EP0325507A1 - Tube à rayons x à anode tournante comportant un dispositif d'écoulement du courant anodique - Google Patents

Tube à rayons x à anode tournante comportant un dispositif d'écoulement du courant anodique Download PDF

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EP0325507A1
EP0325507A1 EP89400084A EP89400084A EP0325507A1 EP 0325507 A1 EP0325507 A1 EP 0325507A1 EP 89400084 A EP89400084 A EP 89400084A EP 89400084 A EP89400084 A EP 89400084A EP 0325507 A1 EP0325507 A1 EP 0325507A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
ray tube
rotor
axis
enclosure
Prior art date
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Ceased
Application number
EP89400084A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Laurent
Pierre Noualhaguet
Claude Mathieu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric CGR SA
Original Assignee
General Electric CGR SA
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric CGR SA filed Critical General Electric CGR SA
Publication of EP0325507A1 publication Critical patent/EP0325507A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes

Definitions

  • the invention relates to an X-ray tube with a rotating anode, and particularly relates to means for flowing the anode current from the tube, in particular when the tube is of the magnetic bearing type.
  • X-ray tubes for medical diagnosis are generally constituted as a diode, that is to say with a cathode and an anode or anti-cathode, these two electrodes being enclosed in a vacuum-tight envelope and which makes it possible to produce the electrical isolation between these two electrodes.
  • the cathode produces a beam of electrons, and the anode receives these electrons on a small surface which constitutes a hearth, from which the X-rays are emitted.
  • anodic current When the high supply voltage is applied across the cathode and the anode, so that the cathode is at negative potential, a current called anodic current is established in the circuit, through a generator producing the high supply voltage; the anode current crosses the space between the cathode and the anode in the form of a beam of electrons which bombard the hearth.
  • the rotary anode of the conventional type has the general shape of a disc, having an axis of symmetry around which it is rotated, using an electric motor; the electric motor has a stator located outside the envelope, and a rotor mounted in the envelope of the X-ray tube and arranged along the axis of symmetry, the rotor being mechanically secured to the anode by the intermediate of a support shaft.
  • the rotor is mounted on mechanical bearings provided with ball bearings. It is known that X-ray tubes of the mechanical bearing type have a shortened service life, in particular due to the wear of the ball bearings; one of the causes of wear being due to lubrication which cannot be carried out in a perfect manner, in particular due to the vacuum which exists in the X-ray tube.
  • an advantage of mechanical bearings provided with metal ball bearings resides in that there is a conductive material contact between the rotating parts (rotor, anode) and the fixed parts of the tube (rotor support axis, casing); this material contact is produced by the rolling balls, and at the same time constitutes an electrical contact which makes it possible to drain the anode current from the X-ray tube.
  • an important improvement consists in mounting the rotating anode, more precisely the rotor, with magnetic bearings.
  • These generally include electromagnets mounted two by two in opposition, which create magnetic fields under the influence of which the rotor, integral with the rotating anode which it ensures rotation, is kept in equilibrium; the rotating anode and the mechanical parts which accompany it in rotation thus no longer have material contact with the rest of the X-ray tube.
  • the advantages of using magnetic bearings for the rotation of the anodes are mainly, an absence of noise, an absence of vibrations, and the possibility of obtaining a considerably increased service life of the rotating system.
  • the rotating anode is mechanically and electrically insulated from the fixed parts of the X-ray tube, so that it is necessary to install means specially for draining the anode current from the tube.
  • thermo-emissive cathodes mechanically linked to the rotating anode; these electrons are captured by one or more auxiliary anodes in fixed positions.
  • auxiliary cathodes set in rotation, with the energy necessary to raise their temperature to a level sufficient to meet the laws of thermoelectronic emission.
  • solutions of this type are relatively complex and expensive.
  • the present invention relates to an X-ray tube with a rotating anode, of the type where the anodic current of the tube is flowing using a contact device with wipers, and whose arrangement makes it possible to limit the operation of the device over time. contact device so as to slow down its wear.
  • the invention applies particularly, but not exclusively, to X-ray tubes with rotating anodes of the type with magnetic bearings, but its application can also be advantageous in the case of mechanical bearings, in particular when the balls of the bearing are electrically insulating.
  • an X-ray tube comprising a rotating anode, a rotor integral with the anode, a cathode, a contact device with wipers, the rotor being electrically connected to the anode, the tube being supplied by a high voltage, the negative polarity of which is applied to the cathode and the positive polarity of which is applied to the anode via the contact device, the contact device comprising first and second parts connected respectively to the positive polarity and to the anode, the second part being rotatably coupled to the anode, the two parts rubbing against each other so as to establish an electrical contact between them intended to drain the anode current from the tube, is characterized in what it includes means for separating or joining the two parts so as to remove or establish the electrical contact between these two parts.
  • FIG. 1 shows schematically an X-ray tube 1 according to the invention.
  • the tube 1 comprises a vacuum-tight envelope 2, in which are contained in particular a cathode 3, a rotating anode 4 and a rotor 16.
  • the cathode 3 is carried opposite the anode 4 by a cathode support 8 fixed on one end 7 of the envelope 2.
  • the anode 4 is at the positive polarity + HT of a high voltage produced by a high voltage generator 10, and the cathode 3 is at the negative polarity -HT of this high voltage; the negative polarity -HT is delivered by an output terminal 11 of the generator 10, which is connected to the cathode 3 in a conventional manner, symbolized by a link 12 established between the terminal 11 and the cathode 3, via d 'an insulating and watertight crossing 13.
  • the rotating anode 4 has the general shape of a disc having an axis of symmetry 14.
  • the anode 4 is fixed to a support shaft 15 by which it is secured to the rotor 16, the rotor 16 and the support shaft 15 being arranged along the axis of symmetry 14.
  • the rotation of the rotor 16 is produced under the action of a stator 17 external to the 'envelope 2, and the rotation of the rotor 16 causes the rotation of the anode 4 about the axis of symmetry 14, as symbolized by an arrow 18 for example.
  • the suspension of the rotor 16 during its rotation is ensured using magnetic bearings, of the type for example comprising a first and a second conical bearing PM1, PM2, in themselves conventional.
  • the rotor 16 is hollow and turns around a fixed support axis 20, having as its axis the axis of symmetry 14.
  • the support axis 20 is fixed to a second end 21 of the envelope 2, so as to include a first end 26 projecting from the envelope 2; this end 26 of the support axis 20 being connected, by a second link 22, to a second terminal 23 of the high voltage generator 10 through which the positive + HT polarity of the high voltage is delivered.
  • the fixed support axis 20, the rotor 16 and the support shaft 15 are metallic, and can thus be used to conduct the positive polarity + HT to the anode 4. But, due to the magnetic suspension of the rotor 16, when the latter is rotating there is no material contact between the rotor 16 and the fixed axis 20; bearings 24 mounted on the fixed axis 20, inside the rotor 16, constitute guard bearings which are in contact with the rotor 16 only when the latter is no longer kept in equilibrium by the magnetic bearings PM1 , PM2.
  • the electrical connection between the fixed axis 20 and the rotor 16 is made using a contact device with wipers 25 (symbolized by a rectangle in dotted lines).
  • the wiper contact device 25 is mounted inside the rotor 16, in a second end 27 of the fixed support axis 20, so as to establish an electrical contact between the fixed support axis 20 and an internal wall 28 of the rotor, wall situated in a plane substantially perpendicular to the axis of symmetry 14 and to the fixed support 20.
  • the X-ray tube 1 further comprises means 30 (symbolized by a rectangle in dotted lines) to establish or suppress at will the electrical contact provided by the contact device 25, between the fixed support 20 and the rotor 16, that is to say means making it possible to transform the contact device 25 into a switch circuit which can be opened or closed at will under the control of the means 30.
  • these means 30 constitute a control device 30, used to actuate the contact device 25, and which draws its energy from an electrical power source 31.
  • control device 30 is mounted in the tube 1 where it is disposed inside the fixed support axis 20 which, for this purpose, is hollow as will be explained further below. of the description relating to FIG. 2.
  • a low voltage is delivered by two terminals 33, 34 of the voltage source 31; this low voltage is applied by a third and a fourth connections 35, 36 to the control device 30, via a second and a third insulating bushings and seals 38, 39 arranged in an end wall 40 situated at the first end 26 of the fixed support axis 20.
  • the operation of the X-ray tube 1 consists, first of all, in establishing the rotation of the rotating anode 4 by supplying the stator 17 and also the magnetic bearings PM1, PM2 in a manner same classic (not shown), then to establish the electrical contact between the rotor 16 and the fixed support axis 20 by actuating the contact device 25, and finally to apply between the anode 4 and the cathode 3 the high voltage delivered by the high voltage generator 10: the anode current I is then established in the circuit and crosses the space between the cathode 3 and the anode 4 in the form of an electron beam 42.
  • the high voltage is cut off at the end laying, and then the control device 30 actuates the contact device 25 to remove the electrical contact, and thus interrupt the wear of the parts (not shown in Figure 1) which serve to establish this electrical contact.
  • the rotation of the anode 4 can then be interrupted; but of course, the rotation of the anode 4 can be maintained without damage, because the wear of the contact device 25 is interrupted.
  • FIG. 2 represents the rotor 16 in a view similar to that of FIG. 1 but enlarged, so as to show the elements of the contact device 25 as well as elements of the control device 30 in a first version of the invention.
  • the contact device 25 comprises a metallic wiper 44, one end of which is in abutment on the internal wall 28 of the rotor 16.
  • the wiper 44 is mounted in a housing 46 formed in the support axis 20 at the second end 27 of the latter.
  • the housing 46 and the wiper 44 are arranged along the axis of symmetry 14 so that a contact area 47 between the wiper 44 and the internal wall 28 is centered on the axis of symmetry 14; the end 45 of the wiper 44 having a spherical shape and, on the other hand, the axis of symmetry 14 constituting the axis of rotation of the rotor 16, it follows that at the contact zone 47 the linear speed is practically zero which tends to eliminate wear.
  • the wiper 44 is pressed against the inner wall 28 of the rotor 16 under the pressure of a spring 50 which is compressed between a bottom 51 of the housing 46 and the wiper 44. This makes the electrical contact between the rotor 16 and the wiper 44 which itself is in contact with the support axis 20 by itself and by means of the spring 50; the fixed support axis 20 being connected to the positive polarity + HT as shown in FIG. 1.
  • the control device 30 comprises an electromechanical or electromagnet device 56 in itself conventional, which is mechanically connected to the wiper 44 by a rod 57.
  • the electromagnet 56 is disposed in a cavity 68 formed in the fixed support axis 20, on the side of the first end 26 of the latter; the cavity 68 communicating with the housing 46 by a channel 55 disposed along the axis of symmetry 14, and in which the rod 57 can slide.
  • the electromagnet 56 conventionally comprises a coil 58 and, a mobile element or core 59 integral with the rod 57.
  • the coil 58 is electrically connected to the voltage source 31 (shown in FIG. 1), via insulating and watertight bushings 38, 39 mounted in the end wall 40; the end wall 40 being for example attached to the end 26 in a sealed manner, for example by welding.
  • the tensioning of the coil 58 causes the displacement of the core 59 towards the first end 26, in the direction of the second arrow 61, and in the same direction causes the displacement of the wiper 44 which further compresses the spring 50 and moves away from the interior wall 28.
  • the wiper 44 is no longer in contact with the interior wall 28 as long as the coil 58 is supplied and this contact is restored when the supply to the coil 58 is cut off; this tends to achieve operational safety which is in the sense of guaranteeing electrical contact even in the event of a fault in the supply of the coil 58.
  • the fixed support axis 20 has the same diameter D over its entire length, but the fixed support axis 20 can have a larger diameter on the side of its first end 26 and thus for example have a conical or frustoconical shape (not shown), so as to have, if necessary, more space for the cavity 68, that is to say for the control device 30.
  • FIG. 3 shows the rotor 16 and the contact device 25 in the same way as in FIG. 2, and shows the control device 30 in a second version which uses a deformable sealed enclosure 70 capable of being extended along the axis of symmetry or axis of rotation 14.
  • the enclosure 70 contains a fluid (not shown), a gas or a liquid, oil for example. It also contains an electric heating resistor 71, connected to the voltage source 31 (shown in FIG. 1) via insulating and watertight bushings 38, 39. The supply of the heating resistor 71 causes the fluid to expand. contained in the enclosure 70, and the latter then passes from a rest position where it has a length L1 to a deformed position where it has a second length L2 greater than the first. When the heating resistor 71 is no longer supplied, the fluid cools and the enclosure 70 returns to its rest position and its first length L1.
  • the rest position of the enclosure 70 where the latter has the first length L1 corresponds to eliminating the electrical contact between the rotor 16 and the wiper 44, and the deformed state of the enclosure 70 where the latter has a longer length L2 tends to release the wiper 44 and not to counteract the action of the spring 50 so that the wiper 44 is pushed against the internal wall 28.
  • the enclosure 70 is placed in the cavity 68 so that its length L1, L2 is parallel to the axis of symmetry or axis of rotation 14; the enclosure 70 being fixed by a first end face 72 oriented towards the end wall 40, the second face 73 of the enclosure 70 being free so as to allow the latter to be lengthened.
  • a tube 74 is fixed by one end 85 to the second end face 73 of the enclosure 70.
  • the tube 74 is arranged along the axis of symmetry 14, and its second end 75 is closed by a plate 76.
  • the plate 76 is drilled in its center with a hole 77 in which the rod is engaged 57.
  • the end 78 of the rod 57 which is located inside the tube 74 and which is opposite to the wiper 44, is provided with a collar 80 or blocking piece which prevents this end 78 of the rod 57 from exit the tube 74 through the hole 77.
  • the enclosure 70 Since the electric heating resistor 71 is not supplied, the enclosure 70 has its shortest length L1, so that it exerts traction on the wiper 44, by means of the rod 57, the blocking piece 80 of which is retained by the plate 76 of the tube 74; the wiper 44 is then moved away from the inner wall 28 by a distance "d", the distance "d" being for example of the order of 3/10 of a millimeter.
  • the enclosure 70 deforms and its length L1 increases, to progressively pass to the second length L2, which is greater and which depends on the level of expansion of the fluid contained in the enclosure 70.
  • the displacement of the plate 76 in the direction of the third arrow 87 gradually releases the rod 57, and the spring 50 pushes the wiper 44 to bring it into contact with the inner wall 28 rotor 16; from this moment the wiper 44 and the rod 57 are stationary while the tube 74 and the second end face 73 continue to move by the deformation of the enclosure 70, until the latter reaches its second length L2.
  • a difference in length ⁇ L between the first length L1 and the second length L2 is much greater than the distance of separation "d" between the inner wall 28 and the wiper 44, so that the force with which the wiper 44 bears on the inner wall 28 of the rotor 16 is given only by the spring 50.
  • the enclosure 70 can be deformed along its length L1, L2 using a resistor 71 as described above, but in the spirit of the invention the resistor 71 could be replaced by a device (not shown) to inject fluid into the enclosure 70 until the elongation of the latter is obtained.
  • the deformable enclosure 70 makes it possible to actuate the contact device 25 with great progressiveness, which is particularly advantageous in the case where the suspension of the rotor is ensured by a system with magnetic bearings.
  • the stiffness of the centering system in the magnetic bearings is much lower than for ball bearing systems, so that the position of the axis of rotation can depend on the orientation of the rotor, orientation which could be modified at least momentarily if the contact between the wiper 44 and the inner wall 28 of the rotor was too sudden; this could result in a disturbance of the rotational movement of the anode, in particular causing modifications to the position of the focal point.
  • control device 30 comprises a tube 74 to which the rod 57 is attached, so that the bearing force of the wiper 44 on the inner wall 28 is independent of the deformation of the deformable enclosure 70.
  • the rod 57 could be secured directly to the second end face 73 of the enclosure 70 and, possibly, the elongation of the enclosure 70 could be dosed to adjust the force with which the wiper 44 is resting on the inner wall 28, depending on the speed of rotation for example.
  • the wiper 44 is in contact with the inner wall 28 only when the enclosure 70 is deformed, that is to say when the resistor 71 is supplied.
  • it is also possible to obtain the opposite effect for example by fixing the second end face 73 of the enclosure 70 and leaving the first end face 72 free.

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Abstract

Tube à rayons X à anode tournante conportant un dispositif d'écoulement du courant anodique. L'invention concerne un tube (1) à rayons X à anode tournante (4), ayant un dispositif à contact (25) du type à frotteur pour écouler le courant anodique. Selon une caractéristique de l'invention, le tube (1) comporte en outre des moyens (30) pour établir ou supprimer un contact électrique réalisé par le dispositif à contact (25) et servant à écouler le courant anodique.

Description

  • L'invention concerne un tube à rayons X à anode tournante, et concerne particulièrement des moyens pour écouler le courant anodique du tube, notamment quand le tube est du type à paliers magnétiques.
  • Les tubes à rayons X pour diagnostic médical par exemple, sont généralement constitués comme une diode, c'est à dire avec une cathode et une anode ou anti-cathode, ces deux électrodes étant enfermées dans une enveloppe étanche au vide et qui permet de réaliser l'isolement électrique entre ces deux électrodes. La cathode produit un faisceau d'électrons, et l'anode reçoit ces électrons sur une petite surface qui consti­tue un foyer, d'où sont émis les rayons X.
  • Quand la haute tension d'alimentation est appliquée aux bornes de la cathode et de l'anode, de façon que la cathode soit au potentiel négatif, un courant dit courant anodique s'établit dans le circuit, au travers d'un générateur produisant la haute tension d'alimentation ; le courant anodique traverse l'espace entre la cathode et l'anode sous la forme d'un faisceau d'électrons qui bombardent le foyer.
  • Une faible proportion de l'énergie dépensée à produire le faisceau d'électrons est transformée en rayons X, le reste de cette énergie est transformée en chaleur. Aussi compte tenu également des puissances instantanées importantes mises en jeu (de l'ordre de 100 KW) et des petites dimensions du foyer (de l'ordre du mm) les constructeurs ont depuis longtemps réalisé des tubes à rayons X à anodes tournantes, où l'anode est mise en rotation pour répartir le flux thermique sur une couronne appelée couronne focale, d'aire beaucoup plus grande que le foyer ; l'intérêt étant d'autant plus grand que la vitesse de rotation est élevée (en général entre 3.000 et 12.000 tours par minute).
  • L'anode tournante de type classique a la forme générale d'un disque, ayant un axe de symétrie autour duquel elle est mise en rotation, à l'aide d'un moteur électrique ; le moteur électrique a un stator situé à l'extérieur de l'enveloppe, et un rotor monté dans l'enveloppe du tube à rayons X et disposé selon l'axe de symétrie, le rotor étant mécaniquement solidarisé à l'anode par l'intermédiaire d'un arbre support.
  • Selon une construction encore très courante, le rotor est monté sur des paliers mécaniques munis de roulements à billes. Il est connu que les tubes à rayons X du type à paliers mécaniques ont une durée de vie raccourcie, du fait notamment de l'usure des roulements à billes ; l'une des causes d'usure étant due à la lubrification qui ne peut être réalisée de manière parfaite, du fait notamment du vide qui existe dans le tube à rayons X. Néanmoins, un avantage des paliers mécaniques munis de roulements à billes métalliques réside en ce qu'il existe un contact matériel conducteur entre les parties tournantes (rotor, anode) et les parties fixes du tube (axe support de rotor, enveloppe) ; ce contact matériel est réalisé par les billes de roulement, et constitue en même temps un contact électrique qui permet d'écouler le courant anodique du tube à rayons X.
  • Pour répondre aux problèmes que pose l'usure rapide des paliers mécaniques, une amélioration importante consiste à monter l'anode tournante, plus précisément le rotor, avec des paliers magnétiques. Ceux-ci comportent généralement des électro-aimants montés deux à deux en opposition, qui créent des champs magnétiques sous l'influence desquels le rotor, solidaire de l'anode tournante dont il assure la rotation, est maintenu en équilibre ; l'anode tournante et les pièces mécaniques qui l'accompagnent en rotation n'ont ainsi plus de contact matériel avec le reste du tube à rayons X.
  • Les avantages de l'utilisation des paliers magné­tiques pour la rotation des anodes, sont principalement, une absence de bruit, une absence de vibrations, et la possibilité d'obtenir une durée de vie considérablement accrue du système tournant.
  • Mais, avec les paliers magnétiques, l'anode tour­nante est mécaniquement et électriquement isolée des parties fixes du tube à rayons X, de sorte qu'il est nécessaire d'installer des moyens spécialement pour écouler le courant anodique du tube.
  • A cet effet, il est connu d'utiliser l'émission d'électrons produits par une ou des cathodes auxiliai­res, thermo-émissives, liées mécaniquement à l'anode tournante ; ces électrons sont captés par une ou des anodes auxiliaires en positions fixes. L'une des princi­pales difficultés est alors de fournir à ces cathodes auxiliaires, mises en rotation, l'énergie nécessaire à élever leur température à un niveau suffisant pour répondre aux lois de l'émission thermo-électronique. D'autre part, les solutions de ce type sont relativement complexes et onéreuses.
  • Il est connu également d'utiliser des systèmes à frotteurs, où le contact électrique entre les parties tournantes et les parties fixes du tube à rayons X est obtenu par le frottement l'une contre l'autre de deux pièces, dont l'une est couplée en rotation à l'anode tournante et électriquement reliée à cette dernière, et dont l'autre est une pièce en position fixe qui est électriquement reliée à la polarité positive de la haute tension d'alimentation du tube à rayons X. Mais cette dernière solution, bien qu'elle représente une solution robuste et de construction facile reste tout de même une solution par frottement mécanique, ce qui implique son usure beaucoup plus rapide que l'usure des paliers magnétiques, et tend ainsi à raccourcir la durée de vie possible du tube à rayons X.
  • La présente invention concerne un tube à rayons X à anode tournante, du type où le courant anodique du tube est écoulé à l'aide d'un dispositif à contact par frotteurs, et dont l'agencement permet de limiter dans le temps le fonctionnement du dispositif à contact de sorte à ralentir son usure. L'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement, aux tubes à rayons X à anodes tournantes du type à paliers magnéti­ques, mais son application peut être intéressante également dans le cas de paliers mécaniques, notamment quand les billes du roulement sont électriquement isolantes.
  • Selon l'invention, un tube à rayons X, comportant une anode tournante, un rotor solidaire de l'anode, une cathode, un dispositif de contact à frotteurs, le rotor étant électriquement relié à l'anode, le tube étant alimenté par une haute tension dont la polarité négative est appliquée à la cathode et dont la polarité positive est appliquée à l'anode par l'intermédiaire du dispositif de contact, le dispositif de contact comportant une première et une seconde pièces reliées respectivement à la polarité positive et à l'anode, la seconde pièce étant couplée en rotation à l'anode, les deux pièces frottant l'une contre l'autre de sorte à établir entre elles un contact électrique destiné à écouler le courant anodique du tube, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour séparer ou réunir les deux pièces de manière à supprimer ou établir le contact électrique entre ces deux pièces.
  • L'invention sera mieux comprise grace à la des­cription qui suit, faite à titre d'exemple non limita­tif, et aux trois figures annexées parmi lesquelles :
    • - la figure 1 montre de manière schématique, à titre d'exemple non limitatif, un tube à rayons X conforme à l'invention ;
    • - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un rotor montré à la figure 1 et contenant des moyens de l'invention selon une première version de cette dernière ;
    • - la figure 3 montre schématiquement et à titre d'exemple non limitatif, le rotor et des moyens de l'invention dans une seconde version de cette dernière ;
  • La figure 1 montre de manière schématique un tube à rayons X 1 selon l'invention. Le tube 1 comporte une enveloppe 2 étanche au vide, dans laquelle sont contenus notamment une cathode 3, une anode tournante 4 et un rotor 16. La cathode 3 est portée en vis-à-vis de l'anode 4 par un support de cathode 8 fixé sur une extrémité 7 de l'enveloppe 2.
  • En fonctionnement, l'anode 4 est à la polarité positive +HT d'une haute tension produite par un générateur haute tension 10, et la cathode 3 est à la polarité négative -HT de cette haute tension ; la polarité négative -HT est délivrée par une borne de sortie 11 du générateur 10, qui est reliée à la cathode 3 d'une manière classique, symbolisée par une liaison 12 établie entre la borne 11 et la cathode 3, par l'inter­médiaire d'une traversée isolante et étanche 13.
  • L'anode tournante 4 a la forme générale d'un disque ayant un axe de symétrie 14. L'anode 4 est fixée à un arbre support 15 par lequel elle est solidarisée au rotor 16, le rotor 16 et l'arbre support 15 étant disposés selon l'axe de symétrie 14. La rotation du rotor 16 est produite sous l'action d'un stator 17 extérieur à l'enveloppe 2, et la rotation du rotor 16 entraîne la rotation de l'anode 4 autour de l'axe de symétrie 14, comme symbolisé par une flèche 18 par exemple.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, la suspension du rotor 16 durant sa rotation, est assurée à l'aide de paliers magnétiques, du type par exemple comportant un premier et un second palier coniques PM1, PM2, en eux-mêmes classiques.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, le rotor 16 est creux et tourne autour d'un axe support 20 fixe, ayant pour axe l'axe de symétrie 14. L'axe support 20 est fixé à une seconde extrémité 21 de l'enveloppe 2, de sorte à comporter une première extrémité 26 en dépassement par rapport à l'enveloppe 2 ; cette extrémi­té 26 de l'axe support 20 étant reliée, par une seconde liaison 22, à une seconde borne 23 du générateur haute tension 10 par laquelle est délivrée la polarité posi­tive +HT de la haute tension.
  • L'axe support fixe 20, le rotor 16 et l'arbre support 15 sont métalliques, et peuvent ainsi être utilisés pour conduire la polarité positive +HT à l'anode 4. Mais, du fait de la suspension magnétique du rotor 16, quand ce dernier est en rotation il n'est établit aucun contact matériel entre le rotor 16 et l'axe fixe 20 ; des roulements 24 montés sur l'axe fixe 20, à l'intérieur du rotor 16, constituent des roulements de garde qui ne sont en contact avec le rotor 16 que quand celui-ci n'est plus maintenu en équilibre par les paliers magnétiques PM1, PM2.
  • Aussi, la liaison électrique entre l'axe fixe 20, et le rotor 16 est réalisée à l'aide d'un dispositif de contact à frotteurs 25 (symbolisé par un rectangle en traits pointillés).
  • Dans l'exemple non limitatif de la description, le dispositif de contact à frotteurs 25 est monté à l'intérieur du rotor 16, dans une seconde extrémité 27 de l'axe support fixe 20, de manière à établir un contact électrique entre l'axe support fixe 20 et une paroi interne 28 du rotor, paroi située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de symétrie 14 et au support fixe 20.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le tube à rayons X 1 comporte en outre des moyens 30 (symbolisés par un rectangle en traits pointillés) pour établir ou supprimer à volonté le contact électrique assuré par le dispositif de contact 25, entre le support fixe 20 et le rotor 16, c'est à dire des moyens permettant de transformer le dispositif de contact 25 en un circuit interrupteur pouvant être ouvert ou fermé à volonté sous la commande des moyens 30. En fait, ces moyens 30 constituent un dispositif de commande 30, servant à actionner le dispositif de contact 25, et qui puise son énergie dans une source d'alimentation électrique 31.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, le dispositif de commande 30 est monté dans le tube 1 où il est disposé à l'intérieur de l'axe support fixe 20 qui, à cet effet, est creux comme il est davantage expliqué dans une suite de la description relative à la figure 2. Une basse tension est délivrée par deux bornes 33, 34 de la source de tension 31 ; cette basse tension est appliquée par une troisième et une quatrième liaisons 35, 36 au dispositif de commande 30, par l'intermédiaire d'une seconde et d'une troisième traversées isolantes et étanches 38, 39 disposées dans une paroi d'extrémité 40 située à la première extrémité 26 de l'axe support fixe 20.
  • Dans cette configuration, la mise en fonctionnement du tube 1 à rayons X consiste, en premier lieu, à établir la rotation de l'anode tournante 4 en alimentant le stator 17 et également les paliers magnétiques PM1, PM2 d'une manière en elle-même classique (non représentée), puis à établir le contact électrique entre le rotor 16 et l'axe support fixe 20 en actionnant le dispositif de contact 25, et enfin à appliquer entre l'anode 4 et la cathode 3 la haute tension délivrée par le générateur haute tension 10 : le courant anodique I est alors établi dans le circuit et traverse l'espace entre la cathode 3 et l'anode 4 sous la forme d'un fais­ceau d'électrons 42. La haute tension est coupée à la fin de la pose, et ensuite le dispositif de commande 30 actionne le dispositif de contact 25 pour supprimer le contact électrique, et interrompre ainsi l'usure des pièces (non représentés sur la figure 1) qui servent à établir ce contact électrique. La rotation de l'anode 4 peut ensuite être interrompue ; mais bien entendu, la rotation de l'anode 4 peut être maintenue sans dommage, du fait que l'usure du dispositif de contact 25 est interrompue.
  • La figure 2 représente le rotor 16 par une vue semblable à celle de la figure 1 mais agrandie, de manière à montrer les éléments du dispositif de contact 25 ainsi que des éléments du dispositif de commande 30 dans une première version de l'invention.
  • Le dispositif à contact 25 comporte un frotteur 44 métallique, dont une extrémité 45 est en appui sur la paroi interne 28 du rotor 16. Le frotteur 44 est monté dans un logement 46 formé dans l'axe support 20 à la seconde extrémité 27 de ce dernier. Le logement 46 et le frotteur 44 sont disposés selon l'axe de symétrie 14 de sorte qu'une zone de contact 47 entre le frotteur 44 et la paroi interne 28 est centrée sur l'axe de symétrie 14 ; l'extrémité 45 du frotteur 44 ayant une forme sphérique et, d'autre part, l'axe de symétrie 14 constituant l'axe de rotation du rotor 16, il en résulte qu'à la zone de contact 47 la vitesse linéaire est pratiquement nulle ce qui tend à éliminer l'usure. Le frotteur 44 est pressé contre la paroi intérieure 28 du rotor 16 sous la poussée d'un ressort 50 qui est comprimé entre un fond 51 du logement 46 et le frotteur 44. Ceci réalise le contact électrique entre le rotor 16 et le frotteur 44 qui lui-même est en contact avec l'axe support 20 par lui-même et à l'aide du ressort 50 ; l'axe support fixe 20 étant relié à la polarité positive +HT comme il a été représenté sur la figure 1.
  • Pour supprimer le contact électrique entre le rotor 16 et l'axe support fixe 20, il suffit de tirer le frotteur 44 vers le fond 51 du logement 46, ce qui est réalisé à l'aide du dispositif de commande 30. A cet effet, dans l'exemple non limitatif de cette première version de l'invention, le dispositif de commande 30 comporte un dispositif électromécanique ou électro-aimant 56 en lui-même classique, qui est mécaniquement relié au frotteur 44 par une tige 57. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'électro-aimant 56 est disposé dans une cavité 68 formée dans l'axe support fixe 20, du côté de la première extrémité 26 de ce dernier ; la cavité 68 communiquant avec le logement 46 par un canal 55 disposé selon l'axe de symétrie 14, et dans lequel peut coulisser la tige 57. L'électro-aimant 56 comporte de manière classique une bobine 58 et, un élément mobile ou noyau 59 solidaire de la tige 57. La bobine 58 est reliée électriquement à la source de tension 31 (montrée sur la figure 1), par l'inter­médiaire des traversées isolantes et étanches 38, 39 montées dans la paroi d'extrémité 40 ; la paroi d'extrémité 40 étant par exemple rapportée sur l'extrémité 26 de manière étanche, par soudure par exemple.
  • Dans ces conditions, la mise sous tension de la bobine 58 provoque le déplacement du noyau 59 vers la première extrémité 26, dans le sens de la seconde flèche 61, et provoque dans ce méme sens le déplacement du frotteur 44 qui comprime davantage le ressort 50 et s'écarte de la paroi intérieure 28. Le frotteur 44 n'est plus en contact avec la paroi intérieure 28 tant que la bobine 58 est alimentée et ce contact est rétabli quand l'alimentation de la bobine 58 est coupée ; ceci tend à réaliser une sécurité du fonctionnement qui est dans le sens de garantir le contact électrique même en cas de défaut d'alimentation de la bobine 58.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, l'axe support fixe 20 à un même diamètre D sur toute sa longueur, mais l'axe support fixe 20 peut avoir un diamètre plus grand du côté de sa première extrémité 26 et ainsi par exemple avoir une forme conique ou tronconique (non représentée), de manière à disposer si nécessaire de davantage d'espace pour la cavité 68 c'est à dire pour le dispositif de commande 30.
  • La figure 3 montre le rotor 16 et le dispositif à contact 25 d'une même manière que sur la figure 2, et montre le dispositif de commande 30 dans une seconde version qui utilise une enceinte déformable étanche 70 capable de s'allonger le long de l'axe de symétrie ou axe de rotation 14.
  • L'enceinte 70 contient un fluide (non représenté), un gaz ou un liquide, de l'huile par exemple. Elle contient en outre une résistance chauffante électrique 71, reliée à la source de tension 31 (montrée à la figure 1) par l'intermédiaire des traversées isolantes et étanches 38, 39. L'alimentation de la résistance chauffante 71 provoque une dilatation du fluide contenu dans l'enceinte 70, et cette dernière passe alors d'une position de repos où elle a une longueur L1 à une position déformée où elle a une seconde longueur L2 plus grande que la première. Quand la résistance chauffante 71 n'est plus alimentée, le fluide se refroidit et l'enceinte 70 retrouve sa position de repos et sa première longueur L1. Dans l'exemple non limitatif de la description, la position de repos de l'enceinte 70 où cette dernière a la première longueur L1 correspond à supprimer le contact électrique entre le rotor 16 et le frotteur 44, et l'état déformé de l'enceinte 70 où cette dernière a une longueur L2 plus grande tend à libérer le frotteur 44 et à ne pas contrarier l'action du ressort 50 de sorte que le frotteur 44 est poussé contre la paroi interne 28.
  • A cet effet, l'enceinte 70 est placée dans la cavité 68 de sorte que sa longueur L1, L2 soit parallèle à l'axe de symétrie ou axe de rotation 14 ; l'enceinte 70 étant fixée par une première face d'ext­rémité 72 orientée vers la paroi d'extrémité 40, la seconde face 73 de l'enceinte 70 étant libre de sorte à permettre l'allongement de cette dernière. Un tube 74 est fixé par une extrémité 85 à la seconde face d'extrémité 73 de l'enceinte 70. Le tube 74 est disposé selon l'axe de symétrie 14, et sa seconde extrémité 75 est fermée par une plaque 76. La plaque 76 est percée en son centre d'un trou 77 dans lequel est engagée la tige 57. L'extrémité 78 de la tige 57, qui est située à l'intérieur du tube 74 et qui est opposée au frotteur 44, est munie d'une collerette 80 ou pièce de blocage qui empêche cette extrémité 78 de la tige 57 de sortir du tube 74 par le trou 77.
  • La résistance chauffante électrique 71 n'étant pas alimentée, l'enceinte 70 comporte sa longueur L1 la plus faible, de sorte qu'elle exerce une traction sur le frotteur 44, par l'intermédiaire de la tige 57 dont la pièce de blocage 80 est retenue par la plaque 76 du tube 74 ; le frotteur 44 est alors écarté de la paroi intérieure 28 d'une distance "d", la distance "d" étant par exemple de l'ordre de 3/10 de millimètre.
  • Quand la résistance 71 est alimentée, l'enceinte 70 se déforme et sa longueur L1 augmente, pour passer de manière progressive à la seconde longueur L2, plus grande et qui dépend du niveau de dilatation du fluide contenu dans l'enceinte 70. En début de l'allongement de l'enceinte 70, le déplacement de la plaque 76 dans le sens de la troisième flèche 87, libère progressivement la tige 57, et le ressort 50 pousse le frotteur 44 pour l'amener en contact avec la paroi intérieure 28 du rotor 16 ; à partir de cet instant le frotteur 44 et la tige 57 sont immobiles alors que le tube 74 et la seconde face d'extrémité 73 continuent à se déplacer par la déformation de l'enceinte 70, jusqu'au moment où cette dernière atteint sa seconde longueur L2. Il est à remarquer qu'une différence de longueur Δ L entre la première longueur L1 et la seconde longueur L2 est largement supérieure à la distance d'écartement "d" entre la paroi intérieure 28 et le frotteur 44, de sorte que la force avec laquelle le frotteur 44 est en appui sur la paroi intérieure 28 du rotor 16 est donnée uniquement par le ressort 50.
  • L'enceinte 70 peut être déformée selon sa longueur L1, L2 à l'aide d'une résistance 71 comme ci-dessus décrit, mais dans l'esprit de l'invention la résistance 71 pourrait être remplacée par un dispositif (non représenté) pour injecter du fluide dans l'enceinte 70 jusqu'à obtenir l'allongement de cette dernière.
  • Il est à noter que l'enceinte 70 déformable permet d'actionner le dispositif à contact 25 avec une grande progressivité, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où la suspension du rotor est assurée par un système à paliers magnétiques. En effet, la raideur du système de centrage dans les paliers magnétiques est beaucoup plus faible que pour les systèmes à roulement à billes, de sorte que la position de l'axe de rotation peut dépendre de l'orientation du rotor, orientation qui pourrait être modifiée au moins momentanément si le contact entre le frotteur 44 et la paroi intérieure 28 du rotor s'opérait de manière trop brutale ; il pourrait en résulter une perturbation du mouvement de rotation de l'anode, entrainant notamment des modifications de la position du foyer.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, le dispositif de commande 30 comporte un tube 74 auquel la tige 57 est accrochée, de manière que la force d'appui du frotteur 44 sur la paroi intérieure 28 soit indépendante de la déformation de l'enceinte déformable 70. Mais bien entendu la tige 57 pourrait être solidarisée directement à la seconde face d'extrémité 73 de l'enceinte 70 et, éventuellement, l'allongement de l'enceinte 70 pourrait être dosé pour ajuster la force avec laquelle le frotteur 44 est en appui sur la paroi intérieure 28, en fonction de la vitesse de rotation par exemple.
  • Dans l'exemple non limitatif de la description, le frotteur 44 est en contact avec la paroi intérieure 28 uniquement quand l'enceinte 70 est déformée, c'est à dire quand la résistance 71 est alimentée. Mais, dans l'esprit de l'invention, il est également possible d'obtenir l'effet inverse, par exemple en fixant la seconde face d'extrémité 73 de l'enceinte 70 et en laissant libre la première face d'extrémité 72, et en reliant mécaniquement l'extrémité 78 de la tige 57 à la première face d'extrémité 72 ; ceci pouvant être obtenu de différentes manières (non représentées), par exemple en dédoublant l'extrémité 78 de la tige 57 en deux bran­ches passant de chaque côté et le long de l'enceinte 70 pour atteindre la première face d'extrémité 72, ou encore en réalisant une enceinte 70 déformable ayant selon sa longueur L2 un trou central (non remprésenté) dans lequel la tige 57 peut être engagée pour rejoindre la première face d'extrémité 72.

Claims (10)

1- Tube à rayons X comportant, une anode tournante (4), un rotor (16) solidaire de l'anode, une cathode (3), un dispositif de contact (25) à frotteurs, le rotor (16) étant électriquement relié à l'anode (4), le tube étant alimenté par une haute tension dont la polarité négative (-HT) est appliquée à la cathode (3), et dont la polarité positive (+HT) est appliquée à l'anode (4) par l'intermédiaire du dispositif de contact (25), le dispositif de contact comportant une première et une seconde pièces (44, 28) reliées respectivement à la polarité positive (+HT) de la haute tension et à l'anode (4), la seconde pièce (28) étant couplée en rotation à l'anode tounante, les deux pièces (44, 28) frottant l'une contre l'autre de sorte à établir entre elles un contact électrique destiné à écouler le courant anodique du tube (1), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (30) pour séparer ou réunir les deux pièces (44, 28) de manière à supprimer ou établir le contact électrique entre ces deux pièces.
2- Tube à rayons X selon la revendication 1, le rotor (16) étant creux, caractérisé en ce que la seconde pièce (28) est constitué par une paroi intérieure du rotor (16).
3- Tube à rayons X selon la revendication 2, comportant un axe support fixe (20) pénétrant dans le rotor (16), l'axe support fixe (20) étant disposé selon un axe de symétrie (14) autour duquel le rotor (16) est mis en rotation, caractérisé en ce que la première pièce (44) est monté à une extrémité (27) de l'axe support fixe (20).
4- Tube à rayons X selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (30) pour séparer ou réunir les deux pièces (28, 44) comportent un dispositif électromécanique (56) pour réaliser un déplacement de la première pièce (44).
5- Tube à rayons X selon la revendication (4), caractérisé en ce que le dispositif électromécanique (56) est lié mécaniquement à la première pièce (40) de manière à déplacer la première pièce (44) le long de l'axe de symétrie (14).
6- Tube à rayons X selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif électromé­canique (56) est porté par l'axe support fixe (20).
7- Tube à rayons X selon l'une des revendications 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que les moyens (30) pour séparer ou réunir les deux pièces (28, 40) comportent une enceinte (70) déformable pour réaliser un déplace­ment de la première pièce (44).
8- Tube à rayons X selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enceinte (70) déformable est liée mécaniquement à la première pièce (44) de manière à déplacer la première pièce le long de l'axe de symétrie (14).
9- Tube à rayons X selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'enceinte (70) est déformée par la pression d'un fluide.
10- Tube à rayons X selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enceinte (70) contient au moins une résistance chauffante (71).
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