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DISPOSITIF POUR MESURER .AUTOMATIQUEMENT LA DUREE DE CHARGE D'UN TUBE A
RAYONSX.
Le temps nécessaire pour réaliser, à l'aide de rayons X, un en- registrement photographique, dépend de la puissance fournie au tube à rayons X, de l'absorption des rayons dans l'objet, et de la sensibilité de la pla- que ou de la pellicule photographiqueo Des objets analogues pouvant présen- ter de notables différences en ce qui concerne l'abso rption de rayons, il est souvent difficile de déterminer exactement le temps d'exposition. A cet effet, on mesure, avant de procéder à la radiographie proprement dite, l'intensité du rayonnement, en un endroit situé derrière l'objet, dans une zone importante pour le diagnostic.
A l'aide des données disponibles en ce qui concerne le noircissement d'une plaque ou d'une pellicule photogra- phique en fonction de la dose de rayons, on peut déduire ainsi du produit de l'intensité de rayonnement et du temps d'exposition nécessaire pour un noircissement déterminé, la durée d'exposition requise. Pour des objets tels que des êtres vivants, ce procédé présente un inconvénient; la mesure demande déjà une certaine quantité de rayonnement qui est, en grande partie, absorbé par l'objet, de sorte que lors de la réalisation de la radiographie, on peut dépasser la dose tolérable par l'objet.
Il existe déjà des dispositifs dans lesquels la durée du fonction- nement du tube à rayons X est déterminée automatiquement. Ils sont équipés d'un indicateur sensible aux rayons X. Sous l'influence des rayons qui.tra- versent l'objet, il se produit dans l'indicateur une conduction d'électrons et l'intensité du courant électronique constitue une mesure de l'intensité des rayons qui traversent l'objeto Ce courant est utilisé pour charger ou. pour décharger un condensateur. Dès que la variation de charge dépasse une valeur déterminée, l'appareil à rayons X est automatiquement mis hors circuit.
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L'élément sensible aux rayons d'un tel dispositif peut comporter un gaz ionisable, et consister en une chambre d'ionisation plate,en forme de boite,dont la surface active a approximativement la même superficie que l'image.
Dans une autre forme de réalisation, l'indicateur de rayons est un écran luminescent,et la lumière développée par cet écran est captée par une cellule photo-électrique.
Les divers amplificateurs présentent une propriété commune : le courant électrique obtenu est approximativement proportionnel à la valeur moyenne de l'intensité des rayons X sur la surface active de l'élément sensible aux rayons.
La durée de l'exposition est donc mesurée en fonction d'un cou- rant électrique qui, pour diverses causes, peut différer notablement de la valeur que l'on obtient lorsque l'indication est limitée à une partie du format de l'image, située à l'intérieur de la zone importante pour l'obser- vation proprement dite. Une telle limitation présente aussi des inconvé- nients, à savoir que l'endroit de mesure doit être déterminé d'avance.
L'une des causes pour lesquelles l'intensité moyenne des rayons sur toute la surface n'est pas toujours proportionnelle à l'intensité moyenne der- rière les parties de l'objet que l'on photographie et qui sont dcnc impor- tantes pour le diagnostic, se présente lors de la radiographie d'objets de grandeurs différentes. Surtout lorsqu'une partie du rayonnement qui touche l'indicateur longe l'objet et n'est donc pas affaiblie, on peut obtenir de notables différences. On s'est efforcé d'obvier à cet inconvé- nient, en modifiant la grandeur de la surface active de l'indicateur de rayons conformément à la grandeur de l'objet. Toutefois, il peut alors encore se produire des déviations par rapport au temps d'exposition optimum, lorsque l'objet comporte, en certains endroits, des parties à grande trans- mission pour les rayons X.
Dans un dispositif connu,permettant de modifier la grandeur de la surface active, on utilise une chambre d'ionisation affectant la forme d'une boite plate peu épaisse, et comportant quelques champs de mesure d'assez faible importance, qui sont utilisés séparément ou en groupe. Une conformation appropriée des divers champs permet d'obtenir une surface ac- tive appropriée soit aux graphies des poumons, soit aux graphies du crâne, soit aux graphies des articulations.
De plus, dans un dispositif équipé d'un indicateur constitué par la combinaison d'un écran luminescent ét d'une cellule photoélectrique, il est connu de blinder l'écran sur une plus ou moins grande partie par un ti- roir de plomb déplaçable dans le faisceau de rayons.
L'invention concerne des dispositifs du genre mentionné pour dé- terminer automatiquement la durée du fonctionnement d'un tube à rayons X, lors de la réalisation de radiographies à l'aide d'un indicateur sensible aux rayons X qui permet ou provoque un courant électronique variable avec l'intensité des rayons X obtenue derrière l'objet et qui obvie aux inconvé- nients mentionnés.
Suivant l'invention, l'indicateur comporte un certain nombre de tubes électroniques ou d'autres cellules électroniques qui couvrent séparément des parties adjacentes de la surface active de l'indicateur; l'ensemble constitué par toute la surface touchée par les rayons X, du moins la plus grande partie de cette surface, et par chacune de ces cellu- les, éventuellement en combinaison avec un élément approprié, présente la propriété qu'après un temps variable avec l'intensité des rayons, la con- duction électronique est réduite à une faible valeur, indépendante de l'in- tensité des rayons.
P ' On tire parti de cette propriété des cellules sensibles aux rayons, pour limiter l'influence des parties surexposées, pendant la durée de la graphie, car elle permet de faire en sorte que des cellules qui sont montées
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dans une telle zone ne soient actives que pendant une petite partie du temps d'exposition et qu'après le dépassement d'une dose de rayons déterminée, pas trop grande, ces cellules ne peuvent plus exercer d'influence sur la durée de l'exposition. Des cellules, qui sont montées en des endroits peu éclairés, ne sont pas aussi rapidement mises hors circuit par cette do- se de rayonnement.
La disposition nécessaire à cet effet implique que le circuit de courant de chaque cellule comporte une impédance capacitive qui peut être obtenue par une forme de réalisation spéciale des cellules ou par l'utilisation d'un condensateur sépare,
Dans le dispositif conforme à l'invention, la contribution de chaque plage par l'intermédiaire de sa cellule électronique, au courant électronique total est, tout comme dans les dispositifs connus, dominée au début par l'intensité locale des rayons X, et au début de la graphie, l'intensité de ce courant est donc approximativement proportionnelle à l'in- tensité moyenne des rayons X, comptée.sur toute la surface active de l'in- dicateuro Suivant l'invention, au bout d'un certain temps, l'intensité de ce courant diminue, car les contributions initialement très fortes des champs surexposés,
diminuent. Pour que cette diminution soit d'importance réelle, il faut veiller à ce que la quantité de charge nécessaire pour pro- voquer aux bornes de la capacité la variation de potentiel requise pour l'interruption du courant dans la cellule, ou du moins pour réduire forte- ment l'intensité du courant, soit petite par rapport à la charge transpor- tée par ce courant, lorsqu'il circule pendant toute la durée de l'exposi- tion.
L'influence des parties moins éclairées augmente donc à mesure que le temps d'exposition devient plus long et le courant total est plus petit que proportionnel à la valeur moyenne de l'intensité du rayonnement sur toute la surface active de l'indicateur. Ceci réduit notablement l'influence prédominante du rayonnement peu ou guère affaibli, sur la du- rée d'exposition, et la durée d'exposition peut être mieux adaptée au ni- veau d'intensité dans les parties moins fortement éclairées.
On peut utiliser, de façon connue, tout le courant électronique pour charger ou décharger un condensateur, monté en série dans le circuit de courant commun, pour l'alimentation des cellules, et tirer parti de la variation de tension qui en résulte pour commander un relais électronique qui commande l'interrupteur principal de l'appareil à rayons X.
De plus, il est possible de prélever du courant de décharge dans chaque cellule, ou de la variation de charge qui en résulte, une tension que l'on applique au circuit de grille d'un tube à décharge. Dans ce cas, chaque cellule est conjuguée avec un tube à décharge et le courant de décharge total commande un relais qui est conjugué avec l'interrupteur principal de l'appareil à rayons X.
Une chambre d'ionisation à utiliser dans le dispositif conforme à l'invention peut consister en deux parois planes, en matière isolante, disposées en regard et légèrement écartées; les parois sont assemblées le long des bords, de sorte que l'ensemble affecte la forme d'une boîte plate.
L'une des faces disposées en regard peut être recouverte d'une couche inin- terrompue de matière bonne conductrice de l'électricité tandis qu'un revê- tement analogue, appliqué sur l'autre paroi, peut être subdivisé en plages adjacentes isolées les unes des autres. La surface extérieure de la der- nière paroi mentionnée peut être recouverte d'une couche homogène de matiè- re conductrice. Toutefois, cette couche peut également être subdivisée en un nombre de plages égal à celui des plages formées sur l'autre face de ladite paroi. L'enceinte de la chambre est remplie d'un gaz ionisable ou d'une substance solide, dont la conductibilité varie sous l'effet des rayons X. Plusieurs semi-conducteurs présentent plus ou moins cette proprié- té.
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Un indicateur dans lequel les rayons X sont convertis en une lu- minescence visible et approprié à l'utilisation dans un dispositif conforme à l'invention s'obtient en disposant derrière un écran luminescent un cer- tain nombre de cellules sensibles à la lumière, ou d'autres cellules élec- troniques, par exemple celles qui, sous l'influence des rayons luminescents, produisent un courant et en répartissant la lumière de l'écran sur les cel- lules., A cet effet, on peut utiliser un grillage disposé dans le trajet de la lumière, et constitué par une matière opaque percée d'ouvertures.
Dans chaque ouverture peut se trouver une lentille, pour concentrer sur la cellule la lumière de la partie, embrassée par la lentille, de la surface de l'écran luminescent.
Par une suppression progressive du courant électronique provoqué par les champs fortement éclairés, on obtient que le courant total du dispo- sitif ne varie plus linéairement mais suivant une courbe qui s'adapte mieux à la courbe de noircissement de la plaque ou de la pellicule photographique, dans une partie dela gamme de noircissement qui s'étend approximativement depuis le noircissement moyen jusque dans la zone des très grands noircisse- ments.
On peut se rapprocher du caractère logarithmique de cette courbe dans la gamme des faibles noircissements, en augmentant, dans le dispositif conforme à l'invention, la sensibilité pour de faibles intensités de rayon- nement, ou-'pour des intensités de rayonnement fortement atténuées.
Dans le cas d'emploi d'une chambre d'ionisation, on peut utiliser à cet effet des matières de composition différente et à nombre atomique notablement différent, par exemple l'étain, le cuivre et l'aluminium, comme recouvrement de paroi pour l'électrode subdivisée en plages. Dans une ap- plication appropriée de ces matières, un certain nombre de plages sont cons- tituées par une matière, un autre nombre de plages par une autre matière et éventuellement un autre nombre de plages encore par une troisième matiè- re, et la répartition est telle que l'on obtient des combinaisons des pla- ges voisines de diverses matières. On tire alors parti de la propriété qu'ont ces substances d'émettre, à des degrés différents, des photoélectrons sous l'influence des rayons X.
Dans le cas d'utilisation d'un indicateur luminescent tel que dé- crit, on peut disposer devant les ouvertures ménagées dans le grillage,des filtresà transmissions différentes; une autre possibilité consiste à utili- ser un écran luminescent subdivisé en champs, constitué par des substances à pouvoirs absorbants sélectifs différents.
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'invention.
La fig. 1 illustre l'utilisation d'une chambre d'ionisation dont l'une des électrodes est subdivisée en plages qui sont couplées, par voie capacitive, à un circuit de courant commun.
La fig. 2 montre l'emploi d'un indicateur à luminescence fonction- nant d'une manière analogue. les figs. 3 et 4 représentent des exemples d'une autre application des deux indicateurs.
La figo 1 représente schématiquement l'agencement d'un dispositif radiographique conforme à l'invention. 1 est le tube à rayons X, 2 une cou- pe transversale du patient et 3, la matière sensible aux rayons sur laquelle doit être réalisée l'image radiographique, par exemple une plaque ou une pellicule photographique. Entre le patient 2 et la plaque photographique 3, se trouve la chambre d'ionisation 4, constituée par une boite plate, de forme carrée ou rectangulaire, ayant approximativement les mêmes dimensions
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que la plaque photographique. Les parois de la chambre d'ionisation sont en une matière isolante qui absorbe aussi peu que possible les rayons X.
Ces parois peuvent être par exemple en "perspex" ou en d'autres résines synthétiques appropriées. La paroi antérieure 5, et la paroi postérieure 6, sont séparées par un petit intervalle 7 et sont assemblées le long des bords. Les surfaces, disposées en regard, des parois sont recouvertes d'une couche conductrice, par exemple de graphite. La paroi 5 est recou- verte d'une couche ininterrompue 8, tandis que la surface conductrice ap- pliquée sur la paroi 6 est subdivisée en plages 9, isolées l'une de l'au- tre. Les plages ou champs peuvent être rectangulaires ou affecter la forme d'un polygone régulier; ils sont adjacents, de sorte qu'ils recou- vrent toute la surface.
La fabrication s'effectue de la manière suivan- te :on applique une couche de matière conductrice ininterrompue et on gratte, suivant des lignes parallèles, dans deux directions perpendiculai- res entre elles d'étroites bandes.
La surface extérieure de la paroi 6 est recouverte d'une couche conductrice ininterrompue 10, de sorte qu'avec la paroi faisant office de diélectrique, le revêtement subdivisé en plages forme, avec la dernière couche mentionnée 10, un nombre de condensateurs égal au nombre de plages.
La couche 10 et le revêtement 8 sont munis de bornes de connexion 11 et 120
La borne de connexion 12 est reliée à un condensateur 13, et, par l'intermédiaire de la résistance 14, à l'électrode de réglage 15 d'un tube à décharge 16. L'autre pôle du condensateur 13 est relié, d'une part par l'intermédiaire de la source de tension 17, à la borne de connexion 11, et d'autre part, par l'intermédiaire de la source de tension 18, à la cathode 19 du tube à décharge 16.
Sous l'influence des rayons X fournis par le tube 1, une con- duction d'électrons peut se produire dans la chambre d'ionisation. L'en- tretien d'une différence de potentiel à l'aide de la source de tension 17 provoque un courant électronique. Dans le cas où la chambre d'ionisation est remplie d'un fluide gazeux, la conduction électronique peut être obte- nue par le fait que le gaz est ionisé. Une autre forme dans laquelle se produit de la conduction électronique, s'obtient en utilisant comme remplis- sage pour la chambre d'ionisation, une matière semi-conductrice, par exem- ple du sélénium, dont la conductibilité augmente lorsque la matière est tou- chée par des rayons X.
Dans les zones touchées par des rayons X qui, ayant traversé le patient, ne sont que faiblement atténuées parce qu'ils n'ont traversé que des tissus à faible pouvoir d'absorption, le courant électronique obte- nu dans les trajets de décharge séparés a une forte intensité, mais cette intensité diminuera toujours par suite de la contretension provoquée par le couplage capacitif par rapport au revêtement d'alimentation commun 18.
Dans les zones où l'absorption des rayons X est plus forte, l'intensité du courant électronique est moindre, mais comme, par suite de l'irradiation, la conductibilité est plus petite, ce courant électronique conserve cette intensité pendant un temps plus long.
Le courant électronique commun charge le condensateur 13, ce qui produit aux pôles une différence de potentiel, opposée à la tension de la source de courant 18. La somme de cette tension agit dans le circuit de grille du tube à décharge 16 et commande le courant anodique. Dans le cas d'emploi d'un tube à décharge à atmosphère gazeuse, le tube amorcera dès que le potentiel de l'électrode de réglage 15 est égal au potentiel de la cathode. Le courant de décharge obtenu est utilisé de façon connue pour commander un relais électromagnétique dont l'enroulement 22 est inséré dans le circuit anodique du tube à décharge 16. Pour l'alimentation de ce tu- be, on utilise une tension alternative qui est appliquée aux bornes 20-21.
Pendant le fonctionnement du relais, le contact 23 s'ouvre et le-courant dans l'enroulement primaire 24 du transformateur haute tension 25 est inter-
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rompu. L'enroulement secondaire fournit le courant d'alimentation du tube 1.
La fig. 2 représente le dispositif approprié à l'utilisation d'un indicateur luminescent. Derrière la plaque ou la pellicule photogra- phique 3 est disposé un écran luminescent 27. En regard de cet écran 27 se trouvent des cellules photo-électriques 28 qui reçoivent leur lumière de cet écran. Entre la série de cellules photo-électriques 28 et l'écran 27 se trouve une grille 29 en une matière qui ne transmet pas la luminescen- ce émise par l'écran et qui comporte, pour chaque cellule photoélectrique une ouverture 30, de sorte que chacune de ces cellules capte uniquement la lumière luminescente provenant d'une partie de l'écran 27. Chaque ou- verture 30 peut être équipée d'une lentille 31 pour concentrer la lumière captée.
Au lieu de cellules photo-électriques, on peut également utili- ser d'autres cellules électroniques et, outre des cellules à effet photo- électrique extérieur, des cellules à effet photo-électrique intérieur.
Chaque cellule 28 est montée en série avec un petit condensateur 32. Ceux-ci se chargent sous l'effet des courants électroniques produits par l'exposition, tandis que le courant total provoque, de la même manière que dans le dispositif représenté sur la Fig. l, une variation de la diffé- rence de potentiel aux pôles du condensateur 13. Ce dispositif fonctionne d'ailleurs de la même manière que celui représenté sur la Figo 1.
Dans les circuits comportant des cellules fortement éclairées, les condensateurs 32 ont rapidement atteint l'état de charge pour lequel la différence de po- tentiel aux bornes des condensateurs est devenue si grande qu'aucun courant ne circule plus dans les cellules, tandis que dans d'autres circuits, com- portant des cellules moins fortement éclairées, cet état n'est obtenu qu'a- près un temps plus longo Le courant total nécessaire pour obtenir la varia- tion de charge prescrite du condensateur 13, subit donc une diminution pro- gressive et ceci se traduit par une réduction de l'influence des parties fortement éclairées de la photographie sur la durée d'exposition.
Les Figs. 3 et 4 concernent des dispositifs conformes à l'inven- tion, dans lesquels le courant de signal est -amplifié. Le dispositif re- présenté sur la Fig. 3 utilise une chambre d'ionisation comme cellule élec- tronique sensible aux rayons. Cette chambre d'ionisation diffère de celle utilisée dans le dispositif représenté sur la Figo 1 par le fait que le revêtement extérieur 10 de la paroi 6 est supprimé et que tous les champs
9 du revêtement intérieur de la paroi 6 sont reliés à des conducteurs de courant 33 qui traversent la paroi 6. Ces conducteurs 33 sont couplés, par l'intermédiaire de condensateurs 34, à un fil de courant commun 35, qui est fixé au pôle négatif de la source de tension 17.
Le montage comporte un nombre de triodes 36 égal à celui du nom- bre de condensateurs 34 et l'électrode de réglage de chaque tube est reliée au fil d'alimentation 33 et partant à un des pôles d'un condensateur 14, tan- dis que les anodes et les cathodes des triodes 36 sont branchées en parallè- le.
Le courant anodique commun des tubes traverse l'enroulement 37 d'un relais électromagnétique. Dans le circuit anodique est insérée la source de tension 38.- Le conducteur cathodique peut être relié directe- ment, ou par l'intermédiaire d'une source de tension négative 40, aux pô- les négatifs des sources de tension 17 et 38. Sous l'influence des rayons
X, les trajets de décharge formés avec les plages individuelles dans la cham- bre d'ionisation deviennent plus ou moins conducteurs.
Chaque trajet lais- se passer un courant électronique qui charge le condensateur 34 correspon- danto La tension que fournit la source 17 a un sens tel que les pâles des condensateurs reliés aux électrodes de commande des triodes 37 deviennent positifs, de sorte que lors de la charge des condensateurs, la différence de potentiel par rapport au conducteur cathodique commun diminue. Laug-
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mentation des tensions de charge du condensateur entraîne une augmentation progressive de l'intensité du courant anodique et lorsque celle-ci dépasse une valeur déterminée, le relais 37 déclenche.
Afin de décharger les condensateurs 34 après la fin de la ra- diographie, on a prévu un commutateur 39 qui permet de relier la ligne ca- thodique des triodes 36 directement aux bornes négatives des sources de ten- sion 17 et 38. La baisse des tensions des cathodes des triodes 37 fait en sorte que les condensateurs 34 peuvent se décharger sur ces tubes. Avant le début d'une radiographie suivante, on ramène le commutateur 39 dans sa position initiale.
Dans le dispositif représenté sur la Fig. 1, on peut annuler la charge des capacités en interconnectant les bornes 11 et 12 et en irradiant la chambre d'ionisation à l'aide de rayons X ou bien en dé-plaçant les parois l'une vers l'autre jusqu'à, ce que les revêtements se touchent. Sur la Fig. 2, la décharge s'obtient en amenant le commutateur 41 dans une posi- tion telle que la source de tension 17 soit mise en circuit et en irradiant en même temps l'indicateur à l'aide de rayons X.
L'indicateur à luminescence représenté sur la Fig. 4 correspond à celui représenté sur la Fig. 2. Il comporte un écran luminescent 27, une grille à lentilles 29 et un nombre de cellules photoélectriques 28 égal à celui du nombre d'ouvertures 30 ménagées dans la grille. Derrière chaque lentille 31 se trouve une cellule photoélectrique 28.
Tout comme dans le dispositif représenté sur la Fig. 2, un con- densateur 32 est monté en série avec chaque trajet de décharge. Pour le reste, les deux exemples de réalisation représentés sur les Figs. 3 et 4 sont identiques et c'est la raison pour laquelle les éléments correspon- dants portent les mêmes chiffres de référence sur les deux figures.
Après la mise en circuit du tube à rayons X 1 pour. procéder à une radiographie de l'objet 2 sur la plaque photographique 3, il se pro- duit une activation de l'écran luminescent 27 et l'énergie absorbée par cet écran est convertie en lumière. Cette lumière active les cellules pho- toélectriques 28 dans une mesure correspondant à la luminance de la lumi- nescence captée par chaque lentille 31. Les courants photoélectriques char- gent les condensateurs 32 et la différence de potentiel qui en résulte est appliquée, comme tension de grille positive, aux triodes 36. Le courant anodique total de ces triodes commande le relais électromagnétique 37.
Après la fin d'une radiographie, par le fait que le courant d'alimentation de l'appareil à rayons X est interrompu par le commutateur 23, on actionne, sur les Figs. 3 et 4, le commutateur 39 pour enlever la charge des condensateurs 32 et 33.
Pour procéder à la radiographie suivante, ce commutateur doit être ramené dans sa position précédente. De ce fait, les grilles des tu- bes à décharge sont rendues fortement négatives par l'intermédiaire de la source de tension 40, et l'intensité du courant anodique est réduite.
La bobine 37 lâche le contact 23 et permet le passage du courant d'alimentation de l'appareil à rayons X. Par suite de l'accumulation de charge dans les condensateurs 34 et 32, sous l'influence des rayons X, les potentiels de grille des divers tubes à décharge augmentent et l'augmenta- tion est d'autant plus rapide que l'intensité des rayons parvenant sur la cellule en cause est plus grande. La contribution de chaque tube à déchar- ge au courant total se rapproche donc progressivement d'une valeur détermi- née par la tension de la source d'alimentation 17.
Cette contribution ne saurait être dépassée, de sorte que l'influence de parties fortement éclairées est limitée, tandis que les cellules moins fortement éclairées et celles faiblement éclairées font prévaloir leur influence par le fait qu'elles provoquent, plus lentement il est vrai, également l'accroissement requis du potentiel de.grille. Pour obtenir le réglage optimum, il suffit
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de modifier la tension fournie par la source de tension 17.
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DEVICE FOR AUTOMATICALLY MEASURING THE CHARGE DURATION OF A TUBE A
X-RAYS.
The time required to make a photographic recording using x-rays depends on the power supplied to the x-ray tube, the absorption of the rays in the object, and the sensitivity of the plane. that or photographic film. As similar objects can present marked differences in the absorption of rays, it is often difficult to determine the exact exposure time. To this end, before proceeding with the actual radiography, the intensity of the radiation is measured at a location behind the object, in an area important for diagnosis.
With the aid of the data available with regard to the blackening of a plate or of a photographic film as a function of the radiation dose, it is thus possible to deduce from the product of the radiation intensity and the time of exposure. exposure required for a specific blackening, the exposure time required. For objects such as living beings, this method has a drawback; the measurement already requires a certain amount of radiation which is, in large part, absorbed by the object, so that when performing the radiography, the dose tolerable by the object can be exceeded.
There are already devices in which the duration of operation of the x-ray tube is determined automatically. They are equipped with an indicator sensitive to X-rays. Under the influence of the rays which pass through the object, there is conduction of electrons in the indicator and the intensity of the electronic current constitutes a measure of. the intensity of the rays passing through the object This current is used to charge or. to discharge a capacitor. As soon as the load variation exceeds a determined value, the X-ray machine is automatically switched off.
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The ray-sensitive element of such a device may comprise an ionizable gas, and consist of a flat, box-shaped ionization chamber, the active surface of which has approximately the same area as the image.
In another embodiment, the ray indicator is a luminescent screen, and the light developed by this screen is picked up by a photoelectric cell.
The various amplifiers have a common property: the electric current obtained is approximately proportional to the average value of the intensity of the X-rays on the active surface of the element sensitive to the rays.
The duration of the exposure is therefore measured as a function of an electric current which, for various reasons, can differ appreciably from the value obtained when the indication is limited to a part of the image format. , located inside the important area for the actual observation. Such a limitation also has drawbacks, namely that the measurement location must be determined in advance.
One of the causes for which the average intensity of the rays over the whole surface is not always proportional to the average intensity behind the parts of the object which are photographed and which are therefore important for the diagnosis is presented during the radiography of objects of different sizes. Particularly when a part of the radiation which hits the indicator runs along the object and is therefore not weakened, notable differences can be obtained. An attempt has been made to overcome this drawback by modifying the size of the active area of the ray indicator in accordance with the size of the object. However, there may still be deviations from the optimum exposure time when the object contains parts of high X-ray transmission in certain places.
In a known device, making it possible to modify the size of the active surface, an ionization chamber is used having the shape of a thin flat box, and comprising a few measurement fields of relatively small importance, which are used separately or in Group. Appropriate conformation of the various fields results in an active surface suitable for either the spelling of the lungs, the spelling of the skull, or the spelling of the joints.
In addition, in a device equipped with an indicator constituted by the combination of a luminescent screen and a photoelectric cell, it is known to shield the screen to a greater or lesser extent by a movable lead drawer. in the beam of rays.
The invention relates to devices of the kind mentioned for automatically determining the operating time of an X-ray tube, when taking X-rays using an X-ray sensitive indicator which allows or causes a current. electronic variable with the intensity of the X-rays obtained behind the object and which obviates the aforementioned drawbacks.
According to the invention, the indicator comprises a number of electron tubes or other electronic cells which separately cover adjacent parts of the active surface of the indicator; the set consisting of the entire surface affected by the X-rays, at least the greater part of this surface, and of each of these cells, possibly in combination with an appropriate element, exhibits the property that after a variable time with the intensity of the rays, the electronic conduction is reduced to a low value, independent of the intensity of the rays.
P 'We take advantage of this property of cells sensitive to rays, to limit the influence of overexposed parts, during the duration of the spelling, because it allows to ensure that cells that are mounted
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in such an area are only active during a small part of the exposure time and that after exceeding a determined dose of radiation, not too large, these cells can no longer exert any influence on the duration of the exposure. exposure. Cells, which are mounted in poorly lit places, are not so quickly switched off by this dose of radiation.
The necessary arrangement for this implies that the current circuit of each cell has a capacitive impedance which can be obtained by a special embodiment of the cells or by the use of a separate capacitor,
In the device according to the invention, the contribution of each pad via its electronic cell, to the total electronic current is, as in the known devices, initially dominated by the local intensity of the X-rays, and at the beginning. beginning of the spelling, the intensity of this current is therefore approximately proportional to the average intensity of the X-rays, counted over the entire active surface of the indicator According to the invention, after a certain time, the intensity of this current decreases, because the initially very strong contributions of the overexposed fields,
decrease. For this reduction to be of real importance, care must be taken to ensure that the quantity of charge necessary to cause at the terminals of the capacitor the variation in potential required for the interruption of the current in the cell, or at least to reduce the intensity of the current, ie small compared to the load carried by this current, when it circulates throughout the duration of the exposure.
The influence of the less illuminated parts therefore increases as the exposure time becomes longer and the total current is smaller than proportional to the average value of the intensity of the radiation over the entire active surface of the indicator. This considerably reduces the predominant influence of the little or hardly weakened radiation on the exposure time, and the exposure time can be better adapted to the level of intensity in less bright parts.
All the electronic current can be used, in a known manner, to charge or discharge a capacitor, connected in series in the common current circuit, for supplying the cells, and to take advantage of the resulting voltage variation to control a electronic relay which controls the main switch of the X-ray machine.
In addition, it is possible to take from the discharge current in each cell, or from the charge variation which results therefrom, a voltage which is applied to the gate circuit of a discharge tube. In this case, each cell is conjugated with a discharge tube and the total discharge current drives a relay which is conjugated with the main switch of the X-ray machine.
An ionization chamber to be used in the device according to the invention may consist of two flat walls, made of insulating material, placed opposite and slightly apart; the walls are assembled along the edges, so that the whole takes the form of a flat box.
One of the faces arranged opposite can be covered with an uninterrupted layer of material which is a good conductor of electricity, while a similar coating, applied to the other wall, can be subdivided into adjacent insulated areas. from each other. The outer surface of the last mentioned wall may be covered with a homogeneous layer of conductive material. However, this layer can also be subdivided into a number of areas equal to that of the areas formed on the other face of said wall. The enclosure of the chamber is filled with an ionizable gas or a solid substance, the conductivity of which varies under the effect of X-rays. Several semiconductors exhibit more or less this property.
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An indicator in which the X-rays are converted into visible luminescence and suitable for use in a device according to the invention is obtained by placing behind a luminescent screen a certain number of cells sensitive to light, or other electronic cells, for example those which, under the influence of luminescent rays, produce a current and by distributing the light from the screen over the cells., For this purpose, a wire mesh can be used. arranged in the path of the light, and consisting of an opaque material pierced with openings.
In each opening there can be a lens, to concentrate on the cell the light of the part, embraced by the lens, of the surface of the luminescent screen.
By a progressive elimination of the electronic current caused by the strongly illuminated fields, one obtains that the total current of the device does not vary any more linearly but according to a curve which adapts better to the blackening curve of the plate or of the photographic film. , in a part of the darkening range which extends approximately from medium darkening to the area of very large blackening.
The logarithmic character of this curve can be approached in the low darkening range, by increasing, in the device according to the invention, the sensitivity for low radiation intensities, or - for strongly attenuated radiation intensities. .
When using an ionization chamber, materials of different composition and significantly different atomic number, for example tin, copper and aluminum, can be used for this purpose as wall covering for the electrode subdivided into areas. In a suitable application of these materials, a certain number of ranges are constituted by one material, another number of ranges by another material and possibly yet another number of ranges by a third material, and the distribution is such that combinations of neighboring ranges of various materials are obtained. We then take advantage of the property of these substances of emitting, to different degrees, photoelectrons under the influence of X-rays.
In the case of using a luminescent indicator as described, it is possible to place in front of the openings made in the mesh, filters with different transmissions; another possibility is to use a luminescent screen subdivided into fields, made up of substances with different selective absorbing powers.
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. .
Fig. 1 illustrates the use of an ionization chamber, one of the electrodes of which is subdivided into areas which are capacitively coupled to a common current circuit.
Fig. 2 shows the use of a luminescence indicator operating in an analogous manner. figs. 3 and 4 represent examples of another application of the two indicators.
Figo 1 schematically shows the arrangement of a radiographic device according to the invention. 1 is the x-ray tube, 2 is a cross section of the patient, and 3 is the ray-sensitive material on which the x-ray image is to be made, for example a plate or photographic film. Between the patient 2 and the photographic plate 3, is the ionization chamber 4, consisting of a flat box, square or rectangular, having approximately the same dimensions
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than the photographic plate. The walls of the ionization chamber are made of an insulating material which absorbs X-rays as little as possible.
These walls can be, for example, "perspex" or other suitable synthetic resins. The anterior wall 5, and the posterior wall 6, are separated by a small gap 7 and are joined together along the edges. The facing surfaces of the walls are covered with a conductive layer, for example graphite. The wall 5 is covered with an uninterrupted layer 8, while the conductive surface applied to the wall 6 is subdivided into areas 9, isolated from one another. Ranges or fields can be rectangular or have the shape of a regular polygon; they are adjacent, so that they cover the entire surface.
The production is carried out as follows: a layer of uninterrupted conductive material is applied and narrow strips are scraped along parallel lines in two directions perpendicular to each other.
The outer surface of the wall 6 is covered with an uninterrupted conductive layer 10, so that with the wall acting as a dielectric, the coating subdivided into areas forms, with the last mentioned layer 10, a number of capacitors equal to the number of beaches.
Layer 10 and coating 8 are provided with connection terminals 11 and 120
The connection terminal 12 is connected to a capacitor 13, and, via the resistor 14, to the adjustment electrode 15 of a discharge tube 16. The other pole of the capacitor 13 is connected, from one hand via the voltage source 17, to the connection terminal 11, and on the other hand, via the voltage source 18, to the cathode 19 of the discharge tube 16.
Under the influence of the X-rays supplied by the tube 1, a conduction of electrons may occur in the ionization chamber. The maintenance of a potential difference by means of the voltage source 17 causes an electronic current. In the case where the ionization chamber is filled with a gaseous fluid, electronic conduction can be obtained by the fact that the gas is ionized. Another form in which electronic conduction occurs, is obtained by using as filling for the ionization chamber, a semiconductor material, for example selenium, the conductivity of which increases when the material is turned. - scanned by X-rays.
In the areas affected by X-rays which, having passed through the patient, are only weakly attenuated because they have only passed through tissues with low absorption power, the electronic current obtained in the separate discharge paths has a high current, but this current will always decrease as a result of the counter-tension caused by the capacitive coupling against the common supply coating 18.
In areas where the absorption of X-rays is greater, the intensity of the electronic current is less, but since, as a result of irradiation, the conductivity is smaller, this electronic current retains this intensity for a longer time. .
The common electronic current charges the capacitor 13, which produces a potential difference at the poles, opposite to the voltage of the current source 18. The sum of this voltage acts in the gate circuit of the discharge tube 16 and controls the current. anodic. In the case of using a gas atmosphere discharge tube, the tube will ignite as soon as the potential of the adjustment electrode 15 equals the potential of the cathode. The discharge current obtained is used in a known manner to control an electromagnetic relay whose winding 22 is inserted into the anode circuit of the discharge tube 16. To power this tube, an alternating voltage is used which is applied. at terminals 20-21.
During the operation of the relay, the contact 23 opens and the current in the primary winding 24 of the high voltage transformer 25 is inter-
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broken. The secondary winding provides the feed current for tube 1.
Fig. 2 shows the device suitable for the use of a luminescent indicator. Behind the plate or the photographic film 3 is arranged a luminescent screen 27. Opposite this screen 27 are photoelectric cells 28 which receive their light from this screen. Between the series of photoelectric cells 28 and the screen 27 there is a grid 29 made of a material which does not transmit the luminescence emitted by the screen and which comprises, for each photoelectric cell an opening 30, so that each of these cells picks up only the luminescent light coming from a part of the screen 27. Each opening 30 can be equipped with a lens 31 to concentrate the light picked up.
Instead of photoelectric cells, it is also possible to use other electronic cells and, in addition to cells with external photoelectric effect, cells with internal photoelectric effect.
Each cell 28 is mounted in series with a small capacitor 32. These charge under the effect of the electronic currents produced by the exposure, while the total current causes, in the same way as in the device shown in FIG. . 1, a variation of the potential difference at the poles of capacitor 13. This device also operates in the same way as that shown in Fig. 1.
In circuits with strongly illuminated cells, the capacitors 32 quickly reached the state of charge for which the difference in potential across the capacitors has become so large that no current flows through the cells, while in other circuits, comprising less brightly lit cells, this state is only obtained after a longer time. The total current required to obtain the prescribed charge variation of the capacitor 13, therefore undergoes a decrease progressive and this results in a reduction in the influence of the strongly lit parts of the photograph on the exposure time.
Figs. 3 and 4 relate to devices according to the invention, in which the signal current is amplified. The device shown in FIG. 3 uses an ionization chamber as an electronic cell sensitive to rays. This ionization chamber differs from that used in the device shown in Figo 1 in that the outer coating 10 of the wall 6 is removed and all the fields
9 of the inner lining of the wall 6 are connected to current conductors 33 which pass through the wall 6. These conductors 33 are coupled, via capacitors 34, to a common current wire 35, which is fixed to the negative pole voltage source 17.
The assembly comprises a number of triodes 36 equal to that of the number of capacitors 34 and the adjustment electrode of each tube is connected to the supply wire 33 and therefore to one of the poles of a capacitor 14, while that the anodes and the cathodes of the triodes 36 are connected in parallel.
The common anode current of the tubes passes through the winding 37 of an electromagnetic relay. In the anode circuit is inserted the voltage source 38. The cathode conductor can be connected directly, or by means of a negative voltage source 40, to the negative poles of the voltage sources 17 and 38. Under the influence of rays
X, the discharge paths formed with the individual patches in the ionization chamber become more or less conductive.
Each path allows an electronic current to pass which charges the corresponding capacitor 34.The voltage supplied by the source 17 has a meaning such that the blades of the capacitors connected to the control electrodes of the triodes 37 become positive, so that when switching on charge of the capacitors, the potential difference with respect to the common cathode conductor decreases. Laug-
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The increase in the capacitor charging voltages causes a progressive increase in the intensity of the anode current and when this exceeds a determined value, the relay 37 trips.
In order to discharge the capacitors 34 after the end of the radiography, a switch 39 has been provided which makes it possible to connect the cathode line of the triodes 36 directly to the negative terminals of the voltage sources 17 and 38. The voltages of the cathodes of the triodes 37 ensures that the capacitors 34 can discharge on these tubes. Before the start of a next radiography, the switch 39 is returned to its initial position.
In the device shown in FIG. 1, the capacitor charge can be canceled by interconnecting terminals 11 and 12 and irradiating the ionization chamber with X-rays or by moving the walls towards each other up to, what the coatings touch. In Fig. 2, the discharge is obtained by moving the switch 41 to a position such that the voltage source 17 is switched on and at the same time irradiating the indicator with X-rays.
The luminescence indicator shown in FIG. 4 corresponds to that shown in FIG. 2. It comprises a luminescent screen 27, a lens grid 29 and a number of photoelectric cells 28 equal to that of the number of openings 30 made in the grid. Behind each lens 31 is a photoelectric cell 28.
Just as in the device shown in FIG. 2, a capacitor 32 is mounted in series with each discharge path. For the rest, the two exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 4 are identical and this is the reason why the corresponding elements bear the same reference numerals in both figures.
After switching on the x-ray tube 1 for. taking an x-ray of the object 2 on the photographic plate 3, the luminescent screen 27 activates and the energy absorbed by this screen is converted into light. This light activates the photocells 28 to an extent corresponding to the luminance of the luminescence picked up by each lens 31. The photoelectric currents charge the capacitors 32 and the resulting potential difference is applied, as a voltage of positive gate, to the triodes 36. The total anode current of these triodes controls the electromagnetic relay 37.
After the end of an X-ray, by the fact that the supply current of the X-ray apparatus is interrupted by the switch 23, it is actuated, in Figs. 3 and 4, the switch 39 to remove the charge from the capacitors 32 and 33.
To proceed with the next exposure, this switch must be returned to its previous position. As a result, the gates of the discharge tubes are made strongly negative through the voltage source 40, and the intensity of the anode current is reduced.
The coil 37 releases the contact 23 and allows the passage of the supply current of the X-ray apparatus. As a result of the charge accumulation in the capacitors 34 and 32, under the influence of the X-rays, the potentials of The grids of the various discharge tubes increase and the increase is all the more rapid as the intensity of the rays reaching the cell in question is greater. The contribution of each discharge tube to the total current therefore gradually approaches a value determined by the voltage of the power source 17.
This contribution cannot be exceeded, so that the influence of strongly illuminated parts is limited, while the less strongly illuminated cells and those weakly illuminated make their influence prevail by the fact that they provoke, more slowly it is true, also the required increase in grid potential. To obtain the optimum setting, simply
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modify the voltage supplied by the voltage source 17.