EP0165850B1 - Procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube raduogène, et dispositif de contrôle mettant en oeuvre ce procédé - Google Patents

Procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube raduogène, et dispositif de contrôle mettant en oeuvre ce procédé Download PDF

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EP0165850B1
EP0165850B1 EP85401034A EP85401034A EP0165850B1 EP 0165850 B1 EP0165850 B1 EP 0165850B1 EP 85401034 A EP85401034 A EP 85401034A EP 85401034 A EP85401034 A EP 85401034A EP 0165850 B1 EP0165850 B1 EP 0165850B1
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EP
European Patent Office
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pinhole
axis
focus
displacement
image
Prior art date
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EP85401034A
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German (de)
English (en)
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EP0165850A1 (fr
Inventor
André Plessis
Guy-Henri Seite
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General Electric CGR SA
Original Assignee
Thomson CGR
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/52—Target size or shape; Direction of electron beam, e.g. in tubes with one anode and more than one cathode
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the position of the focus of an X-ray tube, applicable to the monitoring of radiological equipment provided with X-ray tubes and to the mounting of the latter in sheaths.
  • the invention also relates to a control device allowing the implementation of this method.
  • An X-ray assembly conventionally comprises an X-ray tube provided with a target called an anode, and with an electron emitter called a cathode.
  • the cathode emits electrons in a directive manner, to form a beam of electrons which strike very locally the target in a very small area, called focal point of X-ray radiation.
  • the anode and cathode electrodes are contained in an envelope where a clean vacuum prevails to favor thermoelectronic emission.
  • the envelope and the electrodes together constitute the X-ray tube.
  • An essential condition for obtaining the required geometric qualities of the X-ray beam lies in the centering of the focal point with respect to this window.
  • the hearth is centered relative to the outlet window, so that the geometric axis of this window passes through the hearth; this geometric axis of the exit window, thus constituting the axis of the useful beam of X-rays.
  • the sheath equipped with the X-ray tube is commonly associated, to form an X-ray assembly, with a device such as a locator or a beam limiter.
  • a device such as a locator or a beam limiter.
  • the geometric shapes of the duct outlet window are such that they serve as a reference for the mechanical assembly of the fitted duct and, for example of the beam limiter; the alignment of the axis of the beam limiter opening, on the planned axis of the X-ray beam, is thus very simplified thanks to the prior centering of the focus.
  • a receiver or detector means sensitive to X-ray radiation is used, such as a camera, for example, which is fixed on the exit window, bearing on the reference faces of the latter; this camera also comprising elements making it possible to produce the image of the hearth, on a film or on a screen on which is materialized, by means of wires or engravings, the theoretical axis of the exit window.
  • the focus of the focal point image makes it possible to calculate the focus of the focal point relative to the axis of the window, according to the geometric characteristics of the camera.
  • the present invention relates to a method of controlling the position of the focal point of an X-ray tube, allowing instantaneous control of the position of the focal point with great precision, as well in the context of a control in the factory or in the laboratory, as in part of the actual operation of a radiological installation.
  • a method of controlling the position of the focal point of an X-ray tube in which an image of said focal point is produced using a pinhole camera and makes it possible to carry out said position control according to at least a first given axis, said X-ray tube being contained in a sheath and producing an X-ray beam leaving said sheath by an exit window, is characterized in that it consists in centering said pinhole on a reference axis cutting said first axis in a point constituting a reference position with respect to which said control is carried out, then in producing said image on the input planes of at least two adjoining detector means sensitive to X-radiation, said input planes constituting a useful measurement length and being separated by a median line through which said reference axis passes and on either side of which said image is distributed, then comparing the output signals generated by each of said means ns detectors as a function of the distribution of said image, so as to obtain a difference signal having a zero value when said focal point occupies said reference position
  • Figure 1 shows a first version of a control device 15 according to the invention, allowing the implementation of the method according to the invention for controlling, in a sheath 1 containing an X-ray tube 2, the position of a focus f relative to an outlet window 10 with which the sheath 1 is provided.
  • the X-ray tube 2 comprises an anode 3, of the rotary anode type in the nonlimiting example described, this anode 3 being secured to a rotor 4 by means of a shaft 5.
  • a cathode 6 is arranged in a way conventional opposite anode 3 and delivers in operation electrons (not shown) which determine on anode 3 the focus f.
  • the focal point f constitutes the source of an X-ray radiation beam 9 which leaves the sheath 1 through the outlet window 10.
  • the exit window 10 has a geometric axis 11 which, when the focal point f is centered relative to the exit window 10 as in the example shown in FIG. 1, also constitutes the axis of the X-ray radiation beam 9.
  • the outlet window 10 has reference faces 34, which are particularly intended, during the assembly of the sheath 1 and of a beam limiting device (not shown), for centering these elements, one with respect to the other.
  • the control of the position of the focus f is carried out along at least a first axis 8, this first axis 8 being in the nonlimiting example described parallel to the shaft 5.
  • This control of the position of the focus f is also carried out with respect to a reference position P r , determined on the first axis 8 by the control device 15, as explained in the following description.
  • the focal point f being shown centered with respect to the outlet window 10, it occupies a theoretical position T, constituted by the intersection between the geometric axis 11 and the first axis 8; the reference position P, being confused with this theoretical position T in the nonlimiting example of FIG. 1.
  • the control device 15 comprises a support structure 16, essentially containing a pinhole 18 and a first and a second detector means 20, 21, contiguous, sensitive to X-radiation, on which the pinhole 18 is intended to produce an image 1 of the focus f.
  • pinhole camera we mean any means comprising an opening allowing the image of the focal point f to be produced, this opening also being able to have the form of a slit.
  • the first and second detector means 20, 21 each have an entry plane, respectively 22, 23 arranged symmetrically with respect to a center line 12 of separation.
  • This median line 12 being perpendicular to the plane of FIG. 1, it is visible on the latter in the form of a point, which symbolizes the center of an area on which the image I is produced.
  • the center line 12 or center of the imaging zone determines with the pinhole 18 a reference axis 24, the position of which relative to an axis of symmetry 14 of the structure 16 is defined by construction; the axis of symmetry 14 and the reference axis 24 being combined in the nonlimiting example described.
  • the pinhole 18 is carried by means of a calibrated displacement means, constituted in the nonlimiting example described by a micrometric screw 13 where "palmer” making it possible to move the pinhole 18 on either side of the axis 24, along a second axis 25 parallel to the first axis 8.
  • the pinhole 18 is thus movable in one or the other of the directions shown by the first and the second arrow 17, 19, the value of its displacement being known to 1/100 of a mm for example by means of graduations 7 which the micrometric screw 13 conventionally comprises; a reference (not shown) making it possible to keep the positioning of the reference axis 24, with respect to the axis of symmetry 14.
  • One end 15 of the support structure 16 comprises centering means, formed in the nonlimiting example described by a flange 26 and a second reference face 27; this end is fixed to the sheath 1 bearing on the first reference faces 34 of the outlet window 10 in which the centering collar 26 is engaged.
  • the method according to the invention consists in producing, using the pinhole camera 18, an image 1 of the focus f on the input planes 22, 23 of the two detector means 20, 21, so as to link the position of the focal point f along the first axis 8, to the distribution of the image I on each of the input planes 22, 23.
  • This distribution of image 1 is equal on each of the input planes 22, 23 on either side of the center line 12, when the reference axis 24, passing through this center line and the pinhole 18, passes also through the home f.
  • the intersection of the reference axis 24 with the first axis 8 determines the reference position P r , with respect to which the focus position is checked f. Given the application, the reference position P coincides with the theoretical position T of the focus f.
  • the geometric axis 11 and the reference axis 24 are merged, but this condition is not necessary, these two axes being able to form an angle between them (not shown), l 'essential being, for the envisaged position control, that the reference axis 24 intersects the first axis 8 at the theoretical position T, that is to say at the same point as the geometric axis 11; this being obtained with the control device 15 according to the invention, of construction, for a given mark of the graduations 7 that the micrometric screw 13 includes.
  • the entry planes 22, 23 respectively comprise, on either side of the center line 12, a length L ,, L 2 , which constitute a useful measurement length L, substantially parallel to the second axis 25 along which is movable pinhole 18; this useful measurement length constituting a first dimension of the previously mentioned area on which the image is produced and of which another dimension, perpendicular to the plane of FIG. 1, is not visible on the latter.
  • Image 1 comprises, along the useful measurement length L, a dimension 1 less than this useful length L. It should be noted that when image I is equally distributed over the two input planes 22, 23, these entry planes are each illuminated by the image 1 of the focus f over a distance I 1 , I 2 less than their length L 1 , L 2 .
  • Each detector means 20, 21 delivers an output signal S 1 , S 2 , a characteristic of which, the amplitude for example, is a function of the illumination of its input plane 22, 23 by the image I.
  • the latter deliver an output signal S 1 , S 2 of the same amplitude when the image 1 is equally distributed over the two input planes 22, 23.
  • This configuration is that shown in FIG. 1 where, the focal point f being centered with respect to the outlet window 10, its position coincides with the reference position P r , the image 1 then being formed equally on the two planes input 22, 23.
  • a comparison of the output signals S 1 , S 2 makes it possible to obtain a difference signal SD of zero value, which indicates that the focal point f is correctly positioned.
  • a position P 1 represented in FIG. 1 by a line in dotted lines, its image (not shown) produced by the pinhole camera 18 is then unevenly distributed over the entry planes 22, 23; in this case, the distance I 1 along which the first plane 22 is illuminated by the image is less than the distance 1 2 according to which the second input plane 23 is illuminated.
  • the output signals S 1 , S 2 then have a different amplitude, and their comparison makes it possible to obtain the difference signal SD having a non-zero value, which can constitute a reference signal and whose polarity indicates the direction of the center of focus f.
  • the comparison of the output signals S 1 , S z can be carried out in different ways, known to a person skilled in the art, as for example in the example described where the output signals S 1 , S 2 are respectively applied to the input + and at the input of a differential amplifier 30; an output s of the latter delivering the aforementioned difference signal SD, which can be displayed on a conventional display means 31.
  • the difference signal SD constitutes a reference signal usable for controlling the position of the focus f, this difference signal SD or reference signal being able to be used in configurations different from those which have just been described, such as it will be explained in a continuation of the description.
  • the position of the focus f can also be checked along an axis (not shown) different from the first axis 8, perpendicular to the latter for example. It then suffices to orient the useful measurement length L of the input planes 22, 23 along an axis (not shown) corresponding to the expected direction of displacement of the image I; it is also possible to use a number of detectors 20, 21 greater than two, so as to simultaneously control the position of the focal point along the first axis 8 and along this different axis.
  • control of the position of the focus f we mean both the verification or the enslavement of this position, as the measurement of a difference in position ⁇ f between a position of the focus f such as the position P 1 for example, and the reference position PR along the first axis 8; this difference in position ⁇ f originating either from an original positioning of the hearth f or from a displacement of the latter during the operation of the X-ray tube 2.
  • the method and the control device 15 according to the invention make it possible to express the position difference ⁇ f either as a function of a movement of the pinhole 18, or by the value of the difference signal SD according to a linear relationship.
  • the method also consists in placing the pinhole 18 at a first known distance Y from the reference position P , and in placing the detector means 20, 21 at a second known distance Z in the pinhole 18.
  • the difference signal SD generated by the differential amplifier 30 shows variations (not shown in FIG. 1) which correspond to the difference in illumination between each input plane 22, 23 or difference in the distribution of image I on these input planes.
  • the first and second positions P 2 , P 3 between which the pinhole 18 is moved correspond to positions where the pinhole produces an image (not shown) of the focal point f outside the entry planes 22, 23; third and fourth positions P 4 , P 5 corresponding to positions between which the pinhole 18 produces the image I simultaneously on the two input planes.
  • FIG. 2 shows a curve 32 representing variations in amplitude in volts of the difference signal SD as a function of the displacement ⁇ p of the pinhole 18 along the second axis 25, in the direction 19, that is to say of the first means detector 20 to the second detector means 21; this displacement ⁇ p of the pinhole 18 being effected by means of the micrometric screw 13 (shown in FIG. 1) which makes it possible to control this displacement in a very fine manner.
  • a first zone Z 1 the value V of the difference signal SD is first equal to 0 and then increases towards a positive maximum + m before reversing again from a second zone Z 2 ; in this second zone Z 2 , the positive value of the difference signal decreases along practically a straight line, to reach a negative maximum -m near a third zone Z 3 from which it reverses again to return to a value close to 0.
  • Zone 1 corresponds to a formation of the image of the focal point f on the input pland 22 of the first detector means 20, and on it alone.
  • the second zone Z 2 corresponds to a simultaneous illumination of the first and second detector means 20, 21.
  • the third zone Z 3 corresponds to the illumination of the second detector means 21, and to it alone.
  • the second zone Z 2 constitutes the zone of interest in which the variation of the difference signal SD is comparable to a straight line 33 passing through 0 at a point C, where the illumination of the input plane 22 of the first detector means 20 is equal to the illumination of the input plane 23 of the second detector means 21; this straight portion 33 of the curve originating in particular from the fact that an increase in a given quantity of the illumination of one of the detector means 20 or 21, linked to the displacement of the image I is accompanied by a reduction , of the same amount of illumination from the other detector means, assuming that the illumination distribution on the displacement axis 25 is a constant.
  • This slope or first constant a corresponds to the ratio of the voltage variation ⁇ v 1 to the position variation ⁇ p 1 having generated this voltage variation:
  • This determination of the slope a constitutes a calibration of the control device 15.
  • FIG. 3 is a geometric construction which makes it possible to illustrate the correlation between displacements ⁇ f of the focal point f and ⁇ p of the pinhole 18, which generate the same displacement ⁇ l of the image I.
  • the reference axis 24 passes through the focal point f merged with the reference position P r , the pinhole 18 and, by the image I of this focal point f, which image I is in FIG. 3 symbolized by a point constituting its center.
  • the pinhole 18 is arranged at a first known distance Y from the focal point f, at a point D, and the entry planes 22, 23 on which the image I is formed, are arranged at a second known distance Z from the pinhole 18; a known displacement ⁇ P of the pinhole 18 thus causing a known displacement ⁇ l of the image.
  • a displacement ⁇ l of the image, causing the latter to occupy a position G can be generated either by a displacement ⁇ p of the pinhole 18 bringing the latter to a position E, or by a displacement ⁇ f of the focal point f bringing the latter to a position B.
  • this part of the method of the invention is also applicable if the first and second axes 8, 25 are not parallel, as shown in FIG. 3 where a dotted line marked 25a represents the second axis and forms with the first axis 8 an angle a; this angle a, generally small in practice, is taken into account in the previous relation 3 which becomes:
  • the displacements ⁇ f of the focus f can be expressed by a linear relationship as a function of the output voltage V of the difference signal SD.
  • the term is a constant which can be represented by the symbol A:
  • the expression A n contains only one unknown, the first constant or slope a.
  • the slope a is determined according to the first relation: by means of a calibration which consists in moving the pinhole 18 by a known value, using the micrometric screw 13, and in measuring the corresponding variation ⁇ v 1 of the difference signal SD.
  • the values of the displacements ⁇ p 1 of the pinhole camera 18 are preferably large in front of possible displacements of the focal point f during this calibration.
  • the control device 15 constitutes a highly sensitive device, suitable for use in the laboratory, the displacements ⁇ f of focus f which can be discerned being of the order of a micrometer.
  • the support structure 16 comprises centering means 26, 27 intended to cooperate with the reference faces 34 of the outlet window 10, so as to reference mechanically with respect to the latter, the control device 15; the reference axis 24 being positioned in construction and passing through the theoretical position T of the focus f.
  • Another version of the invention consists in mechanically referencing the control device 15, with respect to an element of a radiological installation in relation to which the position of the focus f must be carried out.
  • the method of the invention makes it possible to control the position of the focal point of the X-ray tube, during the normal operation of a radiological installation; that is to say without closing the exit window 10.
  • the position of the focal point can be of paramount importance for the quality of the image, in particular in the field of computed tomography and particularly CT scan; variations in position ⁇ f of focal point f, which can come, for example, from mechanical play or expansion.
  • FIG. 4 schematically shows a radiological installation 40, partially represented by elements essential for understanding the invention.
  • the sheath 1 is arranged in a conventional manner above an irradiation plane 41 constituted by a patient-carrying panel (represented by a line in dotted lines), under which is disposed a means X-ray receiver 42.
  • the sheath 1 is assembled with a beam limiting device 43, and it is conventionally supported by a rail 44, by means of a motorized carriage 45.
  • the rail 44 is disposed parallel to the first axis 8 along which s checks the position of the focal point f; the gain 1 thus being capable of displacement along the rail 44 in one or the other of the directions shown by the third and fourth arrows 46, 47.
  • the X-ray tube 2 (not shown in Figure 4) is contained in the gain 1, and produces from the focus f the X9 radiation beam.
  • the projection of the X9 radiation beam determines on the irradiation plane 41 an irradiation field inscribed within first limits 48, within which there exists a useful field called radiological useful field, inscribed within second limits 49 and in which differences in lighting and definition are acceptable.
  • the control device 15 is arranged, the support structure 16 of which is secured to the receiving means 42 by conventional fixing means, such as beams 81 for example.
  • the structure 16 is of the one-piece type as previously described, but it can also be produced so as to allow separate mounting of the pinhole camera 18 and the detector means 20, 21; the essential being in this version of the invention that it be mechanically independent of the gain 1, but dependent on the reference means chosen, that is to say in the example described the receiving means 42.
  • the position of the focal point f can be checked by linking a displacement ⁇ f to a displacement ⁇ p of the pinhole 18 as has already been explained, by applying the relation 3:
  • the slope a may have different values depending on the intensity of the X-ray produced, that is to say the intensity of the illumination by image 1 of the focal point f to which are subjected. the first and second detector means 20, 21.
  • an X-ray tube is subjected to different regimes (acceleration voltage, electronic flow), the intensity of the illumination of the detector means 20, 21 then being different for each regime, consequently bringing about a variation in the slope of the straight line which constitutes the calibration slope; this slope being all the steeper the higher the operating regime of the X-ray tube.
  • This particular aspect is used in the method according to the invention to produce a control of the position in space of the hearth f.
  • the method according to the invention then consists in orienting the reference axis 24 so that it passes through the focal point f, so as to make the latter coincide with the reference position P r and, to obtain an equal illumination on each detector means 20, 21 and a zero value of the difference signal SD generated by the differential amplifier 30.
  • the difference output signal SD thus constitutes an error signal which, depending on whether it is positive or negative, controls the movement of the carriage 45 along the rail 44 in one or other of the directions shown by the arrows 46, 47 .
  • Figure 5 shows the block diagram of a control loop formed in the control device 15 (shown in a frame in dotted lines), allowing the implementation of this last part of the method according to the invention. This last part of the method is also applicable to a radiological installation, not shown in FIG. 5, where only the focal point f is shown for clarity of the figure.
  • This part of the process consists, for an initial position of the focal point F, in making the latter coincide with the reference position P r by acting on the micrometric screw 13 for example, in order to cause a displacement of the pinhole 18 and obtain an equal illumination on every means detector 20,21, so that the output signal SD delivered by the differential amplifier 30 is zero; this difference signal SD being applied to control means 50 of a motor 51.
  • This motor 51 is mechanically coupled in rotation on the one hand to the micrometric screw 13 which it drives in rotation according to the sixth arrow 70 around the 'axis of movement 25 of the pinhole 18, and on the other hand to a feedback means constituted in the nonlimiting example described by a feedback potentiometer 52; these mechanical couplings being carried out by traditional means, symbolized in FIG.
  • the feedback potentiometer 52 is supplied with a voltage between -V and + V applied respectively to its first and second ends 56, 57; the cursor 58 of this feedback potentiometer 52 being connected to a display means 31 such as a voltameter for example, to which it delivers information V 3 .
  • the difference signal SD which constitutes an error signal passes from a zero value to a negative or positive value according to the direction, shown by the fifth arrow 60, of this displacement ⁇ f of the focus F.
  • This positive or negative value of the difference signal SD constitutes a signal of error used to actuate the motor 51, the latter causing the movement Ap of the pinhole 18 in the direction shown by the fifth arrow 60.
  • This control of the motor 50 is continued until the pinhole 18 reaches a position P 4 where it restores the balance of the illuminations of the first and second detector means 20, 21; this position being that where the reference axis 24, moved by the movement of the pinhole 18, passes through the position P 1 occupied by the focus f.
  • the motor 51 having simultaneously caused the displacement ⁇ p of the pinhole camera 18 and, the displacement of the cursor 58 as shown by the eighth arrow 80, the latter determines a variation ⁇ V 3 of the information v 3 which it delivers to the voltmeter 31; this variation ⁇ v 3 being positive or negative depending on the direction of movement of the pinhole 18, and proportional to this movement.
  • variation ⁇ v 3 of the information v 3 represents the displacement ⁇ p of the pinhole 18, after a calibration for example with respect to the graduations (not shown in FIG. 5) of the micrometric screw 13, and makes it possible to determine the value of the displacement ⁇ f of the corresponding focal point f according to the relation: where Y is read the first distance between the reference position P r and the pinhole 18, and Z is the second distance between the pinhole 18 and the detector means 20, 21.

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  • Toxicology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Description

  • L'invention concerne un procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube radiogène, applicable à le surveillance d'équipements radiologiques munis de tubes radiogènes et, au montage de ces derniers dans des gaines. L'invention concerne également un dispositif de contrôle permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Un ensemble radiogène comporte de manière classique, un tube radiogène muni d'une cible appelée anode, et d'un émetteur d'électrons appelé cathode. La cathodé émet des électrons de façon directive, pour former un faisceau d'électrons qui viennent frapper très localement la cible en une très petite zone, appelée foyer du rayonnement X. Les électrodes anodes et cathodes sont contenues dans une enveloppe où règne un vide propre à favoriser l'émission thermoélectronique. L'enveloppe et les électrodes constituent dans leur ensemble le tube radiogène.
  • Ce tube radiogène, pour être normalement utilisé, est contenu dans une gaine qui assure notamment les rôles suivants:
    • -protéger l'utilisateur de la haute tension;
    • -protéger l'utilisateur du rayonnement X;
    • -contenir l'huile d'isolement haute tension nécessaire au fonctionnement;
    • -fixer le tube par rapport à une fenêtre de sortie du rayonnement X.
  • Dans l'ensemble du rayonnement X émis à partir du foyer, seule une fraction est utilisée, ayant généralement la forme d'un cône dont le sommet est le foyer, et dont la section est définie par l'ouverture de la fenêtre de sortie de la gaine.
  • Une condition essentielle pour obtenir les qualités géométriques requises du faisceau de rayonnement X, réside dans le centrage du foyer par rapport à cette fenêtre. Généralement le foyer est centré par rapport à la fenêtre de sortie, de sorte que l'axe géométrique de cette fenêtre passe par le foyer; cet axe géométrique de la fenêtre de sortie, constituant ainsi l'axe du faisceau utile du rayonnement X.
  • La gaine équipée du tube radiogène est couramment associée, pour former un ensemble radiogène, avec un dispositif tel qu'un localisateur ou un limiteur de faisceau. A cette fin, les formes géométriques de la fenêtre de sortie de la gaine, sont telles qu'elles servent de référence pour l'assemblage mécanique de la gaine équipée et, du limiteur de faisceau par exemple; l'alignement de l'axe de l'ouverture du limiteur de faisceau, sur l'axe prévu du faisceau de rayonnement X, étant ainsi très simplifié grâce au centrage préalable du foyer.
  • Les constructeurs d'ensemble radiogène effectuent couramment la mesure du centrage du foyer de rayons X par rapport aux références mécaniques dont est munie la fenêtre de sortie. Pour ce faire, il est utilisé un moyen récepteur ou détecteur sensible au rayonnement X, tel qu'une caméra par exemple qui se fixe sur la fenêtre de sortie, en appui sur les faces de référence de cette dernière; cette caméra comportant également des éléments permettant de réaliser l'image du foyer, sur un film ou sur un écran sur lequel est matérialisé, au moyen de fils ou de gravures, l'axe théorique de la fenêtre de sortie. Le décentrage de l'image du foyer permet de calculer le décentrage du foyer par rapport à l'axe de la fenêtre, en fonction des caractéristiques géométriques de la caméra.
  • Les inconvénients de cette méthode sont:
    • -qu'elle conduit à obturer le champ utile d'irradiation pendant la mesure;
    • -qu'elle oblige à un interprétation des résultats qui interdit des mesures en temps réel;
    • -qu'elle offre une faible sensibilité, d'où un manque de précision.
  • Ces inconvénients, outre le désavantage qu'ils présentent pour le contrôle de la position du foyer pour le centrage de ce dernier, interdisent l'utilisation de cette méthode pour le contrôle de la position de ce foyer, durant le fonctionnement de l'équipement radiologique auquel appartient le tube radiogène.
  • Pourtant, il est d'une grande importance de connaître les variations éventuelles de la position spatiale du foyer, ces variations de position du foyer pouvant avoir dans certains cas des conséquences graves sur la qualité d'une image radiologique.
  • La présente invention concerne un procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube radiogène, permettant un contrôle instantané de la position du foyer avec une grande précision, ausi bien dans le cadre d'un contrôle en usine ou en laboratoire, que dans le cadre d'un fonctionnement réel d'une installation radiologique.
  • Selon l'invention, un procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube radiogène, dans lequel une image dudit foyer est réalisée à l'aide d'un sténopé et permet d'effectuer ledit contrôle de position suivant au moins un premier axe donné, ledit tube radiogène étant contenue dans une gaine et produisant un faisceau de rayonnement X sortant de ladite gaine par une fenêtre de sortie, est caractérisé en ce qu'il consiste à centrer ledit sténopé sur un axe de référence coupant ledit premier axe en un point constituant une position de référence par rapport à laquelle s'effectue ledit contrôle, puis à réaliser ladite image sur les plans d'entrée d'au moins deux moyens détecteurs, contigus, sensibles au rayonnement X, lesdits plans d'entrée constituant une longueur utile de mesure et étant séparés par une ligne médiane par laquelle passe ledit axe de référence et de part et d'autre de laquelle est répartie ladite image, puis à comparer des signaux de sortie générés par chacun desdits moyens détecteurs en fonction de la répartition de ladite image, de manière à obtenir un signal de différence ayant une valeur nulle quand ledit foyer occupe ladite position de référence.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
    • -la figure 1 montre une gaine, contenant un tube radiogène, associée à un dispositif de contrôle conforme à l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention;
    • -la figure 2 montre une courbe de réponse de moyens détecteurs utilisés dans le dispositif de contrôle de l'invention;
    • -la figure 3 est une construction géométrique servant à expliquer une version du procédé de l'invention;
    • -la figure 4 montre une installation radiologique dans laquelle le procédé et le dispositif de contrôle selon l'invention réalisent un asservissement de la position du foyer;
    • -la figure 5 shématise une boucle d'asservissement selon laquelle le dispositif de contrôle met en oeuvre une dernière variante du procédé de l'invention.
  • La figure 1 montre une première version d'un dispositif de contrôle 15 selon l'invention, permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour contrôler, dans une gaine 1 contenant un tube radiogène 2, la position d'un foyer f par rapport à une fenêtre de sortie 10 dont est muni la gaine 1.
  • Le tube radiogène 2 comporte une anode 3, du type anode tournante dans l'exemple non limitatif décrit, cette anode 3 étant solidaire d'un rotor 4 par l'intermédiaire d'un arbre 5. Une cathode 6 est disposée d'une manière conventionnelle en face de l'anode 3 et délivre en fonctionnement des électrons (non représentés) qui déterminent sur l'anode 3 le foyer f. Le foyer f constitue la source d'un faisceau de rayonnement X 9 qui sort de la gaine 1 par la fenêtre de sortie 10.
  • La fenêtre de sortie 10 comporte un axe géométrique 11 qui, quand le foyer f est centré par rapport à la fenêtre de sortie 10 ainsi que dans l'exemple montré par la figure 1, constitue également l'axe du faisceau de rayonnement X 9. La fenêtre de sortie 10 comporte des faces de références 34, particulièrement destinées, lors de l'assemblage de la gaine 1 et d'un dispositif limiteur de faisceau (non représenté), au centrage de ces éléments l'un par rapport à l'autre.
  • Selon l'invention, le contrôle de la position du foyer f s'effectue suivant au moins un premier axe 8, ce permier axe 8 étant dans l'exemple non limitatif décrit parallèle à l'arbre 5. Ce contrôle de position du foyer f s'effectue en outre par rapport à une position de référence Pr, déterminée sur le premier axe 8 par le dispositif de contrôle 15, comme il est expliqué dans la suite de la description.
  • Le foyer f étant montré centré par rapport à la fenêtre de sortie 10, il occupe une position théorique T, constituée par l'intersection entre l'axe géométrique 11 et le premier axe 8; la position de référence P, étant confondue avec cette position théorique T dans l'exemple non limitatif de la figure 1.
  • Le dispositif de contrôle 15 comporte une structure de support 16, contenant essentiellement un sténopé 18 et un premier et un second moyen détecteur 20, 21, contigus, sensibles au rayonnement X, sur lesquels le sténopé 18 est destiné à réaliser une image 1 du foyer f. Nous entendons par sténopé tout moyen comportant une ouverture permettant de réaliser l'image du foyer f, cette ouverture pouvant également avoir la forme d'une fente.
  • Les premier et second moyens détecteurs 20, 21 comportent chacun un plan d'entrée, respectivement 22, 23 disposés de manière symétrique par rapport à une ligne médiane 12 de séparation. Cette ligne médiane 12 étant perpendiculaire au plan de la figure 1, elle est visible sur cette dernière sous la forme d'un point, qui symbolise le centre d'une zone sur laquelle est réalisée l'image I.
  • La ligne médiane 12 ou centre de zone de formation d'image, détermine avec le sténopé 18 un axe de référence 24, dont la position par rapport à un axe de symétrie 14 de la structure 16 est définie de construction; l'axe de symétrie 14 et l'axe de référence 24 étant confondus dans l'exemple non limitatif décrit.
  • Le sténopé 18 est porté par l'intermédiaire d'un moyen de déplacement calibré, constitué dans l'exemple non limitatif décrit par une vis micrométrique 13 où "palmer" permettant de déplacer le sténopé 18 de part et d'autre de l'axe de référence 24, suivant un second axe 25 parallèle au premier axe 8. Le sténopé 18 est ainsi mobile dans l'un ou l'autre des sens montrés par la première et la seconde flèche 17, 19, la valeur de son déplacement étant connue au 1/100 de mm par exemple grâce à des graduations 7 que comporte d'une manière classique la vis micrométrique 13; un repère (non représenté) permettant de conserver le positionnement de l'axe de référence 24, par rapport à l'axe de symétrie 14.
  • Une extrémité 15 de la structure de support 16 comporte des moyens de centrage, formés dans l'exemple non limitatif décrit par une collerette 26 et de seconde face de référence 27; cette extrémité est fixée à la gaine 1 en appui sur les premières faces de référence 34 de la fenêtre de sortie 10 dans laquelle est engagée la collerette de centrage 26. Ceci permet d'assembler la gain 1 et le dispositif de contrôle 15 selon des positions relatives parfaitement définies et reproductibles, et permet ainsi que dans l'exemple de la figure 1, d'amener de construction l'axe de référence 24 à passer par la position théorique T du foyer f.
  • Le tube radiogène 2 étant mis en fonctionnement, le procédé selon l'invention consiste à réaliser, à l'aide du sténopé 18, une image 1 du foyer f sur les plans d'entrée 22, 23 des deux moyens détecteurs 20, 21, de manière à lier la position du foyer f le long du premier axe 8, à la répartition de l'image I sur chacune des plans d'entrée 22, 23.
  • Cette répartition de l'image 1 est égale sur chacun des plans d'entrée 22, 23 de part et d'autre de la ligne médiane 12, quand l'axe de référence 24, passant par cette ligne médiane et le sténopé 18, passe également par le foyer f.
  • L'intersection de l'axe de référence 24 avec le premier axe 8 détermine la position de référence Pr, par rapport à laquelle s'effectue le contrôle de la position du foyer f. Compte tenu de l'application, la position de référence P, coïncide avec la position théorique T du foyer f.
  • Dans l'exemple non limitatif de la figure 1, l'axe géométrique 11 et l'axe de référence 24 sont confondus, mais cette condition n'est pas nécessaire, ces deux axes pouvant former entre eux un angle (non représenté), l'essentiel étant, pour le contrôle de position envisagé, que l'axe de référence 24 coupe le premier axe 8 à la position théorique T, c'est-à-dire en un même point que l'axe géométrique 11; ceci étant obtenu avec le dispositif de contrôle 15 selon l'invention, de construction, pour un repère donné des graduations 7 que comporte la vis micrométrique 13.
  • Les plans d'entrée 22, 23 comportent respectivement, de part et d'autre de la ligne médiane 12, une longueur L,, L2, qui constituent une longueur utile de mesure L, sensiblement parallèle au second axe 25 le long duquel est mobile le sténopé 18; cette longueur utile de mesure constituant une première dimension de la zone précédemment mentionnée sur laquelle est réalisée l'image et dont une autre dimension, perpendiculaire au plan de la figure 1, n'est pas visible sur cette dernière. L'image 1 comporte, le long de la longueur utile de mesure L, une dimension 1 inférieure à cette longueur utile L. Il est à noter que quand l'image I est également répartie sur les deux plans d'entrée 22, 23, ces plans d'entrée sont chacun éclairés par l'image 1 du foyer f sur une distance I1, I2 inférieure à leur longueur L1, L2.
  • Chaque moyen détecteur 20, 21 délivre un signal de sortie S1, S2, dont une caractéristique, l'amplitude par exemple, est fonction de l'éclairement de son plan d'entrée 22, 23 par l'image I. Ainsi, en utilisant par exemple des moyens détecteurs 20, 21 de même sensibilité, ces derniers délivrent un signal de sortie S1, S2 de même amplitude quand l'image 1 est également répartie sur les deux plans d'entrée 22, 23.
  • Cette configuration est celle montrée par la figure 1 où, le foyer f étant centré par rapport à la fenêtre de sortie 10, sa position coïncide avec la position de référence Pr, l'image 1 étant alors formée de manière égale sur les deux plans d'entrée 22, 23. Une comparaison des signaux de sortie S1, S2 permet d'obtenir un signal de différence SD de valeur nulle, qui indique que le foyer f est bien positionné.
  • En supposant que le foyer f occupe le long du premier axe 8, d'un côté ou de l'autre de la position de référence Pr, une position P1, représentée sur la figure 1 par une ligne en traits pointillés, son image (non représentée) réalisée par le sténopé 18 est alors inégalement répartie sur les plans d'entrée 22, 23; dans ce cas, la distance I1 selon laquelle est éclairé par l'image le premier plan 22 est inférieure à la distance 12 selon laquelle est éclairé le second plan d'entrée 23. Les signaux de sortie S1, S2 ont alors une amplitude différente, et leur comparaison permet d'obtenir le signal de différence SD ayant une valeur non nulle, qui peut constituer un signal de consigne et dont la polarité indique le sens du décentrage du foyer f.
  • La comparaison des signaux de sortie S1, Sz peut s'effectuer de différentes manières, connues de l'homme du métier, comme par exemple dans l'exemple décrit où les signaux de sortie S1, S2 sont respectivement appliqués à l'entrée+et à l'entrée-d'un amplificateur différentiel 30; une sortie s de ce dernier délivrant le signal de différence SD précédemment mentionnée, qui peut être affiché sur un moyen d'affichage 31 classique.
  • En supposant que le foyer f soit à la position P1, il suffit de déplacer le tube radiogène 2 parallèlement au premier axe 8 et dans le sens de la première flèche 17, jusqu'à obtenir une même amplitude (non nulle) des signaux de sortie S1, S2 et de ce fait, une valeur nulle du signal de différence SD, pour obtenir la concidence de position entre le foyer f et la position de référence PR, c'est-à-dire pour obtenir dans l'exemple décrit le centrage dudit foyer f par rapport à le fenêtre de sortie 10.
  • Il est a noter que le signal de différence SD constitue un signal de consigne utilisable pour asservir la position du foyer f, ce signal de différence SD ou signal de consigne pouvant être utilisé dans des configurations différentes de celles qui viennent d'être décrites, comme il sera expliqué dans une suite de la description.
  • Le contrôle de la position du foyer f peut également s'effectuer selon un axe (non représenté) différent du premier axe 8, perpendiculaire à ce dernier par exemple. Il suffit alors d'orienter la longueur utile de mesure L des plans d'entrée 22, 23 selon un axe (non représenté) correspondant au sens de déplacement attendu de l'image I; il est également possible d'utiliser un nombre de détecteurs 20, 21 supérieur à deux, de manière à contrôler simultanément la position du foyer le long du premier axe 8 et le long de cet axe différent.
  • Nous entendons par contrôle de la position du foyer f, aussi bien la vérification ou l'asservissement de cette position, que la mesure d'une différence de position Δf entre une position du foyer f telle que la position P1 par exemple, et la position de référence PR le long du premier axe 8; cette différence de position Δf provenant soit d'un positionnement d'origine du foyer f soit d'un déplacement de ce dernier au cours du fonctionnement du tube radiogène 2.
  • Aussi, le procédé et le dispositif de contrôle 15 selon l'invention, permettent d'exprimer la différence de position Δf soit en fonction d'un déplacement du sténopé 18, soit par la valeur du signal de différence SD selon une relation linéaire.
  • A cet effet le procédé consiste en outre à disposer le sténopé 18 à une première distance Y connue de la position de référence P,, et à disposer les moyens détecteurs 20, 21 à une seconde distance Z connue du sténopé 18.
  • Si l'on déplace le sténopé 18 le long du second axe 25, dans le sens de la seconde flèche 19 par exemple, depuis une position P2 montrée en traits pointillés jusqu'à une seconde position P3, le signal de différence SD généré par l'amplificateur différentiel 30 accuse des variations (non représentées sur la figure 1) qui correspondent à la différence d'éclairement entre chaque plan d'entrée 22, 23 ou différence de répartition de l'image I sur ces plans d'entrée. Les première et seconde positions P2, P3 entre lesquelles est déplacé le sténopé 18, correspondent à des positions où ce dernier réalise une image (non représentée) du foyer f en dehors des plans d'entrée 22, 23; des troisième et quatrième positions P4, P5 correspondant à des positions entre lesquelles le sténopé 18 réalise l'image I simultanément sur les deux plans d'entrée.
  • La figure 2 montre une courbe 32 représentant des variations d'amplitude en volt du signal de différence SD en fonction du déplacement Δp du sténopé 18 le long du second axe 25, dans le sens 19, c'est-à-dire du premier moyen détecteur 20 vers le second moyen détecteur 21; ce déplacement Δp du sténopé 18 étant effectué grâce à la vis micrométrique 13 (montrée à la figure 1) qui permet de contrôler ce déplacement de manière très fine.
  • On observe dans une première zone Z1 que la valeur V du signal de différence SD est d'abord égale à 0 puis croit vers un maximum positif +m avant de s'inverser à nouveau à partir d'une seconde zone Z2; dans cette seconde zone Z2, la valeur positive du signal de différence diminue selon pratiquement une droite, pour atteindre un maximum négatif -m à proximité d'une troisième zone Z3 à partir de laquelle elle s'inverse à nouveau pour retourner à une valeur voisine de 0.
  • La zone 1 correspond à une formation de l'image du foyer f sur le pland d'entrée 22 du premier moyen détecteur 20, et sur lui seul. La seconde zone Z2 correspond à un éclairement simultané du premier et du second moyen détecteur 20, 21. La troisième zone Z3 correspond à l'éclairement du second moyen détecteur 21, et à lui seul.
  • La seconde zone Z2 constitue la zone d'intérêt dans laquelle la variation du signal de différence SD est assimilable à une droite 33 passant par 0 en un point C, où l'éclairement du plan d'entrée 22 du premier moyen détecteur 20 est égal à l'éclairement du plan d'entrée 23 du second moyen détecteur 21; cette partie droite 33 de la courbe provenant notamment du fait qu'une augmentation d'une quantité donnée de l'éclairement de l'un des moyens détecteurs 20 ou 21, lié au déplacement de l'image I s'accompagne d'une dimunition, d'une même quantité de l'éclairement de l'autre moyen détecteur, en considérant que la répartition d'éclairement sur l'axe de déplacement 25 est une constante.
  • La valeur en volt du signal de sortie différentiel SD dans la partie droite 33 de la courbe 32, en fonction d'une position P telle que P4, P5 (représentées sur la figure 1) du sténopé 18 est de la forme: SD=aP+b, où a est une première constante correspondant à la pente de la droite 33, et qui dépend de l'éclairement des moyens détecteurs 20, 21 et de leur efficacité, ainsi que du coefficient d'amplification de l'amplificateur différentiel 30; b étant une seconde constante qui dépend de considérations géométriques du dispositif de contrôle 15 de l'invention.
  • Cette pente ou première constante a, correspond au rapport de la variation de tension Δv1 sur la variation de position Δp1 ayant engendré cette variation de tension:
    Figure imgb0001
  • Cette détermination de la pente a constitue un étalonnage du dispositif de contrôle 15.
  • Il est à noter qu'une variation de l'intensité de l'émission du foyer f entraînant une variation globale d'éclairement des moyens détecteurs 20, 21, peut modifier la pente de la droite, mais que cette dernière passe toujours à 0 au même point C qui correspond à un égal éclairement de ces moyens détecteurs 20, 21.
  • Ainsi, à une position du sténopé 18 lue sur la vis micrométrique 13 graduée, correspond une réponse électrique en volt par une application linéaire, et par suite toute variation de position Δp du sténopé 18 s'exprimera par une variation Δv de la tension du signal de différence SD telle que:
    Figure imgb0002
  • La figure 3 est une construction géométrique qui permet d'illustrer la corrélation entre des déplacement Δf du foyer f et Δp du sténopé 18, qui engendrent un même déplacement Δl de l'image I.
  • Pour lier une variation de position Δf du foyer f le long du premier axe 8 à un déplacement Δp du sténopé 18 le long du second axe 25, provoquant un déplacement Δl de l'image I du foyer f, il faut, par rapport à ce déplacement Δp du sténopé 18, exprimer le déplacement Δf du foyer f qui provoquerait le même déplacement Δl de l'image I.
  • Sur la figure 3, l'axe de référence 24 passe par le foyer f confondu avec la position de référence Pr, le sténopé 18 et, par l'image I de ce foyer f, laquelle image I est sur la figure 3 symbolisée par un point constituant son centre. Le sténopé 18 est disposé à une première distance Y connue du foyer f, en un point D, et les plans d'entrée 22, 23 sur lesquels est formée l'image I, sont disposés à une seconde distance Z connue du sténopé 18; un déplacement ΔP connu du sténopé 18 provoquant ainsi un déplacement Δl connu de l'image.
  • Un déplacement Δl de l'image, amenant cette dernière à occuper une position G peut être engendré soit, par un déplacement Δp du sténopé 18 amenant ce dernier à une position E, soit par un déplacement Δf du foyer f emenant ce dernier à une position B.
  • Les triangles formés d'une part par les points G, B, f et d'autre par les points G, D, E sont semblables, d'ou un déplacement Δf du foyer f est lié à un déplacement ΔP du sténopé 18 par la relation:
    Figure imgb0003
  • Il est à noter que cette partie du procédé de l'invention est également applicable si le premier et le second axe 8, 25 ne sont pas parallèles, comme il est représenté sur la figure 3 où une ligne en traits pointillés repéée 25a représente le second axe et forme avec le premier axe 8 un angle a; cet angle a, généralement faible dans la pratique, est pris en compte dans la relation 3 précédente qui devient:
    Figure imgb0004
  • Z et Y étant des distances connues imposées par construction, elles sont constantes, la seule inconnue de l'équation ci-dessus étant le déplacement ΔP du sténopé 18 qui peut être déterminé à l'aide de la vis micrométrique 13 précédemment citée. Dans cette configuration, il suffit de déplacer le sténopé 18 le long du second axe 25, jusqu'à obtenir une égale répartition de l'image 1 sur les deux plans d'entrée 22, 23, puis de mesurer le déplacement ΔP du sténopé 18, pour obtenir une mesure de la différence de position Δf par la relation qui précède.
  • Ainsi qu'il a déjà été expliqué, les déplacements Δf du foyer f peuvent s'exprimer par une relation linéaire en fonction de la tension de sortie V du signal de différence SD. Partant de la relation 2 précédemment mentionnée: Δv=a · Δp, on obtient:
    Figure imgb0005
    Le terme
    Figure imgb0006
    est une constante qui peut être représentée par le symbole A:
  • Figure imgb0007
    En reprenant la relation 4, cette dernière devient:
    Figure imgb0008
    Cette dernière relation indique qu'un déplacement Δf du foyer f provoque une variation de sortie Δv du signal de différence SD suivant une loi linéaire, et si l'on suit les variations de tension Δv du signal de différence SD, on obtient immédiatement le déplacement Δf correspondant, par une règle de trois si l'on connaît A.
  • Les première et seconde distances Y, Z étant connues par construction, l'expression A n contient qu'une inconnue, la première constante ou pente a. Comme il a été précédemment mentionné, la pente a est déterminée selon la première relation:
    Figure imgb0009
    grâce à un étalonnage qui consiste à déplacer le sténopé 18 d'une valeur connue, à l'aide de la vis micrométrique 13, et de mesurer la variation Δv1 correspondante du signal de différence SD.
  • Dans cet étalonnage, les valeurs des déplacements Δp1 du sténopé 18 sont de préférences grandes devant des déplacements possibles du foyer f durant cet étalonnage.
  • Le dispositif de contrôle 15 selon l'invention, tel que venant d'être décrit, constitue un appareil de grande sensibilité, apte à être utilisé en laboratoire, les déplacements Δf de foyer f qui peuvent être discernés étant de l'ordre du micromètre.
  • Dans cette première version de l'invention, la structure de support 16 comporte des moyens de centrage 26, 27 destinés à coopéer avec les faces de référence 34 de la fenêtre de sortie 10, de manière à référencer mécaniquement par rapport à cette dernière, le dispositif de contrôle 15; l'axe de référence 24 étant positionné de construction et passant par la position théorique T du foyer f.
  • Une autre version de l'invention consiste à référencer mécaniquement le dispositif de contrôle 15, par rapport à un élément d'une installation radiologique par rapport auquel doit s'effectuer le contrôle de la position du foyer f.
  • Le procédé de l'invention permet de contrôler la position du foyer du tube radiogène, durant le fonctionnement normal d'une installation radiologique; c'est-à-dire sans obturer la fenêtre de sortie 10. Comme il a été expliqué dans le preambule, la position du foyer peut avoir une importance primordiale pour la qualité de l'image, notamment dans le domaine de la tomodensitomètrie et particulièrement de la scanographie; des variations de position Δf de foyer f, pouvant provenir par exemple de jeux mécaniques ou de dilatations.
  • La figure 4 montre schématiquement une installation radiologique 40, représentée partiellement par des éléments essentiels à la compréhension de l'invention.
  • Dans cet exemple non limitatif, la gaine 1 est disposée d'une manière classique au-dessus d'un plan d'irradiation 41 constitué par un panneau porte-patient (représenté par une ligne en traits pointillés), sous lequel est disposé un moyen récepteur 42 de rayonnement X.
  • La gaine 1 est assemblée avec un dispositif limiteur de faisceau 43, et elle est supportée de manière classique par un rail 44, par l'intermédiaire d'un chariot motorisé 45. Le rail 44 est disposé parallèlement au premier axe 8 suivant lequel s'effectue le contrôle de la position du foyer f; la gain 1 étant ainsi capable d'un déplacement le long du rail 44 dans l'un ou l'autre des sens montrés par les troisième et quatrième flèches 46, 47.
  • Le tube radiogène 2 (non représenté sur la figure 4) est contenu dans la gain 1, et produit à partir du foyer f le faisceau de rayonnement X9. La projection du faisceau de rayonnement X9 détermine sur le plan d'irradiation 41 un champ d'irradiation inscrit dans des premières limites 48, à l'intérieur duquel existe un champ utile appelé champ utile radiologique, inscrit dans de secondes limites 49 et dans lequel les différences d'éclairement et de définition sont acceptables.
  • Aussi, il reste entre le première et secondes limites 48, 49 de ces deux faisceau, une zone utilisable pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, sans perturber le fonctionnement de l'installation radiologique. C'est dans cette zone qu'est disposé le dispositif de contrôle 15, dont la structure de support 16 est solidarisée au moyen récepteur 42 par des moyens de fixation classiques, tels que des longerons 81 par exemple. Dans l'exemple non limitatif décrit, la structure 16 est du type monobloc ainsi qu'il a été précédemment décrit, mais elle peut également être réalisée de manière à permettre un montage séparé du sténopé 18 et des moyens détecteurs 20, 21; l'essenteil étant dans cette version de l'invention qu'elle soit mécaniquement indépendante de la gain 1, mais dépendante du moyen de référence choisi, c'est à dire dans l'exemple décrit le moyen récepteur 42.
  • Le contrôle de la position du foyer f peut s'effectuer en liant un déplacement Δf à un déplacement Δp du sténopé 18 ainsi qu'il a déjà été expliqué, en appliquant la relation 3:
    Figure imgb0010
  • Il peut s'effectuer également en liant le déplacement Δf du foyer f à une variation du signal de différence SD selon la relation 4:
    Figure imgb0011
    un étalonnage préalable ayant permis de déterminer la pente a.
  • Mais il est à remarquer que la pente a peut avoir des valeurs différentes en fonction de l'intensité du rayonnement X produit, c'est-à-dire l'intensité de l'éclairement par l'image 1 du foyer f auquel sont soumis le premier et le second moyen détecteur 20, 21. En effet, en cours d'utilisation, un tube radiogène est soumis à différents régimes (tension d'accélération, débit électronique), l'intensité de l'éclairement des moyens détecteurs 20, 21 étant alors différente pour chaque régime, amenant par conséquent une variation de la pente de la droite qui constitue la pente d'étalonnage; cette pente étant d'autant plus forte que le régime de fonctionnement du tube radiogène est fort.
  • Selon une caractéristique particulièrement importante de l'invention précédemment précisée, toutes les droites engendrées par des régimes différents du fonctionnement du tube radiogène, passent par un même point C qui correspond à un éclairement égal de chaque moyen détecteur 20, 21 et l'on constate que ce point est indépendant du régime.
  • Cet aspect particulier est utilisé dans le procédé selon l'invention pour réaliser un asservissement de la position dans l'espace du foyer f.
  • Le procédé selon l'invention consiste alors, à orienter l'axe de référence 24 pour le faire passer par le foyer f, de manière à faire coïncider ce dernier avec la position de référence Pr et, obtenir un éclairement égal sur chaque moyen détecteur 20, 21 et une valeur nulle du signal de différence SD généré par l'amplificateur différentiel 30.
  • Il suffit ensuite d'appliquer le signal de sortie différence SD à des moyens électroniques d'adaptation 50 classiques pour commander le déplacement du chariot motorisé 45 dès qu'une variation de position Δf du foyer f entraîne une variation du signal de différence SD. Le signal de différence SD constitue ainsi un signal d'erreur qui, selon qu'il est positif ou négatif commande le déplacement du chariot 45 le long du rail 44 dans l'un ou l'autre des sens montrés par les flèches 46, 47.
  • Dans ce cas, c'est la position de la gaine 1 que l'on modifie pour rétablir la position du foyer f, c'est-à-dire la position dans laquelle le foyer f coïncide avec la position de référence P,.
  • L'aspect particulier constitué par le fait que pour un éclairement égal sur chaque moyen détecteur 20, 21, correspond un point C indépendant du régime du fonctionnement du tube radiogène, ou le signal de différence SD est nul, est également utilisé dans le procédé selon l'invention pour réaliser une boucle d'asservissement permettant de déterminer des valeurs du déplacement Δf du foyer F.
  • La figure 5 montre le schéma de principe d'une boucle d'asservissement constituée dans le dispositif de contrôle 15 (représenté dans un cadre en traits pointillés), permettant la mise en oeuvre de cette dernière partie du procédé selon l'invention. Cette dernière partie du procédé est également applicable à une installation radiologique, non représentée sur la figure 5, où seul le foyer f est montré pour plus de clarté de la figure.
  • Cette partie du procédé consiste, pour une position initiale du foyer F, à faire coïncider ce dernier avec la position de référence Pr en agissant sur la vis micrométrique 13 par exemple, afin de provoquer un déplacement du sténopé 18 et obtenir un éclairement égal sur chaque moyen détecteur 20,21, de manière que le signal de sortie SD délivré par l'amplificateur différentiel 30 soit nul; ce signal de différence SD étant appliqué à des moyens de commande 50 d'un moteur 51. Ce moteur 51 est couplé mécaniquement en rotation d'une part à la vis micrométrique 13 qu'il entraîne en rotation selon la sixième flèche 70 autour de l'axe de déplacement 25 du sténopé 18, et d'autre part à un moyen de recopie constitué dans l'exemple non limitatif décrit par un potentiomètre de recopie 52; ces couplages mécaniques étant effectués par des moyens traditionnels, symbolisés sur la figure 5 par une première et une seconde liaison 53, 54 en traits pointillés. Le potentiomètre de recopie 52 est alimenté sous une tension comprise entre -V et +V appliquée respectivement à ses première et seconde extrémités 56, 57; le curseur 58 de ce potentiomètre de recopie 52 étant relié à un moyen d'affichage 31 tel qu'un voltamètre par exemple, auquel il délivre une information V3.
  • Dans cette configuration, si le foyer f se déplace pour occuper une position P1 par exemple, l'image du foyer F n'est plus répartie de manière égale sur les premier et second moyens détecteurs 20,21, et le signal de différence SD qui constitue un signal d'erreur passe d'une valeur nulle à une valeur négative ou positive suivant le sens, montré par la cinquième flèche 60, de ce déplacement Δf du foyer F. Cette valeur positive ou négative du signal de différence SD constitue un signal d'erreur servant à actionner le moteur 51, ce dernier entraînant le déplacement Ap du sténopé 18 dans le sens montré par la cinquième flèche 60. Cette commande du moteur 50 est poursuivie jusqu'au moment où le sténopé 18 atteind une position P4 où il rétablit l'équilibre des éclairements des premier et second moyens détecteurs 20,21; cette position étant celle où l'axe de référence 24, déplacé par le mouvement du sténopé 18, passe par la position P1 occupée par le foyer f.
  • Le moteur 51 ayant entraîné simultanément le déplacement Δp du sténopé 18 et, le déplacement du curseur 58 ainsi que montré par la huitième flèche 80, ce dernier détermine une variation ΔV3 de l'information v3 qu'il délivre au voltmètre 31; cettevariation Δv3 étant positive ou négative selon le sens du déplacement du sténopé 18, et proportionnelle à ce déplacement.
  • Aussi la variation Δv3 de l'information v3 représente le déplacement Δp du sténopé 18, après un étalonnage par exemple par rapport aux graduations (non représentées sur la figure 5) de la vis micrométrique 13, et permet de déterminer la valeur du déplacement Δf du foyer f correspondant suivant la relation:
    Figure imgb0012
    où Y est lu première distance entre la position de référence Pr et le sténopé 18, et Z est la seconde distance entre le sténopé 18 et les moyens détecteurs 20, 21.

Claims (23)

1. Procédé de contrôle de la position du foyer d'un tube radiogène, dans lequel une image (I) duditfoyer (f) est réalisée à l'aide d'un sténopé (18) et permet d'effectuer ledit contrôle de position suivant au moins un premier axe (8) donné, ledit tube radiogène (2) étant contenu dans une gaine (1) et produisant un faisceau de rayonnement x(9) sortant de ladite gaine (1) par une fenêtre de sortie (10), caractérisé en ce qu'il consiste à centrer ledit sténopé (18) sur un axe de référence (24) coupant ledit premier axe (8) en un point constituant une position de référence (Pr) par rapport à laquelle s'effectue ledit contrôle, puis à réaliser ladite image (I) sur les plans d'entrée (22, 23) d'au moins deux moyens détecteurs (20, 21), contigus, sensibles au rayonnement X; lesdits plans d'entrée (22, 23) constituant une longueur utile de mesure (L) et étant séparés par une ligne médiane (12) par laquelle passe ledit axe de référence (24) et de part et d'autre de laquelle est répartie ladite image (I), puis à comparer des signaux de sortie (S1, S2) générés par chacun desdits moyens détecteur (20, 21) en fonction de la répartition de ladite image (I), de manière à obtenir un signal de différence (SD) ayant une valeur nulle quand ledit foyer (f) occupe ladite position de référence (Pr).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à monter ledit sténopé (18) et lesdits moyens détecteur (20, 21) dans une structure de support (16) de manière que ledit axe de référence (24) passant par ladite ligne médiane (12) et ledit sténopé (18), soit positionné de construction par rapport à une axe de symétrie (14) de ladite structure de support (16), puis à fixer ladite structure de support (16) contre la fenêtre de sortie (10) de ladite gaine (1) en utilisant des faces de références (34) dont est munie ladite fenêtre de sortie (10), afin que l'intersection entre ledit axe de référence (24) et ledit premier axe (8) réalise la position de référence (Pr) en un point constituant une positon théorique (T) dudit foyer (f).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer ledit tube radiogène (2) par rapport à ladite gaine (1) parallèlement audit premier axe (8) jusqu'à obtenir un signal de différence (SD) de valeur nulle correspondant à une égale répartition de l'image (I) sur chacun des plans d'entrée (22, 23), et indiquant que la position dudit foyer (f) coïncide avec ladite position de référence (Pr) et ladite position théorique (T).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer ledit sténopé (18) à une première distance (Y) connue de ladite position de référence (Pr), en montant ledit sténopé (18) mobile le long d'un second axe (25) par rapport audit axe de référence (24), puis à disposer lesdits plans d'entrée (22, 23) à une seconde distance (Z) connue duditsténopé (18), de manière qu'un déplacement (Δp) connu dudit sténopé (18) provoque un déplacement (Δl) connu de ladite image (I) sur lesdits plans d'entrée (22, 23) permettant de lier une différence de position (ΔF) du foyer (f) au déplacement (Δp) dudit sténopé (18).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste, ledit second axe (25) étant parallèle au premier axe (8), à provoquer le déplacement (Δp) dudit sténopé (18) jusqu'à obtenir un signal de différence (SD) de valeur nulle, correspondant à une répartition égale de l'image (I) sur lesdits plans d'entrée (22, 23) puis à mesurer la valeur du déplacement (Δp) puis à déterminer la valeur de la différence de position (Δf) du foyer (f) par la relation suivante:
Figure imgb0013
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste, ledit second axe (25) formant avec ledit premier axe (8) un angle (a) relativement faible, à provoquer le déplacement (Δp) dudit sténopé (18) jusqu'à obtenir un signal de différence (SD) ayant une valeur nulle correspondant à une égale répartition de l'image (I) sur lesdits plans d'entrée (22, 23) puis à mesurer la valeur du déplacement (Δp) dudit sténopé (18), puis à déterminer la valeur d'une différence de position (Δf) du foyer (f) selon la relation suivante:
Figure imgb0014
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à déplacer ledit sténopé (18) afin de réaliser un étalonnage permettant de déterminer la pente (a) d'une droite (33) selon laquelle varie le signal de différence (SD), de manière à lier une variation (Δv) du signal de différence (SD) à une différence de position (Δf) du foyer (f) ayant engendré ladite variation (Av), par la relation suivante:
Figure imgb0015
où y est la première distance entre ledit sténopé (18) et la position de référence (Pr), et Z est la seconde distance entre ledit sténopé (18) et lesdits plans d'entrée (22, 23).
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à orienter ledit axe de référence (24) pour faire coïncider ladite position de référence (Pr) avec la position du foyer (f) de manière à obtenir un signal de différence (SD) de valeur nulle, puis à appliquer ledit signal de différence (SD) a un moyen moteur (51) simultanément couplé à un moyen de déplacement (13) dudit sténopé (18) et, à un moyen de recopie (52) délivrant un signal d'information (V3), de manière qu'une différence de position (Δf) entre ledit foyer (f) et ladite position de référence (Pr) entraîne une variation du signal de différence (SD) qui constitue un signal d'erreur de valeur non nulle appliqué au moyen moteur (51), lequel moyen moteur (51) provoque le déplacement (Δp) dudit sténopé (18) jusqu'au moment où ce dernier rétabli l'égalité de la répartition de l'image (I) sur les deux plans d'entrée (22, 23) correspondant à une valeur nulle du signal de différence (SD), puis à lire une variation (ΔV3) du signal s'information (V3) correspondant à la valeur du déplacement (Δp) du sténopé (18), plus enfin à déterminer la valeur de la différence de position (Δf) du foyer (f) suivant la relation:
Figure imgb0016
9. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à lier mécaniquement ledit sténopé (18) et lesdits moyens détecteur (20, 21) à un moyen de référence (42) mécaniquement indépendant de ladite gaine (1), puis à faire coïncider ladite position de référence (Pr) avec la position du foyer (f) de manière à obtenir une répartition égale de ladite image (I) sur les plans d'entrée (22, 23) correspondant à une valeur nulle du signal de différence (SD), puis à appliquer ledit signal de différence (SD) à un chariot motorisé (45) supportant ladite gaine (1) et déplaçable parallèlement audit premier axe (8), de manière qu'un déplacement (Δf) du foyer (f) entraîne le déplacement de ladite gaine (1) et ramène le foyer (f) à sa position initiale où il coïncide avec la position de référence (Pr).
10. Dispositif de contrôle mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, destiné à contrôler, suivant au moins une premier axe (8) donné, la position du foyer (f) d'un tube radiogène (2) contenu dans une gaine (1) et produisant un faisceau de rayons X(9) sortant de ladite gaine (1) par une fenêtre de sortie (10), comportant une structure de support (16), un sténopé (18) destiné à réaliser une image (I) dudit foyer (f), caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins deux moyens détecteurs (20, 21), contigus, sensibles au rayonnement X et comportant chacun un plan d'entrée (22, 23), lesdits plans d'entrée (22, 23) constituant une longueur utile de mesure (L) et étant séparés par une ligne médiane (12) de part et d'autre de laquelle est répartie ladite image (1), et en ce qu'il comporte des moyens de comparaison (30) permettant de comparer des signaux de sortie (S1, S2) délivrés par lesdits moyens détecteurs (20, 21) en fonction de la répartition de l'image (I) sur les plan d'entrée (22,23), de manière à lier la position dudit foyer (f) à la valeur d'un signal de différence (SD) correspondant à ladite répartition de l'image (I)..
11. Dispositif de contrôle selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de comparaison (30) sont constitués par un amplificateur différentiel.
12. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte un axe de référence (24) passant par ledit sténopé (18) et par ladite ligne médiane (12), et intersectant ledit premier (8) en un point constituant une position de référence (Pr).
13. Dispositif de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit sténopé (18) et lesdits moyens détecteurs (20, 21) sont montés dans ladite structure de support (16), ladite structure de support (16) comportant un axe de symétrie (14) par rapport auquel ledit axe de référence (25) est positionné de construction.
14. Dispositif de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite structure de support (16) comporte des moyens de centrage (26, 27), coopérant avec des faces de référence (34) de ladite fenêtre de sortie (10) pour fixer ledit dispositif de contrôle (15) à ladite gaine (1), de manière à réaliser de construction ladite position de référence (Pr) en un point constituant une position théorique (T) dudit foyer (f).
15. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de déplacement calibré (13), permettant de déplacer ledit sténopé (18) selon un second axe (25) et engendrer en déplacement (ΔI) de l'image (I) le long de ladite longueur utile de mesure (L), en fonction du déplacement (ΔP) dudit sténopé (18).
16. Dispositif de contrôle selon la revendication précédentes, caractérisé en ce que le second axe (25) est parallèle au premier axe (8).
17. Dispositif de contrôle selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit moyen de déplacement calibré (13) est une vis micrométrique.
18. Dispositif de contrôle selon les revendications 12 et 15, caractérisé en ce que ledit sténopé (18) est disposé à une première distance (Y) connue de ladite position de référence (Pr) et que lesdits moyens détecteurs (20, 21) sont disposés à une seconde distance (Z) connue dudit sténopé (18), de manière à déterminer une différence de position (Δf) entre le foyer (f) et ladite position de référence (Pr) par la relation suivante:
Figure imgb0017
19. Dispositif de contrôle selon la revendication 15, caractérisé en ce que le signal de différence (SD) correspond à une courbe (32), ayant une partie droite (33) correspondant à une répartition égale de ladite image (I) sur lesdits plans d'entrée (22, 23), et permettant de lier linéaire- ment une différence de position (Δf) entre le foyer (f) et ladite position de référence (Pr) à une variation (ΔV) dudit signal de différence (SD) par la relation suivante:
Figure imgb0018
où a représente la pente de ladite droite 33; Y représente une première distance entre ledit sténopé (18) et ladite position de référence (Pr); Z représente une seconde distance entre lesdits moyens détecteurs (20, 21) et ledit sténopé (18).
20. Dispositif de contrôle selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite structure de support (16) comporte en outre des moyens de fixations (81) permettant de la solidariser à un moyen de référence (42) d'une installation radiologique (40).
21. Dispositif de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen moteur (51), mécaniquement couplé audit moyen de déplacement (13) et à un moyen de recopie (52) délivrant une information (V3), ledit signal de référence (SD) étant appliqué audit moyen moteur (51), de manière qu'une différence de position (Δf) dudit foyer entraîne simultanément un déplacement (Δp) dudit sténopé (18) et, une variation (Δv3) de ladite information (v3) proportionnelle audit déplacement (Δp) de sténopé (18), afin de déterminer ladite différence de position (Δf) du foyer (f) par la relation suivante:
Figure imgb0019
22. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit moyen de recopie (52) est une potentiomètre de recopie.
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