" Générateur de haute tension compact et léger " La présente invention est relative à un mode de construction d'un générateur de haute tension, dans le but de réaliser un appareil compact et léger d'une part, et d'autre part de réaliser autour de l'organe récepteur auquel est appliquée la tension produite au moyen de ce mode d'alimentation, le dit organe récepteur pouvant être par exemple un tube à rayons X ou une fiche haute tension faisant partie d'un câble de connexion, une répartition régulière du potentiel électrique dans le but de faciliter la résistance de cet organe récepteur aux sollicitations électriques.
Il est connu d'utiliser des circuits multiplicateurs de tension pour alimenter en haute tension des récepteurs divers et notamment des tubes à rayons X. L'avantage de cette technique est principalement d'obtenir des tensions élevées au moyen de transformateurs délivrant des tensions moins élevées. Par exemple, si on considère le cas du circuit devenu classique,décrit par Cockroft et Walton, et dans l'hypothèse d'un circuit qui comporterait 4 étages doubleurs de tension (figure 1) il serait possible, si on néglige les chutes de tension, d'obtenir une tension de 300 kV au départ d'un transformateur dont la tension aurait une valeur de crête de 37,5 kV. Si on tient compte des chutes de tension, cette valeur de 37,5 kV est trop basse mais cependant, le gain est considérable. Une valeur nécessaire en pratique pour la tension du transformateur
ne dépasserait pas 50 kV dans la plupart des cas, pour 1'exemple cité.
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Cet intérêt se maintient également si or_ utilise une des nombreuses variantes connues du circuit de base de Cockroft et Walton.
De plus, un multiplicateur de tension fonctionne d'autant mieux que sa fréquence d'alimentation est élevée, en ce sens que les chutes de tension et le résidu d'ondulation dans la tension produite sont d'autant plus faibles, tous les autres facteurs restant les mêmes, que l'on augmente la fréquence. On est donc naturellement conduit à utiliser un circuit du type Cockroft-Walton alimenté en haute fréquence comme source de tension élevée destinée à l'alimentation de récepteurs haute tension de types divers, notamment de tubes à rayons X.
Le but du présent brevet est de couvrir l'invention qui résulte d'un certain nombre de perfectionnements décrits plus loin, et qui adaptent les circuits multiplicateurs de tension déjà connus à l'alimentation, entre autres, de tubes à rayons X ou de câbles haute tension du type utilisé en radiologie.
La nature de l'invention sera mieux comprise
au moyen d'un exemple non limitatif. La figure 1 représente le schéma habituel du circuit de base décrit par Cockroft
et Walton. L'exemple choisi s'applique au cas d'un multiplicateur à 4 étages doubleurs, caractérisés chacun par
une tension de 75 kV, la tension totale étant de 300 kV et
la fréquence d'alimentation pouvant être de l'ordre de 25 KHz, ces différentes valeurs ne limitant pas la partie générale
du présent brevet.
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tension d'alimentation fournie par le transformateur 5, et se déchargent à l'alternance suivante dans les condensateurs
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croissants mais qui présentent une forte fluctuation par rapport au point 0 égale à la tension fournie par 5 tandis
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existent des potentiels sensiblement continus, présentant seulement une petite fluctuation par rapport au point 0, à la fréquence de l'alimentation, d'autant plus faible que la valeur des condensateurs et la fréquence d'alimentation sont élevées.
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leur donnant une forme sensiblement toroldale, et qu'on les superpose de façon à ce qu'ils forment un volume cylindrique
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réalisés de façon à former un volume cylindrique de hauteur
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<EMI ID=8.1> figure 2) peuvent prendre place, l'ensemble des condensateurs et des redresseurs va se disposer de façon très compacte et <EMI ID=9.1>
électrique étant donné que le potentiel électrique va
<EMI ID=10.1> L'objet de l'invention ne serait pas modifié si
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une seule pièce selon une forme toroldale, étaient réalisés par la mise en parallèle ou en série de condensateurs séparés dont l'assemblage prendrait une forme sensiblement toroïdale.
De plus, le volume intérieur creux du cylindre
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récepteur de la tension engendrée par le multiplicateur de
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construits de façon telle que leur surface intérieure soit équipotentielle et présente en outre, une forme propre à engendrer un champ électrique aussi régulier que possible le long de l'axe. Elle constitue donc une espèce d'anneau de garde et comme le potentiel électrique croit de façon
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électrique existant dans le dit volume intérieur va se répartir de façon régulière le long de son axe, comme le représente la figure 3, où les lignes de champ électrique sont tracées en trait plein et les lignes équipotentielles, en trait interrompu .
La fonction d'anneau de garde de la surface intérieure des condensateurs peut être également obtenue , en'.$�parant physiquement les condensateurs et ces anneaux
de garde de sorte qu'un mode de réalisation de l'invention serait de construire d'une part le multiplicateur de tension et de le relier par des connexions appropriées à une série d'anneaux superposés réalisant dans le volume cylindrique intérieur les conditions de champ électrique décrites.
Pour favoriser au maximum la constitution d'un champ électrique régulier une électrode annulaire (6) dont la forme extérieure reproduit celle des condensateurs 1 à
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c'est-à-dire à la partie supérieure de la figure dans l'exemple choisi.
Si le récepteur de la tension engendrée par le multiplicateur est un tube à rayons X, construit de façon telle que sa cathode (7) (figure 4) soit située approximativement à la base du volume creux et que son anode (8) reliée électriquement à (6) se situe approximativement à son sommet, la distribution du champ ne sera pas modifiée, pas plus qu'elle ne le sera si le tube à rayons X présentait des électrodes
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De cette manière, le rôle d'anneaux de garde joué par les
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mieux appliqué au volume intérieur du tube à rayons X.
Si le récepteur auquel est appliquée la tension engendrée par le multiplicateur est un câble haute tension, la distribution du champ électrique est profondément modifiée par la présence dans l'axe de la cavité d'un ou plusieurs fils conducteurs (10) (figure 5). Le procédé garde cependant un intérêt car le long de la surface extérieure
(11) du câble ou de son réceptacle haute tension (12) la répartition du champ électrique est en majeure partie imposée par les électrodes intérieures des condensateurs
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surface comprise entre le réceptacle (12) s'il existe et la surface du câble (11) ou de son embout haute tension est fortement diminuée.
En résumé, la disposition cylindrique proposée pour la construction du circuit multiplicateur de tension conduit à une disposition compacte et qui engendre un
volume intérieur dans lequel le champ électrique prend une forme favorable à la résistance aux sollicitations de nature diélectrique auxquelles est soumis le récepteur de la tension engendrée par le multiplicateur, notamment les sollicitations au cheminement le long de surfaces approximativement cylindriques et parallèles à l'axe du dit volume intérieur.
Une caractéristique supplémentaire du circuit multiplicateur résulte encore des propriétés du circuit Cockroft-Walton. Si on étudie comment se fait le transfert de charges électriques d'un condensateur à l'autre, dans le schéma de la figure 1, par le jeu de la tension alter-
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transfère 3Q et ainsi de suite jusque 2 qui reçoit et transfère 8Q.
Dans la manière habituelle de construire les _circuits multiplicateurs, tous les condensateurs sont généralement identiques pour des raisons de standardisation mais dans un montage haute tension, les distances et les encombrements sont critiques de sorte qu'il est indiqué de donner aux condensateurs une valeur proportionnée à la quantité de charge électrique qu'ils ont à échanger. Autrement dit, si, en unités arbitraires, la valeur du condensateur 2 est 8, celle du condensateur 1 vaudra 7, et
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vaudra 1.
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peut être 8 fois plus petit que celui de 2, en première approximation. Cette possibilité présente un grand intérêt car on a vu que la tension par rapport au pied de la colonne
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rang du condensateur. La distance que l'on doit respecter
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la paroi de l'appareil, doit donc augmenter proportionnellement. En donnant à ces condensateurs une valeur de capacité proportionnelle à la charge échangée, soit un volume inversement proportionnel à leur rang, c'est-à-dire
à la valeur du potentiel électrique qu'ils ont par rapport
à la masse, on assure leur isolement dans des conditions optimales permettant d'atteindre une grande compacité pour le générateur haute tension ainsi construit.
Les explications qui sont ici données se servent de l'exemple d'un circuit multiplicateur à quatre étages doubleurs de tension mais leur portée est générale et ne se limite pas à ce cas.
Si on reprend le mode de construction de la figure 2, on voit qu'il est possible de donner aux condensa- <EMI ID=27.1>
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on vient de l'expliquer. Si on veut profiter au maximum de cette possibilité, il sera indiqué de donner aux
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représentée à la figure 6, pour rendre optimales les conditions d'isolement par rapport à la masse.
Les volumes cylindriques décrits plus haut pour
1.'empilement des condensateurs se déforment en troncs de
cônes mais ceci ne modifie pas les propriétés déjà décrites pour l'invention.
En pratique, des problèmes de construction auront pour conséquence qu'il ne sera pas possible de faire diminuer le volume total des condensateurs en raison inverse du rang qu'ils occupent dans la colonne H.T. mais cependant, il sera possible, selon l'invention de faire diminuer ce volume à
peu près en proportion des charges électriques échangées et
de dimensionner les différents éléments de façon optimale
du point de vue de l'efficacité du transfert des charges,
du taux d'ondulation résiduelle sur la tension produite et
de la distance d'isolement à respecter par rapport à la masse.
Revendications
1) Mode d'alimentation en cascade d'un récepteur haute tension
caractérisé en ce qu'il comporte un circuit multiplicateur
de tension construit de façon à créer dans un volume cylindrique une répartition favorable du potentiel électrique.