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Dispositif radiologique, en particulier pour la prise de vues radiographiques à courte durée d'exposition.
Il existe déjà des dispositifs radiologiques où la tension aux bornes du tube à rayons X peut être modifiée à volonté avant que la charge soit mise en circuit. Les dispo- sitifs radiologiques pour la prise de radiographies sont or- dinairement munis d'un interrupteur horaire, à l'aide duquel on règle la durée d'exposition, après quoi l'on met en mar- che une minuterie, par exemple au moyen d'un bouton poussoir, cette minuterie fermant le courant à travers le tube à rayons X pendant la durée réglée au préalable et interrompant ce courant après expiration de cette dernière.
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Du fait, cependant, que la qualité de la radiogra- phie ne dépend pas seulement de la tension du tube et de la durée d'exposition, mais aussi de l'intensité du courant du tube, certains dispositifs radiologiques comportant en outre du régulateur de tension et du dispositif pour modifier la durée d'exposition, un dispositif de réglage additionnel pour l'intensité du courant. Le régulateur de courant utilisé habituellement est constitué par une résistance réglable in- tercalée dans le circuit du courant de chauffage de la cathode à incandescence.
Le choix de trois grandeurs variables déterminant la qualité de la radiographie, entrave la commande de l'appareil, et bien que les dispositifs de réglage soient rigoureusement exacts ils ne permettent souvent pas de produire des radio- graphies de la meilleure qualité réalisable, étant donné qu'on ne peut pas choisir de la combinaison la plus favorable dans chaque cas particulier. La combinaison optimum est que, pour une tension et une durée d'exposition déterminées, l'intensité de courant ait une valeur telle que le tube soit chargé jusqu'à la limite de sa puissance. Si ces conditions sont remplies on obtient une durée d'exposition aussi cour- te que possible, de sorte que le flou de l'image provoqué par le mouvement du sujet radiographié devient aussi faible que possible.
Si le tube est chargé incomplètement, la tâche fo- cale est plus grande que nécessaire pour l'énergie utilisée, de sorte que la netteté d'image n'atteint pas le maximum. Du fait que la netteté d'image doit certainement être considérée comme le facteur principal pour une bonne radiographie, il importe de l'améliorer.
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La présente invention est relative à un dispositif radiologique de construction extrêmement rationnelle facili- tant grandement la production de radiographies ayant une grande netteté d'image. Comme d'ordinaire, ce dispositif comporte des moyens de régler la tension aux bornes du tube à rayons X et la durée de la charge. En outre il est muni d'un dispositif réglant le courant du tube. Conformément à l'invention ce dernier dispositif est relié aux deux dispo- sitifs de réglage précités de telle façon que l'intensité de courant moyenne du tube pendant la prise de vue soit d'autant plus grande que la durée d'exposition (à une tension donnée) est plus courte ou que la valeur de la tension (à un réglage du temps de pose donné) est plus petite. Pour obtenir cette dépendance on procède comme suit.
En présence d'une tension aux bornes sensiblement constante on applique au tube un nombre de watts décroissant pendant la charge et en outre on prend soin que l'intensité de courant initiale, pour de faibles valeurs de la tension, soit plus grande que pour des valeurs supérieures de celle- ci. On peut obtenir ceci, par exemple, en réduisant le cou- rant de chauffage de la cathode au moment où la haute tension est mise en circuit ou (dans le cas dune capacité thermique suffisante du corps cathodique) en le mettant hors circuit.
En outre, on prend soin que l'intensité du courant anodique, qui est réglée avant application de la charge, et éventuelle- ment l'intensité à laquelle on réduit le courant de chauffage lors de la mise en circuit de la haute tension, dépendent du réglage de la tension.
Afin que le tube soit chargé uniformément dans toute combinaison .le dispositif de réglage de la tension peut agir sur le dispositif de réglage du courant de telle façon que le
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nombre de watts absorbé par le tube soit sensiblement indé- pendant à chaque instant du réglage de la tension. Dans ce cas .il est très avantageux de calculer ce nombre de watts de telle manière que le tube soit chargé approximativement jusqu'à la limite de sa puissance. Dans ces conditions on peut toujours faire les radiographies automatiquement avec une durée d'exposition aussi courte que possible, indépendam- ment de la tension que l'on désire appliquer au tube eu égard aux particularités du sujet à radiographier.
L'invention s'applique aussi aux dispositifs fournis- sant un wattage constant au lieu d'une intensité de courant décroissant pendant l'opération, abstraction faite de varia- tions périodiques inhérentes au fonctionnement avec du courant alternatif. On peut alors relier l'un des dispositifs de ré- glage à une résistance de réglage intercalée dans le circuit de chauffage de la cathode à incandescence tandis que l'autre dispositif de réglage est relié à un dispositif réglant la tension produite dans le circuit du courant de chauffage.
L'invention va être décrite plus en détail en se ré- férant au dessin annexé, dont les figures 1 et 2 représentent des schémas de deux modes d'exécution de dispositifs à rayons X conformes à l'invention, la fige 3 montrant un détail du dispositif représenté sur la fig. 2.
Les figs. 1 et 2 montrent un tube à rayons X 1, com- portant une cathode à incandescence 2 et une anode 3. Les deux électrodes sont reliées aux pôles à haute tension d'un transformateur 4, dont l'enroulement primaire est alimenté par le réseau électrique à travers l'interrupteur 6. Le cou- rant du réseau est amené à l'autotransformateur 7, dont l'en- roulement est relié par l'une de ses extrémités à un pôle primaire du transformateur 4. Cet auto-transformateur est muni
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de dérivations qui sont reliées aux contacts fixes 9-14 d'un cylindre contacteur de mise en circuit. Sur ces figures la surface cylindrique du contacteur rotatif sur lequel sont répartis les contacts mobiles est développée dans le plan du dessin. Le cylindre sert au réglage de la tension appliquée au tube et peut occuper les différentes positions I-VI.
Ce cylindre ou un cylindre contacteur additionnel y accouplé comprend une seconde série de contacts coopérant avec les contacts fixes 15-21. Ces derniers sont reliés à des bran- chements de la résistance 22 intercalée dans le circuit de chauffage de la cathode à incandescence, cette résistance servant au réglage du courant du tube.
Pour isoler la cathode à incandescence du réseau à courant alternatif on utilise le transformateur de chauffage usuel 23, tandis que l'interrupteur horaire 24 sertà régler la durée de la charge.
Le dispositif représenté sur la fig. 1 fonctionne comme suit. Si l'on amène le cylindre contacteur dans la position I, il s'établit une connexion entre les contacts 8 et 9, et en outre entre les contacts 15 et 16. Il passe alors un courant de l'interrupteur 6 à travers le transformateur 23, la partie inférieure de l'interrupteur double 25, les contacts 16 et 15 et retour à l'interrupteur 6. La cathode à incandescence du tube à rayons X est, dans cette position du cylindre contacteur, portée à la température la plus éle- vée réalisable avec le dispositif.
Si l'on actionne l'interrupteur horaire 24 il passe un courant, pendant la durée déterminée par le réglage, à travers la bobine de l'interrupteur de relais 25, et une résistance 26 qui était mise en court-circuit jusqu'ici, est intercalée dans le circuit de chauffage. En même temps, ce-
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pendant, la partie supérieure de l'interrupteur ferme le courant traversant le transformateur 4 de telle façon que la plus faible des valeurs de tension réglables soit appli- quée à la bobine primaire de ce transformateur. Le tube à rayons X est parcouru alors par un fort courant, mais pendant la durée de la charge il baisse jusqu'à la valeur correspon- dant au courant de chauffage qui se produit alors, par suite de la chute de température de la cathode à incandescence.
Plus la durée de la charge est grande, plus grande est la diffé- rence entre la valeur initiale et la valeur jusqu'à laquelle est tombé le courant du tube à la fin de la période de charge.
Par conséquent, plus long est le temps déterminé par le ré- glage, plus faible est l'intensité de courant moyenne du tube.
Pour des durées d'exposition plus grandes la différence de- vient plus faible, et après quelque temps, par exemple, 1 seconde, le courant ne diminue en substance plus.
Lorsqu'on déplace de nouveau le cylindre contacteur, des valeurs de tension croissantes sont mises en circuit.
Toutefois, dans chaque position du cylindre le comportement de la charge est le même, c'est-à-dire qu'au moment de la mise en circuit, le tube est chargé plus fortement qu'à la fin de la période de charge. Toutefois, l'intensité de cou- rant initiale est toujours plus faible, car s'il est vrai que dans les positions II-VI des étages de tension augmentant graduellement sont mis en circuit, chaque fois une plus gran- de partie de la résistance 22 est intercalée dans le circuit de chauffage.
En combinaison avec les propriétés caractéristiques du tube les rapports existant entre les résistances peuvent facilement être conçus de telle façon que le nombre de Watts consommé par le tube soit le même dans chaque position du
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cylindre contacteur et, par conséquent, sensiblement indépen- dant de chaque réglage de la tension à chaque moment de la charge. Si, par exemple, la tension du tube est de 60 kv dans la position I et l'intensité de courant initiale de 500 mil- liampères on peut prendre soin que dans la position II, où la tension est de 65 kv, par exemple, l'intensité de courant initiale soit de 460 milliampères environ.
Aux positions sui- vantes correspondent, par exemple, les valeurs 70 kv et 430 milliampères à la position III, les valeurs 75 kv et 400 milliampère à la position IV, et ainsi de suite, de sorte que le produit est toujours sensiblement le même. De cette maniè- re on peut toujours appliquer la pleine charge au tube de sorte qu'il donne un rendement excellent.
A la fin de la période de charge le courant traver- sant la bobine de l'interrupteur 25 est coupé de sorte que la haute tension est mise hors circuit, et en même temps la résistance 26 est remise en court-circuit.
Sur la fig. 2 le régulateur de tension 27 est relié mécaniquement à l'interrupteur horaire 24, qui est intercalé en l'espèce dans le circuit primaire du transformateur 4, mais qui pourrait également être intercalé dans un circuit de relais. Le régulateur 27 règle la tension appliquée au transformateur de chauffage 25 à partir de l'autotransforrna- teur 28. Plus grande est la durée réglée à l'interrupteur 24, plus faible est la tension produite dans le circuit de chauf- fage et plus faible par conséquent le courant du tube.
La fig. 3 montre comment on peut entraîner le régu- lateur de tension 27. A l'extrémité de l'arbre 29 du bouton de réglage du temps est fixée une goupille 30. Si l'on fait tourner l'arbre 29 à droite, la goupille 30 entraîne le dis- que coaxial 31, cette goupille portant contre une butée 32
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fixée au disque. Ce dernier est calé sur l'arbre de commande du régulateur 27, de sorte que le réglage du temps de charge et celui de la tension primaire correspondante du transfor- mateur 23 s'effectuent à la fois. Lors du mouvement de recul du bouton de l'interrupteur horaire, qui s'effectue pendant la charge, le disque 31 demeure en place étant donné que le cliquet 33 s'engage dans une encoche 34 ménagée au bord du disque.
Aussitôt, cependant, que la goupille 30 revient à sa position de repos, elle dégage le cliquet de l'encoche de sorte qu'au moment où la charge cesse, le régulateur de tension 27 peut également revenir à la position de repos sous l'action du ressort 35 et il est prêt alors pour le réglage suivant.
Du fait que l'interrupteur proprement dit ne diffé- re guère des constructions connues il ne devra pas être décrit en détail.
Conformément à la construction représentée sur la fig. 1, les étages du montage montré sur la fig. 2 peuvent être tels que pour un certain réglage de temps la puissance du tube soit indépendante de chaque position du cylindre con- tacteur. De préférence, la graduation du régulateur 27 est telle que pour chaque réglage de temps la quantité d'énergie appliquée au tube soit telle qu'à la fin de la période de charge la température de l'anode atteigne précisément la va- leur maximum admissible, c'est-à-dire que le tube soit char- gé jusqu'à la valeur maximum. L'augmentation admissible de la charge pour une courte durée d'exposition est considérable.
Dans les tubes utilisés en pratique la charge constante ad- missible pendant 0,02 sec., par exemple, peut être jusqu'à trois fois plus grande que la charge permanente maximum ad- missible. Conformément à l'invention, cependant, on peut at- teindre les durées d'exposition les plus courtes en appli-
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quant un nombre de watts diminuant graduellement pendant la charge.
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Radiological device, in particular for taking radiographic images with short exposure times.
There are already radiological devices where the voltage across the x-ray tube can be changed at will before the load is turned on. Radiological devices for taking x-rays are usually fitted with a time switch, with which the exposure time is set, after which a timer is started, for example at by means of a push button, this timer closing the current through the X-ray tube for the duration set beforehand and interrupting this current after expiration of the latter.
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Because, however, the quality of the x-ray does not only depend on the tube voltage and the exposure time, but also on the intensity of the tube current, some x-ray devices additionally include a regulator of the tube. voltage and the device for modifying the exposure time, an additional adjusting device for the intensity of the current. The current regulator usually used consists of an adjustable resistor inserted in the circuit of the heating current of the incandescent cathode.
The choice of three variable quantities which determine the quality of the radiograph hinders control of the apparatus, and although the controls are rigorously accurate they often do not produce the best quality radiographs achievable, given that one cannot choose the most favorable combination in each particular case. The optimum combination is that, for a determined voltage and duration of exposure, the current intensity has a value such that the tube is charged to the limit of its power. If these conditions are met, the exposure time is as short as possible, so that the blur of the image caused by the movement of the subject being x-rayed becomes as low as possible.
If the tube is incompletely charged, the focal task is greater than necessary for the energy used, so that the image sharpness does not reach the maximum. Since image sharpness should certainly be considered the main factor for a good x-ray, it is important to improve it.
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The present invention relates to a radiological device of extremely rational construction which greatly facilitates the production of radiographs having high image clarity. As usual, this device includes means for adjusting the voltage across the x-ray tube and the duration of the charge. In addition it is provided with a device regulating the current of the tube. In accordance with the invention, this latter device is connected to the two aforementioned adjustment devices in such a way that the average current intensity of the tube during the shooting is all the greater as the duration of exposure (at a given voltage) is shorter or the voltage value (at a given exposure time setting) is smaller. To obtain this dependency, we proceed as follows.
In the presence of a substantially constant terminal voltage, a decreasing number of watts is applied to the tube during charging and furthermore care is taken that the initial current intensity, for low values of the voltage, is greater than for higher values of it. This can be achieved, for example, by reducing the heating current of the cathode when the high voltage is turned on or (in the case of sufficient heat capacity of the cathode body) by turning it off.
In addition, care is taken that the intensity of the anode current, which is set before application of the load, and possibly the intensity to which the heating current is reduced when switching on the high voltage, depend on of the tension adjustment.
In order for the tube to be loaded evenly in any combination, the voltage adjuster can act on the current adjuster such that the
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number of watts absorbed by the tube is appreciably independent at each instant of the voltage adjustment. In this case, it is very advantageous to calculate this number of watts in such a way that the tube is loaded approximately to the limit of its power. Under these conditions, the radiographs can always be taken automatically with as short an exposure time as possible, regardless of the voltage that is to be applied to the tube having regard to the particularities of the subject to be radiographed.
The invention is also applicable to devices providing constant wattage instead of decreasing current during operation, apart from periodic variations inherent in operation with alternating current. One of the adjustment devices can then be connected to an adjustment resistor interposed in the heating circuit of the incandescent cathode while the other adjustment device is connected to a device regulating the voltage produced in the circuit of the heating current.
The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, of which Figures 1 and 2 show diagrams of two embodiments of X-ray devices according to the invention, Fig. 3 showing a detail. of the device shown in FIG. 2.
Figs. 1 and 2 show an X-ray tube 1, comprising an incandescent cathode 2 and an anode 3. The two electrodes are connected to the high voltage poles of a transformer 4, the primary winding of which is supplied by the network. electric through switch 6. The current from the network is brought to the autotransformer 7, the winding of which is connected by one of its ends to a primary pole of transformer 4. This autotransformer is provided
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by-passes which are connected to the fixed contacts 9-14 of a switch-on cylinder. In these figures, the cylindrical surface of the rotary contactor on which the movable contacts are distributed is developed in the plane of the drawing. The cylinder is used to adjust the voltage applied to the tube and can occupy the different positions I-VI.
This cylinder or an additional contactor cylinder coupled thereto comprises a second series of contacts cooperating with the fixed contacts 15-21. The latter are connected to connections of resistor 22 interposed in the heating circuit of the incandescent cathode, this resistor serving to adjust the current of the tube.
To isolate the incandescent cathode from the alternating current network, the usual heating transformer 23 is used, while the time switch 24 serves to adjust the duration of the charge.
The device shown in FIG. 1 works as follows. If the contact cylinder is brought to position I, a connection is established between contacts 8 and 9, and also between contacts 15 and 16. A current flows from switch 6 through the transformer. 23, the lower part of the double switch 25, contacts 16 and 15 and return to switch 6. The incandescent cathode of the X-ray tube is, in this position of the contact cylinder, brought to the highest temperature. - vee achievable with the device.
If the time switch 24 is actuated, a current flows, during the time determined by the setting, through the coil of the relay switch 25, and a resistor 26 which was short-circuited until now, is inserted in the heating circuit. At the same time, this-
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Meanwhile, the upper part of the switch closes the current flowing through transformer 4 so that the lowest of the adjustable voltage values is applied to the primary coil of this transformer. The X-ray tube is then traversed by a strong current, but during the duration of the charge it drops to the value corresponding to the heating current which then occurs, as a result of the temperature drop of the cathode to incandescence.
The greater the duration of the charge, the greater the difference between the initial value and the value to which the tube current has fallen at the end of the charge period.
Therefore, the longer the time determined by the setting, the lower the average current of the tube.
For longer exposure times the difference becomes smaller, and after some time, eg 1 second, the current does not substantially decrease.
When the contact cylinder is moved again, increasing voltage values are switched on.
However, in each position of the cylinder the behavior of the load is the same, that is to say that at the time of switching on, the tube is loaded more strongly than at the end of the load period. However, the initial current intensity is always lower, because while it is true that in positions II-VI gradually increasing voltage stages are switched on, each time a larger part of the resistance 22 is interposed in the heating circuit.
In combination with the characteristic properties of the tube the ratios existing between the resistors can easily be designed so that the number of Watts consumed by the tube is the same in each position of the tube.
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contact cylinder and therefore substantially independent of any voltage adjustment at any time of load. If, for example, the tube voltage is 60 kv in position I and the initial current is 500 mil- liamperes, care can be taken that in position II, where the voltage is 65 kv, for example, the initial current intensity is approximately 460 milliamperes.
To the following positions correspond, for example, the values 70 kv and 430 milliamperes at position III, the values 75 kv and 400 milliampere at position IV, and so on, so that the product is always substantially the same. In this way the full load can always be applied to the tube so that it gives excellent efficiency.
At the end of the charging period the current through the coil of the switch 25 is cut off so that the high voltage is switched off, and at the same time the resistor 26 is shorted again.
In fig. 2 the voltage regulator 27 is mechanically connected to the time switch 24, which is interposed in this case in the primary circuit of the transformer 4, but which could also be interposed in a relay circuit. Regulator 27 regulates the voltage applied to heating transformer 25 from autotransformer 28. The longer the time set at switch 24, the lower the voltage produced in the heating circuit and the lower. hence the current of the tube.
Fig. 3 shows how the tension regulator 27 can be driven. At the end of the shaft 29 of the time adjustment knob is fixed a pin 30. If we turn the shaft 29 to the right, the pin 30 drives the coaxial disc 31, this pin bearing against a stop 32
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attached to the disc. The latter is wedged on the control shaft of the regulator 27, so that the adjustment of the charging time and that of the corresponding primary voltage of the transformer 23 take place at the same time. During the backward movement of the button of the time switch, which takes place during charging, the disc 31 remains in place since the pawl 33 engages in a notch 34 formed at the edge of the disc.
As soon, however, as the pin 30 returns to its home position, it disengages the pawl from the notch so that when the load ceases, the voltage regulator 27 can also return to the home position under the action of spring 35 and it is then ready for the next adjustment.
Since the actual switch does not differ from known constructions it will not have to be described in detail.
According to the construction shown in fig. 1, the stages of the assembly shown in fig. 2 can be such that for a certain time setting the power of the tube is independent of each position of the contact cylinder. Preferably, the graduation of the regulator 27 is such that for each time setting the quantity of energy applied to the tube is such that at the end of the charging period the temperature of the anode precisely reaches the maximum admissible value. , ie the tube is loaded up to the maximum value. The permissible load increase for a short exposure time is considerable.
In the tubes used in practice the permissible constant load for 0.02 sec., For example, can be up to three times greater than the maximum permissible continuous load. According to the invention, however, the shortest exposure times can be achieved by applying
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as the number of watts gradually decreases during charging.