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Appareils à rayons X.
On connaft des appareils à rayons X, dans lesquels un transformateur à haute tension et un tube à rayons X sont logés conjointement dans une enveloppe commune portée par un support.
Tant qu'il s'agit d'applications ne nécessitant que des tensions relativement faibles, il n'y a pas de difficultés particulièrement grandes pour maintenir le poids de ces appa- reils dans des limites pratiques. Toutefois, il est évident que les dimensions de l'appareil s'agrandissent pour des ten- sions de service relativement élevées. C'est pourquoi dans les appareils fonctionnant avec des tensions élevées, le tube et le transformateur sont montés le plus souvent séparément, la
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haute tension étant amenée au tube par des câbles souples.
Par exemple, pour les installations de thérapie profonde, l'unité mobile acquiert un poids élevé si le tube et le transformateur sont réalisés en un même ensemble. De ce fait, des conditions particulières et difficiles à satisfaire sont imposées au dispositif de support, ce qui est à considérer comme un inconvénient des appareils de ce genre.'
La présente invention a pour but d'éliminer cet inconvénient et est relative à un appareil à rayons X, dans lequel la source de haute tension, qui est entourée par une enveloppe métallique et fait corps avec le tube à rayons X, est constituée par un transformateur à haute tension et un montage multiplicateur de voltage.
Ilparait singulier de vouloir réduire le poids de 1''installation par l'addition de plusieurs pièces de cons- truction requises en vue du montage multiplicateur, telles que des condensateurs et tubes redresseurs et, en effet, cette intention ne peut être réalisée facilement en pratique.
On a déjà proposé de loger l'installation à rayons X à l'in- térieur de l'espace de traitement en construisant les trans- formateurs, condensateurs, redresseurs et un tube à rayons X de manière à former un même ensemble dans un bottier commun mis à la terre, mais cet assemblage n'a pas permis de fabri- quer un appareil d'un poids tellement petit qu'on puisse sus- pendre l'ensemble de façon mobile.
L'invention est fondée sur la constatation que le montage multiplicateur de tension permet de réaliser une éco- nomie considérable du poids, pourvu qu'on remplisse une con- dition qu'on va expliquer en détail plus loin.
Un appareil conforme à l'invention fonctionnant avec une tension de service de 200 Kilovolts, par exemple, n'a be- soin que du demi-poids environ d'un appareil qui est constitué
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par un transformateur et par un tube à rayons X y raccordé directement.
Ce résultat inattendu peut être expliqué comme suit.
Le poids d'un appareil constitué en substance par un tube à rayons X et un transformateur à haute tension logés dans un boitier commun, s'accroît rapidement conformément à la tension et, pour des tensions supérieures à 100 Kilo- volts, dans une mesure plus que proportionnelle à la ten- sion. Cette augmentation du poids est à attribuer-principa- lement au transformateur à haute tension. Si l'on produit la même tension au moyen d'un montage de Greinacher, un trans- formateur pour la demi-tension suffira. De ce fait, le poids du transformateur se réduit de plus de la moitié.
Le tube à rayons X participe également à la ré- duction du poids. En effet, si le tube est alimenté en un voltage continu, les dimensions du tube, comme on le sait, peuvent devenir considérablement plus petites que dans le cas d'alimentation en tension alternative, ce qui résulte en une réduction des dimensions de l'appareil. D'autre part, la sécurité de service de l'appareil également est perfec- tionnée par suite d'alimentation en tension redressée.
L'utilisation d'un montage multiplicateur de tension ne nécessite cependant pas seulement l'addition de condensa- teurs et de tubes redresseurs, mais aussi de transformateurs de chauffage.
Les appareils fonctionnant avec de faibles puissan- ces, dans lesquels le tube est alimenté directement par le transformateur à haute tension et un réglage de l'intensité de courant n'est pas requis, peuvent être livrés sans l'utili- sation d'un transformateur de chauffage. Le courant de chauf- fage peut dans ce cas être emprunté à une partie de l'enrou- lement secondaire du transformateur à haute tension.
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Si l'on désire que le courant de chauffage puisse être réglé, il faut incorporer à l'appareil, en cas où la ca- thode incandescente n'est pas miseàlaterre, un transformateur à courant de chauffage.
Avec l'utilisation, comme source de haute tension, d'un transformateur à haute tension comportant un montage de Greinacher, on a besoin d'un autre transformateur à cou- rant de chauffage servant à l'alimentation de la cathode incandescente, qui n'est pas reliée au transformateur, de l'un des tubes redresseurs. Si l'on ne désire pas de réglage de la tension, l'autre cathode incandescente peut être ali- mentée par l'enroulement à haute tension. Toutefois, la hau- te tension doit être le plus souvent réglable et dans ce cas il faut incorporer un transformateur à courant de chauffage également pour le second tube redresseur, parce que le cou- rant de chauffage du tube redresseur ne doit pas être varié par suite du réglage de. la haute tension.
Avec l'utilisation de plusieurs groupes de conden- sateur-redresseur il faut incorporer un transformateur à cou- rant de chauffage pour chaque tube redresseur supplémentaire.
Ces transformateurs possèdent un poids tellement élevé qu'ils rendent illusoire la réduction du poids par rap- port aux appareils comportant un tube alimenté directement par le transformateur.
Conformément à l'invention, avec l'utilisation d'un montage multiplicateur de tension on peut néanmoins réaliser cette réduction de poids du transformateur à haute tension et celà en alimentant en courant de 106 périodes par exemple, et par un générateur de haute fréquence installé séparément, les cathodes incandescentes des tubes à décharges à haute tension qui présentent une grande différence de potentiel par rapport à la terre et ne sont pas reliées au transfor- @
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mateur. L'énergie du générateur de haute fréquence peut être transmise aux cathodes incandescentes au moyen de transfor- mateurs à courant de chauffage.
Pour le courant de haute fré- quence et à une énergie déterminée les transformateurs pose - dent un poids bien inférieur que pour le courant de basse fréquence. Cest pourquoi il y a pourtant avantage à uti- liser un montage multiplicateur de tension pour les appareils à rayons X comportant un tube et une source de haute tension construits en un même ensemble.
L'alimentation du circuit de haute tension égale- ment peut s'effectuer par du courant alternatif de haute fré- quence. Ceci nécessite, cependant, l'utilisation d'un géné- rateur pour une puissance dans un autre ordre de grandeur (par exemple 1 Kilowatt). C'est pourquoi ce procédé ne sera ré- munérateur que pour des installations fonctionnant avec des tensions relativement élevées.
Dans un appareil conforme à l'invention, on peut se passer de transformateurs à courant de chauffage pour les cathodes incandescentes qui sont reliées directement à un condensateur de haute tension en amenant le courant de chauf- fage à haute fréquence aux cathodes incandescentes à travers les condensateurs de haute tension du montage multiplica- teur de tension. Dans ce cas, l'économie de poids est même considérablement plus grande.
Si l'appareil comporte un montage de Greinacher comprenant des condensateurs mis à la terre, la disposition devient très simple, si les capacités sont constituées cha- cune par deux condensateurs mis en parallèle par rapport au courant du tube. Ces condensateurs sont reliés entre eux, du côté de haute tension, par la cathode incandescente adjacente et sont raccordés chacun, du c8té de basse tension, à une borne du générateur de haute fréquence de façon qu'ils soient,.,,
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mis en série par rapport au courant de chauffage.
Les avantages de l'invention sont d'importance par- ticulière lorsqu'il s'agit de tensions relativement élevées.
Pour une tension de 300 Kilovolts, l'ensemble du transformateur et du tube à rayons X a un poids de plusieurs centaines de kilogrammes.
Pour les appareils mobiles l'assemblage du tube à rayons X et du transformateur ne convient plus, s'ils'agit d'un poids tellement élevé. Un appareil conforme à l'inven- tion comportant un transformateur pour 100 Kilovolts et un montage multiplicateur accessoire pour une tension totale de 300 Kilovolts a un poids inférieur à 100 kg.
Par exemple., il n'est pas question qu'on puisse fi- xer à un support, d'une façon facilement mobile un appareil de thérapie pour 400 Kilovolts qui est constitué par un trans- formateur et un tube à rayons X. Conformément à l'invention, on peut fabriquer pour cette tension un ensemble pratique et transportable encore avec un poids d'environ 100 kgs., en utilisant un transformateur pour 100 Kilovolts et quatre groupes de condensateur-redresseur. En effet, ce n'est qu'à partir de tensions de cet ordre de grandeur que l'invention '. permet la réalisation.sous forme d'un ensemble.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Fig. l est le schéma de connexions et la fig. 2 montre une coupe de l'appareil.
La fig. 1 représente le schéma d'un montage de
Greinacher. Le tube 1 à rayons X est alimenté par les capaci- tés 2 et 3. Ces capacités sont constituées chacune par deux condensateurs désignés par 4-5 et 6-7 respectivement. Les condensateurs sont chargés par un courant alternatif redres-
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sé. Le courant est fourni par un transformateur comportant un enroulement primaire 8 pour la basse tension et un enroule- ment secondaire 9 pour la haute tension (par exemple 100 Kilovolts) . Dans le circuit de courant de charge du conden- sateur 2 est intercalé le tube redresseur 10 comportant une cathode incandescente 11 et une anode 12. Le condensateur 3 est chargé par la phase opposée du courant alternatif à travers le tube redresseur 13, dont la cathode incandescente est désignée par 14 et l'anode par 15.
Les condensateurs 2 et 3 et l'une des extrémités de l'enroulement à haute tension 9, ainsi que le noyau de fer de ce transformateur sont reliés au boîtier 16 mis à la terre qui renferme la source de haute tension. Le condensateur 2 est relié à l'anode 17 du tube 1 à rayons X et le condensateur 3 à la cathode incandescente 18. Le tube 1 reçoit donc la totalité des tensions des capacités 2 et 3, de sorte que la tension de l'enroulement à haute tension 9 est doublée.
Les condensateurs 4 et 5 de la capacité 2 sont reliés chacun à l'une des extrémités de la cathode incandescente 11 du tube redresseur 10 et les condensateurs 6 et 7 de la capacité 3 à l'une des extrémités de la cathode incandescente 18 du tube 1 à rayons X. Du coté de basse tension, les condensateurs 4- 5 et 6-7 respectivement sont reliés chacun à l'une des bornes 19 et 20 d'un générateur de haute fréquence 21.
Le générateur de haute fréquence 21 peut être cons- titué par un petit émetteur à tubes pour 100 Watts, ,par exem- ple, ayant une longueur d'ondes de 300 mtr. par exemple. Un courant circule du générateur de haute fréquence à la cathode incandescente 11 à travers les condensateurs 4 et 5 avec le résultat que ladite cathode incandescente reçoit sa tempé- rature d'émission. Il circule également un courant de haute fréquence à la cathode incandescente 18 à travers la ré- sistance de réglage 22 et les condensateurs 6 et 7 portant ainsi @
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cette cathode à sa température d'incandescence. Les conden- sateurs 4-5 et 6-7 respectivement sont donc montés en série par rapport au courant de chauffage à haute fréquence.
La chute de tension produite aux condensateurs 4,5, 6 et 7 par le courant de haute fréquence est extrêmement faible par rapport à la haute tension de l'enroulement de transformateur 9 par suite de la haute fréquence du courant alternatif. Pour une capacité de 0,5 microfarads par conden- sateur de 106 périodes par seconde, la chute de tension sans Watts' pour un courant de chauffage de 10 ampères, est de 3 volts, par exemple, ce qui n'a donc pas d'influence sur la tension du tube.
Pour le chauffage de la cathode incandescente 14 du tube redresseur 13, on a prévu un transformateur à courant de chauffage 23 dont l'enroulement primaire est raccordé au générateur de haute fréquence. Le transformateur 23 n'a besoin que d'un noyau en fer très léger, étant destiné à la haute fréquence, mais il doit comporter entre ses en- roulements un isolement qui suffit pour la tension totale de l'enroulement de transformateur 9. C'est donc un avan- tage important qu'on puisse économiser deux transformateurs de ce genre en utilisant les condensateurs de haute tension comme conducteurs d'alimentation des cathodes 11 et 18.
Pour des tensions supérieures à 200 Kilovolts il est recommandé de monter sur les tubes redresseurs un autre groupe de condensateur-redresseur de manière que l'alimenta- tion des cathodes incandescentes puisse s'effectuer égale- ment en courant de haute fréquence conformément au brevet français 801766. Si on le désire, le nombre de condensateurs et de tubes redresseurs peut être augmenté encore.
L'appareil représenté sur la fig. 2 partiellement en coupe, partiellement en plan, est construit conformément au
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montage de la fig. l. Il est constitué par deux parties principales 25 et 26, dont la première renferme la source de haute tension et la seconde contient le tube à rayons X.
Une enveloppe oblongue métallique 27 est constituée par deux parties cylindriques 28 et 29 et une partie médiane élargie 30. La partie médiane 30 comporte le transformateur à haute tension, un transformateur cuirassé., dont le noyau en fer est désigné par 31 et les enroulements par 32. L'une des extrémités de l'enroulement à haute tension de ce trans- formateur doit être supposée reliée au noyau, l'autre à l'ex- trémité adjacente de la cathode incandescente du tube re- dresseur 33. Le tube redresseur est monté dans la partie cylindrique 29 de façon coaxiale par rapport à l'enveloppe 27. Il est construit comme un tube électro-ionique, muni de manière connue d'anneaux métalliques 34 et de condensateurs 35 pour la division de la tension, et il peut avoir de trèsfaibles dimensions, ce qui augmente- la réduction du poids.
Une circonstance importante pour la présente inven- tion est aussi que les redresseurs électro-ioniques peuvent comporter une cathode à oxyde qui., comme on le sait, n'a be- soin que d'une faible énergie de chauffage.
Dans la partie cylindrique 28 est monté, de façon symétrique par rapport au transformateur, un deuxième tube redresseur 36 qui est de la même construction que le tube 33 et est entouré par un jeu de condensateurs annulaires 37 pour la division de la tension. L'extrémité anodique du tube 36 est dirigée vers le transformateur et son anode, ainsi que la cathode incandescente du tube 33, sont reliées à la borne de haute tension du transformateur.
La partie cylindrique 29 de l'enveloppe 27 comporte en outre, deux condensateurs de haute tension 38 et 39. On doit s'imaginer qu'une électrode de l'un des condensateurs est reliée à l'anode du tube 33.et à une borne de raccordement
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d'un dispositif bi-polaire de contact à fiches 40, une électrode de l'autre condensateur étant reliée à l'autre borne du dispositif de contact à fiches 40. L'une des deux autres électrodes du condensateur est reliée à l'enveloppe 27, l'autre étant munie d'un conducteur d'alimentation de courant 66 (fig.l) qui n'a besoin d'être isolé par rapport à l'enveloppe 27 que pour une faible tension. La partie 28 contient deux condensateurs de haute tension 41 et 42 de va- leur égale.
L'une des électrodes de chacun de ces condensateurs est reliée à l'une des extrémités de la cathode incandescente du tube redresseur 36. L'une des deux autres électrodes est reliée à l'enveloppe 27 et l'autre à un conducteur d'alimen- tation de courant 67 (fig.l) qui est isolée par rapport à l'enveloppe 27 pour une faible tension. L'une des électrodes du condensateur, qui est reliée à la cathode incandescente du tube 36 est reliée encore à un dispositif unipolaire de contact à fiches 43 qui est monté dans la partie 28 de la même manière que le dispositif 40.
L'enveloppe 27 présente deux parties transversales 44 et 45 situées symétriquement par rapport au milieu. Ces pièces transversales sont munies des brides 46 et 47 aux- quelles est fixée, de façon démontable, une enveloppe cylin- drique 50 dont les extrémités comportent les genouillères 48 et 49. L'enveloppe métallique 50 renferme le tube 51 à rayons X. La paroi du tube à rayons X est constituée par un cylindre métallique 52 mis à la terre et par des parties rentrantes de verre dont l'une est visible sur le dessin et est désignée par 53. Des corps isolants 54 sont cimen- tés sur les pièces en verre 53 de façon,à éviter des entre- fers.
Dans les genouillères sont ménagés des isolateurs de traversée 56, par lesquels passent les fils d'alimenta- tion du tube à rayons X. Ces isolateurs de traversée s'éten-
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dent jusque dans les appendices 44 et 45 et portent les contacts opposés pour les dispositifs de contact à fiches
40 et 43. Le tube à rayons X peut donc être échangé très facilement.A cet effet on n'a qu'à détacher la fixation des brides 46 et 47.
Le système cathodique du tube à rayons X est dé- signé par 56. Pour être complet.. la cathode à incandescence est indiquée en traits pointillés. Ses conducteurs d'alimen- tation de courant passent, à travers un dispositif bi-polaire de contact à fiches 62 dans l'isolateur 55, aux contacts du dispositif de contact à fiches 40 et sont ainsi reliés aux deux condensateurs 38 et 39. Le conducteur d'alimentation de l'anode 57 est relié de façon analogue au contact du dispositif de contact à fiches 43 et, par conséquent, à la cathode du tube 36 et aux condensateurs 41 et 42.
Puisqu'il est alimenté en courant de haute fréquence, le transformateur de oourant de chauffage désigné par 23 sur la fig. 1, présente un volume assez petit pour qu'il puisse être appliquée sous forme d'un anneau 58, autour de l'extrémité de la cathode incandescente du tube 33. Ce trans- formateur sert à l'alimentation de la cathode du tube 33.
L'une des extrémités de son enroulement primaire est reliée à l'enveloppe 27, l'autre extrémité étant munie du conducteur d'alimentation de courant 68 de la fig. 1, qui est relié de l'enveloppe vers l'extérieur de façon à être isolé con- tre de faibles tensions.
Les conducteurs de courant légèrement isolés du transformateur 58 et des condensateurs sont, comme il ressort de la fig. 1 à relier à l'une des bornés du générateur de hau- te fréquence., dont l'autre borne ainsi que l'enveloppe 27 sont mises à la terre.
Dans la paroi métallique 52 du tube à rayons X est
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ménagée, opposée à l'anode 57, une fenêtre 63 destinée au passage des rayons X. La partie médiane du tube est entou- rée par un revêtement 64 de plomb qui se trouve entre la paroi du tube et l'enveloppe 50 et sert à l'absorption de rayons X indésirables. Une ouverture 65 sert au passage du faisceau effectif de rayons X.
Au point de vue de la construction, l'enveloppe 27 est constituée par deux moitiés qui, au milieu, sont fixées l'une à l'autre et sont raccordées dans un plan perpendi- culaire à l'axe de l'enveloppe. Elle est suspendue, de façon rotative autour de son axe, à un dispositif de support 59 au moyen des anneaux 60 et 61 qui entourent l'enveloppe.
L'appareil qui, dans la construction précitée, convient très bien à être utilisé pour les installations de thérapie et peut avoir un poids inférieur à 100 kilogrammes, y compris le tube à rayons X, est assez facilement mobile et le dis- positif de support peut être fixé à un bras de support ré- glable dans le sens de la hauteur et, éventuellement, dans le sens horizontal. Dans un appareil fonctionnant avec des tensions supérieures à 200 Kilovolts, dont le tube à rayons X est alimenté directement par le transformateur, une telle construction demanderait une construction de support impra- ticablement lourde en raison du poids beaucoup plus élevé.
C'est pourquoi dans ces appareils on a renoncé jusqu'ici au réglage dans le sens de la hauteur de l'appareil lui- même, l'ajustage devant être effectué par élévation et par abaissement de la table de thérapie. L'invention permet de suspendre de façon mobile l'appareil complet comme on l'a fait jusqu'ici avecle tube à rayons X seul, tandis qu'on peut se dispenser de l'utilisation des câbles gênants de haute tension.
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X-ray machines.
X-ray machines are known in which a high voltage transformer and an X-ray tube are housed together in a common envelope carried by a support.
As long as these are applications requiring only relatively low voltages, there is no particularly great difficulty in keeping the weight of such apparatus within practical limits. However, it is evident that the dimensions of the apparatus increase for relatively high operating voltages. This is why in devices operating with high voltages, the tube and the transformer are most often mounted separately, the
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high voltage being brought to the tube by flexible cables.
For example, for deep therapy installations, the mobile unit acquires a high weight if the tube and the transformer are made in the same assembly. As a result, particular conditions which are difficult to satisfy are imposed on the support device, which is to be considered as a drawback of devices of this type.
The object of the present invention is to eliminate this drawback and relates to an X-ray apparatus, in which the high voltage source, which is surrounded by a metal casing and is integral with the X-ray tube, consists of a high voltage transformer and voltage multiplier assembly.
It seems singular to want to reduce the weight of the installation by the addition of several construction parts required for the multiplier assembly, such as capacitors and rectifier tubes and, indeed, this intention cannot be easily achieved by convenient.
It has already been proposed to house the X-ray installation inside the treatment space by constructing the transformers, capacitors, rectifiers and an X-ray tube so as to form the same assembly in a housing. common ground, but this assembly did not make it possible to manufacture an apparatus of such a small weight that the whole could be suspended in a mobile manner.
The invention is based on the observation that the tension multiplier assembly enables a considerable saving in weight to be achieved, provided that a condition which will be explained in detail below is fulfilled.
An apparatus according to the invention operating with an operating voltage of 200 kilovolts, for example, needs only about half the weight of an apparatus which consists of
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by a transformer and by an X-ray tube connected directly to it.
This unexpected result can be explained as follows.
The weight of an apparatus consisting essentially of an X-ray tube and a high-voltage transformer housed in a common box, increases rapidly in accordance with the voltage and, for voltages above 100 kilovolts, to an extent more than proportional to the voltage. This increase in weight is mainly due to the high voltage transformer. If the same voltage is produced by means of a Greinacher circuit, a transformer for the half voltage will suffice. As a result, the weight of the transformer is reduced by more than half.
The X-ray tube also helps to reduce weight. Indeed, if the tube is supplied with DC voltage, the dimensions of the tube, as is known, can become considerably smaller than in the case of AC voltage supply, which results in a reduction in the dimensions of the tube. apparatus. On the other hand, the operational safety of the device is also improved as a result of the rectified voltage supply.
However, the use of a voltage multiplier circuit does not only require the addition of capacitors and rectifier tubes, but also of heating transformers.
Devices operating with low powers, in which the tube is supplied directly by the high voltage transformer and an adjustment of the current intensity is not required, can be delivered without the use of a heating transformer. In this case, the heating current can be taken from part of the secondary winding of the high voltage transformer.
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If it is desired that the heating current can be regulated, it is necessary to incorporate in the apparatus, in case the incandescent cathode is not put to match, a heating current transformer.
With the use as a high voltage source of a high voltage transformer with a Greinacher circuit, a further heating current transformer is needed for the power supply of the incandescent cathode, which is not required. 'is not connected to the transformer, from one of the rectifier tubes. If voltage adjustment is not desired, the other incandescent cathode can be supplied by the high voltage winding. However, most often the high voltage must be adjustable and in this case it is necessary to incorporate a transformer with heating current also for the second rectifier tube, because the heating current of the rectifier tube must not be varied by further adjustment of. high voltage.
When using more than one capacitor-rectifier group it is necessary to incorporate a heating current transformer for each additional rectifier tube.
These transformers have such a high weight that they make it illusory to reduce the weight compared to devices comprising a tube supplied directly by the transformer.
According to the invention, with the use of a voltage multiplier assembly, this weight reduction of the high voltage transformer can nevertheless be achieved by supplying current of 106 periods for example, and by a high frequency generator installed separately, the incandescent cathodes of high-voltage discharge tubes which have a large potential difference with respect to the earth and are not connected to the transformer.
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mateur. The energy of the high frequency generator can be transmitted to the incandescent cathodes by means of heating current transformers.
For high frequency current and at a given energy, transformers have a much lower weight than for low frequency current. This is why there is nevertheless an advantage in using a voltage multiplier assembly for X-ray apparatus comprising a tube and a high voltage source constructed in the same assembly.
The high voltage circuit can also be supplied by high frequency alternating current. This requires, however, the use of a generator for power in another order of magnitude (eg 1 kilowatt). This is why this process will only be profitable for installations operating with relatively high voltages.
In an apparatus according to the invention, it is possible to dispense with heating current transformers for the incandescent cathodes which are connected directly to a high voltage capacitor by supplying the high frequency heating current to the incandescent cathodes through the incandescent cathodes. high voltage capacitors of the voltage multiplier assembly. In this case, the weight saving is even considerably greater.
If the apparatus comprises a Greinacher assembly comprising grounded capacitors, the arrangement becomes very simple, if the capacitors are each formed by two capacitors placed in parallel with respect to the tube current. These capacitors are connected together, on the high voltage side, by the adjacent incandescent cathode and are each connected, on the low voltage side, to a terminal of the high frequency generator so that they are,. ,,
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put in series with respect to the heating current.
The advantages of the invention are of particular importance when it comes to relatively high voltages.
For a voltage of 300 kilovolts, the whole transformer and X-ray tube weighs several hundred kilograms.
For mobile devices the assembly of the x-ray tube and the transformer is no longer suitable, if it is such a heavy weight. An apparatus according to the invention comprising a transformer for 100 kilovolts and an accessory multiplier assembly for a total voltage of 300 kilovolts has a weight of less than 100 kg.
For example, there is no question of being able to attach to a support, in an easily movable manner, a therapy apparatus for 400 kilovolts which consists of a transformer and an X-ray tube. according to the invention, it is possible to manufacture for this voltage a practical and still transportable unit with a weight of about 100 kgs., using a transformer for 100 kilovolts and four groups of capacitor-rectifier. Indeed, it is only from voltages of this order of magnitude that the invention '. allows the realization. in the form of a set.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of example, will make it easier to understand how the invention can be implemented.
Fig. l is the connection diagram and fig. 2 shows a section of the apparatus.
Fig. 1 shows the diagram of an assembly of
Greinacher. X-ray tube 1 is supplied by capacitors 2 and 3. These capacitors each consist of two capacitors designated by 4-5 and 6-7 respectively. The capacitors are charged by a rectified alternating current.
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se. The current is supplied by a transformer comprising a primary winding 8 for the low voltage and a secondary winding 9 for the high voltage (for example 100 kilovolts). In the charging current circuit of the capacitor 2 is interposed the rectifier tube 10 comprising an incandescent cathode 11 and an anode 12. The capacitor 3 is charged by the opposite phase of the alternating current through the rectifier tube 13, of which the cathode incandescent is designated by 14 and the anode by 15.
The capacitors 2 and 3 and one end of the high voltage winding 9, as well as the iron core of this transformer are connected to the earthed case 16 which encloses the high voltage source. The capacitor 2 is connected to the anode 17 of the X-ray tube 1 and the capacitor 3 to the incandescent cathode 18. The tube 1 therefore receives all the voltages of the capacitors 2 and 3, so that the voltage of the winding high voltage 9 is doubled.
The capacitors 4 and 5 of the capacity 2 are each connected to one end of the incandescent cathode 11 of the rectifier tube 10 and the capacitors 6 and 7 of the capacity 3 to one end of the incandescent cathode 18 of the tube 1 X-ray. On the low voltage side, the capacitors 4-5 and 6-7 respectively are each connected to one of the terminals 19 and 20 of a high frequency generator 21.
The high frequency generator 21 may be a small tube transmitter for 100 Watts, for example having a wavelength of 300 mtr. for example. Current flows from the high frequency generator to the glowing cathode 11 through the capacitors 4 and 5 with the result that said glowing cathode receives its emission temperature. There is also a high frequency current flowing at the incandescent cathode 18 through the tuning resistor 22 and the capacitors 6 and 7 thus carrying @
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this cathode at its incandescence temperature. The capacitors 4-5 and 6-7 respectively are therefore connected in series with respect to the high frequency heating current.
The voltage drop produced at capacitors 4, 5, 6 and 7 by the high frequency current is extremely small compared to the high voltage of the transformer winding 9 due to the high frequency of the alternating current. For a capacity of 0.5 microfarads per capacitor of 106 periods per second, the voltage drop without Watts' for a heating current of 10 amperes, is 3 volts, for example, which therefore has no effect. influence on the tube tension.
For the heating of the incandescent cathode 14 of the rectifier tube 13, a heating current transformer 23 is provided, the primary winding of which is connected to the high frequency generator. The transformer 23 only needs a very light iron core, being intended for high frequency, but it must have between its windings an insulation which is sufficient for the total voltage of the transformer winding 9. C It is therefore an important advantage that two such transformers can be saved by using the high voltage capacitors as supply conductors for the cathodes 11 and 18.
For voltages greater than 200 kilovolts, it is recommended to mount another group of capacitor-rectifier on the rectifier tubes so that the supply of the incandescent cathodes can also be carried out with high frequency current in accordance with the French patent. 801766. If desired, the number of capacitors and rectifier tubes can be further increased.
The apparatus shown in FIG. 2 partially in section, partially in plan, is constructed in accordance with
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assembly of fig. l. It consists of two main parts 25 and 26, the first of which contains the high voltage source and the second contains the x-ray tube.
An oblong metal casing 27 is formed by two cylindrical parts 28 and 29 and an enlarged middle part 30. The middle part 30 comprises the high voltage transformer, an armored transformer., Whose iron core is designated by 31 and the windings by 32. One end of the high voltage winding of this transformer should be assumed to be connected to the core, the other to the adjacent end of the incandescent cathode of the rectifier tube 33. The rectifier tube is mounted in the cylindrical portion 29 coaxially with respect to the casing 27. It is constructed as an electro-ionic tube, provided in known manner with metal rings 34 and capacitors 35 for dividing the voltage, and it can have very small dimensions, which increases the weight reduction.
An important circumstance for the present invention is also that the electroionic rectifiers can include an oxide cathode which, as is known, needs only low heating energy.
In the cylindrical part 28 is mounted, symmetrically with respect to the transformer, a second rectifier tube 36 which is of the same construction as the tube 33 and is surrounded by a set of annular capacitors 37 for dividing the voltage. The anode end of tube 36 is directed towards the transformer and its anode, as well as the incandescent cathode of tube 33, are connected to the high voltage terminal of the transformer.
The cylindrical part 29 of the casing 27 further comprises two high voltage capacitors 38 and 39. It should be imagined that an electrode of one of the capacitors is connected to the anode of the tube 33. And to an electrode. connection terminal
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of a bi-polar pin contact device 40, one electrode of the other capacitor being connected to the other terminal of the pin contact device 40. One of the other two electrodes of the capacitor is connected to the casing 27, the other being provided with a current supply conductor 66 (fig.l) which only needs to be isolated from the casing 27 for a low voltage. Part 28 contains two high voltage capacitors 41 and 42 of equal value.
One of the electrodes of each of these capacitors is connected to one end of the incandescent cathode of the rectifier tube 36. One of the other two electrodes is connected to the casing 27 and the other to a conductor of. current supply 67 (fig.l) which is isolated from the casing 27 for a low voltage. One of the electrodes of the capacitor, which is connected to the incandescent cathode of the tube 36, is further connected to a single-pole pin contact device 43 which is mounted in part 28 in the same way as device 40.
The casing 27 has two transverse parts 44 and 45 situated symmetrically with respect to the middle. These transverse pieces are provided with flanges 46 and 47 to which is fixed, in a removable manner, a cylindrical casing 50, the ends of which include the knee pads 48 and 49. The metal casing 50 encloses the X-ray tube 51. The The wall of the x-ray tube consists of a grounded metal cylinder 52 and re-entrant glass parts, one of which is visible in the drawing and is designated 53. Insulating bodies 54 are cemented to the parts. made of glass 53 so as to avoid gaps.
In the knee pads are provided feedthrough insulators 56, through which the feed wires of the X-ray tube pass. These feedthrough insulators extend.
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tooth into appendages 44 and 45 and carry opposing contacts for pin contact devices
40 and 43. The x-ray tube can therefore be exchanged very easily. To do this, you only have to detach the fixing of the clamps 46 and 47.
The cathode system of the x-ray tube is denoted by 56. For completeness, the incandescent cathode is shown in dotted lines. Its current supply conductors pass, through a bi-polar pin contact device 62 in the insulator 55, to the contacts of the pin contact device 40 and are thus connected to the two capacitors 38 and 39. The Anode supply conductor 57 is analogously connected to the contact of the pin contact device 43 and, therefore, to the cathode of the tube 36 and to the capacitors 41 and 42.
Since it is supplied with high frequency current, the heating current transformer designated by 23 in fig. 1, has a volume small enough that it can be applied in the form of a ring 58, around the end of the incandescent cathode of the tube 33. This transformer is used to supply the cathode of the tube 33. .
One of the ends of its primary winding is connected to the casing 27, the other end being provided with the current supply conductor 68 of FIG. 1, which is connected from the casing to the outside so as to be insulated against low voltages.
The lightly insulated current conductors of transformer 58 and capacitors are, as can be seen from FIG. 1 to be connected to one of the terminals of the high frequency generator., The other terminal of which as well as the casing 27 are earthed.
In the metal wall 52 of the x-ray tube is
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provided, opposite the anode 57, a window 63 intended for the passage of X-rays. The middle part of the tube is surrounded by a coating 64 of lead which is located between the wall of the tube and the casing 50 and serves to absorption of unwanted X-rays. An opening 65 is used for the passage of the effective beam of X-rays.
From the point of view of construction, the casing 27 consists of two halves which, in the middle, are fixed to each other and are connected in a plane perpendicular to the axis of the casing. It is suspended, rotatably about its axis, from a support device 59 by means of the rings 60 and 61 which surround the casing.
The apparatus which in the aforementioned construction is very suitable for use in therapy installations and may have a weight of less than 100 kilograms, including the x-ray tube, is quite easily movable and the support device can be attached to a support arm adjustable in the height direction and, optionally, in the horizontal direction. In an apparatus operating with voltages above 200 kilovolts, the x-ray tube of which is fed directly from the transformer, such a construction would require an impassably heavy support construction due to the much higher weight.
For this reason, the height adjustment of the device itself has hitherto been dispensed with in these devices, the adjustment having to be effected by raising and lowering the therapy table. The invention makes it possible to suspend the entire apparatus in a movable manner as has hitherto been done with the X-ray tube alone, while the use of the troublesome high voltage cables can be dispensed with.