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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES ELECTRIQUES A REGLAGE AUTOMATIQUE.
La présente invention vise des perfectionnements apportés à des systèmes électriques à réglage automatique de deux ou plusieurs circuits en fonction des variations d'une grandeur électrique quelconque. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, le réglage automatique de cer- tains générateurs de rayons X et notamment le réglage d'équipements à rayons X comportant un certain nombre de cathodes séparées et Indépendantes.
Il est courant de prévoir, dans les tubes à rayons X deux ou plusieurs filaments destinés à produire une ou plusieurs taches focales sur l'anti-cathode : une tache focale de petites dimensions permet;d'obtenir une meilleure définitition de l'image, tandis que les taches de plus grandes di- mensions permettent d'utiliser une émission plus intense et de réduire le temps @
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de pose.
Quand on utilise un tube à rayons X à filaments multiples,on doit prendre grand soin de ne pas élever, au-dessus d'une certaine limite, la température du filament destiné à fournir la tache focale de petites dimensions à cause des risques de détérioration de l'anti-cathode..L'opérateur doit par consé- quent avoir présente à l'esprit la nécessité de passer à l'autres filament et d'ac- croître ainsi les dimensions de la tache focale quand il déeire augmenter l'inten- sité du rayonnement X.
L'invention a pour objet un système de transfert automatique de la décharge d'une cathode à une autre, éliminant l'intervention de l'opérateur.
Conformément à certaines formes particulières de réalisation de l'invention, ce transfert automatique qui permet de passer de l'utilisation d'un filament à l'autre, peut être réalisé graduellement ou brusquement quand la tension du courant de chauffage est modifiée par l'opérateur.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avanta- ges de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels:
La Fig.l représente un tube à rayons X et un circuit conforme à l'invention.
La Fig.2 montre, à grande échelle, la face active de la cathode, et la Fig.3 celle de l'anti-cathode.
Les Fig.4 et 5 représentent des courbes illustrant l'invention.
La Fig.6 se rapporte à une variante des circuits.
La Fig.7 est une autre courbe mettant en évidence le fonctionne- ment du circuit de la Fig.6.
En se référant plus particulièrement à la Fig.l, on voit en coupe un tube à rayons X dont l'enveloppe est représentée en 10. L'anode qui peut être du type classique, est constituée par une pièce métallique massive 11 supportée à une extrémité de l'enveloppe 10 et munie d'une anti-cathode 12 qui peut être for- mée par une plaque de tungstène. La cathode qui fait face à l'anti-cathode compor- te deux filaments, 15 et 16, placés dans des logements parallèles prévus dans la pièce métallique 14.
Comme on le voit sur la Fig.2, ces filaments sont de différentes longueurs et sont disposés entre les faces inclinées de la pièce 14 de concentra- tion des rayons cathodiques, de telle sorte que les électrons qu'ils émettent sont dirigés vers une région focale commune de l'anti-cathode 12,
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A une extrémité, les filaments 15 et 16 sont connectés au conduc- teur d'amenée commun 19 qui est scellé dans le pied de lampe 20 à l'extrémité ca- thodique du tube. Les autres extrémités des filaments comportent respectivement des conducteurs d'amenée séparés 22 et 23 grâce auxquels ils peuvent être alimentés in- dépendamment par une source extérieure.
La pièce de concentration 14 comporte aussi un conducteur d'amenée 24 qui permet de la porter à un potentiel de polarisation approprié, de manière à obtenir la concentration des électrons émis par les fila- ments* La Pig.3 montre le recouvrement des taches focales 25 et 25' sur la surface de l'anti-cathode.
Pendant le fonctionnement du tube, une différence de potentiel est appliquée entre l'anode 11 et la structure de cathode par le secondaire du transfor mateur à haute tension 26, et les deux filaments sont alimentés par une source de courant alternatif représentée par le transformateur de chauffage 27. Le chauffage peut être réglé par une résistance variable 28 connectée dans le primaire du trans- formateur,
Les valeurs d'énergie respectives appliquées aux filaments sont déterminées par des impédanoes variables en circuit avec les filaments. Dans le dispositif de la Fig.l, le filament 15 destiné à produire la plus petite des deux taches focales est connecté aux bornes du secondaire du transformateur 27 en série avec un circuit qui comporte une branche inductive et une brandhe capacitive.
Cette dernière comprend le condensateur 30 et est connectée au filament 15 et à la sour- ce par un circuit allant d'un pôle à l'autre du transformateur 27 à travers les éléments suivants :conducteur d'amenée 23, filament 15, conducteur d'amenée 19, condensateur 30 et conducteur 31. La branche inductive est connectée aux bornes du condensateur 30 et comporte le filament 16 et une inductance constante, représen- tée en 34, en série avec une impédance variable.
Cette dernière peut être constituée par exemple par une réactance saturable comprennent un enroulement à courant alternatifw32 et un enroulement sa- turant 33 grâce auquel l'impédance de l'enroulement 32 peut être modifiée. Il est préférable que l'inductance 34 ait une valeur telle que, lorsque la réactance est saturée, les branches inductive et capacitive sont en résonance.
En examinant plus en détail le circuit décrit ci-dessus, on voit que les filaments peuvent être alimentés séparément et alternativement. C'est ainsi que, lorsque la réactance saturable n'est pas saturée, l'impédance de l'enroulement 32 peut être extrêmement élevée et il ne passe que peu ou pas de courant dans le filament 16. En même temps, un courant intense peut traverser le circuit qui com-
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-porte le filament 15 et le condensateur 30; mais si l'impédance est fortement ré- duite du fait d'un accroissement du courant dans l'enroulement de saturation 33, le courant dans le filament 16 peut atteindre une valeur relativement élevée limi- tée principalement par l'inductance 34.
De plus, si la résonance en parallèle est réalisée sur la réac- tance saturable, le courant absorbé par le condensateur 30 aura une valeur égale et une phase opposée à celui traversant l'inductance 34, de telle sorte que le courant résultant qui traverse le filament 15 peut être amené à une valeur relativement basse. On voit donc que, lorsque le filament 16 reçoit le maximum de courant de chauffage, le filament 15 en reçoit le minimum, la condition inverse étant égale- ment réalisable.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on ap- plique des moyens tels qu'on puisse passer automatiquement de l'utilisation d'un filament à celle d'un autre, suivant les variations de la différence de potentiel aux bornes du transformateur 27, commandée par la résistance 28. Ces moyens peu- vent être constitués par un dispositif à caractéristique non linéaire utilisé en association avec l'enroulement de saturation 33.
Le schéma de la Fig.l comporte un tel circuit type série à carac- téristique non linéaire formé par un condensateur 37, par une résistanoe 38 et par une inductance non linéaire 39 qui peut consister, par exemple, en une réactance à circuit magnétique fermé et tel qu'il se sature pour certaines valeurs du courant de fonctionnement.
Quand le potentiel alternatif appliqué aux bornes d'un tel cir- cuit non linéaire augmente, le courant augmente aussi lénéairement jusqu'à un certain point pour lequel l'inductance à caractéristique non linéaire se rapproche de la résonance avec la capacité du circuit. A ce point, si la caractéristique de saturation de l'inductance est convenablement choisie, le courant peut s'accroître soudainement jusqu'àu- valeur égale à plusieurs fois sa valeur antérieure. La ra- pidité de cette variation dépend en partie de la résistance du circuit non linéaire; elle diminue en général quand la résistance augmente.
On a représenté Flg.4 l'intensité I en fonction de la tension V appliquée au circuit non linéaire pour diverses valeurs de la résistance du circuit Pour les fortes valeurs de cette résistance, la variation de I est représentée par les courbes A-B-C de la Fig.4; le passage du courant d'une valeur faible à une va leur forte se fait graduellement, et pour des valeurs relativement élevées de la résistance, l'allure du phénomène est sensiblement linéaire.
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Mais pour une valeur particulière de la résistance, la variation de I peut être très brusque; elle est alors provoquée par une très légère variation de V dans un sens ou dans l'autre : c'est ce que montre la courbe D où la transi- tion entre les valeurs faibles et les valeurs élevées du courant I est très abrupte et présente l'allure de l'action d'un relais. Pour des valeurs plus faibles encore de la résistance, il peut arriver que le retour aux valeurs faibles du courant se produise seulement pour une tension différente de celle qui a produit un accrois- sement: c'est ce que montrent les courbes D et E : cette dernière correspond à la décroissance de V et on voit que la diminution brusque de I se produit pour une va- leur plus faible de V que son augmentation brusque.
Dans la forme décrite de réalisation de l'invention on utilise un circuit non linéaire dont la caractéristique a une seule forme, analogue à celle de la courbe D de la fig.4. Dans ces conditions, quand on dépasse une certaine va- leur critique de la tension d'alimentation, le courant dans le circuit non linéaire augmente rapidement jusqu'à une valeur plus élevée à laquelle correspond un accrois- sement de la chute de tension aux bornes du condensateur 37. Cette chute de ten- sion accrue, qui agit par l'intermédiaire d'un redresseur 42 et de l'enroulement de saturation 33, réduit l'impédance 32 à une valeur faible.
Comme indiqué précédem- ment, cette dernière variation estaccompagnée d'un accroissement brusque de la valeur du courant de chauffage du filament 16, ainsi que d'une diminution brusque du courant fourni au filament 15 c'est ce que montre la courbe F de la Fig.5 qui représente les variations du courant dans le filament 15, la courbe G représentant les variations correspondantes dans le filament 16.
Ce dispositif permet donc à l'opérateur de régler la résistance 28 à la valeur qui fournit l'intensité des rayons X voulue, sans avoir à se préoccuper du transfert d'un filament à l'autre. D'apràs ce qui précède, on voit que la com- mutation sur le filament qui fournit la plus grande tache focale peut être obtenue automatiquement grâce au circuit décrit ci-dessus dans tous les cas où l'énergie appliquée au tube dépasse une valeur de sécurité prédéterminée.
Dans certains cas, il est désirable que la transition d'un fila- ment à l'autre soit progressive au lieu d'être brusque.
Dans la Fig.6 on a représenté,à titre de variante, une forme de réalisation modifiée qui permet de l'effectuer automatiquement. Dans le schéma re- présenté, le filament 15 correspond à celui décrit précédemment et qui fournit la plus petite tache focale, tandis que le filament 16 fournit la grande. Comme dans le cas précédent, ces deux filaments sont alimentés par la source commune 44 en
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série avec une résistance 45 de réglage.
Le filament 15 est shunté par une impédance variable qui comporte, dans le cas représenté, l'enroulement à courant alternatif.147 d'une réactance sa- turable dont l'enroulement de saturation est désigné en 48. Une impédance analogue comportant les enroulements 49 et 50 est placée en série avec le filament 16. La commande du transfert est effectuée par un circuit non linéaire comprenant une in- ductance 52, un condensateur 53 et une résistance 54. Pour obtenir une transition aussi graduelle que possible, la résistance 54 a une valeur relativement élevée de telle sorte que la caractéristique du circuit correspond par exemple à la cour- be A de la fig.4.
Dans ces conditions, les enroulements de saturation 48 et 50 re- liés aux bornes du condensateur 53 en série avec le redresseur 56 et la résistance de stabilisation 57 ne sont que légèrement alimentés tant que la tension demeure inférieure à celle qui provoque la saturation de l'inductance 52; ils sont alimen- tés par un courant graduellement croissant quand la tension défasse cette valeur.
La Fig.7 représente le transfert correspondant : la courbe H car- respond à la variation du courant dans le filament 15, tandis que la courbe k correspond aux variations du courant dans le filament 16. La résistance 58 connec- tée en série avec le filament 15, donne la certitude que la source 44 ne sera pas mise en courtcircuit quand l'enroulement 47 est complètement saturé.
A l'examen de la Fig.7, on voit que la présente invention procura une méthode permettant l'utilisation d'un tube à rayons X à plusieurs filaments telle qu'un seul filament puisse être alimenté jusqu'à une certaine valeur de la tension d'alimentation, et les deux filaments fonctionnent simultanément pour des valeur supérieures de cette tensions; les conditions de fonctionnement pouvant être telles que la tache cathodique de dimensions moindres ne soit jamais surchar- gée. Ceci est vrai même quand les deux taches focales sont superposées ou se che- vauchent sur l'anti-cathode, puisque l'énergie combinée fournie aux deux filaments dans la région occupée par la plus petite des deux taches, peut être limitée dans des conditions telles qu'elle ne dépasse pas une valeur prédéterminée.
L'invention a été décrite comme appliquée à un tube à rayons X, mais on conçoit qu'elle puisse l'être à d'autres systèmes, par exemple aux systè- mes d'éclairage des théâtres dans le cas où l'on désire passer d'un groupe à un autre fournissant plus de lumière.
Il est également à noter que les circuits décrits ci-dessus peu- vent être remplacés par d'autres circuits de caractéristiques analogues.
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Bien que l'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réali- sation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières , données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère res- trictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même ob- jet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le ca- dre de l'invention.