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Les appareils à rayons X comportent généralement un ou plusieurs dispositifs de réglage. C'est ainsi qu'ils peuvent comporter un dispositif permettant de choisir la tension entre l'anode et la cathode du tube (tension du tube) ainsi qu'un dispositif pour régler l'intensité du courant servant à chauffer la cathode thernionique'du tube à rayons X. Ce dernier dispositif sert à régler l'émission électronique dans le tube à rayons X (courantdu tube).
Parfois, on prend des dispositions pour empêcher que l'intensité du courant du tube dépende de la position dans laquelle se trouve le sélecteur de tension, ce qui assure un réglage plus facile des diverses grandeurs de charge pendant la réalisation
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de radiographies. Lorsque, tenant compte de la nature de l'objet à photographier, on a déterminé la tension du tube requise, on peut déterminer la grandeur nécessaire du produit du courant du tube et du temps d'exposition, dont la charge, pour obtenir un noircissement déterminé de la plaque photographique. La charge, qui se règle à l'aide du régulateur de courant et du sélecteur de temps, peut être lue sur un cadran, généralement étalonné en mAs.
Lorsque l'intensité du courant du tube dépend de la ten- sion du tube, il faut prévoir, pour-chaque tension du tube à choisir, un autre cadran mAs Toutefois, si l'intensité du cou- rant du tube ne varie pas sous l'effet d'une variation de la tension, le même cadran mAs peut servir pour chaque tension que l'on choisit.
Il existe plusieurs moyens pour rendre l'intensité du courant du tube indépendante de la position du sélecteur de tension. On peut, par exemple, insérer une résistance variable dans le circuit de chauffage du tube à rayons X et accoupler l'organe de réglage de cette résistance à l'organe de réglage servant à sélecter la tension du tube. On utilise dans le même but un transformateur dont la tension primaire est réglée à l'aide d'un organe de commande accouplé au sélecteur de tension, et dont l'enroudement secondaire est inséré dans le circuit de chauffage.
Ces dispositions n'agissent pas d'une manière rigou- reuse, par suite du fait que tension du tube n'est pas unique- ment déterminée par la position du sélecteur de tension, mais également par la chute de tension dans les diverses résistances, chute qui varie avec l'intensité du courant. Elles ne peuvent donc assurer une correction parfaite que pour une valeur déter- minée du courant du tube.
Pour modifier la tension du tube, on utilise un transfor- mateur à rapport de transformation réglable. La chute de tension
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provoquée par la résistance insérée dans le circuit primaire de ce transformateur varie non seulement avec l'intensité du courant du tube, mais encore avec le rapport de transformation.
En général, on dispose, pour l'appareil à rayons X, d'un graphique comportant un certain nombre de courbes, qui donnent la tension du tube en fonction du rapport de transformation du transformateur de réglage, et dont chacune correspond à une intensité déterminée du courant. Ce graphique permet à l'usager de déterminer la position dans laquelle il doit placer le régu- lateur de tension pour obtenir, pour une intensité de courant du tube donnée, une tension de tube déterminée. On peut également recourir à un tableau qui donne, pour chaque combinaison du courant du tube et de la tension du tube la position que doit occuper le régulateur de tension. En général, ces positions sont indiquées par un numéro sur un cadran appartenant à l'organe de commande.
Pour réaliser de tels graphiques, on effectue générale- ment sur l'appareil à rayons X, pour chaque position du sélecteur de tension, un certain nombre de mesures, chaque fois pour une série de valeurs du courant du tube. A l'endroit où doit être installé l'appareil, on règle une fois pour toutes les résistances à la valeur sur laquelle est basé le graphique.
L'invention permet de faciliter le tracé du graphique de tension, et le réglage de la tension du tube. A cet effet, l'appareil à rayons X conforme à l'invention comporte un dis positif qui fait en sorte que, pour une valeur donnée du courant du tube, la chute de tension est la même pour chaque position du sélecteur de tension. Les lignes du graphique de tension de- viennent alors des droites et il suffit de déterminer, dans une seule position du sélecteur de tension, la tension du tube pour une série de valeurs du courant du tube.
La personne chargée du réglage de diverses grandeurs
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de la charge dans un appareil à rayons X conforme à l'invention, sera plus rapidement en état de manoeuvrer le sélecteur de tension sans consulter le graphique, car il lui suffit de réduire (ou de majorer) la valeur nominale correspondant à une position quelconque du sélecteur de tension, d'un même montant pour toutes les posi- tions, afin d'obtenir la grandeur de la tension du tube réelle, montant qui dépend d'ailleurs encore de l'intensité du courant du tube.
Suivant l'invention,le régulateur de la tension du tube est accouplé à une résistance réglable insérée dans le circuit du courant d'alimentation du tube à rayons X, de sorte que l'impédance de ce circuit, et partant la chute de tension, varient lorsque la tension varie. Lorsqu'on calcule, d'une manière qui sera exposée par la suite, la grandeur que doit avoir cette résistance dans les diverses positions du sélecteur de tension, pour que la chute de tension reste la même, on trouve une rela- tion non linéaire entre la résistance et le rapport de transfor- mation du transformateur de réglage.
Toutefois, on constate que l'on ne commet pas d'erreur bien grave, en utilisant une résis- tance dont les échelons de réglage sont proportionnels à ceux du rapport de transformation, pour autant que l'on veille à ce que la chute de tension soit pratiquement la même, du moins pour les limites de la zone de réglage de la tension du tube.
L'appareil conforme à l'invention peut également être agencé de façon que la tension du tube ne soit plus tributaire de la position du régulateur de courant. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire, pour régler la tension du tube, de consulter un graphique ou un tableau, ou de retenir une série de valeurs de correction, cas sur le cadran correspondant à l'organe de réglage du régulateur de tension, on peut prévoir, pour chaque position possible de cet organe, un nombre qui indique immédiatement la
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valeur de la tension du tube.
A cet effet, on ajoute à la tension d'alimentation du tube à rayons X une tension auxiliaire. Cette tension auxiliaire est la même pour chaque rapport de transformation du transforma- teur de réglage, mais varie avec l'intensité du courant du tube Elle peut donc être choisie à l'aide de l'organe de commande du régulateur de courant.
De cette manière, l'intensité du courant du tube varie encore moins que précédemment lorsqu'on choisit une autre tension du tube. La petite variation résultant du fait que la tension auxiliaire n'est pas déterminée par le courant du tube même, mais par la position de l'organe de réglage du courant du tube, n'a plus d'importance.
Enfin, le régulateur d'intensité du courant du tube peut être accouplé, de manière connue, à un dispositif pour sélecter la durée de la charge, d'une manière telle que l'in- tensité du courant du tube diminue lorsque la durée de la charge augmente, et inversement, On peut ainsi obtenir automatiquement lacharge du tube optimum, et on évite la surcharge du tube.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est un schéma équivalent du montage d'un appareil à rayons X.
La fig. 2 est, dans une forme simple, un exemple du schéma de montage d'un appareil à rayons X conforme à l'invention.
La fig. 1 illustre les causes de la chute de tension et montre la manière dont on peut déterminer la grandeur de cette chute. Sur cette figure Tl est le transformateur de réglage réali- sé sous forme d'auto-transformateur et T2 le transformateur haute
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tension.
Soit N1 le rapport de transformation réglable de l'auto- transformateur et N2 le rapport de transformation constant du transformateur à haute tension. @Si En est la tension du secteur à considérer comme constante, la tension du tube obtenue lorsque 1-'intensité du courant du tube est nulle (tension à vide) est Eo=N1N2En
Sur la fig. 1 la résistance du circuit primaire du transformateur de réglage est représentée par Rn La résistance restante dans le circuit primaire du transformateur haute tension est représentée, sur la fig. l, par une résistance concentrée Ra La résistance du circuit secondaire du transformateur haute tension, comportant la résistance des tubes redresseurs éventuels et montée en série avec le.tube à rayons X est représentée sur la fig.
1 par une résistance concentrée Rt.
La tension du tube obtenue lorsque l'intensité du courant du tube est I, peut être représentée par
EB EO-1 (Rt + RaN + RNN12N22 Dans cette expression, 1 RT + Ra N22 + RN N12 N22 est la chute de tension EV Celle-ci est proportionnelle à l'intensité du courant et comporte deux composantes 1 ET + Ra N22 et I RN N21 N22 La première composante ne dépend pas du rapport de transformation Ni, alors que la seconde varie avec le carré de N1
Il y a lieu de noter qu'en réalité Ra dépend quelque peu de N1 Toutefois, par un réglage empirique des échelons de résistance, on évite que ce fait entraîne des valeurs erronées.
La variation de la composante I Rn Ni de la chute de tension est annulée par une résistance additionnelle réglable insérée dans le circuit d'alimentation du transformateur à haute tension, résistance dont l'organe de réglage est accouplé à celui du transformateur de réglage. De ce fait, Ra varie lorsque N1 varie.- Lorsque RA C2 RN N21 expression dans laquelle C 1N2
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est une constante, pour une intensité de courant 1 déterminée, la chute de tension totale est la même pour chaque valeur de N1
Pour agencer l'appareil en même temps d'une façon telle que, pour chaque position du sélecteur de tension, on indique la tension du tube réelle, qui, quelle que soit l'intensité du cou- rant du tube, est obtenue pour cette position, suivant une autre particularité de l'invention,
on ajoute à la tension induite dans le transformateur de réglage, une tension auxiliaire EN d'une valeur telle que EN EV soit une valeur qui ne varie pas avec I.
Il faut donc que EN IRT IRAN22 IR2N2N2 soit constant.
Lorsque, dans cette expression, on substitue à RA la valeur donnée plus haut, il en résulte que cette condition implique que EN IRT doit fournir une valeur constante, donc que la tension auxi- liaire doit varier proportionnellement à l'intensité du courant.
Le schéma de montage représenté sur la fig. 4 montre le transformateur 1; réalisé sous forme d'auto-transformateur, qui est branché sur le secteur par l'intermédiaire de la résistance réglable 3, Cette résistance sert à amener l'impédance du circuit primaire du transformateur de réglage à la valeur utilisée pour l'étalonnage de l'appareil ou considérée pour le tracé du graphi- que de tension. Le circuit primaire comporte en outre le régula- teur qui peut relier l'une des lignes d'alimentation à diver- ses prises de l'enroulement du transformateur. Quelles que soient les variations locales de la tension du secteur, ce régulateur permet de régler un voltmètre 5, inséré entre deux points fixes de l'enroulement du transformateur, à une indication prescrite.
Le courant de chauffage pour la cathode du tube à rayons X 6 est fourni par le transformateur de chauffage 7. Comme il a déjà été mentionné au début, il existe plusieurs méthodes pour maintenir constante l'intensité du courant du tube lors d'une vertiation de la tension du tube. Il n'y a donc pas lieu d'in-
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sister sur cette question, mais pour que le schéma soit complet, on a inséré dans le circuit primaire du transformateur de chauf- fage une résistance réglable 8, servant à cet effet, résistance dont l'organe de réglage est accouplé au sélecteur de tension 13.
Le circuit de chauffage comporte en outre un dispositif de stabilisation de tension 9, et une résistance de réglage 10.
Cette dernière sert à régler l'intensité du courant du tube.
Le générateur à haute tension est un transformateur 12, dont le courant secondaire, redressé par des soupapes 14., est amené au tube à rayons X 6.
Le transformateur de réglage 1 fournit la tension d'ali- mentation du transformateur haute tension 12. L'enroulement pri- maire de ce transformateur haute tension peut être relié, à l'ai- de du sélecteur de tension 13, à diverses prises du transforma- teur de réglage 1.
Dans le circuit primaire du transformateur 12 est in- sérée une résistance réglable 18, dont l'organe de réglage est couplé au sélecteur de tension 13. Pour faire ressortir sur le dessin que les parties 13,18 et 8 sont accouplées mécaniquement ou d'une autre manière, ces parties sont reliées par des traits mixtes.
Il importe que lorsqu'on amène le sélecteur de tension 13 dans une autre position, la valeur de la résistance 18 varie d'un montant tel que la chute de tension ne soit pas influencée par ce déplacement. Bien que l'on ait déduit ci-dessus qu'à cet effet la valeur de la résistance 18 doit varier avec le carré du rapport de transformation de 1, on a constaté que pour la zone de réglage assez petite que l'on utilise généralement en pratique, une variation linéaire fournit une approximation suffisante.
En général, la plus grande valeur de N1 sur laquelle on peut ajuster le sélecteur de tension, ne dépasse pas le triple de la plus petite valeur de N1 Pour ce trajet de réglage, l'écart maximum, qui se produit lorsqu'on remplace la courbe parabolique
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représentant la résistance Rt en fonction de N1 par une droite qui relie les points extrêmes de cette courbe (les points qui correspondent donc respectivement à la valeur maximum, et à la valeur minimum de N1 que permet 1 d'obtenir le régulateur de ten- . sion) ne dépasse pas 20% La chute de tension est normalement maintenue en deçà d'une limite raisonable, par un choix judicieux des diverses résistances. Cette chute de tension dépassera rare- ment 25% de la tension à vide.
Le remplacement d'une résistance variant de la manière théoriquement exacte avec N1 par une résis- tance variant proportionnellement à cette grandeur ne provoque donc, dans le cas le plus défavorable, qu'une erreur maximum de 5% et peut donc être considérée comme entrant dans le cadre de l'invention.
Sur le noyau du transformateur de réglage 1 est prévu un enroulement séparé, 16. La tension induite dans cet enroulement sert à rendre la chute de tension indépendante de la position du régulateur de l'intensité du courant du tube. L'enroulement 16 étant inséré dans l'une des lignes d'alimentation du transforma- teur à haute tension, cette tension fournit une contribution à la tension d'alimentation de ce transformateur.
Comme il a été établi ci-dessus, la tension auxiliaire En engendrée dans l'enroulement 16 doit varier avec l'intensité du courant, Pour obtenir ce résultat, on a prévu un organe de réglage 17, qui est relié à diverses prises de l'enroulement auxiliaire 16 et qui est accouplé,, comme le montre le dessin en traits mixtes, à l'organe de réglage de la résistance 10.
Les échelons de réglage de l'enroulement auxiliaire 16 se déterminent au mieux par voie empirique.
L'ouvertureet la fermeture du circuit d'alimentation du transformateur à haute tension (respectivement au début et à la fin du temps de charge) s'effectue à l'aide d'un interrup- teur 19 à commande électromagnétique, dont l'intensité du courant
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d'excitation est commandée par une minuterie 11. Au besoin, cette minuterie peut être accouplée de façon connue à l'organe de com mande de la résistance 10 (représenté sur le dessin par un trait mixte)) ce qui empêche que la charge du tube à rayons X dépasse une valeur admissible pour la durée de charge choisie, ou fait en sorte que le tube à rayons X soit toujours charge de la manière optimum.
La résistance variable 18 peut également être insérée dans le circuit primaire de l'auto-transformateur 1 au lieu d'être insérée dans le circuit secondaire. On peut facilement déduire des équations données plus haut les conditions auxquelles doit alors satisfaire théoriquement la caractéristique de réglage de la résistance. Dans ce cas, la tension auxiliaire de l'en- roulement 16 doit varier proportionnellement à l'intensité du courant du tube.