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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION Arnold GRAVES et Société dite : ALLTOOLS, LIMITED, " Système nouveau ou perfectionné de contrôle de l'exposition, à des fins photographiques ou autres".
Priorité des demandes de brevet déposées en GrandeBretagne, le)4 mai 1945, N II4I5, et 22 novembre 1945, N 31.497, au nom de Travis Jack DAWES conjointement avec Arnold GRAVES et la Société dite:ALLTOOLS,Limited.
Cette invention a pour objet de fournir un appareil par lequel l'exposition au rayonnement d'un objet peut être mesurée pendant une telle exposition et en fonction, en termes des quanta intégrés de rayonnement tombant sur l'objet, et qui produiront ou une interruption automatique du rayonnement lorsque l'exposition atteint une valeur donnée, ou donneront,à ce stade, une indication à l'opérateur afin de lui permettre d'interrompre alors manuellement le rayonnement.
L'appareil conforme à l'invention est composé essentiellement d'une cellule photo/électrique, de préférence, du type à émission en série avec un condensateur';,de moyens pour appliquer une différence de potentiel aux bornes de la cellule et du condensateur, et d'un tube au néon ou d'un dispositif de décharge équivalent, en parallèle avec le condensateur,qui fonctionnera pour décharger le condensateur lorsque la différence de potentiel aux bornes du condensateur atteint une valeur prédéterminée.
L'allumage du tube au néon ou dispositif équivalent peut être réglé par des relais appropriés, soit pour donnet une indication visuelle ou auditive à l'opérateur, soit pour actionner des moyens pour couper le faisceau du rayonnement ou pour interposer un obturateur dans le trajet de ce faisceau. Dans oertains cas, l'allumage du tube au néon peut être lui-même assez lumineux pour constituer une indication visuelle.
Il doit être entendu que le temps pris par le condensateur pour se charger suffisamment pour pouvoir actionner le dispositif de déchargeedépendre, comme dans le cas d'un circuit à base horaire, de la capacité du conden- sateur et de la résistance de la cellule photo-électrique, et ce dernier facteur variera naturellement, dans de bonnes conditions de fonctionnement, suivant un rapport pratiquement linéaire avec l'intensité du rayonnement inoident.
L'appareil conforme à l'invention est spécialement approprié au contrôle de l'exposition dans la radiographie. Dans ce cas, on utilise un écran fluorescent, qui peut être soit un écran transparent placé contre la plaque ou film portant l'émulsion et servant, par sa lumière émise, à former l'image sur la plaque, soit un écran séparé porté à la fluorescence par les rayons X passant à travers la plaque, la lumière émise l'écran étant réglée de façon frapper la cellule photo-électrique.
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Comme variante, l'écran fluorescent peut être enroulé autour de la cellule photo-électrique.
Le courant produit par la cellule photo-électrique, lorsque l'écran'fluorescent est entièrement exposé aux rayons X, est extrêmement faible, étant de l'ordre de 5-10 microampères, et il est beaucoup plus faible quand un objet à photographier est interposé dans le trajet des rayons X.
Nonobstant les très faibles courants auxquels on a affaire, le dispositif du circuit à base horaire susmentionné a été trouvé efficace pour donner une fin précise à l'exposition.
Deu@@ formes de posomètre conformes à l'invention seront maintenant décrites en détail, à titre d'exemples, avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels les fig. 1 et 2 sont respectivement des schémas de circuits de deux dispositifs.
Sur la figure 1, 1 représente l'écran fluorescent et 2 un certain nombre de cellules photo-électriques du type à émission connectées en parallèle. La surface arrière de l'écran 1 est exposée aux rayons X transmis par la plaque photo-électrique, et sa surface avant émettra des photons d'une manière générale proportionnellement à l'intensité des rayons X. 3 est une cellule photo-électrique pilote, qui est connectée entre la haute tension H.T.l et la grille d'un thyratron 4. Les cathodes des cellules S sont connectées à la terre, ainsi qu'il est représenté, au moyen d'un condensateur, d'un certain nombre de condensateurs 5 de capacité variable, n'importe lequel de ceux-ci pouvant être choisi à volonté au moyen d'un commutateur tournant 6, et leurs anodes sont connectées initialement à la terre, au moyen d'une paire de contacts fermés.
En parallèle avec le condensateur 5,choisi, il se trouve un tube au néon 8.
Initialement, il n'y a donc pas de charge au condensateur choisi, mais dès que l'écran I commence à devenir fluorescent, la grille du thyratron 4 est rendue positive par la cellule pilote 3, et un circuit est complété par le thyratron et la bobine de relais 9 à la haute tension H.T.2.
Le relais 8 ouvre alors les contacts 7 et ferme les contacts 10 précédemment ouverts. La haute tension H.T.3 est alors appliquée par les contacts 10 et la série de cellules au condensateur 5 choisi. Lorsque le condensateur 5 s'est chargé suffisamment pour se décharger à travers le tube au néon 8, un second thyratron II est actionné, ceci amenant un système approprié de relais( non représenté) connecté en 12 à couper le faisceau de rayons X.
Le thyratron 4 assure donc que la H.T. n'est pas commutée sur la base horaire jusqu'à ce que l'écran devienne fluorescent. Après la fin de l'exposition, les thyratrons 4, II sont éteinte par l'ouverture momentanée d'un interrupteur (non représenté) sur la ligne d'alimentation à haute tension et comme l'écran est désexitê, le thyratron 4 reste non conducteur, d'où il résulte que les contacts 7 seront fermés et les contacts 10 ouverts. La fermeture des contacts 7 déchargera complètement le condensateur 5, au cas où ceci ne se serait pas produit par suite de l'allumage du tube au néon.
Un voltmètre 13 et une résistance variable 14 servent au réglage de la tension des cellules photo-électriques.
Au cas où la base horaire serait tellement courte que l'utilisation d'un type mécanique de relais soit rendu indésirable, le relais 9 peut être tout-à-fait supprimé,....
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permettant ainsi au thyratron 4 de provoquer directement la connexion de la base horaire à la H.T., ou il peut être remplacé par un type de relais à décharge dans un gaz.
Le mot "Thyratron" est une marque de fabrique déposée et est utilisé ici pour désigner un tube à décharge dans un gaz, contrôlé par la grille. Egalement, dans des cas appropriés le type de cellules photolectriques à émission peut etre remplacé par d'autres types de cellules photo-électriques, ayant des caractéristiques appropriées.
Il suffit évidemment, quel que soit le type de cellule photo- électrique utilisé, qu'elle fonctionne dans des conditions telles que sa résistance ait un rapport pratiquement linéaire avec l'intensité pour la gamme d'intensités du rayonnement incident auquel on fait l'exposition que l'appareil est destiné à contr8ler.
L'appareil conforme à l'invention peut également être utilisé avec avantage dans le cas de la photographie nocturne par fusées éolairantes ou bombes éclairantes, ou la photographie d'intérieur à la lumière artificielle. Dans ce cas, la cellule photo-électrique pilote 3 peut être expo- sée à la lumière et un obturateur interposé entre la lumière et les cellules photo-électriques 2, le thyratron 4 étant disposé pour ouvrir l'obturateur et le thyratron 11 pour le fermer, 9 la fin de l'exposition. Si on le désire, le thyra- tron 4 peut être remplacé par une base horaire supplémentaire pour retarder l'ouverture de l'obturateur jusqu'à ce que l'illumination de la fusée ait atteint sa valeur de pointe.
Sur la fig.2, I représente une série de cellules photo-électriques. Celles-ci sont montrées sur un panneau. immédiatement derrière le film pack sur lequel la radiogra- phie est prise et chaque cellule est entourée d'un écran fluorescent. Les différentes cellules photo-électriques sont connectées en parallèle, leurs cathodes étant connectées à la borne de sortie C et leurs anodes à la borne de sortie A.
Un voltmètre 4 est prévu pour indiquer la tension aux bornes des cellules photo-électriques.
Une bobine de relais R1 est connectée initiale- ment entre la ligne à haute tension H.T. et la ligne de terre par le contact 23 at sur le bras 24 du commutateur. La bobine de relais R1 contrôle les contacts R. 3, R. 4, et lorsque la bobine est excitée, les contacts R. 3.sont fermés et les con- tacts R.4. sont ouverts. Par un déplacement à la main ou au pied du bras 24 du commutateur vers son autre position, dans laquelle les contacts 25 sont reliés (pontés) par lui, la bobine de relais Rl est désexcitée, ouvrant les contacts R. 3 et fermant les contacts R. 4 pour appliquer une haute tension à la borne anodique A des cellules. L'accouplement ou pon- tage des contacts 25 met en circuit le faisceau des rayons X.
Comme le bras 24 du commutateur est retenu en position pour relier les contacts 25 jusqu'à ce que l'exposition soit ter- minée, le faisceau de rayons X reste maintenu jusqu'à ce que les contacts Ri s'ouvrent, comme décrit plus tard, pour termi- ner l'exposition. Un bras de commutateur 6, connecté à la ligne de terre 2, est mobile afin de choisir l'un ou l'autre d'un certain nombre de condensateurs 7a-7e, pour le couplage en série à la borne cathodique C, les plaques de droite de ces condensateurs étant toutes connectées à l'électrode su - périeure du tube au néon 8, dont l'électrode inférieure est mise à la terre par la résistance 9. 5 est un condensateur...
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....aplanisseur. En parallèle avec le condensateur choisi, se trouve un condensateur variable d'ajustement 27.
La résistance de la combinaison de cellules photo-électriques choisie, en série avec la capacité de celui des condensateurs 7a-7e choisi, telle qu'elle est modifiée par le condensateur d'ajustement 27, constitue une base horaire pour déterminer le temps d'exposition.
Lorsque la différence de patentiel aux bornes du conden- sateur choisi a augmenté par suite du passage du courant à travers les cellules photo-électriques, jusqu'à une valeur prédéterminée, le tube au néon 8 déchargera. L'augmentation deotentiel résultante au point 10 est appliquée, via le condensateur II, à la grille d'une première soupape ou lampe amplificatrice 12. La chute en potentiel anodique qui en résulte à la valve 12 est appliquée sous forme d'une im- pulsion négative via le condensateur 13, à la grille d'une seconde soupape amplificatrice 14.
Celle-ci, à son tour, transmet une impulsion positive, via un condensateur 15, à la grille d'un thyra- tron 16. La grille du thyratron 16 reçoit normalement assez de tension de polarisation négative de la batterie 17 et du potentiomètre 18, pour éviter la conduction dans le thyratron. Cependant, à l'arrivée de l'impulsion positive, le thyratron 16 se décharge, excitant ainsi une bobine de relais R dans son circuit anodique. Cette bobine de relais commande deux paires de contacts, R1, R2. Les contacts sont normalement dans la position représentée. Cependant, quand le thyratron 16 décharge, les contacts Rl s'ouvrent pour interrompre le faisceau de rayons X et les contacts R2 se ferment pour exciter un tube au néon 19 indicateur.
Des interrupteurs 20 et 21 sont prévus respectivement dans les circuits de polarisation de la grille et anodique du thyra- tron, et un interrupteur à fiche 22 supplémentaire est prévu dans le circuit anodique.
Pour mettre l'appareil en état de recevoir une nouvelle exposition, la lame 24 de l'interrupteur est remise dans la position indiquée, excitant ainsi la bobine R1 et provoquant la fermeture des contacts R.3, pour décharger le condensateur choisi parmi les condensateurs 7a-7e, s'il n'a pas été complètement déchargé par le tube au néon 8, et provoquant l'ouverture des contacts R.4, pour priver de potentiel anodique les cellules photo-électriques. Le thy- ratron 16 est également éteint par l'ouverture momentanée de l'interrupteur 21 ou 22, permettant ainsi aux contacts RI, R2, de retourner à la position indiquée. L'exposition suivante est alors commencée, comme déjà décrit, par l'amenée de la lame 24 de l'interrupteur dans une position où elle relie les contacts 25.
Fréquemment, il sera désirable de ménager une division de l'image en zones sélectives, afin d'éviter une interruption prématurée de l'exposition due à l'action, sur l'écran fluorescent, des rayons X passant à travers les par- ties les plus transparentes de l'objet photographié.
Ceci peut être fourni par un dispositif méca- nique d'obturateurs, patrons ou stenoils, ou d'écrans si- milaires, qui peut etre ajusté de façon que seuls, les rayons X des parties de l'image demandant une exposition maximum tombent sur l'écran; par exemple, derrière un os, dans le cas d'une photographie du corps, Ainsi, un système .....
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...d'obturateurs qui peut être actionné pour exposer certaines ouvertures seulement d'une série, réparties sur l'image, peut être utilisé. Comme variante, une série de patrons interchangeables délimitant certaines zones désirées de l'image peuvent être utilisés.
Comme variante, la sélection des zones peut être réalisée par l'adjonction d'un dispositif de commutation sélective, par lequel une ou plusieurs des cellules photo-éleotriques peuvent être rendues inopérantes, permettant ainsi la sélection d'un groupe de cellules en face de la zone de l'écran fluorescent qui demande une exposition maximum. Des résistances, ou condensateurs d'ajustement variables,peuvent être prévues pour l'ajustement de la base horaire, afin de s'adapter les variations de la résistance produites en changeant la combinaison des cellules choisies.
Où la division en zones doit être faite par un dispositif mécanique d'obturateurs, il peut être désirable d'incorporer un système optique de prismes, lentilles, réflecteurs, ou un système similaire, dans le but de projeter sur la surface photo-électrique une grande partie de l'émission totale de l'écran.
La répartition en zones peut être supprimée par l'utilisation d'une seule fente à travers laquelle le rayonnement est transmis d'une partie choisie de l'image à une seule cellule photo-électrique.
REVENDICATIONS.
I. Un posemètre comprenant une cellule photo- électrique, un condensateur en série avec la cellule, des moyens pour appliquer une différence de potentiel aux bornes de la cellule et du condensateur, et un tube au néon ou un dispositif de décharge équivalent, en parallèle avec le condensateur pour décharger celui-ci, lorsque la différence de potentiel à ses bornes atteint une valeur prédéterminée.