EP0003454B1 - Tube à rayons X comportant un dispositif de réduction de la divergence de son faisceau utile - Google Patents

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EP0003454B1
EP0003454B1 EP79400035A EP79400035A EP0003454B1 EP 0003454 B1 EP0003454 B1 EP 0003454B1 EP 79400035 A EP79400035 A EP 79400035A EP 79400035 A EP79400035 A EP 79400035A EP 0003454 B1 EP0003454 B1 EP 0003454B1
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EP
European Patent Office
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anode
diaphragm
ray tube
tube according
rays
Prior art date
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Expired
Application number
EP79400035A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0003454A1 (fr
Inventor
Jacques Delair
Jacques Le Guen
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0003454A1 publication Critical patent/EP0003454A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0003454B1 publication Critical patent/EP0003454B1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/26—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by rotation of the anode or anticathode

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray tube comprising a device for reducing the divergence of its useful beam and fitted in particular to tomography devices.
  • These X-ray tubes make it possible to generate in conjunction with collimation means, such as a slit diaphragm, a flat X-ray beam, of constant thickness, and in a fan shape with a large opening with a substantially uniform distribution of energy. radiant in a plane and in all directions inside this opening.
  • tubes consist of a cathode emitting an electron beam of rectangular section and an anode, fixed or rotating, bombarded by this beam, both being placed in the same vacuum-tight glass enclosure.
  • the bombarded surface of the anode emits an X-ray beam which, using collimation means such as a slit diaphragm external to the tube, is flat and fan-shaped.
  • the uniform distribution of radiant energy is related to the shape of the anode.
  • This diaphragm is unsuitable for providing a flat beam of radiation since the raster blades lining the tube are focused on the focal point of radiation. In addition, being placed outside the tube, this weft diaphragm does not pick up the X-rays that come out of the X-ray tube out of the mouth of the diaphragm.
  • French Patent No. 2,304,320 describes an X-ray collimator adapted to give the radiation a flat fan shape and in which the X-ray passage slot is materialized by two flat plates of X-ray absorbing material, parallel to the plane desired range and limiting the radius to it.
  • the thickness of the fan beam therefore depends in principle on the spacing of the plates forming two walls of the collimator. Oblique rays which risk irradiating (in the case of use in tomography) parts of the body outside the cutting plane, meet said plates and are absorbed.
  • the effectiveness of such a system is limited and a certain divergent radiation rate cannot be prevented because the oblique rays which are the most slightly diverging from the plane of the fan can pass through the space defined between the two plates without meet them.
  • the object of the invention is to further reduce the rate of divergent radiation in such a type of collimator used in connection with an X-ray tube.
  • the two aforementioned opaque walls are materialized by two opposite surfaces of the slot defined in the thickness of said crown or of said crown sector, which slot houses said opaque blades.
  • the main application of the invention is a so-called rotation type X-ray apparatus consisting of a source and a multi-detector; it requires a source emitting a flat fan beam, the opening of which makes it possible to cover all the detectors placed opposite.
  • a source emitting a flat fan beam the opening of which makes it possible to cover all the detectors placed opposite.
  • This diaphragm in the form of a crown or crown sector faces the focal point of the anode, so that the plane of the range of the beam perpendicular to the focal point passes through it.
  • This slot therefore has in the plane of the range of the beam a section in the form of an opening ring sector identical to that of the desired beam and in the plane normal to the plane of the range a rectangular section of height identical to the thickness of the desired beam.
  • the plates opaque to X-rays allow the apparent focal point of the anode to be divided into several small focal points at the level of the slit diaphragm. It is as if these small apparent foci generated very weak diverging fan-shaped X-ray beams.
  • the beam of X-rays emitted from the focus is therefore divided into a number of very thin beams of fan-shaped X-rays equal to the number of plates plus one.
  • This phenomenon takes place directly at the outlet of the diaphragm and is due to the shadow of the opaque blades with respect to the X-rays.
  • the divergence of the beams, small but existing, and the large distance from the diaphragm to the object to be irradiated, due to its position inside the glass enclosure of the tube, will blur these shadow phenomena. Indeed, thanks to the large distance separating the diaphragm from the object to be irradiated, the latter is crossed by a reconstituted beam, flat and fan-shaped, with divergence identical to the divergence of a beam coming from the space between two blades and consequently with very small divergence.
  • the edges of the opaque blades are hidden by thin metallic sheets in order to avoid their harmful field effects vis-à-vis the glassware of the tube on the one hand and vis-à-vis residual extra-focal phenomena on the other part, in the case of an X-ray tube with a cylindrical rotating anode.
  • These thin metallic sheets for example nickel, also have a filtering role, because they have the property of absorbing low energy X-rays. They therefore make it possible to filter the residual extra-focal radiation which is of very low energy compared to that of the useful beam as a fan.
  • Figures 1 and 2 show an embodiment of the device according to the invention in an X-ray tube with a cylindrical rotating anode, respectively in axial and transverse section.
  • the tube comprises a glass envelope 1 of cylindrical shape with an axis of revolution.
  • XX ' the ends of which are united in a sealed manner to the ultrahigh vacuum, to a cathode base 2 on the one hand and to a metal disc 3, anode support on the other hand.
  • These unions are provided in known manner, by annular parts 4 and 5 of a metal alloy having a coefficient of thermal expansion close to that of glass.
  • the rotating anode 6 has the shape of a flat cylinder whose cylindrical surface is made of X-ray emitting material (for example tungsten) and is connected to a rotor 7 whose axis of rotation yy 'is off-center with respect to the axis xx 'of the X-ray tube.
  • the vacuum-tight junction of the rotor 7 and the metal disc 3 is provided by a thin metallic rotor neck 8 as described in French patent application No. 77/23444, requested in the name of “Compagnie embl de Radiologie on July 29, 1977 , publication no.2.399.124.
  • This rotor 7 is arranged in a rotating field generated by a stator 9 at the same potential as the anode which can be either grounded or at high positive voltage as described in the patent application cited above.
  • An anti-extra-focal device 12 which has the shape of a crown sector centered on the axis of rotation of the anode 6, is placed very close to the cylindrical surface of this anode. It is integral with the metal disc 3 and is maintained at the same potential as the anode. It is composed of two layers A and B and is hollowed out in its center so as to allow the free passage of the electron beams 15 and 15 'on the one hand, as well as the free passage of the beam of energy radiating from the focus d 'somewhere else.
  • Its layer A made of a light material such as graphite, titanium or any other suitable material, absorbs by braking the secondary electrons which, re-accelerated, would bombard the anode at points other than the focus and cause extra-focal radiation.
  • Its layer B made of a material of high atomic mass such as tungsten, attached to layer A, absorbs the extra focal radiation emitted at other points of the anode than the hearth.
  • this anti-extra-focal device is such that it covers the projection onto itself of the interval delimited by the two tangents aa 'and bb' at the anode 6.
  • the only possible source of X-rays is limited to dimension 1.
  • a field distributor 11 parallel to the circular faces of the anode is integral with the cathode base 2, and carries perpendicularly to its face opposite the anode, a support 10 consisting of a sector-shaped part 13 crown centered on the axis xx 'of revolution of the glassware 1 of the X-ray tube.
  • This part 13 is made of metal of very high atomic mass so as to absorb X-rays and assumes both the functions of carrier of the slit diaphragm according to the invention and of carrier of two cathode emitters 16 and 16 '.
  • These two cathode emitters 16 and 16 ' are provided with two concentration pieces 14 and 14' oriented in such a way that the electron beams 15 and 15 ', rectangular and elongated, of almost linear section in the plane perpendicular to the plane of Figure 2, reach the cylindrical surface of the anode in a line which projects at point P of Figure 2.
  • the useful beam of X-rays therefore emerges from the generatrix of the cylindrical surface of the anode containing point P.
  • the two cathode emitters 16 and 16 ' are electrically isolated from the concentration pieces 14 and 14' so as to allow the application of a negative bias voltage to these concentration pieces with respect to the potential of the emitters.
  • This cathode device makes it possible to reduce, depending on the value of the bias voltage, the concentration of the electron beams generating the foci or the electronic blocking of the emitters.
  • the reduction of the beams, therefore of the focal points, is carried out on the smallest dimension of the rectangular section.
  • the two emitters therefore supply two electron beams allowing a wide range of focal points of different dimensions, starting from the initial dimensions, that is to say without any polarization being applied to the concentration pieces. These initial dimensions may be the same or different.
  • the two transmitters are never used simultaneously.
  • these cathode emitters 16 and 16 ' are placed symmetrically on the part 13 in the form of a crown sector, so as to balance the field lines in the cathode-surface space.
  • cylindrical of the anode and so as to clear the space opposite the rectangular focal point produced by one of the two electron beams, coinciding with a generatrix of the cylindrical surface of the anode so that the axis of the beam Fan-shaped X-rays thus produced are normal to the cylindrical surface at the focal point.
  • Part 13 is hollowed out in its center, facing the focal point of the anode so as to allow free passage of the beam of radiant energy of axis zz ′ with an opening angle a and a thickness equal to the length of the foyer.
  • the slot thus formed therefore also has as its axis of symmetry the axis zz 'and for opening, an angle opening a having the point P at its apex.
  • Grooves 17 and 17 ′ are machined in the walls parallel to the axis xx ′ delimiting this slot so that blades 18 parallel to one another can be deposited therein. These blades can be parallel to the plane of the range of the X-ray beam normal to the focus of the anode.
  • the diaphragm 13 itself being made of a material with high absorbency of X-rays, can also stop divergent rays passing between the pack of parallel blades 18 and the faces of the slit made in the diaphragm.
  • These blades are made of tantalum or any other material opaque to X-rays and are intended to avoid too great a divergence of the useful beam of X-rays.
  • the divergence will depend on the spacing of the blades and their length in the direction of propagation of the useful beam, the closer they are, the greater the division into apparent foci and the more the divergence is limited.
  • edges of these X-ray opaque blades are hidden by thin sheets of nickel or any other appropriate material 19 and 20, in order to avoid the field effects harmful to the glassware 1 of the tube and to the anti-extra-focal device. 12.
  • Figures 3 and 4 show two embodiments of the anti-divergence device according to the invention, in an X-ray tube with a fixed anode.
  • the tube shown in axial section in FIG. 3 comprises a casing 1 of cylindrical shape, of axis of revolution xx ′, the ends of which are united in the same manner as for the tube with the preceding rotating anode, to a cathode 16 d 'on the one hand and to an anode 6 on the other hand.
  • This anode is dug by two wells, one in the direction xx 'and the other perpendicularly. The intersection of these two wells reveals an inclined surface 6 ′, emitting X-rays, which is bombarded by an electron beam of rectangular section coming from the cathode 16.
  • a support 10 connected to the anode has the same potential as the latter and is composed of a part 13 in the form of a crown sector centered on the axis xx 'which only assumes the role of slit diaphragm conforming to the invention.
  • this slot is placed very close to the focal point of the anode and provided with opaque blades 18, thanks to the grooves 17 and 17 ' .
  • blades are parallel to each other, and can be parallel to the plane of the range of the useful beam of X-rays. They have their cutting edges hidden by thin sheets of nickel or any other suitable material 19 and 20, in order to avoid the effects harmful to the glassware of the tube and to absorb extra-focal low energy radiation already very limited in this kind of X-ray tube.
  • FIG. 4 represents a cross section of a tube with a fixed anode similar to that of FIG. 3, but with a modification in the shape of the part 13.
  • the latter still hollowed out with a slot provided with opaque blades, surrounds the anode 6 completely.
  • This new shape allows a better distribution of the field in the glass enclosure 1 and in no way affects the proper functioning of the anti-divergence device.
  • the anti-divergence device also has the advantage of being inside the glass enclosure of the X-ray tube, whether it is with a fixed or rotating cylindrical anode. Indeed, one adjusts once and for all its position, and the arrangement of the opaque blades, so as to have the best flat beam with constant thickness and fan possible. The position of the diaphragm therefore remains immutable, unlike slit diaphragms external to the tube, which require renewed adjustments.
  • X-ray tubes with a fixed or cylindrical rotating anode equipped with the device according to the invention are used in particular in transverse axial tomography devices comprising a ramp composed of numerous radiation detectors, all lit simultaneously by a wide-opening fan beam.
  • the small divergence of the tubes thus equipped makes it possible to irradiate the body to be observed, placed between the tube and the detector ramp, only in the desired area so that the detectors receive almost all of the attenuated direct radiation.
  • This device therefore improves detection and reduces the harmful effects of irradiating zones due to the divergence of the useful beam of X-rays in a fan.

Description

  • La présente invention concerne un tube à rayons X comportant un dispositif de réduction de la divergence de son faisceau utile et équipant en particulier les appareils de tomographie. Ces tubes radiogènes permettent d'engendrer en conjonction avec des moyens de collimation, tel qu'un diaphragme à fente, un faisceau de rayons X plat, d'épaisseur constante, et en éventail de grande ouverture avec une distribution sensiblement uniforme de l'énergie rayonnante dans un plan et dans toutes les directions à l'intérieur de cette ouverture.
  • Pour obtenir de tels faisceaux, différents types de tubes ont été mis au point. Ils se composent d'une cathode émettant un faisceau d'électrons de section rectangulaire et d'une anode, fixe ou tournante, bombardée par ce faisceau, toutes deux étant placées dans une même enceinte de verre étanche au vide.
  • La surface bombardée de l'anode, appelée foyer ou surface focale réelle, émet un faisceau de rayons X qui, à l'aide de moyens de collimation tel qu'un diaphragme à fente extérieur au tube, est de forme plate et en éventail.
  • La distribution uniforme de l'énergie rayonnante est liée à la forme de l'anode.
  • Pour réduire la divergence d'un faisceau de rayons X, il a été proposé, dans le brevet français n° 1 051 495 déposé le 17 décembre 1951 au nom de Compagnie Générale de Radiologie, un diaphragme à trame, placé à l'extérieur du tube, dont les parois sont constituées par des cellules pyramidales obliques formées de lames fines, opaques aux rayons X. Ce dispositif permettait de capter les rayons X, non issus du foyer, qui constituent le rayonnement divergent du faisceau utile.
  • Ce diaphragme est impropre à fournir un faisceau de rayonnement plat puisque les lames en trame garnissant le tube sont focalisées sur le foyer de rayonnement. De plus, étant placé hors du tube, ce diaphragme à trame ne capte pas les rayons X qui sortent du tube à rayons X hors de l'embouchure du diaphragme.
  • Le brevet français n° 2 304 320 décrit un collimateur de rayons X adapté pour donner au rayonnement une forme en éventail plat et dans lequel la fente de passage des rayons X est matérialisée par deux plaques planes de matière absorbant les rayons X, parallèles au plan désiré de l'éventail et limitant les rayons à celui-ci. L'épaisseur du faisceau en éventail dépend donc en principe de l'écartement des plaques formant deux parois du collimateur. Des rayons obliques qui risqueraient d'irradier (dans le cas de l'utilisation en tomographie) des parties du corps extérieures au plan de coupe, rencontrent lesdites plaques et sont absorbées. Cependant, l'efficacité d'un tel système est limitée et on ne peut empêcher un certain taux de rayonnement divergent car les rayons obliques les plus faiblement divergents par rapport au plan de l'éventail peuvent traverser l'espace défini entre les deux plaques sans rencontrer ces dernières.
  • L'invention a pour but de réduire davantage le taux de rayonnement divergent dans un tel type de collimateur utilisé en liaison avec un tube à rayons X.
  • Ce but est atteint, selon l'invention, par un tube à rayons X comportant une anode et une cathode placées dans une enceinte en verre étanche au vide et un diaphragme donnant au faisceau de rayons X une forme d'éventail et comprenant au moins deux parois opaques au rayonnement et parallèles au plan désiré de l'éventail, caractérisé en ce que
    • - le diaphragme se trouve à l'intérieur de l'enceinte de verre et a la forme d'une couronne ou d'un secteur de couronne, creusé d'une fente en éventail,
    • - le diaphragme est placé à proximité immédiate du foyer émetteur du rayon X,
    • - des lames opaques sont logées dans la fente du diaphragme,
    • - les tranches des lames opaques sont cachées par des feuilles minces d'un matériau ayant pour propriété d'absorber les rayonnements X de faible énergie par rapport à l'énergie du faisceau utile.
  • Dans ce type de dispositif, les deux parois opaques précitées sont matérialisées par deux surfaces opposées de la fente définie dans l'épaisseur de ladite couronne ou dudit secteur de couronne, laquelle fente abrite lesdites lames opaques.
  • Comme mentionné précédemment, l'application principale de l'invention est un appareil de radiologie dit tomodensitomètre du type à rotation constitué d'une source et d'un multi-détecteur ; il nécessite une source émettant un faisceau en éventail plat dont l'ouverture permet de recouvrir la totalité des détecteurs placés en vis-à-vis. Pour limiter l'irradiation du patient, il est hautement souhaitable que seule la section à examiner soit traversée par les rayons X. Il est donc nécessaire d'absorber aussi les rayons divergents hors du faisceau en éventail plat, dans le sens de l'épaisseur de la coupe. C'est une caractéristique de la présente invention de permettre de fournir un faisceau en éventail plat débarrassé de la majeure partie de son rayonnement divergent en dehors de l'épaisseur.
  • La fente de ce diaphragme en forme de couronne ou de secteur de couronne fait face au foyer de l'anode, de manière que le plan de l'éventail du faisceau perpendiculaire au foyer la traverse.
  • Cette fente présente donc dans le plan de l'éventail du faisceau une section en forme de secteur de couronne d'ouverture identique à celle du faisceau désiré et dans le plan normal au plan de l'éventail une section rectangulaire de hauteur identique à l'épaisseur du faisceau désiré.
  • Les lames opaques aux rayonnements X (par exemple en Tantale) permettent de fractionner le foyer apparent de l'anode en plusieurs petits foyers au niveau du diaphragme à fente. Tout se passe comme si ces petits foyers apparents engendraient des faisceaux de rayons X en éventail à très faible divergence.
  • Le faisceau de rayons X émis du foyer se trouve donc fractionné en un nombre de faisceaux très minces de rayons X en éventail égal au nombre de lames plus une.
  • Ce phénomène a lieu directement en sortie du diaphragme et est dû à l'ombre des lames opaques vis à vis des rayons X.
  • Cependant la divergence des faisceaux, faible mais existante, et la distance importante du diaphragme à l'objet à irradier, due à sa position à l'intérieur de l'enceinte de verre du tube, va estomper ces phénomènes d'ombre. En effet, grâce à la distance importante séparant le diaphragme de l'objet à irradier, celui-ci est traversé par un faisceau reconstitué, plat et en éventail, à divergence identique à la divergence d'un faisceau provenant de l'espace entre deux lames et par conséquence à divergence très faible.
  • Les tranches des lames opaques sont cachées par des feuilles minces métalliques afin d'éviter leurs effets de champ nuisibles vis-à-vis de la verrerie du tube d'une part et vis-à-vis des phénomènes extra-focaux résiduels d'autre part, dans le cas d'un tube radiogène à anode tournante cylindrique. Ces feuilles métalliques minces, par exemple en nickel ont de plus un rôle de filtration, car elles ont la propriété d'absorber les rayonnements X de faible énergie. Elles permettent donc de filtrer le rayonnement extra-focal résiduel qui est de très faible énergie par rapport à celle du faisceau utile en éventail.
  • La description suivante de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent :
    • La figure 1, une coupe axiale d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode tournante cylindrique.
    • La figure 2, une coupe transversale du mode de réalisation de la figure 1.
    • La figure 3, une coupe axiale d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode fixe.
    • La figure 4, une coupe transversale d'un second mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode fixe.
  • Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode tournante cylindrique, respectivement en coupe axiale et transversale. Le tube comporte une enveloppe de verre 1 de forme cylindrique d'axe de révolution. XX' dont les extrémités sont unies d'une manière étanche à l'ultravide, à un pied cathodique 2 d'une part et à un disque métallique 3, support d'anode d'autre part. Ces unions sont assurées de manière connue, par des pièces annulaires 4 et 5 en un alliage de métaux ayant un coefficient de dilatation thermique proche de celui du verre.
  • L'anode tournante 6 a la forme d'un cylindre plat dont la surface cylindrique est en matériau émetteur de rayons X (par exemple du tungstène) et est reliée à un rotor 7 dont l'axe de rotation yy' est décentré par rapport à l'axe xx' du tube radiogène. La jonction étanche au vide du rotor 7 et du disque métallique 3 est assurée par un col rotorique métallique mince 8 tel que décrit dans la demande de brevet français n° 77/23444, demandé au nom de « Compagnie Générale de Radiologie le 29 Juillet 1977, publication n° 2.399.124.
  • Ce rotor 7 est disposé dans un champ tournant engendré par un stator 9 au même potentiel que l'anode qui peut être soit à la terre, soit à la haute tension positive tel que décrit dans la demande de brevet précédemment citée.
  • Un dispositif anti extra-focal 12, qui a la forme d'un secteur de couronne centré sur l'axe de rotation de l'anode 6, est placé tout près de la surface cylindrique de cette anode. Il est solidaire du disque métallique 3 et est maintenu au même potentiel que l'anode. Il est composé de deux couches A et B et est évidé en son centre de manière à laisser le libre passage des faisceaux d'électrons 15 et 15' d'une part, ainsi que le libre passage du faisceau d'énergie rayonnant du foyer d'autre part. Sa couche A, en matériau léger tel que le graphite, le titane ou tout autre matériau approprié, absorbe par freinage les électrons secondaires qui, réaccélérés, bombarderaient l'anode en d'autres points que le foyer et provoqueraient des rayonnements extra-focaux. Sa couche B, en matériau de masse atomique élevée tel que le tungstène, accolée à la couche A, absorbe le rayonnement extra focal émis en d'autres points de l'anode que le foyer.
  • La dimension de ce dispositif anti-extra-focal est telle qu'il couvre la projection sur lui-même de l'intervalle délimité par les deux tangentes aa' et bb' à l'anode 6. La seule source de rayons X possible est limitée à la dimension 1.
  • D'autre part un répartiteur de champ 11 parallèle aux faces circulaires de l'anode est solidaire du pied cathodique 2, et porte perpendiculairement à sa face en regard de l'anode, un support 10 constitué d'une partie 13 en forme de secteur de couronne centré sur l'axe xx' de révolution de la verrerie 1 du tube radiogène.
  • Cette partie 13 est en métal de masse atomique très élevée de manière à absorber les rayonnements X et assume à la fois les fonctions de porteur du diaphragme à fente suivant l'invention et de porteur de deux émetteurs cathodiques 16 et 16'.
  • Ces deux émetteurs cathodiques 16 et 16' sont munis de deux pièces de concentration 14 et 14' orientées de manière telle, que les faisceaux d'électrons 15 et 15', rectangulaires et allongés, de section quasi linéaire dans le plan perpendiculaire au plan de la figure 2, atteignent la surface cylindrique de l'anode en une ligne qui se projette au point P de la figure 2. Le faisceau utile de rayons X émerge donc de la génératrice de la surface cylindrique de l'anode contenant le point P.
  • Les deux émetteurs cathodiques 16 et 16' sont isolés électriquement des pièces de concentration 14 et 14' de façon à permettre l'application d'une tension de polarisation négative à ces pièces de concentration par rapport au potentiel des émetteurs.
  • Ce dispositif cathodique appelé « à grille permet de réduire selon la valeur de la tension de polarisation, la concentration des faisceaux d'électrons engendrant les foyers ou le blocage électronique des émetteurs. La réduction des faisceaux, donc des foyers s'effectue sur la plus petite dimension de la section rectangulaire.
  • Les deux émetteurs fournissent donc deux faisceaux d'électrons permettant une large gamme de foyers de dimensions différentes, à partir des dimensions initiales, c'est-à-dire sans qu'aucune polarisation ne soit appliquée aux pièces de concentration. Ces dimensions initiales peuvent être identiques ou différentes.
  • Les deux émetteurs ne sont jamais utilisés simultanément.
  • D'autre part, ces émetteurs cathodiques 16 et 16' munis des pièces de concentration 14 et 14' sont placés symétriquement sur la partie 13 en forme de secteur de couronne, de manière à équilibrer les lignes de champ dans l'espace cathode-surface cylindrique de l'anode, et de manière à dégager l'espace en regard du foyer rectangulaire produit par un des deux faisceaux d'électrons, coïncidant avec une génératrice de la surface cylindrique de l'anode de manière que l'axe du faisceau de rayons X en éventail ainsi produit soit normal à la surface cylindrique au niveau du foyer.
  • La partie 13 est évidée en son centre, face au foyer de l'anode de manière à laisser le libre passage du faisceau d'énergie rayonnante d'axe zz' d'angle d'ouverture a et d'épaisseur égale à la longueur du foyer.
  • La fente ainsi formée a donc elle aussi pour axe de symétrie l'axe zz' et pour ouverture, une ouverture d'angle a ayant pour sommet le point P.
  • Des rainures 17 et 17' sont usinées dans les parois parallèles à l'axe xx' délimitant cette fente de telle manière que l'on puisse déposer dans celle-ci des lames 18 parallèles entre elles. Ces lames peuvent être parallèles au plan de l'éventail du faisceau de rayons X normal au foyer de l'anode.
  • Cet exemple de réalisation est donné à titre préférentiel. Ainsi qu'il a été dit plus haut, le diaphragme 13 étant lui-même constitué en un matériau à haut pouvoir absorbant des rayons X, peut arrêter aussi des rayons divergents passant entre le paquet de lames parallèles 18 et les faces de la fente pratiquée dans le diaphragme.
  • Ces lames sont en tantale ou tout autre matériau opaque aux rayons X et ont pour but d'éviter une trop grande divergence du faisceau utile de rayons X.
  • La divergence sera fonction de l'écartement des lames et de leur longueur dans le sens de propagation du faisceau utile, plus elles sont rapprochées, plus la division en foyers apparents est importante et plus la divergence est limitée.
  • Par contre, on doit compenser en augmentant la charge du tube, la fraction du rayonnement X directement issu du foyer qui est arrêté par ces lames en fonction de leurs épaisseurs, leurs longueurs et leurs écartements.
  • De plus les tranches de ces lames opaques aux rayons X sont cachées par des feuilles minces de nickel ou tout autre matériau approprié 19 et 20, afin d'éviter les effets de champ nuisibles à la verrerie 1 du tube et au dispositif anti extra-focal 12.
  • La position des pièces de concentration 14 et 14' sur la partie 13, dans le volume délimité par les deux plans contenant les deux faces circulaires de l'anode, n'est pas la seule possible.
  • Elles peuvent être placées, par exemple symétriquement par rapport à la fente munie de lames comme précédemment, mais dans le plan normal à celui utilisé dans les figures 1 et 2 et ceci sans nuire au bon fonctionnement du dispositif anti-divergence suivant l'invention.
  • Les figures 3 et 4 représentent deux modes de réalisation du dispositif anti-divergence suivant l'invention, dans un tube radiogène à anode fixe.
  • Sur ces figures les mêmes éléments que sur les figures 1 & 2 ont été désignés par les mêmes repères.
  • Le tube représenté en coupe axiale à la figure 3, comporte une enveloppe 1 de forme cylindrique, d'axe de révolution xx', dont les extrémités sont unies de la même manière que pour le tube à anode tournante précédent, à une cathode 16 d'une part et à une anode 6 d'autre part.
  • Cette anode est creusée par deux puits, l'un suivant la direction xx' et l'autre perpendiculairement. L'intersection de ces deux puits laisse apparaître une surface 6' inclinée, émissive de rayons X, qui est bombardée par un faisceau d'électrons de section rectangulaire provenant de la cathode 16.
  • Un support 10 relié à l'anode est au même potentiel que celle-ci et est composé d'une partie 13 en forme de secteur de couronne centré sur l'axe xx' qui assume uniquement le rôle de diaphragme à fente conforme à l'invention.
  • Pour ce faire elle est creusée d'une fente de manière à laisser le libre passage du faisceau utile de rayons X provenant du foyer placé sur la surface 6' de l'anode.
  • Suivant l'invention, tout comme dans le cas de l'anode tournante cylindrique, et pour les mêmes raisons, cette fente se trouve placée très près du foyer de l'anode et munie de lames opaques 18, grâce aux rainures 17 et 17'.
  • Ces lames sont parallèles entre elles, et peuvent être parallèles au plan de l'éventail du faisceau utile de rayons X. Elles ont leurs tranchants cachés par des feuilles minces de nickel ou tout autre matériau approprié 19 et 20, afin d'éviter les effets de champ nuisibles à la verrerie du tube et d'absorber les rayonnements extra-focaux de faible énergie déjà très limités dans ce genre de tube radiogène.
  • La figure 4 représente une coupe transversale d'un tube à anode fixe semblable à celui de la figure 3, mais avec une modification dans la forme de la partie 13. Celle-ci, toujours creusée d'une fente munie de lames opaques, entoure complètement l'anode 6. Cette nouvelle forme permet une meilleure répartition du champ dans l'enceinte de verre 1 et ne nuit en rien au bon fonctionnement du dispositif anti-divergence.
  • Le dispositif anti-divergence suivant l'invention, présente en outre l'intérêt d'être à l'intérieur de l'enceinte de verre du tube radiogène, qu'il soit à anode fixe ou tournante cylindrique. En effet, on règle une fois pour toute sa position, et l'agencement des lames opaques, de manière à avoir le meilleur faisceau plat à épaisseur constante et en éventail possible. La position du diaphragme reste donc immuable, au contraire des diaphragmes à fente extérieurs au tube, qui nécessitent des réglages renouvelés.
  • Les tubes radiogènes à anode fixe ou tournante cylindrique équipés du dispositif suivant l'invention sont utilisés notamment dans les appareils de tomographie axiale transverse comportant une rampe composée de nombreux détecteurs de rayonnement, tous éclairés simultanément par un faisceau en éventail à grande ouverture. La faible divergence des tubes ainsi équipés permet de n'irradier le corps à observer, placé entre le tube et la rampe de détecteurs, que dans la zone souhaitée de manière que les détecteurs reçoivent la presque totalité du rayonnement direct atténué.
  • Ce dispositif améliore donc la détection et diminue les effets nocifs des zones irradiantes dues à la divergence du faisceau utile de rayons X en éventail.

Claims (8)

1. Tube à rayons X comportant une anode (6) et une cathode (16, 16') placées dans une enceinte en verre (1) étanche au vide et un diaphragme (13) donnant au faisceau de rayons X une forme d'éventail et comprenant au moins deux parois opaques au rayonnement et parallèles au plan désiré de l'éventail, caractérisé en ce que
a) le diaphragme (13) se trouve à l'intérieur d'une couronne ou d'un secteur de couronne, creusé(e) d'une fente en éventail,
b) le diaphragme est placé à proximité immédiate du foyer émetteur de rayons X,
c) des lames opaques (18) sont logées dans la fente du diaphragme,
d) les tranches des lames opaques (18) sont cachées par des feuilles minces (19, 20) d'un matériau ayant pour propriété d'absorber les rayonnements X de faible énergie par rapport à l'énergie du faisceau utile.
2. Tube à rayons X selon la revendication 1, du type à anode tournante cylindrique, caractérisé en ce qu'il comporte un répartiteur de champ (11) qui porte d'une part le diaphragme (13) en forme de secteur de couronne centré sur l'axe de rotation de l'anode cylindrique (6) et d'autre part deux émetteurs cathodiques (16, 16') polarisables par une tension négative, placés symétriquement de part et d'autre de la fente munie de lames (18) du diaphragme (13), et un dispositif anti- extrafocal (12) placé entre le diaphragme (13) et la surface de l'anode (6).
3. Tube à rayons X suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux émetteurs cathodiques (16, 16') sont situés dans un plan orthogonal à l'axe de rotation de l'anode cylindrique (6) passant par le centre (P) du foyer.
4. Tube à rayons X suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les émetteurs cathodiques (16, 16') sont munis de dispositifs de concentration (14, 14') de caractéristiques distinctes, fonctionnant indépendamment l'un de l'autre et alternativement.
5. Tube à rayons X selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs de concentration (14, 14') sont polarisés par une même tension négative.
6. Tube à rayons X selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque émetteur (16, 16') en période de repos est bloqué par une tension de polarisation négative suffisamment élevée.
7. Tube à rayons X suivant la revendication 1, dont l'anode est fixe, caractérisé en ce que le diaphragme (13) est fixé à l'anode (6), maintenu au même potentiel qu'elle et centré sur l'axe de révolution de l'enveloppe (1) du tube et en ce que les lames (18) sont placées parallèlement à un plan contenant l'axe central du faisceau de rayons X.
8. Tube à rayons X selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diaphragme (13) en forme de couronne entoure complètement l'anode (6).
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