-ca@hode est plus grande et il ne résulte pas du choc des électrons un chauffage excessif.
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X-RAY APPLIANCES AND EQUIPMENT IMPROVEMENTS.
The invention relates to thermionic tubes, and for example X-ray tubes provided with means intended to operate these tubes with an adjustable concentration of the electric beam on the electronic anti-cathode.
In the X-ray tubes to which the present invention applies more particularly, two cathode filaments are used which can project a beam of cathode rays or of electrons with a view to forming focal spots of different surfaces on the anticathode. .
In other words, a cathode can project an electron beam onto a spot.
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focal point of small area allowing a clear definition of the radiographs, while another cathode can project its electron beam on a much larger focal spot, the sharpness of the images then being sacrificed, to a certain extent, to avoid overheating from the focal point to the anticathode.
The present invention provides the means for automatically adjusting the concentration, and this by adjusting the current of the heating circuits in the respective cathode circuits of an X-ray tube, or of another thermionic tube, the control means being interlocked with cut-off devices to selectively excite the cathodes of the discharge tube, such that a passage from one cathode to another automatically fixes the setting of the control means for the operation of the chosen cathode *
The novel features and advantages of the invention will be better understood by reference to the following description and the accompanying drawings, given merely by way of example and without any limitation.
and in which
Figure 1 shows, in rather schematic form an X-ray apparatus using the invention.
Figure 2 is a variant adopted especially for operation in connection with an x-ray tube submerged in oil.
Figure 3 is a detail view of a cathodic apparatus used in an improved x-ray tube according to the means of the present invention.
The apparatus shown in Figure 1 comprises a ray tube. X 1, the casing 2 of which contains a cathode 3 and an anti-cathode 4, the rod 5 of which is connected to an external radiator 6 dissipating heat. Cathode 3 comprises, as seen in Figure 3, a concentration cup 7, in which filaments 8 and 9 are arranged in a spiral. These filaments end in separate supply conductors 10 and 11 and to a return conductor 12.
The filaments have such positions, in the cup 7 that when one of the filaments is heated to the electron emission temperature, the emitted electrons, or cathode rays, are projected onto the metal anti-cathode 14. very refractory, for example in tungsten, which forms part of the anode 5.
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The electrons emitted from one or the other of the filaments 8 and 9 strike on the anti-cathode a focal spot, the size of which depends on the position of the filaments 8 and 9, inside the device 7. The dimensions and the excitation of the filaments 8 and 9 are chosen such that a relatively small electronic current is emitted by the filament 8, a larger current being emitted by the filament 9, which makes it possible to obtain the same tube at rays
X different X-ray flow rates.
The electrostatic action of the concentration device 7 causes the cathode rays emanating from the respective filaments to converge on different spots of the anti-cathode To obtain the maximum sharpness, the cathode spot corresponding to one of the filaments should be be as small as can be made without overheating the anode material at the focal plane, during normal operation.
The heating power comes from the secondary of transformer 15, the primary of which is connected to the supply network 16. Either of the filaments 8 or 9 must be connected to the transformer 15 by means of the switch. mutator 17, that is to say that, in the left position, it completes the circuit of conductor 12 through contact 18, by passing the heating current of the secondaise of transformer 15 through conductor 11, the filament 9, conductor 12, resistor 19 and the opposite terminal of the secondary of transformer 15.
On the other hand, when the switch 17 is put in the right corner position corresponding to the contact 20, the circuit of the filament 8 is energized through the conductor 11, the circuit being completed as above through the conductor 12. in series with resistor 19-
The high voltage current for the production of the x-rays is supplied by the secondary of step-up transformer 22, passing through conductors 23 and 24 in series with one of the windings 25 and 26 of a regulator, or even the two windings, the winding 25 being alone energized when the switch 27 makes its contact with the conductor 28, and the soft windings being energized when the switch 27 makes contact with the conductor 29.
The excitation current of the transformer 22 is taken from the line conductor 16 designated by 30, a manual switch 31 serving to open or close the circuit.
The resistor 19 is periodically shorted by the vibrations of a magnetic device 33 juxtaposed with the core 34 of the windings 25 & 26. The vibrations of this armature open and close the contacts 35 in
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a circuit 36 bypassing the resistor 19. The relative times of making and breaking of the contacts 35 determine the effect of the resistor 19 in the respective cathode circuits.
The switches 17 and 27 are connected to each other by a locking member 37 which opposes the operation of the switch 17, without the other switch 27 operating at the same time.
When, with the device described, the switch knife 17 is moved to the left in contact with the conductor 10, to energize the filament 9, it is necessary that at the same time the switch 27 is moved to the left in contact with the conductor 28, to excite only the winding 25 of the regulator.
When, on the contrary, the switch 17 is moved to the right, in contact with the conductor 11, it energizes the filament 8 which operates with a reduced heating current. Thanks to the simultaneous movement of the switch 27 in contact with the conductor 29, the two windings of the regulator are energized, which increases the relative duration of the periods during which the resistance 19 is included in the heating circuit of the cathode, and consequently decreases the effective value of the heating current.
By engaging switches 17 and 27, the setting of the x-ray tube can be shifted from one value to another, with the certainty that each time the focus used in the tube changes. X-ray, the spatial current in the tube is at the same time changed in the desired direction so that the focal spot is smaller and the definition greater. "The spatial current in the X-ray tube is at the same time reduced and kept at a lower value.
In the device shown in Figure 2, the regulator is connected to the primary circuit of transformers 40 and 41, the secondaries of which are respectively connected to the supply conductors of filaments 10 and 11. The windings 42 and 43 of the regulator 44 are in series with ancillary 45 and 45 'of transformer 46 which supplies the high voltage operating current to the x-ray tube, through conductors 47 and 48.
An adjustable resistor 54 can be shunted across the primary winding of transformer 40, to allow manual adjustment of the heating current value. A similar resistor 55 is shunted across the transformer primary. 41.; The provisions shown are particularly suitable for
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Operation with a device in a loquacious x-ray tube, as well as the high voltage transformer 46 and the low voltage transformers 40 and 41 of the filaments, are all enclosed in a vessel 49 containing a mass of oil or a mass of another suitable liquid.
When the switch 17 of Figure 2 is moved to the right in contact with a conductor 50 of the primary circuit of the transformer 40, the switch 27, engaged with 17, must also be moved to the right in contact with the conductor 51, which connects the windings 42 and 43 in circuit with the secondary windings 45 and 45 *, a circuit which is completed by the conductors 52 and 53. The cathode filament 8 is then supplied with heating current. armature 33 insert resistor 19 or remove it from the primary circuit of transformer 40, the respective on and off periods being proportional, so that the heating current supplied to the filament 8 has the desired value for maintain the filament at the desired temperature.
When the switch 17 is moved to the left, in contact with a conductor 56, the filament heating transformer 40 is energized and supplies the heating current to the filament 9. This movement of the switch 17, under the action of the interlocking or interlock 37; causes the closure, by the switch 27, of the circuit 57, that is to say only energizing the windings 52 of the regulator. The result is that the duration of the periods during which the resistor 19 is short-circuited in the primary of transformer 40, is comparatively long compared to the duration of the periods during which the resistor was included in the transformer 40, so that the heating current supplied to the cathode filament 9 has a higher value.
As in the case of the device shown and described in FIG. 1, the focal spot on the anti-ca® hode is larger and excessive heating does not result from the shock of the electrons.