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APPAREIlS A RAYONS-!XPOnR#"EXECUT'ION'DE RADIOGRAPHl'ES A'COURT'TEMPS 'DE POSE.
L'invention concerne l'exécution de radiographies à court temps de pose. Les radiographies de parties en mouvement du corps doivent être exécutées avec un court temps de pose pour éviter le flouo Pour obtenir, malgré tout., un noircissement suffisant du film, il faut pousser la charge du tube à rayons Xo 0'est ainsi que 1-'exécution de radiographies du thorax peut commander une puissance de 20 à 40 kW.
Les câbles servant à la transmission de cette puissance doivent être suffisamment épais pour ne pas provoquer une trop forte chute de ten- sion. Il en est ainsi non seulement pour les systèmes de conducteurs de l'appareil à rayons X lui-même;? mais aussi pour les fils du secteur élec- triqueo Bien souvent, il faut prévoir dans un hôpital une ligne spéciale pour l'alimentation des appareils à rayons Xo Ces appareils provoquent toujours dans le secteur des pointes de charge, ce qui constitue évidem- ment un sérieux inconvénient.
Pour y obvier, on a réalisé des appareils à rayons X comportant un condensateur à haute tension dans lequel on accumule toute l'énergie né- cessaire pour exécuter une radiographie à l'aide d'un courant de faible in- tensité qui ne charge pas excessivement le secteur.
Le condensateur chargé est relié par un interrupteur à haute tension au tube à rayons X au moment choisi pour l'exécution de la radiographiée
L'invention permet d'éviter d'une autre manière lesdits incon- vénientso Elle concerne une source de courant pour l'alimentation d'un tu- be à rayons X,
source qui est à même de fournir pendant un temps très court un courant de forte intensité sans qu'il en résulte une pointe de charge dans le secteur électriqueo L'invention concerne en outre un appa- reil à rayons X équipé d'une telle source de courante
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La source de courant d'alimentation d'un tube à rayons X confor- me à l'invention est constituée par un groupe formé par un moteur branché sur le secteur et par une génératrice accouplée à ce moteur. Ce groupe dé- marre à vide et n'est chargé que lorsqu'il atteint sa vitesse de régime.
Pendant la période de démarrage ainsi que pendant le débit de la généra- trice, débit qui ne se produit que pendant le temps nécessaire à l'exposi- tion du film photographique, le groupe ne prélève du secteur électrique qu'une fraction de la puissance nécessaire pour exécuter une radiographie, puissance que la génératrice fournit au tube à rayons Xo L'énergie cinéti- que du système tournant à pleine vitesse doit donc être suffisante pour que la réduction de puissance provoquée par la perte de vitesse de la-génératri- ce pendant le court temps de la charge., ne réduise la puissance fournie que d'un montant inférieur à une limite admissible.
Le moteur ne doit pas être suffisamment puissant pour entraîner la génératrice en chargeIl doit uniquement être à même d'amener la géné- ratrice fonctionnant à vide, à sa vitesse de régime en un temps qui ne peut être plusieurs fois plus long que le temps de posée A cet effet., on peut utiliser un moteur monophasé simple à induit en court-circuit et à conden- sateur de démarrageo Eventuellement, le moteur peut être coupé du secteur avant que la génératrice soit chargée,, mais même sans cet agencement, en général, la charge du secteur n'augmentera, sous l'effet de la mise en cir- cuit du tube,, que d'un montant tel qu'il ne peut être question de pointes gênantes que ne pourrait supporter la ligne.
L'avantage d'une source d'alimentation conforme à l'invention est que le genre de courant du secteur n'importe guèreTant en courant con- tinn qu'en courant alternatif, on peut utiliser la même génératrice; il suf- fit de disposer d'un autre moteur
La génératrice peut être une machine à courant continu haute ten- sion, mais de préférence on utilisera une machine à courant alternatif à basse tensiono Non seulement, cette dernière est d'une construction plus ,simple, mais de plus, elle convient à l'alimentation des appareils à ray- ons X existants. On obtient un appareil à rayons X conforme à l'invention, efficacement conçu,? en utilisant une génératrice H.F. qui fournit une ten- sion alternative de 300 à 400 V, et d'une fréquence de 400 à 500 c/s.
Le poids, l'encombrement et le prix tant de la génératrice que de l'installa- tion de transformation et de redressement, sont alors moindres que lorsqu'on utilise une génératrice fournissant une tension à fréquence usuelle de 50 c/s.
En général? il sera utile de prévoir un dispositif indicateur qui permette à l'opérateur de se rendre compte que la génératrice à atteint la vitesse requiseo On peut utiliser à cet effet un voltmètreg un fréquencemètre ou un tachimètreo En radiographie,, il est d'usage de limiter., à l'aide d'une minuterie, le temps de charge d'un tube à rayons Xo Cette minuterie est mise en fonctionnement par l'opérateur au moment où doit commencer l'exposition et elle coupe le courant de charge dès que le tube à rayons X a consommé l'é- nergie requise. Cette minuterie peut être conjuguée avec la génératrice d'une façon telle qu'elle empêche l'enclenchement prématuré de la charge.
A cet ef- fet, l'appareil à rayons X peut comporter un circuit de courant pour la comman- de électrique de la minuterie? circuit de courant qui travaille sous l'influen- ce de la tension engendrée par la génératrice.
Il est particulièrement efficace de choisir, à cet effet, un cir- cuit de courant qui est sensible à la fréquence de cette tensions on peut mu- nir le circouit de courant d'un amplificateur magnétique à caractéristique de gant? dont le circuit d'entrée est alimenté par la génératrice, par l'in- termédiaire d'un redresseur et d'un circuit de résonance en série, accordé sur la fréquence nominale de la tension de la génératriceo
Le courant de chauffage du tube à rayons X et des tubes redres- seurs du système à haute tension peut être obtenu de diverses manières On peut le prélever du secteur d'alimentation avec interposition de transforma- teurs et de stabilisateurs. Le courant de chauffage duredresseur,
dont l'in-
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tensité ne doit pas être aussi rigoureusement constante que celle du cou- rant de chauffage du tube à rayons x, peut aussi être fourni par la géné- ratriceo Le courant de chauffage du tube à rayons X peut aussi être pré- levé de la génératrice, mais ceci nécessite un stabilisateur plus perfec- tionné.
Un autre moyen qui est essentiellement intéressant dans le cas d'un secteur à courant continu consiste à compléter le groupe par une gé- nératrice additionnelle pour l'alimentation des filamentso
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non li- mitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien en- tendu, partie de l'inventiono
La figure représente un schéma de montage d'un appareil à ray- ons X conforme à l'invention.
Un moteur éleotrique 1 est branché sur la ligne 2 par l'intermé- diaire d'un interrupteur bipolaire 3,3'.Le moteur est accouplé à une géné- ratrice H.F.4, qui fournit une tension de, par exemple 360 V 450 c/s. La - génératrice comporte un stabilisateur de tension 5'qui doit assurer une ra- pide compensation de la chute de tension. De tels dispositifs sont connus..
Le stabilisateur comporte un circuit branché sur les bornes de sortie de la génératrice et un circuit alimenté par un transformateur 60 Il est donc soumis à linfluence tant de la tension aux bornes de la génératrice que de l'intensité du courant débité par la génératrice. Il règle l'intensité du courant d'excitation 7 de la génératrice d'une fagon telle qu'en charge, la tension aux bornes de la génératrice soit pratiquement constante.
Sur la génératrice est branché un auto-transformateur 8 dont la tension secondaire peut être réglée à 19aide d'une prise déplaçable 9 et ê- tre mesurée à l'aide d'un voltmètre 10.
On peut tirer parti des indications du volt, mètre pour amener ,à la vitesse de régime, la prise 9 dans la position désirée ou l'ajustement de la prise ayant déjà été effectuée pour déter- miner le moment auquel la génératrice a atteint la vitesse de régime et auquel on peut mettre en fonctionnement le tube à rayons Xo Lenroulement secondaire de l'auto-transformateur 8 est connecté à l'enroulement primaire d'un transformateur à haute tension 11 par l'inter- médiaire d'un interrupteur bipolaire 12, 12'.
Le dispositif comporte en outre une minuterie 13,de construction connue, qui permet de mettre le tube à rayons X en fonctionnement à tout mo- ment désiréoCette minuterie est alimentée par la ligne 2 et est commandée par l'interrupteur 14. A son tour,elle commande l'interrupteur bipolaire 12, 12' par l'intermédiaire d'un électro-aimant 15.
Le transformateur à haute tension 11 comporte deux enroulements secondaires 16 et 17 qui sont interconnectés par l'intermédiaire d'un milli- ampèremètre 18. Les autres extrémités de ces enroulements sont reliées à un redresseur double qui comporte quatre tubes redresseurs 19, 20, 21 et 220 Le chauffage des cathodes de ces tubes redresseurs est assuré par un transforma- teur de chauffage 23 dont l'enroulement primaire est branché, en série avec une résistance réglable 24, sur la ligne 20
Le courant redressé est guidé vers le tube à rayons X 25.
Celui- ci .prélève son courant de chauffage d'un transformateur 26 qui est branché sur la ligne 2; ces transformateur 26 est du type dans lequel 1?intensité du courant secondaire varie peu, dans une large zone., avec la tension pri- maire
La ligne 2 peut être reliée, par l'intermédiaire d'un interrup- teur 27, au secteur d'alimentation disponibleo
L'appareil et le montage décrits fonctionnent de la manière sui- vante. La fermeture de l'interrupteur 27 lance le courant de chauffage dans les tubes redresseurs et le tube à rayons Xo La fermeture de l'interrupteur 3,3' provoque le démarrage du moteur 1 et la génératrice 4 accouplée au mo-
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teur engendre de la tension.
La vitesse de rotation de la génératrice et donc la tension aux bornes de celle-ci augmentent progressivement jus- qu'à une valeur constante ce qui peut s'observer à l'aide du voltmètre 10. Lorsque l'indication du voltmètre ne varie plus., on peut éventuelle- ment déplacer la prise 9 afin d'obtenir la tension désirée. Entretemps, on a réglé la minuterie 13 à un temps d'exposition déterminéeOn attend alors un moment favorable pour exécuter la photo, moment auquel on ferme 1-'interrupteur 14.
Cette fermeture provoque celle de l'interrupteur bipo- laire 12 et la mise en circuit du transformateur haute tension 11 ainsi que des appareils branchés sur ce dernière Le tube à rayons X émet des rayons et le film photographique est exposée Lorsque le temps d'exposition réglé d'avance sur la minuterie 13 est écoulée l'interrupteur 12 est ouvert par le fonctionnement de la minuterie 13 et le courant d'alimentation du trans- formateur 11 est interrompu.9 ce qui coupe le courant d'alimentation du tu- be à rayons Xo
Pendant l'exposition, la génératrice 4 est fortement chargée., de sorte qu'un grand effet de freinage y est exercée Toutefois,
l'énergie ci- nétique du système rotatifde la génératrice et du moteur est suffisante pour limiter la perte de vitesse provoquée par ce freinage.
L'interrupteur 14 à commande à la main peut être remplacé par un interrupteur à commande électrique ou par un interrupteur approprié tant à la commande électrique qu'à la commande à la maino
La figure montre un exemple de la manière dont un tel inter- rupteur peut fonctionner sous l'influence de la fréquence de la tension de la génératrice. A cet effet, la génératrice est connectée à un cir- cuit de résonance en série,constitué par une capacité 28,'une self-in- duction 29 et une résistance réglable 300 Ce circuit de résonance est ac- cordé sur la fréquence de la tension de la génératrice tournant à sa vi- tesse nominale.
Il est monté en série avec un redresseur double qui four- nit du courant redressé à l'enroulement d'entrée 32 d'un amplificateur magnétique 33 Celui-ci comporte deux enroulements de sortie 34 et 35 qui sont branchés, en série avec le redresseur 36 et la bobine 37 d'un relais à courant alternatif, sur la ligne 20
Le courant redressé par 36 traverse l'enroulement 38 de l'ampli- ficateur magnétique 33.Ceci provoque un couplage à réaction qui fait en sorte que l'amplificateur magnétique travaille par sautsLa bobine 37 a- git sur l'interrupteur de commande 14 de la minuterie 130
Le montage auxiliaire décrit fonctionne de la manière suivante.
A la fin de la période de démarrage de la génératrice, on obtient aux bor- nes de l'enroulement 32 une tension que redresse le redresseur 31. Par sui- te des propriétés caractéristiques du circuit accordé 28, 299 30, cette tension acquiert rapidement une valeur maximumo La tension d'entrée pulsa- toire de l'amplificateur magnétique provoque un courant alternatif dans la bobine 37 et ce courant est conduit par le redresseur 36, sous forme de courant continu pulsatoire, à travers l'enroulement 380 Cet enroulement renforce l'effet de l'enroulement 32, ce qui provoque un effet de saut et un très rapide accroissement du courant dans la bobine de relais 37, ac- croissement qui entraîne la fermeture de l'interrupteur 14. La minuterie 13 agit de la fagon décrite ci-dessus.
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RADIOGRAPHY APPLIANCES -! XPOnR # "EXECUT'ION 'DE RADIOGRAPHl'ES AT' SHORT 'INSTALLATION.
The invention relates to the execution of x-rays with short exposure times. X-rays of moving parts of the body must be performed with a short exposure time to avoid blurring To obtain, despite everything, sufficient blackening of the film, it is necessary to push the load of the X-ray tube 0 ′ as well as 1 - performing chest x-rays can command a power of 20 to 40 kW.
The cables used to transmit this power must be thick enough not to cause too great a drop in voltage. This is so not only for the conductor systems of the X-ray machine itself ;? but also for the wires of the electrical sector o Often, a special line has to be provided in a hospital for the supply of X-ray equipment o These devices always cause peak loads in the sector, which obviously constitutes a serious drawback.
To obviate this, X-ray machines have been produced which have a high voltage capacitor in which all the energy necessary to perform an x-ray is stored using a low current which does not charge. excessively the area.
The charged capacitor is connected by a high voltage switch to the x-ray tube at the time chosen for the execution of the x-ray
The invention makes it possible to avoid said drawbacks in another way. It relates to a current source for supplying an X-ray tube,
source which is capable of supplying a high intensity current for a very short time without resulting in a load peak in the electrical sector. The invention further relates to an X-ray apparatus equipped with such a source current
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The power source for supplying an X-ray tube in accordance with the invention consists of a group formed by a motor connected to the mains and by a generator coupled to this motor. This unit starts empty and is loaded only when it reaches its operating speed.
During the start-up period as well as during the flow of the generator, a flow which only occurs during the time necessary for the exposure of the photographic film, the group draws only a fraction of the power from the electrical sector. necessary to perform an x-ray, the power that the generator supplies to the x-ray tube. The kinetic energy of the system running at full speed must therefore be sufficient for the reduction in power caused by the loss of speed of the generator. during the short time of charging., reduce the power supplied only by an amount below an allowable limit.
The engine must not be powerful enough to drive the generator under load. It must only be able to bring the generator running without load, to its operating speed in a time which cannot be several times longer than the running time. For this purpose, a simple single-phase motor with short-circuited armature and starting capacitor can be used o Optionally, the motor can be disconnected from the mains before the generator is loaded, but even without this arrangement, in In general, the load on the sector will only increase, under the effect of the circuiting of the tube, by an amount such that there can be no question of troublesome points that the line could not support.
The advantage of a power source according to the invention is that the type of mains current hardly matters, both in direct current and in alternating current, the same generator can be used; it suffices to have another motor
The generator may be a high voltage direct current machine, but preferably a low voltage alternating current machine will be used. Not only is the latter of a simpler construction, but in addition, it is suitable for use. power supply for existing X-ray devices. An X-ray apparatus according to the invention, efficiently designed, is obtained? using an H.F. generator which supplies an alternating voltage of 300 to 400 V, and a frequency of 400 to 500 c / s.
The weight, size and cost of both the generator and the transformer and rectifier installation are then less than when using a generator providing a voltage at the usual frequency of 50 c / s.
In general? it will be useful to provide an indicating device which allows the operator to realize that the generator has reached the required speed o A voltmeter can be used for this purpose, a frequency meter or a tachimeter, o In radiography, it is customary to limit ., using a timer, the charging time of an X-ray tube This timer is started by the operator when the exposure is to start and it cuts off the charging current as soon as the X-ray tube has consumed the required energy. This timer can be combined with the generator in such a way that it prevents premature switching on of the load.
For this purpose, the X-ray apparatus may include a current circuit for the electrical control of the timer? current circuit which works under the influence of the voltage generated by the generator.
It is particularly efficient to choose, for this purpose, a current circuit which is sensitive to the frequency of this voltage. The current circuit of a magnetic amplifier with glove characteristic can be reduced? the input circuit of which is supplied by the generator, through a rectifier and a series resonance circuit, tuned to the nominal frequency of the voltage of the generator.
The heating current of the x-ray tube and the rectifier tubes of the high voltage system can be obtained in various ways. It can be taken from the mains supply with the interposition of transformers and stabilizers. The rectifier heating current,
including the in-
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tensity should not be as strictly constant as that of the heating current of the x-ray tube, can also be supplied by the generator o The heating current of the x-ray tube can also be taken from the generator, but this requires a more sophisticated stabilizer.
Another means which is essentially interesting in the case of a direct current sector consists in completing the group with an additional generator for supplying the filaments.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention.
The figure shows a circuit diagram of an X-ray apparatus according to the invention.
An electric motor 1 is connected to line 2 via a bipolar switch 3.3 '. The motor is coupled to an HF4 generator, which supplies a voltage of, for example 360 V 450 c / s. The generator has a voltage stabilizer 5 ′ which must ensure rapid compensation of the voltage drop. Such devices are known.
The stabilizer comprises a circuit connected to the output terminals of the generator and a circuit supplied by a transformer 60. It is therefore subject to the influence both of the voltage at the terminals of the generator and of the intensity of the current supplied by the generator. It regulates the intensity of the excitation current 7 of the generator in such a way that on load, the voltage at the terminals of the generator is practically constant.
An autotransformer 8 is connected to the generator, the secondary voltage of which can be adjusted using a movable plug 9 and be measured using a voltmeter 10.
We can take advantage of the indications of the volt meter to bring, at the operating speed, the tap 9 in the desired position or the adjustment of the tap having already been carried out to determine the moment at which the generator has reached speed. speed and at which the X-ray tube can be switched on. The secondary winding of the autotransformer 8 is connected to the primary winding of a high voltage transformer 11 via a two-pole switch 12 , 12 '.
The device further comprises a timer 13, of known construction, which enables the X-ray tube to be put into operation at any desired moment. This timer is supplied by line 2 and is controlled by switch 14. In turn, it controls the bipolar switch 12, 12 ′ via an electromagnet 15.
The high voltage transformer 11 has two secondary windings 16 and 17 which are interconnected by means of a milliammeter 18. The other ends of these windings are connected to a double rectifier which comprises four rectifier tubes 19, 20, 21 and 220 The cathodes of these rectifier tubes are heated by a heating transformer 23, the primary winding of which is connected, in series with an adjustable resistor 24, to line 20
The rectified current is guided to the x-ray tube 25.
The latter takes its heating current from a transformer 26 which is connected to line 2; These transformers 26 are of the type in which the intensity of the secondary current varies little over a wide area with the primary voltage.
Line 2 can be connected, via a switch 27, to the available mains supply.
The described device and assembly operate as follows. The closing of the switch 27 starts the heating current in the rectifier tubes and the X-ray tube. The closing of the switch 3,3 'causes the starting of the motor 1 and the generator 4 coupled to the mo-
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tor generates tension.
The speed of rotation of the generator and therefore the voltage at the terminals of the latter gradually increase to a constant value, which can be observed using the voltmeter 10. When the indication of the voltmeter no longer varies ., it is possible to move the plug 9 in order to obtain the desired tension. In the meantime, the timer 13 has been set to a determined exposure time. We then wait for a favorable moment to take the photo, at which time we close 1-'switch 14.
This closing causes that of the two-pole switch 12 and the switching on of the high voltage transformer 11 as well as the devices connected to the latter The x-ray tube emits rays and the photographic film is exposed When the exposure time set in advance on timer 13 has elapsed switch 12 is opened by operation of timer 13 and the supply current to transformer 11 is interrupted. 9 which cuts off the supply current to the tube Xo-ray
During the exposure, the generator 4 is heavily loaded., So that a great braking effect is exerted on it.
the kinetic energy of the rotary system of the generator and the motor is sufficient to limit the loss of speed caused by this braking.
The hand operated switch 14 can be replaced by an electrically operated switch or by a switch suitable for both the electric drive and the hand drive.
The figure shows an example of how such a switch can operate under the influence of the frequency of the generator voltage. For this purpose, the generator is connected to a series resonance circuit, consisting of a capacitor 28, a self-induction 29 and an adjustable resistor 300 This resonance circuit is tuned to the frequency of the generator voltage running at rated speed.
It is mounted in series with a double rectifier which supplies rectified current to the input winding 32 of a magnetic amplifier 33 This has two output windings 34 and 35 which are connected, in series with the rectifier. 36 and coil 37 of an AC relay, on line 20
The current rectified by 36 passes through the winding 38 of the magnetic amplifier 33. This causes a feedback coupling which causes the magnetic amplifier to work in jumps. The coil 37 acts on the control switch 14 of the timer 130
The auxiliary assembly described operates as follows.
At the end of the starting period of the generator, a voltage is obtained at the terminals of the winding 32 which rectifies the rectifier 31. As a result of the characteristic properties of the tuned circuit 28, 299 30, this voltage rapidly acquires a maximum value o The pulsating input voltage of the magnetic amplifier causes an alternating current in the coil 37 and this current is conducted by the rectifier 36, in the form of pulsating direct current, through the winding 380 This winding strengthens the effect of the winding 32, which causes a jump effect and a very rapid increase of the current in the relay coil 37, which increases the closing of the switch 14. The timer 13 acts in the same way. described above.