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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS A RAYONS X.
La présente invention se rapporte d'une manière générale à l'iso- lement des tubes à rayons X et concerne l'utilisation d'un liquide volatil introduit à l'intérieur de la gaine de protection, ainsi que des caractéristiques particulières concernant l'enveloppe, et se rap- portant aux conditions d'utilisation de cet élément volatil, qui per- mettent de l'amener à l'état gazeux à fins d'isolement. Une des carac- téristiques essentielles de l'invention concerne donc cet élément iso-
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lant, liquide à basse température, ou à l'état de cpmpression, mais se vaporisant à une température relativement faible sous la pres- sion atmosphérique, le liquide choisi étant un dérivé chloro-fluoré d'hydrocarbone aliphatique.
Une autre caractéristique de l'inven- tion consiste en l'utilisation d'un dérivé chloro-fluoré de méthane et d'éthane ayant pratiquement la même phase gazeuse dans la gamme de températures de fonctionnement du tube, ce dérivé du méthane étant généralement le dichloro-difluorométhane CC12 F2 ou le dichloro- tétrafluorométhane C2C12F4, ce dernier étant celui qu'on utilise de préférence.
Les autres caractéristiques concernent des améliorations au système de protection contre les chocs électriques et consistent en une enveloppe supportant le tube, et en des moyens d'introduction du milieu isolant après que ladite enveloppe a été fermée et scellée sur ledit tube.
L'invention s'applique également aux tubes à anode rotative et on se propose d'en supprimer le bruit et les vibrations en supportant à l'intérieur de ladite enveloppe de protection, les éléments suscep- tibles de vibrer, par un système de suspension élastique, en caout- chouc par exemple, cependant que le tube est isolé par une atmosphè- re gazeuse d'un milieu volatil susceptible de maintenir une pression déterminée à l'intérieur de l'enveloppe consécutivement à son évapo- ration à la température de fonctionnement du tube. Le milieu isolant est choisi de telle sorte qu'il n'altère pas les dits éléments élas- tiques, et il doit, de plus, s'évaporer progressivement en fonction de la température pour engendrer un accroissement de pression à l'in- térieur de l'enveloppe, cependant que sa rigidité diélectrique aug- mente proportionnellement à la pression.
Une autre caractéristique de l'invention concerne la compacité de l'ensemble, ainsi que son faible poids, l'absence de réservoir et autres dispositifs de fixation jusqu'alors nécessaires dans les appareils de ce type pour l'entre- tien d'un milieu liquide isolant à l'intérieur de l'enveloppe. Parmi les nombreux avantages de l'invention, on signalera tout particuliè- ment que le fait d'employer un milieu isolant gazeux au lieu de l'huilé jusqu'alors utilisée donne plus de facilités dans l'utilisation d'un
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équipement à rayons X , puisque le poids à l'état liquide du milieu évaporable utilisé comme isolant est sensiblement deux pour cent de celui nécessaire pour l'isolement à l'huile et pour des dimen- sions équivalentes.
L'invention sera mieux comprise par la lecture de la descrip- tion qui suit et par l'examen des dessins annexés où: la fig. 1 représente une vue perspective d'un tube conforme à l'invention; la fig. 2 une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig.l, mettant en évidence le tube à rayons X à l'intérieur de son enveloppe ; la fig. 3 une coupe à plus grande échelle mettant en évidence l'extrémité droite du tube représentée fig. 2; la fig.4,une vue à grande échelle montrant l'extrémité gauche dudit tube; la fig.5,une coupe à grande échelle suivant la ligne 5-5 de la fig.2; et la fig.6,une coupe montrant la fixation d'une enveloppe comportant un réservoir .
On voit en 11, l'enveloppe d'un tube 13, à rayons X, qui com- porte une anodé rotative 15, une cathode 17, à l'intérieur d'une enveloppe scellée 19, l'anode tournant dans des paliers prévus à l'intérieur de l'enveloppe et comportant un pied 21, se prolongeant pour connecter l'anode au circuit extérieur. La cathode 17 est supportée à l'autre extrémité et comporte un filament projetant les électrons sur la surface d'anticathode 23, quand ledit filament est alimenté par les conducteurs 25,traversant l'enveloppe par des scel- lements appropriés.
Dans ledit tube 13, l'anode 15 tourne à l'intérieur de l'enve- loppe sous l'action d'un moteur 27, extérieur à l'enveloppe 19,enfer- mant l'anode, le dit moteur étant monté sur une console appropriée 28, en position telle qu'il puisse recevoir l'extrémité anodique du tube. La cathode 17 porte un pied 29, se prolongeant suivant l'axe, extérieurement à l'enveloppe, vers l'extrémité,supportant la catho- de, ledit pied comportant de préférence un bloc isolé 31, auquel sont fixés les conducteurs 25 de filament. Cette enveloppe 11 est généralement cylindrique et reçoit en 30, le tube 13. Elle comporte
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une ouverture 33, ainsi qu'un rebord annulaire ou collier 35, consti- tuant un capuchon extérieur.
L'ouverture 33 est revêtue et fermée par une cupule dont le rebord 39,est fixé par des vis 41, sur- un siège annulaire 42, prévu dans ledit capuchon 35.
L'enveloppe 11, de préférence du côté opposé à l'ouverture 33, comporte deux chambres 43 et 44, dont les parois font partie intégran- te de celles de l'enveloppe. Ces chambres 43 et44 sont chacune fer- mées à une extrémité comme on le voit en 45, et ouve tes à l'autre, pour recevoir les bornes des câbles 47 et 48, qui peuvent être intro- duites suivant l'axe à.
l'intérieur desdites chambres 43 et 44 pour connecter les câbles 49-0, aux blocs 51 et 52, respectivement sup- por tés à l'intérieur des extrémités ferm es des chambres 43 et 44 sur les manchons supports de .ornes 53,54, en cylindres biseautés qui re- çoivent les bornes 47 et 48 à l'intérieur des chambres 43 et 44. Ces pièces comportent des rebords 25 leurs extrémités ouvertes pour as- surer le scellement avec des rebords annulaires correspondants, sur les extrémités ouvertes des chambres 43 @t 44.
Les extrémités in- ternes ou fermées de ces diverticules reçoivent les bornes 51 et 52 par lesquelles les conducteurs de câbles 49,50 peuvent être connec- tés aux conducteurs (-le l'intérieur de l'enveloppe 11, quand les bor- nes 47 et 48 sont introduites dans les manchons 53, 54. A chacune de ses extrémités opposées, l'enveloppe cylindrique 11 comporte de pré- férence des rebords 57, constituant des sièges pour les bords périphé- riques des plaques couvercles 59,60 fixés aux extrémités ouvertes de l'enveloppe par des vis 61.
Au voisinage de l'extrémité de l'enveloppe 11, cette dernière comporte à. l'intérieur une oreille support 63, sur laquelle est fi- xée une console 65, par des vis 67. La console 65 comporte une oreil- le 69, munie d'une ouverture circulaire 71. A l'intérieur de l'ou- verture, ladite oreille constitue un siège annulaire 73, recevant le rebord 77, d'une pièce élastique; cette dernière est constituée par un diaphragme 79,de caoutchouc synthétique tel que le néoprène. Le disque 79 est fixé au rebord 77 qui comporte à l'intérieur une bague métallique à laquelle adhère la périphérie du diaphragme 79, cette ad., hérence étant obtenue sous l'action de la chaleur ou d e la pression..
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Le disque 79 comporte une ouverture centrale à l'intérieur de la- quelle est monté le manchon métallique 81, constituant un moyeu dans lequel peut être montée une pièce filetée 83, ce qui permet la fixa- tion d'une console 85, sur le moyeu 81. Cette console 85 est, de préférence, en matière moulée, telle que la bakélite, et comporte un pied se prolongeant suivant l'axe longitudinal de l'enveloppe 11 au voisinage d'une extrémité de cette dernière, ladite console com- portant une ouverture recevant l'extrémité en saillie du pied d'ano- de 21.
La console 65 peut être en fonte d'aluminium ou en tout autre métal approprié et usiné, le bord de la monture élastique 79 étant fixé dans le siège 73 par une bague amovible de retenue 87. Lesdites consoles 65 et monture 79, ainsi que la console isolante 85, peuvent être assemblées dans l'enveloppe 11 à travers l'ouverture de celle- ci; la console 85 pouvant aussi constituer une monture qui contribue à supporter le moteur 27. Les consorts-supports 63 et 85 et ce mo- teur 27 ayant été assemblés dans l'enveloppe à travers l'extrémité de cette dernière, le tube 13 peut alors être monté en l'introdui- sant par l'ouverture opposée, l'extrémité portant l'anode étant pous- sée dans l'enveloppe avec ledit moteur 27, jusqu'à ce que le pied 21 se loge dans l'ouverture prévue de la console 85. Le pied 21 peut être fixé à la console par une vis 89.
La console supporte une bor- ne reliée.au conducteur 91 et assure le contact avec le pied 21 quand ce dernier est monté sur la console 85. Le conducteur 91 est relié à l'une des bornes 51 de la boite de jonction du câble d'où il résul- te que l'anode du tube 13 au moment où elle est montée sur la conso- le 85, peut être électriquement connectée à l'un des conducteurs de l'un des câbles 49. Les conducteurs 93 alimentant le moteur 27 peu- vent être connectés aux autres bornes 51, ce qui assure l'alimenta- tion par ledit câble 49.
Après que le tube a été fixé sur la console 85, son extrémité cathodique peut être maintenue en position et connectée au câble 50 par une console 95, constituée par une lame de métal fixée à une au- tre console 97, mise à la masse qui, elle-même, est fixée sur l'ex- trémité interne fermée du boitier 53,de la chambre 44. Cette lame
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95 se prolonge vers l'axe de l'enveloppe 11 et elle comporte une ouverture 99 qui reçoit l'extrémité en saillie du pied de cathode 29, ladite pièce 95 étant fixée à la console 97 par une vis 101, après que le tube a été introduit et mis en place dans l'enveloppe 11. Cette lame 95 porte un disque élastique 103, fixé par ses bords dans l'ouverture 99, au moyen de bagues de retenue 105, fixées el- les-mêmes aux côtés opposés de cette pièce 95, sur l'ouverture 99.
Le disque 103 comporte de préférence une pièce en caoutchouc synthé- tique, tel que le néoprene. ainsi qu'une ouverture centrale 107, rece vant le pied 29, ce dernier se trouva.nt ainsi élastiquement supporté sur la pièce 95. Les conducteurs de filament 25 peuvent être élec- triquement connectés aux conducteurs du câble 50, par connexion à la plaque de borne 31 avec les conducteurs 109 reliés aux bornes 52.
Le pied de cathode 29 peut être mis à la masse par un conducteur 111, fixé à l'extrémité du pied 29 et électriquement relié à la pièce 95 mise à la masse.
L'enveloppe 11 peut être formée de toute manière appropriée, et venir de fonderie par exemple. Toutefois, de préférence, et ainsi qu'on l'a représenté, cette enveloppe 11 est constituée par un tube métallique comportant deux chambres 43,44, le capuchon 35 comportant de préférence une pièce so dée ou fixée de toute manière appropriée à l'enveloppe 11 au niveau de l'ouverture 33. Les rebords 57 des extrémités opposées de l'enveloppe et ceux des extrémités ouvertes des cnambres 43,44 peuvent ,donc comporter des bagues soldées ou fi- zées de tonte autre manière à l'enveloppe au niveau des ouvertures dE celle-ci.
Les plaques couvercles 59 et 60 peuvent être de toute forme appropriée et venues de préférence de fonderie. Chaque couvercle con porte un bossage centrale 113, définissant une ouverture normalement fermée par une pièce filetée. A cet effet, l'ouverture prévue dans le couvercle 59 peut être fermée par un bouchon fileté 115, cepen- dant que l'ouverture du couvercle 60 est fermée de préférence par un bouchon à vis 117, dont les détails sont représentés fig.5. Ce bouchon 117 comporte de préférence une pièce taraudée 119,comportant un canal longitudinal 121, qui constitue un siège intérieur de-valve 123. Extérieurement à ce dernier, le canal 121 est élargi et fileté
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intérieurement en 125, pour recevoir le bouchon 127.
Ce siège 127 est prévu pour recevoir une valve 129, constituée de préférence par une billé d'acier, normalement poussée vers le siège par un ressort 13%,logé dans le canal 121. Ce ressort 131 est maintenu en place par un bouchon 133,taraudé et se logeant dans une partie plus large du canal 121, ledit bouchon comportant un trou central 135.
Le tube 13 ayant été monté dans l'enveloppe 11 fermée par les couvercles 59 et 60 , et par l'assemblage des boitiers 53,54 dans les enveloppes 43, 44, on peut introduire alors le gaz isolant. Con- formément à l'invention, ce gaz est constitué par un dériva chloro-fluorE d'hydrocarbone aliphatique, plus particulièrement les dérivés halogènes du méthane ou de l'éthane. Dans la présente invention, on préconise l'utilisation du dichloro-difluorométhane CC12F2 ou du dichloro-tétra- fluoroéthane C2C12F , de préférence ce dernier. On peut employer d'au- tres corps ayant les mêmes caractéristiques de tension de vapeur. Tou- tefois, l'isolant choisi doit être gazeux à la température de fonction- nement.
Cette dernière est toujours supérieure à la température ambian- te, de telle sorte qu'on peut utiliser le dichloro-fluorométhane ou le dichlorotétrafluoroéthane, puisque tous deux ont des caractéristiques de tension de vapeur telles qu'ils se trouvent dans ledit état de vapeur même aux pressions relativement élevées qui règnent à l'intérieur du tube à rayons X en fonctionnement, le point d'ébullition du dichloro- difluorométhane étant de - 28 C, alors que celui du tétrafluoroéthane est d'environ 4 C à la pression atmosphérique.
Ces deux corps à l'état gazeux ont une rigidité diélectrique sensiblement plus grande que celle de l'air sed et leurs caractéristiques d'isolement les rendent particu- lièrement appropriés à celui de tubes à rayons X logés à l'intérieur d'enveloppes protégeant contre les chocs électriques, puisqu'aucun d'eux n'attaque les montures de caoutchouc 79 et 103 et, de plus, ne sont pas toxiques. Ces corps peuvent être introduits à l'intérieur de l'envelop- pe 11 par le bouchon 119 en retirant le bouchon à vis 127, et en y fixant un tube relié à un récipient contenant ledit corps à l'état liquide. On chauffe alors ce liquide pour le vaporiser et l'introduire dans l'en- ceinte à travers la valve 129.
Au cours de cette opération de remplissa- ge on ouvre la valve 115 pour permettre à l'air de séchapper et on la
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ferme ensuite dès que la totalité de l'air est expulsée. On obtient des résultats satisfaisants simplement en expulsant l'air dé l'en- ceinte par introduction d'un gaz isolant à travers l'ajutage, la présence d'une petite quantité d'air mélangée au gaz isolant ne modifiant pas d'une manière appréciable les qualités de ce dernier.
Il est préférable,toutefois, d'expulser complètement l'air en pré- voyant sur la plaque couvercle 59 un tube 139, trqversant le siège de valve 137,l'ouverture du tube à l'extérieur de la plaque se faisant de préférence par un ajutage fileté 141, permettant la con- nexion à une conduite de vide. L'air étant vidé de l'enveloppe, on replace le bouchon sur le siège 137 pour fermer le tube 139, le gaz isolant étant alors introduit en 119 sous la commande d'un robinet placé entre le récipient contenant le gaz et le bouchon, le dit ro- binet étant maintenu fermé au cours du pompage antérieur de la chambre.
On peut employer une autre méthode de chargement qui consiste à remplacer le bouchon 119 par une pièce pleine, le pompage et le chargement s'effectuant par le tube 139,ce qui peut être réalisé en connectant le réservoir d'alimentation de la conduite de vide à la conduite 139. En fermant la connexion sur le réservoir et en ouvrant celle prévue sur la pompe l'enveloppe peut être vidée d'air par ledit tube 139. n fermant ensuite la connexion sur la pompe et en ouvrant celle sur le réservoir, l'enveloppe vidée peut être remplie de gaz isolant par le tube. Quand ce gaz est introduit en quantité suffisante, on visse le bouchon 115 pour boucher le tube 139 sur le siège de valve 137. Il est préférable de conférer une certaine légè- reté à l'enveloppe.
En conséquence,ses parois sont aussi minces que possible eu égard toutefois à une rigidité qu'il convient de maintenir, L'épaisseur des parois de l'enveloppe et, en conséquence, sa rigidi- té imposent une limitation à la pression maxima interne à laquelle l'enveloppe est soumise. Si cette drnière est fermée,comme on l'a dit précédemment, et portée à haute température du fait des calories cé- dées par le tube au cours de son fonctionnement,la tension de vapeur peut atteindre des valeurs élevées dangereuses si l'enveloppe est trop faible. La pression à l'intérieur de ladite enveloppe peut toutefois être maintenue à la valeur de celle correspondant à la tem- pérature ambiante, en la reliant à une chambre thermiquement isolée et
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en communication avec ladite enveloppe.
En maintenant la températu- re de la chambre à la valeur ambiante, le milieu gazeux s'y condense pour un accroissement quelconque de pression à l'intérieur de l'en- veloppe, maintenant ainsi la pression à la valeur correspondant à celle de la température ambiante et permettant d'éviter les pressions excessives.
A 'cet effet, une enveloppe auxiliaire 143 constituant un réser- voir pour le gaz peut être prévue à cet effet, et comporte un tube 145; dont une extrémité fait saillie sur le fond de l'enveloppe 143 et se trouve en position telle qu'elle puisse être fixée au bossage % 113 de la plaque couvercle 60, et en communication avec l'intérieur de l'enveloppe 11. L'autre extrémité du tube 145 se prolonge à l'inté- rieur de l'enveloppe 143 constituant ainsi un piège à liquide,évitant le passage de ce dernier de l'enveloppe 143 vers l'enveloppe 11, par le tube 145, indépendamment de toute inclinaison desdites enveloppes.
Le tube, toutefois, permet le libre passage du gaz entre ces derniè- res.
Cette enveloppe comporte une ouverture de filtrage 147, sur sa paroi supérieure, de préférence en face de l'extrémité interne du tube 145, ouverture qui permet l'introduction du liquide dans l'en- veloppe 143 et qui, dans les conditions normales, est fermée par un bouchon 149 dans lequel on peut prévoir une valve 151 susceptible d'être commandée de l'extérieur pour assurer le passage du gaz à tra- vers le tube 145. A cet effet, la valve 151 comporte une extrémité interne prévue pour coopérer avec un siège de valve 153 à l'extrémi- té interne du tube 145 dans le but de commander le débit de gaz, l'enveloppe 11 ayant été, au préalable, vidée. La valve 151 se main- tient normalement en position d'ouverture et peut n'être fermée que dans le cas où on désire isoler l'enveloppe 143 de l'enveloppe 11.
Cette enveloppe 143 est de préférence isolée thermiquement de l'enveloppe 11 en prévoyant un tube 145 de bakélite ou de toute autre matière,non conductrice. Ladite enveloppe 143 se trouve, en consé- quence, à une température relativement plus basse que celle de l'en- veloppe 11, puisque toute la chaleur engendrée par le fonctionnement du tube 13 est libérée à l'intérieur de l'enveloppe 11. En conséquen-
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ce, la condensation du gaz au cours de l'échauffement et du refroidisse- ment de l'enveloppe 11 à l'intérieur de la gamme de température de fonctionnement (température maxima et température de régime) a lieu dans une chambre 137 relativement froide et non pas dans la chambre 11.
En même temps, le liquide recueilli dans l'enveloppe 143 consti- tue une source d'alimentation en gaz, continuellement disponible qui permet automatiquement le remplissage en cas de fuite.