FR2466897A1 - Generateur de haute tension constante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un générateur de haute tension constante. Un dispositif 130, 132 produit des première et seconde tensions continues pulsées dont l'une est positive et l'autre est négative par rapport à la masse. Un dispositif 220, 221 produit un signal de commande proportionnel à la différence entre les valeurs absolues de ces tensions ; un dispositif 136 compare ce signal de commande avec un signal de référence pour produire un signal d'erreur qui est utilisé pour commander des impédances variables 144, 146 destinées à régler les deux tensions continues. L'invention s'applique notamment à l'alimentation des tubes à rayons X en tomographie par calculateur. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne un générateur de haute tension, pouvant

être utilisé par exemple pour un tube à rayons X. Plus particulièrement, l'invention concerne un circuit de stabilisation de la haute tension, en vue de réduire les fluctuations de l'émission d'énergie en rayons x.

Pour effectuer un balayage en tomographie par calcula-

teur, un tube à rayons X qui comporte une anode et une ca-

thode, tourne autour d'un sujet et dirige à travers lui des rayons X vers un groupe de détecteurs d'intensité de rayons X. Les signaux produits par les détecteurs sont

convertis en forme binaire et sont traités sous cette der-

nière forme pour produire les données utilisées pour ob-

tenir une répartition de densité d'une section du sujet.

Pour produire les rayons X, les électrons provenant de la

cathode sont accélérés vers l'anode par la force qui s'exer-

ce sur eux sous l'effet d'un champ électrique entre ces deux électrodes. Des fluctuations de la tension produisent des fluctuations du champ électrique et, par conséquent, des fluctuations de la vitesse avec laquelle les électrons

frappent l'anode. Les électrons qui frappent l'anode trans-

forment leur énergie cinétique en énergie en rayons X ainsi

qu'en énergie calorifique qui est dissipée par l'anode.

Les variations de l'énergie cin4tique des électrons produi-

sent des variations de l'énergie en rayons X émise par le tube ce qui, bien entendu, est très indésirable car il en

résulte une image inexacte de la section du sujet.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nc 3 325 645 décrit un appareil antérieur générateur de tension constante pour

un appareil à rayons X. Il comporte une source de haute ten-

sion alternative dont la sortie est grossièrement réglée,

puis redressée, et régulée ou filtrée avec un condensateur.

la tension filtrée est transmise È& la catbode du tube à

rayons X et constitue le potentiel d'accélération des élec-

trons dans le tube. Dans cet appareil, un réglage précis du potentiel d'accélération est effectué par un circuit de commande à réaction qui modifie la haute tension non filtrée en r4ponse à la tension filtrée apparaissant aux bornes du tube. Toute tendance d'augmentation de la tension

filtrée produit un changement d'impédance du circuit de com-

mande à réaction dans un sens qui tend à diminuer la ten-

sion non filtrée, et réciproquement.

Bien qu'ayant obtenu un certain succès commercial, par- ticulierement dans l'application pour laquelle il a été conçu, à savoir la diffraction des rayons X, l'appareil antérieur décrit dans le brevet précité présente certains

inconvénients dans son application à la tomographie par cal-

culateur. Il comporte un condensateur de filtrage pour régu-

lariser un signal pulsé. -Ce condensateur se charge à plu-

sieurs milliers de volts et peut conserver une quantité substantielle d'énergie emmagasinée. Dans les applications à la tomographie par calculateur, cette énergie emmagasinée

peut présenter un danger à la fois pour le personnel de ser-

vice et pour le tube à rayons X. Un autre inconvénient est la plage limitée de commande à réaction. Si la tension non

filtrée provenant de l'enroulement secondaire du transforma-

teur de ce circuit antérieur sort d'une certaine plage, le circuit de commande ne peut plus stabiliser le potentiel

d'accélération. Pour une stabilisation au-delà de cette pla-

ge, un circuit de commande d'enroulement primaire du trans-

formateur est utilisé pour ramener dans la plage appropriée la tension de sortie à l'enroulement secondaire. Cela ajoute

à la compléxité du circuit de stabilisation.

Dans un dispositif selon l'invention, convenant par exem-

ple pour produire la haute tension nécessaire pour un tube

à rayons X, des dispositifs produisent des première et se-

conde tensions continues variables, 1.a Avaleur moyenne de la première tension étant posit:ive par rapport à un point de potentiel de référence et la valeur moyenne de la seconde tension étant négative par rapport à ce point de potentiel de référence. La différence entre les tensions est détectée pour produire une tension de commande proportionnelle à la différence. Cette tension de commande est comparée avec une tension de référence indiquant la différence constante voulue de potentiel entre les première et seconde tensions continues variables. Un dispositif réagit au signal d'erreur en modifiant les valeurs des première et seconde tensions dans un sens qui réduit jusqu'à zéro le signal d'erreur, maintenant ainsi constante la différence entre les première

et seconde tensions.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui

va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement une unité de tomographie par calculateur,

la figure 2 est une vue arrière d'une machine de tomo-

graphie par calculateur, avec son carter enlevé, la figure 3 est une coupe de l'analyseur de la figure 2, suivant la ligne 3-3, la figure 4 est un schéma simplifié d'un générateur de haute tension selon l'invention, et la figure 5 est un schéma plus détaillé du générateur

de la figure 4.

La figure 1 représente donc un ensemble 10 de tomogra-

phie par calculateur, utilisé pour examiner la structure in-

terne d'un sujet. L'unité comporte une unité de balayage 12, un lit 16, un processeur de signaux 20 et un dispositif de formation d'image 22. L'unité de balayage 12 est montée sur le sol et reste fixe par rapport au sujet. Cette unité comporte un carter 13 qui recouvre un appareil i rayons X comprenant un tube à rayons X tournant pour le balayage en

tomographie par calculateur. Le carter 13 comporte une ou-

verture 14. Le lit 16 est mobile et permet de. positionner le sujet dans l'ouverture 14 pour son analyse aux rayons X. Le processeur de signaux 20 et le dispositif dce formation

d'image 22 sont connectés électriquement à l'unité de bala-

yage. Cette dernière détecte des données d'intensité de rayons X et les émet vers le processeur de signaux. Les

données d'intensité de rayons X sont troitées par le pro-

cesseur afin d'obtenir des informations concernant les den-

sités relatives de la section considérée du sujet. Ces don-

nées de densité sont tra-nsférées au dispositif de formation dl'image sur lequn! Xe n!e, ecin peut observer les informations

de densité res3 Sur i!.i écran lde sualisation.

Les figures 2 et 3 représentent, sous la référence glo-

bale 50, un ensemble de support et de manipulation d'un

tube à rayons X constituant une unité de balayage à détec-

teurs stationnaires. L'ensemble 50 comporte une structure 51 de carter et de châssis. La structure 51 de carter et de châssis supporte deux roulements 52. Une bague tubulaire 54 tourne dans les paliers 52. La bague 54 délimite une

ouverture 55 de réception de sujet, correspondant à l'ouver-

ture 14 de la figure 1.

Un ensemble 58 de tube à rayons X (voir figure 3) est fixé sur la bague tubulaire pour tourner en orbite autour

d'un axe 56 de la bague 54 et de l'ouverture 55. L'ensem-

ble 58 comporte un tube à rayons X représenté par le poin-

tillé 60, un collimateur représenté schématiquement en 61 et autres éléments connus et classiques d'un ensemble de tube à rayons X utilisé pour les études de tomographie par calculateur. L'ensemble 50 de support et de manipulation de tube représenté sur les figures 2 et 3 est une machine du type

à détecteurs stationnaires. Pour faciliter la représenta-

tion et étant donné que le- groupe des détecteurs est main-

tenant bien connu, le groupe annulaire de détecteurs qui se trouve le long du trajet orbital de l'ensemble 58 de tube

à rayons X n'est pas représenté, sauf d'une façon schémati-

que et fragmentaire en 62 sur la figure 3.

En utilisation, le tube à rayons X tourne en orbite autour de l'axe 56, dans une plage de mouvement orbital et sur un trajet de longueur suffisante pour l'accélérer jusqu'à sa pleine vitesse pendant une rotation de 3600,

et le ralentir ensuite le long d'un trajet orbital supplé-

mentaire suffisamment long pour l'amener progressivement à l'arrtt. Le mouvement orbital se fait d'abord dans un sens, puis dans l'autre. Autrement dit, le tube peut 4tre

entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre pour effec-

tuer un examen, puis dans le sens inverse pendant un autre

balayage pour effectuer l'examen suivant.

L'entraînement de ce mouvement orbital est représenté schématiquement et comporte un moteur annulaire 64

accouplé avec la bague 54. Le dispositif d'entraànement re-

présenté n'est qu'un exemple schématique. N'importe lequel des dispositifs d'entraînement connu et commercialisé peut convenir. Des lignes ou des câbles souples 68 sont branchés sur l'ensemble 58 de tube à rayons X. Les câbles contiennent des conducteurs qui fournissent le potentiel d'accélération des électrons au tube à rayons X, au collimateur, et au

réglage du filtre,ainsi que d'autres alimentations dont l'en-

semble de tube peut avoir besoin. Les câbles 68 quittent le

tube à rayons X en passant par l'ouverture 55, contre la ba-

gue 54 pour passer par une ouverture 69 de sortie de câble

(voir figure 3).

Dans un dispositif de tomographie par calculateur mettant

en oeuvre l'invention, le potentiel d'accélération est four-

ni par un générateur de tension comportant un circuit de stabilisation. Le circuit de stabilisation, représenté sous

une forme simplifiée sur la figure 4 et sous une forme dé-

taillée sur la figure 5, maintient le potentiel à un niveau

extrêmement constant, assurant ainsi un niveau moyen cons-

tant d'énergie du rayonnement X. Sur la figure 4, un générateur de haute tension pour un tube à rayons X 112 (correspondant au tube 60 de la figure 3) est représenté schématiquement en 110. Le tube à rayons X 112 comporte une anode 114 et une cathode 116 connectées électriquement au générateur 110. Un conducteur d'entrée 120 transmet un potentiel à l'anode 114 et un second conducteur d'entrée 122 à la cathode 116. Sous l'effet de la différence

de potentiel entre ces deux conducteurs d'entrée, les élec-

trons émis par la cathode sont accélérés vers l'anode. Quand

les électrons accélérés frappent l'anode, leur énergie ciné-

tique est transformée en chaleur et en énergie de rayons X 118. Dans le but d'obtenir la différence de potentiel entre l'anodeet la cathode, le générateur 110 comporte une source

de tension alternative qui, dans le présent mode de réalisa-

tion, consiste en deux circuits secondaires 130,132 de transformateurs à haute tension. Un enroulement secondaire produit un signal qui est redressé et appliqué à l'anode du tube à rayons X et le second enroulement secondaire 132

produit un second signal qui est également redressé et ap-

pliqué à la cathode du tube à rayons X. Les sorties de ces enroulements secondaires sont redressées mais ne sont pas filtrées, et constituent donc des signaux continus pulsés. Dans le présent mode de réalisation, la tension de sortie

du premier enroulement secondaire 130 est redressée pour ob-

tenir une tension au-dessus du potentiel de la masse et l'autre tension de sortie est redressée pour obtenir une tension de sortie au-dessous du potentiel de la masse. Les

enroulements secondaires sont couplés avec le même enroule-

ment primaire, mais la présence d'autres composants dans les circuits introduit un déphasage entre les deux signaux pulsés et par conséquent, ces derniers ne sont pas symétriques au-dessus et au-dessous de la masse. Pour cette raison, la forme d'onde qui représente le potentiel anodecathode est une forme d'onde puJaie, de forme irrégulière. Les autres

circuits du générateur 110 ont pour fonction de régulari-

ser et de stabiliser cette forme d'onde de manière que si

la tension à l'anode et la tension à la cathode peuvent va-

rier chacune par rapport à la masse, leur différence de potentiel reste constante et les électrons accélérés dans le tube à rayons X possèdent une énergie cinétique moyenne stable et par conséquent, le rayonnement X est produit avec

une valeur moyenne stabilisée.

Pour obtenir cette énergie stabilisée, le générateur 110

comporte un générateur 134 de tension de référence, un géné-

rateur 136 de tension d'erreur et un circuit de réaction commandé par la sortie 138 du générateur d'erreur. Lorsqu'il est en fonctionnement, le générateur de référence produit une tension de référence constante en 135, proportionnelle à la différence de potentiel voulue en haute tension entre

la cathode et l'anode du tube à rayons X. Ce signal de ré-

férence est émis vers le générateur d'erreur 136 qui com-

pare le signal de référence 135 avec un signal d'entrée de commande 137 produit par un circuit différentiel 221. Le signal de commande 137 est proportionnel à la différence de potentiel entre l'anode et la cathode du tube à rayons X. Mais, pour un bon fonctionnement de la boucle de réaction du générateur 110, il convient que ce signal de commande 137

consiste en une tension pulsée proportionnelle à la diffé-

rence de potentiel produite par les enroulements secondai-

res de transformateur. Grâce aux avantages de la technique

de réaction selon l'invention, la sortie pulsée de ces en-

roulements secondaires est modifiée et le potentiel d'accélé-

ration entre l'anode et la cathode du tube est stablisé à la

valeur de référence.

Dans un mode de réalisation dans lequel deux enroulements secondaires de transformateur produisent le potentiel d'accélération pour le tube à rayons X, deux circuits à

réaction 140,142 sont nécessaires dans le générateur 110.

Chaque circuit comporte un tube de commande (triodes 144 et 146) avec une grille de commande 148,150. Le signal d'erreur 138 est appliqué à chaque circuit de réaction et modifie la tension de la grille du tube de commande de manière que le signal appliqué aux électrodes 114,116 du tube à rayonsX par les enroulements secondaires du transformateur soit modifié et que la différence de potentiel aux bornes du tube

soit stabilisée à la valeur de référence constante.

Comme le montre la figure 4, chaque tube de commande 144,146 constitue une partie d'un circuit électrique entre les enroulements secondaires 130, 132 et la masse électrique 152. En modifiant la tension aux grilles 148, 150 des tubes

de commande, 1.,impédance que ces tubes présentent est modi-

fiée de manière à réduire au minimum le signal d'erreur 138.

Le changement d'impédance des tubes de commande est trans-

mis sous forme d'un signal contenant deux composantes vers

1.es électrodes du tube à rayons X. Deux circuits en dériva-

tion 154,156 (représentés sur la figure 5 comme des cir-

cuits RC) dérivent des enroulements secondaires et trans-

mettent la composante alternative résultant du changement d'impédance des tubes de commande vers la cathode et l'anode

114,116 du tube à reayons X. Ces circuits on d6rivation re-

présentent un circi Aà basso impédane pour les signaux en courant alteti.. produito par la ccmmande des grilles i 18,150 et "a';tc: t z * c i)nuz alevnatifs de modérer les fluctuations du potentiel d'accélération. Une composante continue est également présente, correspondant à la chute de tension dans les triodes 144 et 146, modifiant les tensions appliquées à l'anode 114 et la cathode 116. Ainsi, les tensions à l'anode et à la cathode sont fonction à la fois des tensions de sortie des enroulements secondaires et des composantes alternatives et continues des tensions

développées dans les circuits de réaction.

Il sera supposé à titre d'exemple que la différence de potentiel entre l'anode et la cathode du tube à rayons X est inférieure à une valeur optimale. Autrement dit, le potentiel d'accélération voulu est supérieur au potentiel d'accélération réel instantané aux bornes du tube. Dans ces conditions, les faisceaux de rayons X émis par le tube ont

une énergie moyenne inférieure à la valeur optimale souhai-

tée. Dans ces conditions, le signal de commande 137 tend à diminuer jusqu'à un niveau inférieur à celui du signal de référence 134 et le générateur d'erreur 136 provoque

l'application du signal d'erreur 138 aux grilles 148e150.

En réalité, ce n'est pas le signal d'erreur 138 mais un si-

gnal amplifié qui est utilisé pour commander la tension

des deux grilles. Cette amplification est effectuée en ap-

pliquant le signal à deux amplificateurs 158,160 de compen-

sation, puis à deux circuits 162,164 d'attaque de grille.' Le signal appliqué au circuit d'attaque de grille 162 passe par un circuit d'isolement qui comporte un dispositif de

conversion du signal à la sortie 158 en lumières et un dis-

positif de conversion du signal lumineux en une tension, comme cela sera expliqué par la suite. La tension de sortie des circuits d'attaque de grille modifie la tension des grilles 148,150 de manière à augmenter la différence de potentiel entre l'anode et la cathode du tube jusqu'à sa valeur constante souhaitée, ce qui augmente le signal de

commande 137 qui devient à nouveau égal au signal de réfé-

rence 135, ce qui ramène à zéro le signal d'erreur 137.

Si, comme cela a été indiqué, la différence de potentiel entre l'anode et la cathode doit être augmentée, la chute de tension aux bornes des tubes de commande 144,146 doit diminuer par la modification ou le réglage des potentiels de grilles. La diminution de la chute de tension aux bornes du tube 144, qui est une chute de tension négative entre l'enroulement secondaire 130 et la masse, produit à l'anode 114 une tension plus positive par rapport à la masse. La diminution de chute de tension aux bornes du tube 146, qui

est une chute de tension positive entre l'enroulement se-

condaire 132 et la masse, produit à la cathode 122 une ten-

sion plus négative par rapport à la masse.

Il faut noter que le potentiel de grille ne se stabili-

se pas à une valeur optimale et qu'au contraire, le disposi-

tif fonctionne en mode de réaction dynamique. Les tensions de sortie redressées des enroulements secondaires sont des tensions pulsées, de sorte que les circuits d'attaque de grille 162,164 doivent 4tre réglés continuellement car le signal d'erreur produit par le générateur d'erreur varie. Le circuit de réaction répond suffisamment vite à la tension continue puisée pour assurer cette stabilisation de tension (tension pratiquement constante entre l'anode

114 et la cathode 116). Cette stabilisation n'impose au-

cun condensateur de filtrage et elle convient pour la pro-

duction précise de rayons X en tomographie par calculateur.

Les deux tubes de conmmande 144,146 des circuits de réaction 140,142 remplissent des fonctions similaires bien que, en raison des polarités opposées des potentiels de cathode et d'anode dix tabe à rayons X, ces deux tubes soient branchés de façon différente. L'anode du tube de commande 144 est à la masse et la cathode du second tube 146 est très proche de la masse. Les électrodes opposées (non à la masse) sont à plusieurs milliers de volts de la masse; le filament du tube dont l'anode est à\ la masse est très au-dessous du potentiel de la masse, tandis que l'anode du tube dont le filament est à la masse est très

au-dess&ls du potentiel de la masse.

Pour commander le passage des électrons dans les tu-

bes de commande, la tension de la grille de commande doit

etre maintenue à une valeur voisine de celle du filament.

Pour le tube 146 dont le filament est à la mpsse, cette contrainte ne pose aucun problème. Le potentiel de grille est maintenu légèrement au- dessous du potentiel de la masse et il peut être augmenté jusqu'à une valeur d'environ -150 volts. La modification de cette tension par le circuit d'attaque de grille 164 modifie la circulation des électrons dans le tube 146 et par conséquent, l'impédance entre la masse et la cathode du tube à rayons X. La contrainte concernatnt l'autre grille 148 pose des problèmes de commande car cette grille doit être maintenue à un potentiel de l'ordre de celui du filament qui n'est pas à la masse, c'est à dire de l'ordre de 10.000 volts au-dessous de la masse. Le problème qui se présente est d'appliquer une commande proportionnelle au signal d'erreur à une grille 148 qui est maintenue à un potentiel d'environ 10.000 volts. Le couplage électrique entre la grille à

haute tension et le signal <'erreur à basse tension produi-

rait des surtensiols, des amorçages d'arc et des courants d'une intensité inaceIt-.iJ. Ces problèmes sont résolus

grâce à l'adjonction d'un circuit 166 d'isolement électri-

que intercalé entre l'amplificateur 158 de compensation de

signal d'erreur et le circuit 162 d'attaque de grille à hau-

te tension.

Le circuit d'isolement 166 comporte un récepteur 169 à

modulation de fréquence interconnecté avec un circuit d'at-

taque 167 à modulation de fréquence par l'intermédiaire d'un conduit de lumière. Le signal d'erreur est appliqué

au circuit d'attaque 167 qui transforme le signal de ten-

sion en un signal en modulation de fréquence. Ce dernier est transmis par le conduit de lumière vers le récepteur

à modulation de fréquence qui décode l'information de mo-

dulation de fréquence et la ramène sous la forme d'un signal de tension électrique. Bien entendu, le conduit de lumière est iso.lant de l'électricité et, par conséquent, la haute tension sur la grille 148 n'affecte pas les parties à basse tension du générateur 110. Le codage et le décodage des informations transmises par le circuit d'isolement 166 sont effectués par modulation d'amplitude d'un faisceau lumineux

avec une sous porteuse modulée en fréquence à 160 kilo-

cycles. Les techniques de modification de ce signal lumineux pour transmettre l'information du signal d'erreur sont bien connues. Un dispositif à couplage optique susceptible de remplir ces fonctions est diffusé dans le commerce par la société Burr-Brown. Ce système comporte un émetteur modèle 3712T, un récepteur modèle 3712R et un coupleur à fibres optiques. Deux diviseurs de tension 168,170 sont connectés chacun à l'électrode non à la masse d'un tube de commande.Ces diviseurs de tension ont pour fonction de maintenir les deux tubes de commande 144,146 dans une plage dynamique de fonctionnement. Les deux tensions de sortie 172,174 sont

appliquées à un amplificateur 176 de sommation ou d'équi-

librage. Cet amplificateur 176 reçoit ces deux signaux et délivre un signal de sortie proportionnel à leur somme algébrique. 13 appara't que la tension de sortie 172 d'un diviseur de tension 168 est un signal proportionnel à la tension de sortie au filament non à la masse du tube de commande 144 à anode à la masse. La tension de sortie 174 de l'autre diviseur est proportionnelle à la tension qui apparaît à l'anode du tube de commande 146 dont le filament est à la niasse,. Pour maintenir la différence de potentiel entrte la catholde et j 'anoide du tube à rayons X, il n'est pas nécessaire que eos valeurs soient égales, mais pour assurer que le fonctionnement du tube de commande soit

nuintrenu daans une plage dynamique (c'est à dire sans satu-

ration ni coupure) la tension de sortie 178 de l'amplifica-

teur de sommation 176 est utilisée pour modifier le signal

d'erreur 138 émis par le générateur d'erreur. Cette modi-

fication maintient chaque électrode de tube de comma-nde non à la masse a peu près à la meme tension absolue par rapport à la masse, maintenant ainsi le tube de commande dans une plage de fonctionnement effective pour la commande dynamique de la différence de potentiel aux bornes du tube Èt rayons X. Mals, pour o'utilisation d u cet amplificateur 176 d'équilibraCge ou de ommstion, il est possible que pendant. % u l a d::, 'orvnco d( coton'iol el-i:re la cathodo e't; Iauod 1t- '''i6 du t'oD zi rayons X est maintenue à une valeur relativement stable, la chute de tension d'un tube de conimande soit nettement inférieure à l'autre et, qu'à certains moments, le circuit de stabilisation par réaction

ne fonctionne pas en raison de la coupure ou de la satura-

tion de l'un ou l'autre des tubes de commande. Le fonction- nement de l'amplificateur de sommation ou d'équilibrage dans la boucle de réaction maintient à des valeurs absolues

à peu près égales, les chutes de tension aux bornes de cha-

cun des tubes de commande. La modification des tensions

aux grilles de commande 148,150 des tubes continue à main-

tenir à un niveau constant la différence de potentiel aux bornes du tube à rayons X.

La figure 5 est un-schéma détaillé du dispositif repré-

senté sur la figure 4. Comme cela a été indiqué ci-desaus, la tension des deux conducteurs d'entrée 120,122 apparait

entre l'anode 114 et la cathode 116 du tube à rayons X 112.

La cathode 116 émet des électrons sous l'effet d'un cou-

rant qui y circule, produit par une source 210 d'alimen-

tation de filament. Ces électrons sont accélérés dans le tube à rayons X, rencontrent l'anode 114, et un rayonnement

X est émis.

La haute tension est produite par deux enroulements secondaires 130,152. Un enroulement secondaire 130 est connecté en étoile et l'autre enroulement secondaire 132

est connecté en triangle. Les tensions de sortie des en-

roulements secondaires en triangle et en étoile sont re-

dressées par un certain nombre de diodes. Les diodes 212a-c et 214a-c redressent la tension de sortie de l'enroulement secondaire en étoile et un second groupe de diodes 216a-c et 218a-c redresse la tension de sortie de l'enroulement en triangle. En l'absence du fonctionnement en réaction du préstet générateur, les tensions de sortie redressées de ces enroulements secondaires seraient des tensions continues pulsées et produiraient un potentiel d'accélération pulsé et irrégulier dans le tube h rayons X.

Le circuit de correction par réaction comporte un divi-

seur 220 à haute tension qui réduit l'amplitude des ten-

sions élevées apparaissant à la cathode et à l'anode du tube à rayons X. Ces tensions de plus petites amplitudes conviennent pour les circuits de réaction du générateur de stabilisation de rayons X. Le diviseur à haute tension

comporte un premier diviseur de tension 222 et un se-

cond diviseur de tension 224 qui réduisent la tension d'en-

trée entre l'anode et la cathode dans un rapport de 10.000.

La tension de sortie de ces deux diviseurs est transmise

à deux amplificateurs de puissance 226,228.

Deux conducteurs de sortie 230,232 quittent le divi-

seur à haute tension 220 et sont connectés. deux autres amplificateurs de puissance 234,256. Les deux signaux de

sortie sont appliqués aux entrées d'un amplificateur diffé- rentiel 238. La sortie 137 de l'amplificateur différentiel d'erreur

délivre un signal proportionnel à la différence absolue de tension entre les hautes tensions à l'anode et à la cathode. Dans le mode de réalisation de la figure 5, un écart de tension de 20 kilovolts produit une tension de 1 volt à l.a sortie 137 de l'amplificateur différentiel 238.

Comme cela a déjà été indiqué, un générateur de réfé-

renee 134 produit à sa sortie 135 une tension de référence proportionnelle au potentiel d'accélération souhaité. Dans le présent mnode de réalisation, un signal de 1 volt apparaît

à la sortie 135 pour 20.000 volts du potentiel d'accéléra-

tion voulu. Le signal de sortie 135 est produit par une

entrée de référence 233 et deux ampliI'icateurs 235,237.

Le signal à l'entrée 233 est transmis vers la sortie 135, uniquement pendant l'exposition d'un sujet. Un commutateur 239 ferme le circuit pendant l'exposition et, aux autres

moments, il établit une connexion avec une source d'alimen-

tation à -15 volts.

Les signaux aux deux sorties 135,137 du générateur de référence 134 et de l'amplificateur diPférentiel 238 sont

additionnés par un générateur 136 de somrmation ou d'erreur.

Si la tension instantanée apparaissant entre la cathode et

l'anode du tube à rayons X est égale au potentiel d'accélé-

ration souhaité, le signal de sortie du générateur d'er-

reur est nul. Une différence entre le potentiel d'accéléra-

tion réel instantané et le signal voulu ou de référence pro-

duit une tension positive ou négative à la sortie du généra-

teur d'erreur 136, utilisée pour modifier les potentiels

de grille des deux tubes de commande.

Plusieurs amplificateurs opérationnels 240-242 trans- mettent le signal d'erreur à un circuit 164 d'attaque de grille qui modifie la tension apparaissant à la grille

de commande du tube dont le filament est à la masse. D'au-

* tres amplificateurs 243-244 transmettent le signal d'erreur à un circuit d'attaque 167 modulé en fréquence qui, à son tour, transmet le signal d'erreur à la partie isolée du circuit 166. Ces amplificateurs opérationnels 240-244 sont prévus pour maintenir le transfert correct de puissance et également pour maintenir la stabilité du circuit. En l'absence de ces amplificateurs, il serait possible que

dans des conditions de réaction variables, le circuit en-

tre en oscillation, interrompant le fonctionnement de

l 'ensemble.

Le signal de sortie 246 de l'amplificateur 244 est ap-

pliqué à l'entrée du circuit d'attaque 167 à modulation de fréquence. Ce circuit d'attaque convertit le signal d'erreur en forme d'une tension en un signal modulé en fréquene qui peut $tre commodément transféré à la partie isolée 166 par un circuit à couplage optique, par exemple un conduit de lumière. Le signal modulé en fréquence est reçu par un récepteur 169 qui le reconvertit en un signal de tension et qui l'applique au circuit d'attaque de grille 162 par l'internmédiaire de deux amplificateurs. Les deux circuits d'attaque de grille, pour le tube avec l'anode à la masse

et le tube à la cathode à la masse, consistent en des am-

plificateurs avec des gains d'enviro.a 150 et une plage dy-

naraique d'environ 170 volts. Grace à la modulation de la tension de sortie des deux circuits d'attaque de grille, il est possible de modifier les impédanees des tubes de commande et par conséquent, la chute de tension à leurs bornes. Cette modification d'impédance des tubes de commande fait apparaître un signal de tension aux deux sorties 248, 250 sur les électrodes non à la masse des deux tubes de

commande. En raison de la présence (1'un circuit en dériva-

tion 154,156 entre ces points et respectivement l'anode et la cathode du tube à rayons X, ce signal modulé apparaissant aux électrodes non à la masse des deux tubes de commande est transmis fià la cathode et à l'anode du tube à rayons X. De cette manière, les variations de la tension de commande sur les grilles des tubes modifient directement l'écart de tension entre la cathode et l'anode du tube à rayons X et,

grace à une modulation appropriée de cette tension de com-

mande, l'écart de tension entre ces deux électrodes est

maintenu à uine valeur fixe ou constante.

Etant donné qu'il est souhaitable non seulement de maintenir constante la différence de potentiel aux bornes du tube à rayons X, mais également de maintenir chaque tube de commande dans une plage dynamique de fonctionnemnent, les

tensions aux électrodes non à la masse sont éga.lement ré-

glées pour assurer qu'elles sont toujours à peu près au mnême niveau de tension absolue. Il importe de fixer les tubes de conmmande dans une plage dynamique de fonctionnement de manière à atteindre la valeur maximale possible de la commande des potentiels d'accélération du tube à rayons X. Les tensions apparaissant aux électrodes non à la masse des deux tubes sont contr6lées et une absence d'égalité entre leurs valeurs absolues (il faut noter que l'une est à environ 10.000 volts au-dessus de la masse et l'autre à

environ 10.000 volts au-dessous) produit un signal de com-

mande qui modifie le signal derreur appliqué aux circuits

d'attaque de grille.

Deux diviseurs de tension 168,170 échantillonnent les tensions aux électrodes non h la masse des deux tubes de commande et ils émettent un signal proportionnel à ces tensions vers un amplificateur de sommation 176. Si les

deux tensions sont égales (de même valeur absolue) le si-

gnal de sortie 178 de l'amplificateur de sommation est nul et le signar. derrout apparaissarnt au point commun 180 du circuit de r-a'ton n'est pas modifl*..ais si les deux tensions,u aoeparaisent au: électrodes non à la *dasse je Oignal de sortie 178 modifie le signal d'erreur appliqué au circuit d'attaque de grille du tube dont la cathode est à la masse, dans un sens tel que la tension d'anode de la triode 146 devienne égale en valeur absolue à la tension à la cathode de la triode 144. Ainsi, un type de double circuit de réaction est

agencé pour maintenir la tension ou le potentiel dtaccé-

lération entre la cathode et l'anode du tube à rayons X

à une valeur constante et pour maintenir les tubes de com-

mande dans une plage dynamique de fonctionnement permettant

d'atteindre une commande maximale du potentiel d'accéléra-

tion.

La partie d'équilibrage du circuit comporte deux ampli-

ficateurs 260 et 262.-Ce sont deux amplificateurs tampon qui reçoivent les signaux des diviseurs de tension 168,170

et qui les appliquent à un point commun de sommation 264.

Deux diodes Zener 266,268 sont également connectées aux sorties des diviseurs de tension 168,170. Ces diodes Zener protègent les amplificateurs 260,262 contre les fortes surtensions pouvant apparaître dans les diviseurs 168,170 dans le cas d'ouverture de la résistance de

kilohas.

La partie d'équilibrage comporte également un commu-

tateur 270 qui élimine le signal d'équilibrage 178. Quand

ce signal est éliminé, le potentiel constant entre la ca-

thode et l'anode du tube à rayons X est maintenu, mais les électrodes non à la masse des tubes de commande ne sont plus maintenues au même potentiel par rapport à la masse. Ce commutateur est utilisé pour des fonctions d'essai et de

régi age.

Chaque circuit de tube de commande comporte en outre une forte résistance 270,272 connectée entre l'électrode correspondante du tube à rayons X et la masse. Cette résistance facilite la polarisation des tubes de commande même pour de faibles courants dans le tube à rayons X. Avec les résistances 270,272 dans le circuit, le courant qui passe dans les tubes de commande est égal au courant qui passe dans ces résistances de polarisation, augmenté du courant qui circule dans le tube à rayons X. D'autres circuits du dispositif 1 contrSlent le courant du tube

à rayons X et modifient ce courant en fonction des change-

ments qui sont faits dans le choix du courant voulu. Pour contrôler exactement le courant du tube à rayons X, deux

signaux de sortie 256,258 sont appliqués à d'autres cir-

cuits, non représentés sur le schéma. Ces signaux de sor- tie sont combinés en un signal proportionnel au courant

du tube et sont utilisés pour commander la tension de sor-

tie de la source 210 d'alimentation de filament.

Sur le schéma détaillé de la figure 5, des valeurs préférables des condensateurs et des résistances sont

indiquées mais la stabilisation de la haute tension pour-

rait être obtenue avec d'autres valeurs des composants.

Dans le présent circuit, le tube de commande utilisé est

un modèle # 6423F.

Le dispositif selon l'invention maintient la différence de potentiel électrique entre l'anode et la cathode d'un tube à rayons X à une valeur stabilisée dans une large plage, sans utiliser des condensateurs de filtrage. En outre, aucune commande de transformateur primaire n'est

nécessaire pendant l'exposition en tomographie par calcu-

lateur. Une commande de ce genre peut 8tre utilisée avant l'exposition. La haute tension stabilisée est ensuite maintenue par le dispositif de communde dynamique qui est

suffisamment souple pour tenir compte des variations nor-

males de la tension d'alimentation.

Dans le mode de réalisation qui a été décrit, deux en-

roulements secondaires de transformateur triphasé avec

un redressement à deux alternances sont utilisés pour pro-

duire deux tensions continues pulsées. L'une de ces ten-

sions est au-dessus de la masse et l'autre au-dessous et c'est la différence entre ces tensions qui apparatt

entre la cathode et l'anode du tube à rayons X. Deux en-

roulements secondaires peuvent 6tre utilisés avec le même enroulement primaire mais il n'est pas nécessaire que les

tensions de sortie soient symétriques par rapport au poten-

tiel de masse. Dans un mode de réalisation, un signal continu pulsé est en avance sur l'autre, de sorte que la différence de tension entre les deux signaux présente une périodicité de 12 cycles par cycle à l'enroulement primaire Comme cela a été indiqué ci-dessus, cette périodicité pourrait nuire à l'émission des rayons X en l'absence de

la commande par réaction différentielle selon l'invention.

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.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 - Circuit générateur de tensions convenant notamment pour l'application à l'anode et à la cathode d'un tube à rayons X, circuit caractérisé en ce qu'il comporte une source de tension alternative, un dispositif (130,132), comprenant des diodes, connecté à la source pour produire des première et seconde tensions continues variables, la valeur moyenne de ladite première tension 'étant positive par rapport à un potentiel de référence et la voleur

moyenne de ladite seconde tension étant négative par rap-

port audit potentiel de référence, le circuit comprenant

également un dispositif (220,221) réagissant auxdites pre-

mière et seconde tensions en produisant un signal de coni-

mande proportionnel à la différence entre elles, un géné-

rateur (134) de signal de référence qui produit un signal de référence à un niveau proportionnel à une différence de

tension souhaitée entre lesdites première et seconde ten-

sions continues, un dispositif (136) destiné à colmparer ledit signal de référence avec ledit signal de commandeo, et produisant un signal d'erreur lorsqu'ils sont inégaux, et un dispositif à réaction réagissant audit signal

d'erreur en modifiant lesvaleurs desdites première et se-

conde tensions dans un sens qui réduit ledit signal d'erreur jusqu'à z4ro, en maintenant ainsi à une valeur constante

la diffé6rence entre lesdites première et seconde tensions.

2 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif à réaction comporte des première et seconde impédances commntandées, ladite première impédance commandée étant connectée entre le dispositif produisant 3o ladite première tension continue variable et la masse et la seconde étant connective entre le dispositif produisant

ladite seconde tension continue variable et la masse.

3 - Circuit selon la revend cat!on 2, caractérisé en Oe que chaque impdcance eoiûmandée con suSte en une triode,

3 la preonière triodo (14k8) oonnectée audit dispositif-pro-

duisant ladit pmie r esi on conatinue 68ant conne ctée pa.r sa!cao*do Z -) -dit GosidiF ot par eon anode à un dot e potentiel Oie rúrn,ot la seoernde triode (146) connectée audit dispositif produisant ladite seconde tension continue variable étant connectée par son anode audit dispositif et par sa cathode audit point de potentiel de référence, les impédances des triodes respectives étant commandées par des signaux respectifs appliqués à leurs

grilles de commande lesdits signaux étant produits à par-

tir dudit signal-d'erreur.

* 4 - Circuit selon la revendication 3, caractérisé en

ce qu'il comporte en outre un dispositif destiné à mainte-

nir la cathode de la première- triode et l'anode de la se-

conde triode-à des tensions absolues à peu près égales.

- Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif produisant lesdites tensions continues variables comporte des premier et second enroulements secondaires de transformateur triphasé, un enroulement étant connecté en étoile et l'autre enroulement étant connecté en triangle, des diodes étant en outre connectées à chacun de ces enroulements pour redresser la tension alternative

qu'il produit.

6 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif à réaction comporte un dispositif qui additionne à chaque tension variable une composante continue (144,146) et une composante alternative (154,156)