FR2466802A1 - Circuit de commande du courant dans un tube a rayons x - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit à réaction en boucle fermée destiné à commander le courant anodique de sortie d'un tube à rayons X. Ce circuit comprend un générateur 12 de signal de référence représentant le courant anodique voulu dans l'état permanent, un circuit qui produit un signal indiquant le courant anodique réel, un détecteur 18 qui reçoit le signal de référence et le signal indiquant le courant anodique réel et qui produit un signal d'erreur, un amplificateur à gain variable 24 qui commande le courant anodique, et un circuit 82 qui ajuste le gain en fonction du signal d'erreur et qui en outre fixe la valeur du gain en fonction inverse du courant anodique voulu de façon que soient ainsi éliminés les dépassements et les instabilités pouvant apparaître aux niveaux élevés du courant anodique. L'invention s'applique notamment aux appareils de tomographie par calculateur. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention se rapporte au domaine du

diagnostic médical par rayons X, et concerne plus parti-

culièrement un circuit d'amélioration de la réponse tran-

sitoire et de la stabilité de la commande de l'émission d'un tube à rayons X de diagnostic médical, dans des dis-

positifs tels qu'un équipement de tomographie par calcula-

teur.

En utilisation, un tube-à rayons X pour le diagnos-

tic médical est alimenté électriquement pour produire des

rayons X qui sont diriq'és à travers le corps d'un sujet.

Un faisceau de rayons X qui traverse le corps du sujet est détecté et les informations obtenues sont utilisées pour

produire une représentation, le plus souvent une image vi-

suelle, de la structure interne du corps.

Un tube à rayons X de type courant comporte un fila-

ment thermoionique, ou cathode, et une anode, tous deux placés dans une enveloppe de verre sous vide. Une tension électrique est appliquée aux bornes du filament. En raison de l'échauffement qui en résulte, la matière du filament émet ou "dégape" des électrons, créant un nuage d'électrons autour du filament. Une haute tension est appliquée entre le filament et une anode pour aoclérer les électrons du nuage de manière qu'ils frappent une région de l'anode, dite anti-cathode, en produisant de l'énergie en rayons X. Le passage des électrons de la cathode à l'anode

est appelé "courant d'anode" ou "courant du tube", contrai-

rement au courant de filament" qui est le passage des

électrons dans le filament pour le chauffer.

L'émission d'énergie en rayons X est une fonction croissante du courant du tubes tous autres paramètres étant émaux par ailleurs. Pour une tension fixe entre la cathode et l'anode, le courant du tube est une fonction croissante de la densité du nuage d'électrons qui, à son tour, est

une fonction de la tension appliquée aux bornes du filament.

Il existe donc une relation entre le courant du tube et la tension aux bornes du filament. En général, cette relation est exponentielle, c'est-àdire non linéaire. Ainsi, une variation du courant de tube résultant d'une variation donnée de la tension de filament est plus importante aux

tensions de filament plus élevées, c'est-à-dire aux cou-

rants de tube plus forts, que pour la même variation à

de plus faibles valeurs du courant de tube et de la ten-

sion de filament. La Longévité d'un tube à rayons X est une fonction décroissante du niveau de sortie auquel il fonctionne, c'est-à-dire de l'énergie en rayons X pour laquelle il est excité. La longévité d'un tube est plus courte aux niveaux

élevés d'énerpie qu'aux niveaux plus bas.

Etant donné que l'émission de rayons X est une fonction du courant de tube et que ce dernier est une fonction de la tension de filament, il a été proposé de réguler l'émission des rayons X en commandant le courant

de tube par la régulation de la tension de filament.

La commande de l'énerrie en rayons X est souhaitable car elle permet le choix optimal d'un compromis dans la sélection de la valeur de courant de tube avec lequel un dosape suffisant de rayons X est administré pour obtenir une bonne image de la structure interne du corps du sujet,

tout en limitant suffisamment le courant de tube et l'émis-

sion de rayons X pour aut'menter la longévité du tube.

Dans le domaine médical d'application des rayons X, la précision de la régulation de courant de tube nécessaire dépend du type d'examen. En radiographie, une impulsion

relativement courte et de haute intensité d'énergie en ray-

ons X est dirirée à travers le corps d'un sujet et un film

sensible aux rayons X est exposé pour former une "radio-

graphie". En radioscopie, de l'énergie en rayons X de plus faible intensité, pulsée continuellement ou constante, est dirieée à travers le corps du sujet et elle en sort pour rencontrer la face d'entrée d'un tube intensificateur d'imace. Ce dernier convertit le faisceau de rayons X émergeant en une image visible sur une face de sortie, image qui peut être photographiée ou observée, par exemple par télévision afin d'examiner les changements dans le corps du sujet. En tomographie par calculateur, une source mobile de rayons X est utilisée, avec un g.roupe de détecteurs de rayons X. La source de rayons X est entraînée autour du corps du sujet et les rayons X qu'elleémet sont dirigés à

travers le corps vers les multiples détecteurs. Un équipe-

ment de traitement de données reçoit des signaux variables dans le temps qui décrivent des informations provenant des détecteurs individuels et les traite pour produire ou

"reconstituer" une image tomographique illustrant un sep-

ment plan dans le corps du sujet.

En tomographie par calculateur, l'image ntest pas reproduite directement en forme analogique comme dans le

cas de radiographie ou de radioscopie. Au contraire, l'ima-

me est produite en réponse à des variations complexes dans

le temps de signaux électriques produits par chaque détec-

teur individuel de l'ensemble.

Dans les systèmes radiopraphiques et radioscopiques, la précision nécessaire de la commande du courant de tube n'est pas aussi grande que dans les systèmes de tomographie par calculateur, en particulier car les doses totales sont

relativement faibles, et qu'une bonne image peut être ob-

tenue avec des doses dans une plage rela tivement large.

Ce qui est plus important, est que le film aux rayons X ou l'écran fluorescent intèpre dans le temps toute énergie qu'il reçoit et n'est donc pas sensible aux variations

d'énerjie dans le temps, mais seulement à l'énertie totale.

Dans de nombreux appareils radiô.-rapliques, un courant al-

ternatif est utilisé pour chauffer le filament du tube.

L'ondulation alternative apparaissant dans la tension au filament, et par conséquent dans le courant de tube, n'a

pas d'importance en radiorraphie, sauf dans les cas d'expo-

sition très courte, lorsque le film n'intèpre pas la varia-

tion due à l'ondulation ou dans les cas o l'ondulation pro-

voque de lartes variations indésirables de la tension du tube. Par ailleurs, la réponse transitoire de la commande du filament en courant alternatif est généralement plus rapide que la commande en courant continu, en raison de l'important filtrage nécessaire du circuit d'attaque de filament à couplage par transformateur utilisé dans les

applications en courant alternatif.

Pour le balayage en tomographie par calculateur le demeuré -de précision nécessaire pour la commande de l'émission de rayons X est beaucoup plus important qu'en radiographie ou en radioscopie. Cette extrême précision

de la stabilité d'émission est nécessaire car les varia-

tions dans le temps des signaux de sortie des détecteurs produits en réponse au rayonnement détecté sont cruciales pour permettre la reconstitution par calculateur d'une

image de qualité.

Un moyen d'améliorer la précision de la commande de l'émission de rayons X en tomographie par calculateur consiste à utiliser un courant continu pour-chauffer le tube. Un courant continu est nécessaire car les détecteurs interpréteraient l'ondulation alternative des rayons X détectés comme représentant des informations concernant

le corps du sujet.

Il existe deux types généraux d'analyseurs de tomo-

graphie par calculateur, qui sont le type à "translation-

rotation" et le type à "détecteur stationnaire". Dans le

type à translation-rotation, la source de rayons X se dé-

place relativement lentement. Dans le type à détecteur

stationnaire, dans lequel une source tournante est utili-

sée conjointement avec un anneau de 360 de détecteurs

stationnaires positionnés autour du sujet, le tube à ray-

ons X peut se déplacer rapidement le long d'un trajet in-

curvé autour du corps du sujet.

La commande pour réduire au minimum la durée de fonctionnement du tube est beaucoup plus importante dans

les machines à détecteur stationnaire que dans les ma-

chines à translation-rotation. Dans ces dernières, un

tube à anode fixe est utilisé et un bain d'huile est ap-

pliqué directement sur cette anode pour la refroidir, afin de compenser les effets d'échauffement résultant de l'alimentation du tube, par exemple 6 Kilowatts environ, pendant des balayages nécessitant de l'ordre de l à 18 secondes. Grâce à la dissipation de la chaleur de l'anode dans le bain d'huile, le tubeà anode stationnaire peut fonctionner pendant-des périodes relativement longues à ces niveaux d' émission relativement élevés sans que cela réduise indûment la longévité. En outres le tube produit des rayons X pendant chaque partie d'un balayage en rota- tion de sorte qu'il est commode de refroidir l'anode en dehors de la production des rayons X.

L'analyseur à translation-rotation facilite égale-

ment un réglage précis et périodique de l'émission du tube

à rayons X. Il est possible d'utiliser un circuit de ré-

glage qui peut être commandé paur étalonner avec précision

l'émission du tube et pour permettre à ce dernier d'arriver-

à une émission stabilisée avant le début de la saisie ré-

elle des données.

Dans une machine à détecteur stationnaire, le be-

soin de puissance d'attaque encore plus élevée (par exemple 28 Kilowatts) impose l'utilisation d'un tube à

rayons X du type à anode tournante, ce qui rend imprati-

cabLe l'utilisation du refroidissement direct de l'anode

par un bain d'huile.

Autrement dit, une anode stationnaire ne peut pas être utilisée (comparativement à la radiographie) avec des

détecteurs stationnaires et des charges à long terme rela-

tivement fortes, en raison de la surchauffe du point focal.

Par conséquent, un tube à anode tournante est utilisée car cette anode distribue le faisceau d'électrons et la chaleur

sur une Frande section. Il n'est pas praticable de refroi-

dir directement à l'huile une anode tournante et par con-

séquent, un tel tube est plus vulnérable à l'accumulation

destructive de chaleur que l'anode fixe avec un refroidis-

sement direct à l'huile.

Dans un appareil à détecteur stationnaire, 1il est donc souhaitable de limiter la durée de fonctionnement

du tube à une valeur minimale absolue, afin que la longé-

35. vité d'un tube refroidi moins efficacement ne soit pas ra-

courcie plus que nécessaire par son échauffement. Par con-

séquènt, le temps affecté à l'étalonnage du tube doit être

aussi court que possible afin que sa durée de fonctionne-

ment ne soit pas prolongée plus que nécessaire au-delà du temps de balayae réel par les rayons X, pendant lequel les données sont recueillies. Néanmoins, les conditions de tomographie par calculateur imposent encore que, pen- dant la durée réelle-de balayage, l'émission du tube soit

commandée aussi uniformément et précisément que possible.

Il importe que le temps de montée de l'émission du tube soit aussi court que possible mais il importe aussi que le dépassement de son niveau de fonctionnement par rapport à l'état permanent souhaité soit minimal. Autrement dit, la réponse transitoire de l'émission du tube à rayons X, à

sa mise sous tension, doit 8tre à peu près à l'amortisse-

ment critique, l'émission croissant en une progression i5 régulière et rapide jusqu'au niveau permanent spécifié par les paramètres d'entrée du tubes en réduisant au minimum le dépassement et l'oscillation ultérieure de l'émission

autourde la valeur prédéterminée de l'état permanent.

La difficulté d'obtenir une montée rapide en tomo-

2 graphie par calculateur est aggravée par la nécessité, men-

tionnée ci-dessus, d'utiliser un courant dontinu de fila-

ment. De par sa nature, la réponse à la commande en courant continu est plus lente que la réponse en courant alternatif

en radiographie.

Etant donné que le courant de sortie de la plupart des tubes à rayons X n'est pas linéaire par rapport à la tension de commande du filament, la réponse transitoire du courant de sortie du tube varie en fonction du courant permanent pour lequel le tube est commandé à sa mise sous tension. Pour que la réponse transitoire soit pratiquement uniforme avec différents courants permanents choisis, cette

différence de réponse transitoire impose qu'une compensa-

tion soit apportée aux circuits électriques de commande du tube, afin d'assurer que la montée transitoire pour chaque valeur choisie d'états permanents soit amortie à la valeur critique. sans présenter des inconvénients de la réponse

lente dans le cas d'amortissement exagéré, et sans le dé-

passement ou l'instabilite résultant du manque d'amortisse-

ment. Il s'est avéré en pratique qu'il était souhaitable d'amener le niveau de fonctionnement du tube jusqu'à la

valeur de référence à l'état permanent.,en une durée infé-

rieure à environ 200 millisecondes.

Un objet de l'invention est donc de proposer un cir- cuit de commande du courant de sortie d'un tube à rayons X

destiné à amener le courant de tube à une intensité prédé-

terminée d'état permanent, choisie dans une large plage de valeurs, en un temps aussi court que possible compatible avec le maintien de la stabilité du courant de sortie, et indépendamment de la non-linéarité du courant de sortie du tube en fonction des variations de la tension aux bornes

du filament.

L'invention permet d'éliminer les inconvénients pré-

cités de la technique antérieure et de satisfaire les be-

soins qu'elle impose, grâce à un dispositif de commande, qui comporte un circuit-à réaction en boucle fermée destiné à réguler le courant de sortie d'un tube à rayons X par la commande dle la tension aux bornes de son filament, et de

manière à maintenir uniforme et rapide la réponse transi-

toire du tube tout en conservant la stabilité dans une-

très large plage de courants de sortie permanents choisis, et indépendamment de la non-linéarité de la réponse en

courant du tube.

Le circuit de commande selon l'invention convie'nt

particulièrement à un dispositif de tomographie par cal-

culateur comportant une source de rayons X dont le tube à rayons X se déplace le long d'un trajet autour du corps d'un sujet. Un groupe de détecteurs est disposé autour du

corps du sujet de manière à intercepter les rayons X prove-

nant de la source après qu'ils sont traversé le corps. Un

circuit de traitement de données est couplé avec les élé-

ments détecteurs individuels afin de traiter les signaux des détecteurs sensibles aux rayons X et de produire sur un appareil d'affichage une image en coupe d'une section

plane dans le corps du sujet.

Un circuit à réaction en boucle fermée commande le courant de sortie du tube à rayons X. Ce circuit comporte

un générateur qui produit un signal de référence en fonc-

tion à gradins réglables représentant une valeur prédéter-

minée d'état permanent du courant de sortie du tube à

rayons X. Un capteur détecte le courant de sortie instan-

tané et réel du tube. Un circuit détecteur compare le courant réel détecté avec le signal de référence et il

produit un signal d'erreur en fonction de leur différence.

Le circuit en boucle fermée comporte certains cir-

cuits d'amplification qui régulent la tension de filament

d. tube à rayons X en fonction du signal d'erreur de ma-

nière que le courant de tube augmente vers la valeur pré-

déterminée d'état permanent et reste constante lorsqueil l'a atteinte. Un circuit spécial de réglage de gain est

connecté entre les circuits d'amplification et le généra-

teur de référence. Le circuit de réglage de gain modifie

le gain des circuits amplificateurs en fonction décrois-

sante de la valeur du signal de référence.

Ce circuit de commande améliore et rend relativement

uniforme et amortie à -la valeur critique la réponse tran-

sitoire du tube à rayons X a une entrée variable par gra-

dins représentant une plage de différents courants de sortie à l'état permanent. Le maintien de cette réponse

transitoire uniforme et à peu près à l'amortissement cri-

tique permet d'obtenir un temps de stabilisation rapide et uniforme du courant de sortie quelle que soit la valeur choisie de l'état permanent, tout en réduisant au minimum

les dépassements indésirables et les oscillations ultéri-

eures de la valeur du courant de sortie autour de la va-

leur prédéterminée d'état permanent. Tout cela est obtenu indépendamment du fait que le courant de sortie du tube à

rayons X présente une caractéristique- non linéaire par rap-

port aux accroissements de la tension du filament qui com-

mande le courant de sortie.

Plus particulièrement, quand des courants de sortie permanents relativement faibles sontchoisis, et lorsque le tube fonctionne sur une partie inférieure de la pente de sa courbe caractéristique de courant de sortie, le tain de la boucle de commande en réaction est maintenu à un niveau relativement élevé afin de réduire au minimum le temps de montée du courant, ce qui est souhaitable pour

ramener rapidement le tube dans ses conditions de fonction-

nement à l'état permanent. Fiais lorsqu'une valeur permanente plus élevée est choisie alors que le fonctionnement du tube

passe dans une partie de plus Grande pente de sa courbe ca-

ractéristique exponentielle, la nécessité d'une amplifica-

tion de pain élevé diminue et le problème principal est

d'éviter le dépassement et l'instabilité possibles du fonc-

tionnement du tube en raison de la plus grande sensibilité

du courant de sortie aux variations de tension du filament.

A ces niveaux plus élevés, le circuit de réglage de pain réduit le gain de l'amplification du circuit de boucle de réaction afin d'éviter toute réponse transitoire instable ou oscillatoire, mais en ne réduisant pas suffisamment le gain pour ralentir le temps de montée transitoire de façon indésirable. Selon un aspect plus particulier de l'invention, le générateur de référence comporte un circuit qui produit

un signal de référence sous forme numérique, avec un con-

vertisseur numérique-analogique qui délivre le signal de référence en forme analogique au détecteur de signaux d'erreur.

Sous un autre aspect particulier, L'invention con-

cerne un circuit de détection de courant de tube comDre-

nant une impédance résistive intercalée dans le circuit de courant de sortie du tube à rayons X.

Sous un aspect particulier, le circuit d'amplifica-

tion comporte un amplificateur opérationnel avec une bou-

cle de réaction dont l'impédance détermine le gain de l'amplificateur.

Sous un aspect particulier, le circuit d'amplifica-

tion comporte un amplificateur opérationnel avec une bou-

cle de réaction dont l'impédance détermine le gain de

l'amplificateur. Plusieurs éléments d'impédance sont pré-

vus, pouvant être chacun connecté indépendamment dans la

boucle de réaction de ma:ière que le gain de l'amplifica-

teur puisse être modifié selon ceux des éléments d'impé-

dance qui sont connectés dans la boucle de réaction. Dans le présent mode de réalisation, un commutateur à commande

numérique est connecté entre les diff6rents éléments d'im-

pédance associés avec l'amplificateur opérationnel et la sortie numérique du générateur de référence. Les éléments

d'impédance connectés dans la boucle de réaction de l'amn-

plificateur opérationnel sont donc déterminés par la va-

leur du signal de référence numérique produit par le Féné-

tateur de référence.

De cette manière, l'amplification du circuit peut être réduite pas à pas er fonction des valeurs croissantes du signal numérique de référence. Cette caractéristique permet d'obtenir un réglage de gain rapide et positif, et qui s'approche des variations voulues de gain, tout en

utilisant des circuits relativement simples et peu coft-

teux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le

circuit de réglage de gain diminue le pain du circuit d'am-

plification de la boucle de réaction, à peu près en rai-

son inverse de la valeur choisie pour l'état permanent du

signal de référence.

Selon une caractéristique plus particulière de l'in-

vention, le circuit de boucle de réaction réagissant au signal d'erreur pour commander la tension aux bornes du filament comporte un générateur de signal rectangulaire dont l'amplitude est fonction de l'amplitude du signal d'erreur. Un circuit de transformateur est connecté entre le générateur de signal rectangulaire et le filament du tube à rayons X afin de transmettre le signal produit par

le générateur de signal rectangulaire et de régler la ten-

sion aux bornes du filament du tube à rayons X en fonc-

tion de l'amplitude de ce signal rectangulaire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant

aux dessins annexés sur lesquels.

il La figure 1 est une représentation partiellement

en perspective et partiellement schématique d'un disposi-

tif dans lequel l'invention est mise en oeuvre, la figure 2 est un schéma simplifié d'une partie du dispositif de la figure 1, et

la figure 3 est un schéma plus détaillé d'une par-

tie de dispositif de la figure 2.

La figure 1 représente donc un dispositif S de tomo-

praphie par calculateur dans lequel l'invention est mise en oeuvre. Le dispositif S comporte une unité de balayage

U qui dirige des rayons X à travers un sujet, selon une sé-

quence prédéterminée, et qui détecte l'énertie de rayons X sortant du corps du sujet. Lfunité de balayage U produit

des signaux électriques représentant les rayons X détectés.

Les signaux électriques sont transmis à une unité X de traitement de signaux qui traite les signaux électriques et qui commande un dispositif I de formation d'images pour

qu'il produise une imag.e visuelle reconstituée, représen-

tant une section plane du corps du sujet. Un dispositif de tomographie par caLculateur tel que celui de la figure - 1 est décrit et illustré dans la demande de Brevet des Etats Unis d'Amérique NO 917 06R, déposée le 19 Juin 197R

au nom de Zupancic.

L'unité de balayage U comporte un carter H délimi-

tant une ouverture circulaire A dont le diamètre est suf-

fisant pour recevoir le corps du suJet supporté sur un support mobile P. Une source de rayons X, comprenant un

tube T à rayons X est supportée dans le carter H de maniè-

re à se déplacer le long d'une trajectoire circulaire con-

centrique avec l'ouverture A. Un Froupe de détecteurs D de rayons X, par exemple des tubes photomultiplicateurs est disposé en un anneau stationnaire dans le carter H, également concentrique avec l'ouverture A. Les sorties

des détecteurs D, à tubes photomultiplicateurs sont con-

nectées individuellement au circuit X de traitement de signaux afin que les variations des signaux de sortie des

détecteurs individuels puissent être traités pour per-

mettre la formation d'im.t.es décrite.

Un circuit C de commande de source est connecté électriquement au tube T à rayons X pour l'alimenter et produire des rayons X pendant qutil se déplace le long de sa trajectoire orbitale. Le circuit de commande de source commande avec précision le courant de sortie du

tubeT afin de commander l'émission de rayons X, et d'évi-

ter les oscillations indésirables et le dépassement-de

* l'émission- du tube pendant le démarrage de son fonction-

nement, dans la période o l'émission de ce tube est com-

mandée pour atteindre très rapidement une valeur prédéter-

minée d'état permanent voulu.-

Les figures 2 et 3 montrent des détails du circuit C de commande de source. La figure 2 montre le circuit de commande de source sous forme simplifiée tandis que la

figure,3 est un schéma détaillé des éléments correspon-

dants de la figure 2. Les figures 2 et 3 illustrent un dispositif à réaction en boucle fermée destiné à commander le courant de tube, et par conséquent l'émission de rayons X du tube, source de rayons X. Le circuit de commande de source comporte un Générateur de référence et un circuit de compensation connecté entre le générateur de référence

et la boucle de réaction pour régler le gain de cette der-

nière en raison inverse de la valeur permanente voulue du courant de sortie du tube, représentée par le signal de sortie du générateur de référence. Cette compensation de gain maintient à peu près une condition d'amortissement critique de la réponse transitoire du courant de sortie du tube à rayons X. indépendamment de la non-linéarité de la caractéristique de courant de sortie du tube, et de la nécessité de faire fonctionner ce dernier dans une plage de points différents d'état permanent le long de sa courbe caractéristique.

Selon les figures 2 et 3, un générateur de référen-

ce 12 produit un signal numérique sur quatr'e conducteurs représentant un courant de sortie du tube prédéterminé

à l'état permanent voulu.

Cette référence numérique est réglable. Le signal numérique de référence e.t converti en forme analogique par un convertisseur numériqueanalorique 14. La valeur de référence convertie en forme analogique est transmise sur un conducteur lb à une entrée d'un détecteur d'erreur 19 comportant un amplificateur opérationnel avec un point commun de sommation. Le signal analogique de référence et un autre signal représentant le courant de sortie réel du

tube à rayons X sont appliqués ensemble au point de somma-

tion 20 du détecteur IR.

ia sortie de l'amplificateur opérationnel et détec-

teur 1R délivre un signal d'erreur analogique représentant la différence entre le signal de référence qui représente Lui-même un courant de sortie prédéterminé et voulu à

l'état permanent, et le courant de sortie réel détecté.

Le signal de sortie du détecteur 1R est appliqué à un am-

plificateur 22 de tain 100 pour son filtrage, et dont le

signal de sortie est à son to ur appliqué à un amplifica-

teur 24 dont le eain est réglable d'une manière qui sera

décrite plus en détail par la suite.

Le signal de sortie de ltamplificateur 24 est trans-

mis par un contact de relais 26 (Fieure 3) qui est connec-

té & un circuit de marche-arrêt (non représenté) par un circuit 2R d'attaque de relais et un reLais à retard 30 de 18 millisecondes. La fonction du contact 26 est d'éviter

la fermeture de la boucle de réaction pendant 18 millisec.

après l'application de la haute tension au tube à rayons X. Ce temps est nécessaire pour permettre à la source de rayons X et aux éléments du circuit d'établir le courant d'anode déterminé par un circuit de commande de préchauffa-

e. Lorsque le contact de relais 26 est fermé-après le retard de 18 millisecondes suivant la mise sous tension, le signal de la boucle de réaction passe par le circuit de filtrage 32 dont la fonction est de réduire la fréquence en fonction du pain dans le circuit. Le signal de réaction est alors converti, par un circuit 34 générateur de signal rectangulaire, en un signal rectangulaire dont l'amplitude crête-à-cr te est fonction du signal d'erreur de réaction

provenant du circuit de fiLtrage 32.

Le signal rectangulaire est ensuite transmis par

un transformateur d'isolement 36 qui comporte deux enrou-

lements secondaires 38, 40 (voir Fipure 3). Le signal ap-

paraissant aux bornes de l'enroulement 40 est utilisé pour commander le préchauffape du filament, avant le fonctionne-

ment du dispositif.

L'enroulement secondaire 3P comporte de préférence

spires, comparativement aux 104 spires de l'enroule-

ment primaire du transformateur 36. Ainsi, le signaL de sortie rectangulaire apparaissant sous forme d'une tension

aux bornes de l'enroulement secondaire 38 est élevé en ten-

sion avant d'être transmis à un second transformateur

d'isolement 42.

En pratique, le tube T à rayons X est un modèle

no PX-4oo00 fabriqué par Dunlee Division de Picker Corpora-

tion, Chicaso, Illinois, Etats. Unis d'Amérique. Dans le présent mode de réalisation, le tube peut fonctionner dans une plate de courant de sortie comprise entre environ mA et 200 mA. et il comporte deux filaments 50, 53.

Après sa conversion en courant continu par un re-

dresseur 44, le signal rectangulaire transformé et redressé

est transmis par un groupe de conducteurs 46, 48 et uti-

lisé pour alimenter le filament 50 du tube à rayons X en

courant continu.

L'ensemble 52, 54 commande le second filament 53

du tube.

Un transformateur de cathode 57 et un tube de com-

mande 59 sont prévus pour appliquer l'alimentation (poten-

tiel d'accélération) au filament du tube à rayons X. La commande du filament du tube à rayons X avec une tension continue, ré.ulée en fonction du signal d'erreur provenant du détecteur, provoque l'émission d'électrons

par le filament, ou la cathode, et le potentiel cathode-

anode accélère ces électrons vers l'anode, pour produire une dose commandée de rayons X. Le courant d'anode, apparaissant sur un conducteur , est divisé en un point 62. Une partie de ce courant d'node est dérivée par ure résistance chutrice 64. L'autre

partie passe au circuit 66, générateur de tension d'anode.

Un signal représentant une partie du courant d'anode et du courant de polarisation du tube de commande est prélevé

à une borne 68, juste au-dessus d'une résistance de pré-

cision 70, et il apparait sur un conducteur 72. Le signal indiquant le courant d'anode sur le conducteur 74, est additionné avec le signal de sortie sur le conducteur 72 qui contient le signal de courant de polarisation, mais en polarité opposée à celle de la broche 68,-au point de

sommation 76. Ce point est une entrée inverseuse d'un am-

pLificateur opérationnel 80. be courant de sortie de l'am-

plicicateur 80, représentant le courant total d'anode, est appliqué au point de sommation 20 d'un amplificateur 18 comparateur-détecteur, pour 8tre comparé avec le signal analogique de référence. En fonction de la différence entre le signal de courant d'anode et le signal analogique de référence, l'amplificateur 18 délivre un signal d'erreur

représentant cette différence, et qui est utilisé pour ré-

guler la tension de filament de la manière décrite ci-

dessus.

Un tube 77 de commande de sortie de tube & rayons

X est également prévu, de la manière connue.

Dans le but de maintenir Approximativement l'amor-

tissement critique dans ce circuit de commande à réaction, indépendamment du point de la plage dynamique du tube à

rayons X auquel le signail de référence spécifie le fonc-

tionnement, un circuit règle le gain de l'amplification de la boucle de réaction. L'amplificateur dont le gain est

réglable est l'amplificateur 24, décrit d'une façon géné-

rale ci-dessus. Le circuit de réglage de gain, désigné par 82 sur la figure 2, est connecté entre le générateur de référence 12 et l'amplificateur 24 pour régler le gain de ce dernier en raison inverse de la valeur prédéterminre d'état permanent, indiquée numériquement à la sortie du

générateur de référence 12.

Le circuit de réglage de gain comporte un groupe d'éléments d'impédance 84 (des résistances dans le cas présent) pouvent être connectés chacun indépendamment dans

la boucle de réaction de l'amplificateur 24. Un commuta-

teur go à commande numérique binaire peut, lorsqu'il est commandé, connecter toute combinaison des impédances 84 dans la boucle de réaction del' amplificateur 24. La déter- mination de celles des impédances 84 qui sont connectées dans la boucle de réaction de l'amplificateur est faite par le ciccuit de commutation 86, en réponse à la valeur

du courant voulu dans le tube à rayons X, exprimé numéri-

quement par la sortie numérique du générateur de référence

qui délivre un code binaire à quatre bits sur des conduc-

teurs 90, indiquant l'intensité du courant voulu d'anode

du tube à rayons X, à l'état permanent.

L'amplificateur 24 avec ses circuits associés. est choisi, avec les valeurs des impédances 84, de manière que son pain soit à peu près en raison inverse de la valeur

exprimée par la valeur de courant d'anode à l'état percia-

nent, représentée par le sipnal binaire sur les conduc-

teurs 90. Comme cela apparait sur la figure 3, étant donné

qu'un nombre fini seulement d'impédances 84 peut être uti-

lisé, cette fonction inverse du gain ne peut être qu'appro-

ximative, pas à pas. Mais des essais ont montré que cette

approximation convient pour un bon fonctionnement du dis-

positif de commande de courant. Il est évident que le choix du nombre des impédances et le choix du commutateur peuvent se faire de manière à utiliser plus ou moins d'impédances afin que le pain de l'amplificateur 24 corresponde le plus

exactement possible à une courbe inverse continue par rap-

port à la valeur du courant d'anode à l'état permanent appliqué sur les conducteurs 90. En variante, tout moyen

connu pour commander le pain de l'amplificateur en fonc-

tion continuedu signal de référence, peut aussi convenir.

Cette commande continue pourrait être utilisée dans le cas

o le signal de référence qui commande le gain est un sig-

nal analogique plut8t que numérique.

Des essais ont montré que le dispositif selon l'in-

vention peut amener le courant de sortie du tube à mieux que + 20,5 de la valeur permanente souhaitée, dans les

ms qui suivent le démarras-e du circuit de réaction.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif

sans sortir du cadre de l'invention.

1R

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 - Circuit à réaction en boucle fermée destiné commander le courant de sortie d'un tube à rayons X, et

comprenant un générateur qui produit un signal de réfé-

rence représentant un courant de sortie prédéterminé du tube, à l'état permanent commandé, un circuit qui pro- duit un signal de sortie indiquant le courant de sortie

réel du tube à rayons X, un détecteur qui réagit au sig-

nal de référence et au signal de sortie en produisant un signal d'erreur qui est une fonction de la différence entre la valeur de courant représentée par le signal de

référence et le courant détecté à la sortie du tube re-

présenté par ledit signal de sortie, circuit caractérisé

en ce qu'il comporte un circuit comprenant un amplifica-

teur(24) à gain variable destiné à commander le courant

de sortie du tube à rayons X en fonction du signal d'er-

reur et un circuit(&6 de réglage de gain connecté à l'am-

plificateur(24) pour en commander le gain en fonction

inverse de la valeur du signal de référence.

2 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de signal de référence comporte

un circuit (12)qui produit un signal numérique de réfé-

rence, un convertisseur numérique-anaLopique(14) qui convertit le signal de référence en forme analogique et

un dispositif (20) qui applique au détecteur(13) le sig-

nal de référence en forme analogique.

3 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le circuit qui détecte le courant du tube com-

porte une impédance résistive (64, 70) intercalée dans le circuit de sortie du tube à rayons X. 4 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amplificateur à pain variable comporte un amplificateur opérationnel (24) avec une boucle de réaction et plusieurs éléments d'impédance (84) pouvant être connectés chacun indépendamment dans ladite boucle de réaction, le tain dudit amplificateur étant fonction -9

de l'impédance dans ladite boucle de réaction de ltampli-

ficateur. - Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit de régalge de gain comporte un commutateur(R6) commandé par le signal de référence de manière à sélectionner ceux desdits éléments d'impédance (84) qui-sont connectés dans la boucle de réaction de l'amplificateur opérationnel en fonction de la valeur du

signal de référence.

6 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comporte en outre un générateur (34) de sig-

nal rectangulaire dont l'amplitude est fonction du sig-

nal d'erreur, un circuit transformateur (36) connecté

entre le générateur de signal rectangulaire et le fila-

ment du tube à rayons X et un dispositif (44) connecté

audit circuit transformateur et destiné à régler la ten-

sion aux bornes du filament du tube à rayons X en fonc-

tion de l'amplitude du signal rectangulaire.

7 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit (86) de réglage de gain règle le

gain pas à pas en fonction de la valeur du signal de ré-

férence.