FR2591034A1 - Ensemble de cathode de tube a rayons x - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble de cathode pour un tube à rayons X. Ce dispositif comporte un filament 70 qui émet un faisceau d'électrons vers une anode 32 et un dispositif 60, 72 qui focalise le faisceau d'électrons sur un point focal 35 de l'anode, ce dispositif de focalisation comportant un dispositif décalé par rapport au trajet pour supprimer l'émission d'électrons de parties déterminées du filament émetteur de faisceau d'électrons. L'invention s'applique à des tubes à rayons X. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

2 5 9 1034

La présente invention concerne un'dispo-

sitif de focalisation pour une cathode d'émission d'un

faisceau d'électrons et plus particulièrement, un appa-

reil destiné à focaliser un faisceau d'électrons sur une anode dans un tube à rayons X. Comme cela est bien connu, un tube à rayons X produit des rayons X par le bombardement d'une région d'anicathode, consistant généralement en un alliage de

tungstène et de rhénium (W-Re) d'une anode faite d'un mé-

tal approprié, comme de titane-zirconium- molybdène (TZM) avec un faisceau d'électrons produit par une cathode. En

général, la cathode comporte un filament en hélice dispo-

sé transversalement par rapport à l'anode, la plus lon-

gue dimension du filament étant positionnée parallèlement à, la surface d'antica+hode de l'anode. Le filament de la

cathode est chauffé à une température d'émission d'élec-

trons en y faisant passer un signal électrique en cou-

rant alternatif, ce signal de courant alternatif étant

généralement superposé sur une haute tension continue né-

gative par rapport à la masse. L'anode, qui peut être une anode tournante, est généralement maintenue à une haute

tension continue positive par rapport à la masse de ma-

nière à créer une importante différence de potentiel

(par exemple environ 120 kV=) entre le filament de la ca-

thode et l'anode. Le filament hélicoIdal est générale-

ment supporté dans une ouverture dans une partie de corps conductrice de l'électricité de la cathode. La partie de

corps est maintenue à un potentiel électrique prédéter-

miné par rapport à la masse, en général environ le même potentiel continu négatif que celui appliqué au filament de manière à focaliser électrostatiquement le faisceau

d'électrons émis par le filament de cathode sur une ré-

gion prédéterminée, généralement appelée point focal du faisceau d'électrons sur la surface d'anticathode de r5 l'anode par laquelle les rayons X sont émis. Le faisceau

d'électrons focalisé présente généralement une distribu-

tion rectangulaire des électrons au point focal du fais-

ceau, dont la longueur correspond à la longueur du fila-

ment et dont la largeur comporte une partie centrale, ap-

pelée la distribution A et des parties périphériques, connues collectivement comme distribution B et situées

de chaque côté de la partie centrale.

Il est souvent souhaitable de limiter le point focal du faisceau d'électrons à la dimension la

o10 plus petite possible, car cela permet une formation d'i-

mage de rayons X de la plus haute résolution. Des dispo-

sitifs antérieurs ont différemment modifié la géométrie

de l'ouverture du corps de cathode, la position du fila-

ment dans l'ouverture, l'écartement entre le filament de cathode et l'anode et le potentiel de polarisation du corps de cathode dans le but de réduire la distribution

A et la distribution B au point focal du faisceau d'élec-

trons, et de réduire ainsi les dimensions de ce point focal. Un dispositif antérieur de ce genre comporte une ouverture consistant en une petite fente disposée dans une fente plus grande à l'intérieur du corps de cathode le filament hélicoIdal étant disposé près de la jonction des deux fentes. Bien qu'un tel système fonctionne de

façon satisfaisante dans certaines applications, d'au-

tres applications imposent une surface de point focal de faisceau d'électrons plus petite que celle que-permet

d'obtenir ce dispositif antérieur.

Un autre dispositif, décrit dans le bre-

vet des Etats Unis d'Amérique NO 3 646 379 comporte en

outre deux languettes métalliques, polarisées à un po-

tentiel nul ou négatif par rapport au filament de catho-

de, dans des positions déterminées entre le filament et l'anode dans le trajet du faisceau d'électrons émis par

le filament. Un tel dispositif fonctionne de façon satis-

faisante dans certaines applications, il réduit la lon-

gueur du point focal du faisceau d'électrons mais sans en réduire nettement la largeur. Autrement dit, cet appareil ne réduit pas substantiellement la distribution B du

point focal du faisceau d'électrons et en outre, il ré-

duit le courant du faisceau en bloquant des parties im- portantes du filament de cathode le long de sa longueur,

par rapport à l'anode.

L'invention concerne donc un ensemble de

cathode qui comporte: un dispositif d'émission d'un fais-

ceau d'électrons dans un trajet vers une anode; et un dispositif destiné à focaliser le faisceau d'électrons

émis sur un point focal prédéterminé de l'anode, ce dis-

positif de focalisation comportant un dispositif, décalé par rapport au trajet, destiné à supprimer l'émission d'électrons dans des parties sélectionnées du dispositif

d'émission de faisceau d'électrons. Avec cette disposi-

tion, la surface du point focal sur l'anode est réduite

sans réduction notable du courant du faisceau d'électrons.

Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, l'ensemble de cathode comporte un filament auquel est appliqué un premier potentiel électrique. Un

corps conducteur de l'électricité dans lequel est dis-

posée une ouverture, supporte le filament dans cette ou-

verture. Une première région du corps est polarisée à un

second potentiel électrique par rapport au-premier po-

tentiel électrique et une seconde région du corps, iso-

lée électriquement de la première région, est polarisée

à un troisième potentiel électrique par rapport au pre-

mier potentiel électrique, le troisisême potentiel élec-

trique étant négatif par rapport au premier potentiel électrique. SUivait l' invein il et pévuun ttef à ris X cmptait me enlele sous vide dans laquelle sont disposées une anode et une cathode. La cathode consiste en un filament qui

3 émet un faisceau d'électrons vers une région d'anticatho-

de de l'anode, le filament recevant un premier potentiel électrique. Le faisceau d'électrons émis est incident sur un point focaldu faisceau d'électrons sur la région

d'anticathode de l'anode, le point focal du faisceau d'é-

lectrons ayant une longueur qui correspond à la longueur

du filament et une largeur. Un corps de cathode dans le-

quel sont disposées une première et une seconde cavités

reliées entre elles, supporte le filament dans la premiè-

re et la seconde cavité. Le corps de cathode comporte

une première électrode disposée près de la première cavi-

té et une seconde électrode disposée près de la seconde

cavité, la première et la seconde électrodes étant iso-

lées électriquement l'une de l'autre. Un dispositif est inclus pour appliquer un second potentiel électrique à

la première électrode et un troisisème potentiel élec-

trique à la seconde électrode, le troisisème potentiel électrique étant négatif par rapport au premier potentiel électrique. Avec cette disposition, la distribution B du faisceau d'électrons focalisé est pratiquement éliminée,

ce qui réduit la largeur du point focal du faisceau d'é-

lectrons et par conséquent, les dimensions de ce point focal tout en maintenant le courant total du faisceau

d'électrons pratiquement inchangé.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention apparaitront au cours de la description qui

va suivre faite en regard des dessins annexés sur les-

quels: la figure 1 est une coupe partielle et un schéma d'un tube à rayons X selon l'invention, la figure 2 est une vue en plan suivant

la ligne 2-2 de la figure 1 de l'ensemble de cathode se-

lon l'invention, disposé dans le tube à rayons X de la figure 1,

la figure 3 est une coupe suivant la li-

gne 3-3 de la figure 2 et une repésentation schématique de l'ensemble de cathode de la figure 2, la figure 4A illustre la distribution des

électrons d'un faisceau focalisé par un ensemble de ca-

thode de la technique antérieure, la figure 4B illustre la distribution des

électrons d'un faisceau focalisé par l'ensemble de catho-

de selon l'invention, et

la figure 5 est une vue en bout de l'ensem-

ble de cathode de la figure 3 et en illustre le fonction-

nement.

La figure 1 représente donc un appareil générateur de rayons X qui comporte un tube à rayons X 12 connecté électriquement de la manière représentée à une unité 14 d'alimentation de filament réglable, à une unité 16 de polarisation réglable et à une unité 18

d'alimentation en haute tension réglable. Le tube à ra-

yons X 12 comporte une anode 32 et un ensemble de ca-

thode 40 selon l'invention dont les détails seront dé-

crits par la suite. Il suffit pour le moment de noter

que l'ensemble de cathode 40 comporte un corps de catho-

de 58 supportant un dispositif 70 d'émission de faisceau d'électrons, dans le cas présent un filament en hélice, dans une ouverture 61 du corps 58. Le filament 70 émet un faisceau d'électrons d'une manière qui sera décrite, le long d'un trajet ou d'un axe 41 vers une surface d'anticathode 34 de l'anode 32, ce faisceau d'électrons étant incident sur la surface d'anticathode 34 en un point focal 35 de faisceau d'électrons; ce point focal

à une longueur qui correspond à la longueur du fila-

ment 70 et une largeur. L'ouverture 61 du corps de ca-

thode comporte une première cavité 62 et une seconde

cavité 68 voisine disposée dans la base 63 de la premiè-

re cavité 62 (voir figure 3). Comme le montre la figu-

re 3, une première coupelle de focalisation 60, conduc-

trice de l'électricité définit la première cavité 62 sur ses c8tés 59 et sa base 63. Une seconde coupelle de focalisation 72, également conductrice de l'électricité est disposée dans la seconde cavité 68 en étant isolée, cette seconde coupelle de focalisation 72 étant isolée électriquement de la première coupelle de focalisation par une couche isolante 74. La première et la seconde coupelles de focalisation 60, 72 constituent ainsi des

régions séparées du corps de cathode 58 et sont mainte-

nues à des potentiels électriques continus différents par l'unité de polarisation 16, la première coupelle de focalisation 60 étant maintenue à une tension continue

négative par rapport à la masse, dans le cas présent pra-

tiquement égale à un potentiel électrique continu appli-

qué au filament 70 (par l'unité 18 d'alimentation à hau-

te tension comme cela sera décrit) et la seconde coupelle

de focalisation 72 est maintenue à un potentiel électri-

que continu négatif par rapport au filament 70. Avec cet-

te disposition, l'émission d'électrons par des parties prédéterminées du filament de cathode 70 est supprimée

par un dispositif, comprenant la seconde coupelle de fo-

calisati.on 72 décalée par rapport au trajet 41, ce qui réduit substantiellement la largeur du point focal 35 de

faisceau d'électrons en éliminant pratiquement la dis-

tribution B de ce point focal 35 du faisceau émis par le filament 70 et focalisé électrostatiquement sur l'anode

32 par la première coupelle de focalisation 60. Par con-

séquent, la dimension du point focal 35 est réduite sans diminution substantielle du courant total du faisceau

d'électrons incident sur l'anode 32.

Pour en revenir à la figure 1, le tube à rayons X 12 comporte une enveloppe 20 de forme générale

tubulaire, qui peut être faite d'une matière diélectri-

que, comme par exemple du verre exempt de plomb. Une

extrémité de l'enveloppe 20 comporte une partie rentran-

te 22 scellée par sa périphérie sur une extrémité d'un collier métallique 24. L'autre extrémité-du collier 24 est fixée hermétiquement, d'une manière bien connue, sur une extrémité d'un rotor d'anode 26 de type courant, en une matière conductrice, comme du cuivre par exemple. Une tige 28 du rotor 26 se prolonge vers l'e'xtérieur de l'en-

veloppe 20 et constitue un dispositif de connexion élec-

trique du rotor 26 à une borne positive de l'unité 38 d'alimentation continue à haute tension réglable. Dans le cas présent, l'unité 18 d'alimentation à haute tension

produit +60 kV= par rapport à la masse à cette borne po-

sitive. A l'intérieur de l'enveloppe 20, un arbre

conducteur 30, en une matière réfractaire, comme un allia-

ge de titane-zirconium-molybdène (TZM), est disposé dans la direction longitudinale de l'extrémité intérieure du

rotor 26 et communique électriquement avec ce dernier.

Sur l'extrémité opposée de l'arbre 30 est fixé perpendi-

culairement un disque d'anode 32 mis en rotation par l'ar-

bre 30 d'une manière bien connue. L'extrémité intérieure du disque 32 a une forme tronconique qui présente une surface d'anticathode 34 annulaire et inclinée près de sa périphérie extérieure. La surface d'anticathode 34 est

faite d'une matière, par exemple d'un alliage de tungs-

tène et de rhénium (W-Re) qui émet facilement des rayons

X lorsqu'il est bombardé par des électrons de haute é-

nergie qui lui sont incidents et qui proviennent du fila-

ment de cathode 70 le long de l'axe du faisceau 41. Mais les autres parties du disque d'anode 32 peuvent être faites d'une matière conductrice appropriée, comme par

exemple de TZM.

Bien que le disque d'anode 32 tourne, une

partie de la surface d'anticathode 34 est continuelle-

ment positionnée à distance et en face de l'ensemble de

cathode 40 et elle est inclinée vers une fenêtre 42 trans-

parente aux rayons X, alignée radialement dans l'envelop-

pe 20. L'ensemble de cathode 40 est supporté de fagon fixe sur une partie d'extrémité inclinée d'un bras creux

44 dont la partie d'extrémité opposée est fixée herméti-

quement sur une extrémité d'un cylindre support 46 dis-

posé axialement. L'autre extrémité du cylindre support 46 est scellée à sa périphérie sur une partie

rentrante 48 de l'enveloppe 20 et dont sortent, herméti-

quement, des conducteurs électriques 50,- 52,54 et 56.

Les conducteurs électriques 50 et 52 sont connectés aux bornes de sortie respectives de l'unité 16 de polarisation continue réglable. Une autre borne de

sortie de l'unité de polarisation 16 est connectée élec-

triquement au conducteur 54, en commun avec une borne de

sortie de l'unité 14 d'alimentation alternativede fila-

ment réglable et une borne de sortie négative de l'unité 18 de haute tension continue. Le conducteur 56 du tube

12 est connecté électriquement à une autre borne de sor-

tie de l'unité 14 d'alimentation de filament. A l'inté-

rieurde l'enveloppe 20, les conducteurs 50, 52, 54 et 56 passent par le bras creux 44 jusque dans l'ensemble

de cathode 40.

Comme le montrent en plus les figures 2

et 3, l'ensemble de cathode 40 comporte un corps de ca-

thode 58 supportant le filament 70 dans son ouverture

61. Le corps de cathode 58 consiste en une première cou-

pelle de focalisation 60 de forme générale cylindrique, faite d'une matière conductrice comme de nickel par

exemple, et dont une surface d'extrémité 57 est dispo-

sée en face et à distance d'une partie en arc de cercle de la surface d'anticathode inclinée 34. L'ouverture fendue 61 consiste en une première cavité rectangulaire 62 disposée diamétralement dans une surface d'extrémité

57 de la première coupelle de focalisation 60, radiale-

ment par rapport à la surface d'anticathode 34. La pre-

mière cavité 62 est délimitée par des c8tés 59 et une

base 63, cette dernière consistant en deux gradins op-

posés 64, 66 espacés et de même longueur, formés dans

une seconde cavité rectangulaire 68 plus étroite de l'ou-

verture 61, la seconde cavité 68 étant disposée diamé-

tralement dans la première coupelle de focalisation 60 du corps de cathode 58, radialement par rapport à la

surface d'anticathode 34. La seconde coupelle de foca-

lisation 72, faite d'une matière conductrice comme de

nickel, est disposée diamétralement dans la seconde ca-

vité 68, isolée et espacée de la première coupelle de focalisation 60 par une couche 74 non conductrice de l'électricité. La couche 74 est faite de toute matière isolante appropriée, dans le cas présent de l'oxyde d'hafnium bien que d'autres matières isolantes comme de

l'oxyde d'aluminium puisse convenir en variante. Il ap-

parait ainsi que la seconde coupelle de focalisation 72 est disposée dans la première coupelle de focalisation en en étant isolée. Comme le montre la figure 3, la

seconde coupelle de focalisation 72 se termine à proxi-

mité des angles voisins des gradins 64, 66. Un filament , enroulé en hélice, réalisé en une matière émettant

des électrons, comme du tungstène par exemple, est dis-

posé axialement dans l'ouverture 61, isolé et espacé de la seconde coupelle de focalisation 72. Comme le montre la figure 1, le filament 70 est diposé transversalement

par rapport à la surface d'anticathode 34 de -l'anode.

Autrement dit, la longueur du filament hélicoïdal 70

est pratiquement parallèle à cette surface d'anticatho-

de 34 de l'anode.

Le filament 70 est supporté, en étant

isolé, dans l'ouverture 61 près de la jonction des ca-

vités 62, 68, par ces parties d'extrémités opposées qui sont fixées, par exemple par soudage, sur des parties d'extrémités de fils respectifs 75, 76. Les fils 75, 76 sont supportés axialement dans des douilles respectives 77, 78 qui sont faites d'une matière isolante, comme en

céramique par exemple, et qui s'étendent depuis une sur-

face d'extrémité fermée de la première coupelle de foca-

lisation 60, en passant à travers la couche isolante 74 et la seconde coupelle de focalisation 72. Les extrémi-

tés opposées des fils 75, 76 font saillie en étant iso-

lées, aux autres extrémités des douilles isolantes 76 et

78 et sont connectés,électriquement par tout moyen con-

ventionnel aux conducteurs de connexion 56, 54. Ainsi, les fils 75, 76 constituent un dispositif conducteur pour émettre un courant électrique alternatif provenant de l'unité 14 d'alimentation alternatif de filament, dans le filament 70 pour le chauffer jusqu'à une température voulue d'émission électronique pendant le fonctionnement du tube 12-. Egalement, étant donné que le conducteur 54

est connecté électriquement à la borne négative de l'u-

nité 18 d'alimentation à haute tension continue (figure 1), le fil 76 sert à maintenir négatif le filament 70

par rapport au disque d'anode 32. Autrement dit, le con-

ducteur 54 et par conséquent le filament 70 sont mainte-

nus au même potentiel continu que la sortie de tension continue négative de la source d'alimentation à haute tension 18 (dans le cas présent -60 kV=). Il en résulte que les électrons émis par le filament 70 sont attirés électriquement dans un faisceau le long du trajet 41

(figure 1) vers la partie alignée de la surface d'anti-

cathode inclinée 34 qui est maintenue à une haute ten-

sion continue positive (dans le cas présent + 60 kV=) par la sortie de tension continue positive de la source

à haute tension 18.

La première coupelle de focalisation 60 est connectée électriquement à une première borne de sortie de l'unité de polarisation 16 par une connexion électrique conventionnelle, comme par soudage, entre la première coupelle de focalisation 60 et le conducteur de ll connexion 52. Un fil 80 est connecté électriquement, par tout moyen conventionnel, comme par soudage, à la partie de base de la seconde coupelle de focalisation 72 comme le montre la figure 3. Le fil 80 passe axialement dans la douille isolante 81 qui est faite par exemple de cé-

ramique et qui s'étend par la première coupelle de foca-

lisation 60 jusqu'à la surface d'extrémité fermée de

cette coupelle. Le fil 80 sort de la douille 81 à la sur-

face d'extrémité fermée de la première coupelle de foca-

lisation 60 et il est connecté par tout moyen convention-

nel au conducteur 50, couplant ainsi électriquement la

seconde coupelle de Localisation 72 avec la seconde bor-

ne de sortie de l'unité de polarisation 16. Il apparait

ainsi que la première et la seconde coupelles de focali-

sation 60, 72 qui sont isolées électriquement l'une de

l'autre par la couche isolante 74 constituent une pre-

mière et-une seconde électrodes isolées électriquement et peuvent être mises indépendamment à des potentiels électriques différents et prédéterminés par l'unité de polarisation 16. En outre, étant donné qu'une troisième

borne de sortie de l'unité de polarisation 16 est con-

nectée électriquement au conducteur 54 (et par conséquent à la sortie de tension continue négative de la source à haute tension 18 et à une extrémité du filament 70), la première et la seconde coupelles de focalisation 60, 72

peuvent être polarisées chacune positivement ou négative-

ment à volonté par rapport à la haute tension-continue

négative à laquelle est amené le filament de cathode 70.

Dans le cas présent, l'unité de polarisa-

tion 16 consiste en deux sources d'alimentation continue

82, 84 réglables et indépendantes dont les bornes posi-

tives sont connectées en commun et au conducteur de con-

nexion 54, comme représenté. Par conséquent, les sources d'alimentation 82, 84 produisent des tensions négatives sur les conducteurs 52, 50 par rapport à la sortie de

tension continue négative de l'unité à haute tension 18.

Les bornes de la source d'alimentation 82 sont connec-

* tées à un élément résistif réglable ou potentiomètre 86.

De même, un potentiomètre 88 est connecté entre les bor-

nes de la source d'alimentation 84. Les curseurs des po- tentiomètres 86, 88 sont connectés électriquement aux

conducteurs de connexion 52, 50 respectivement.

En fonctionnement, la source d'alimenta-

tion 82 et le potentiomètre 86 sont réglés pour produire sur le conducteur 52, un potentiel continu à peu près égal dans le cas présent à la sortie de tension continue

négative de l'unité à haute tension 18, appliquée au fi-

lament 70. Ce potentiel est environ -60 kV= dans le cas

présent, par rapport à la masse. Mais une tension conti-

nue positive par rapport au filament 70 peut en variante

être produite sur le conducteur 52, de la manière connue.

Le potentiel électrique appliqué sur le conducteur 52

polarisela première coupelle de focalisation 60 à ce po-

tentiel électrique. Autrement dit, la première coupelle de focalisation 60 reçoit cette tension par rapport au filament 70. Il faut noter que l'unité 18 d'alimentation à haute tension applique un potentiel positif élevé, dans le cas présent environ +60 kV= par rapport à la

masse, à l'anode 32 pour établir ainsi une grande diffé-

rence de potentiel (environ 120 kV=) entre le filament

de cathode 70 et la surface d'anticathode 34 de l'anode.

En même temps, l'unité 14 d'alimentation alternative de

filament fournit un signal alternatif, dans le cas pré-

sent environ 10V alternatif, au filament 70, ce courant alternatif traversant le filament 70 pour le chauffer jusqu'à une température suffisante pour qu'il émette des électrons. Les électrons émis sont attirés le long du trajet 41 sous forme d'un faisceau électronique vers la

surface d'anticathode 34 de l'anode par la haute diffé-

rence de potentiel entre le filament 70 et l'anode 32.

Le bombardement de ce faisceau d'électrons sur la surfa-

ce d'anticathode 34 de tungstène-rhénium produit des rayons X, ces derniers de propageant hors du tube 12 en

passant par la fenêtre 42 (figure 1). La tension appli-

quée à la première coupelle de focalisation 60 (dans le cas présent 60kV= par rapport à la masse) produit une

focalisation électrostatique qui force le faisceau d'é-

lectrons émis par le filament de cathode 70 à converger sur une région prédéterminée de la surface d'anticathode

34, à savoir le point focal 35 du faisceau d'électrons.

La figure 4A montre la distribution des électrons du point focal 35' d'un faisceau électronique focalisé sur une surface d'anticathode par un ensemble

de cathode de la technique antérieure dans lequel la se-

conde coupelle de focalisation 72 que comporte la présen-

te invention n'était pas prévue et dans lequel un seul potentiel, celui fourni à la coupelle de focalisation 60, était appliqué pour focaliser le faisceau d'électrons

émis par le filament de cathode -70. Comme cela est re-

présenté, ce point focal 35' à une longueur L correspon-

dant à la longueur du filament 70 et une largeur W'. La largeur W' de la distribution des électrons du point

focal 35' comporte une partie centrale, appelée distri-

bution A et limitée par les lignes A, qui sont des ré-

gions de concentration électronique relativement inten-

se, et deux parties périphériques, appelées distribution B, cette distribution B étant située de chaque c8té de la partie centrale de distribution A et étant limitée par des lignes B, qui sont des régions de concentration électronique relativement intense. Il s'est avéré que les électrons qui forment la distribution A sont émis par la partie avant 71 (figure 3) par rapport à l'anode 32 du filament de cathode 70 disposé transversalement, et contribuent à l'intensité prédominante du courant du faisceau d'électrons émis par le filament 70. Il s'est en outre avéré que les électrons émis par des parties latérales 73 et les parties arrières 79 par rapp-o-rt à l'anode 32, du filament 70 produisent la distribution B tout en contribuant relativement peu au courant total du faisceau électronique produit par le filament 70. L'ap- pareil selon l'invention, et notamment la première et la seconde coupelles de focalisation 60, 72 maintenues à des potentiels électriques prédéterminés par rapport au

filament de cathode 70 et décalées du trajet 41 du fais-

ceau d'électrons élimine substantiellement l'émission d'électrons par les parties latérales 73 et la partie arrière 79 du filament 70, ce qui élimine pratiquement la distribution B de la distribution des électrons du faisceau électronique focalisé sur le point focal 35 de la surface d'anticathode 34, comme le montre la figure 4B. Dans le cas présent, la largeur W de la distribution

des électrons sur le point focal 35 est nettement rédui-

te, ce qui réduit considérablement la dimension de ce point focal 35. L'émission des électrons par la partie avant 71 du filament de cathode 70 n'est pratiquement pas restreinte. Ainsi, la surface du point focal 35 est réduite par rapport à celle de la figure 4A sans diminuer

pratiquement le courant du faisceau électronique focali-

sé et par conséquent, sans réduire l'intensité des ra- yons X produits par le bombardement de la surface d'an-

ticathode 34 par ce faisceau électronique focalisé. En outre, contrairement au brevet des Etats Unis d'Amérique

No 3 646 379 précité, cette réduction de surface est'ob-

tenue sans bloquer d'émission d'électrons de la longueur du filament 70. Ainsi, la longueur L du point focal 35

reste inchangée.

Plus particulièrement, selon l'invention,

la seconde coupelle de focalisation 72 est isolée élec-

triquement de la première coupelle de focalisation 60 par la couche 74 isolante de l'électricité, comme cela

a été expliqué. Ainsi, la seconde coupelle de focalisa-

tion 72 est maintenue à un potentiel continu prédéter-

miné indépendamment du potentiel de -60kV= appliqué ici à la première coupelle de focalisation 60. La source d'alimentation 84 et le potentiomètre 88 sont réglés pour produire un potentiel électrique continu sur la seconde coupelle de focalisation 72 ( par le conducteur 50) qui est négatif par rapport au potentiel électrique continu appliqué au filament de cathode 70 (dans le cas présent,

-60kV= par rapport à la masse) par l'unité à haute ten-

sion 18. La seconde coupelle de focalisation 72 est po-

larisée de la manière décrite ci-dessus entre -150 V al-

ternatifs et -300V alternatifs par rapport au filament (et par conséquent entre -60,15 kV= et -60,30 Kv= par

rapport à la masse). La présence d'un potentiel électri-

que négatif plus élevé à proximité des régions latéra-

les 73 et des régions arrières 79 du filament de cathode tend à repousser les électrons émis par ces régions 73, 79 vers le filament 70. Autrement dit, le réglage de la seconde coupelle de focalisation 72 à un potentiel continu plus négatif que celui du filament de cathode

supprime l'émission d'électrons par des régions déter-

minées du filament 70, dans le cas présent les régions

latérales 73 et les régions arrières 79. Ainsi, la dis-

tribution B (et les lignes B associées) de la distribu-

tion résultante des électrons au point focal 35 du fais-

ceau électronique est pratiquement éliminée, comme le montre la figure 4B et la largeur W de ce point focal est donc réduite. La surface du point focal 35 est donc réduite. Comme cela a été expliqué, il s'est avéré que les électrons de la distribution B ne contribuent

que peu au courant du faisceau d'électrons. Par consé-

quent, ce courant n'est pas réduit substantiellement par la suppression d'émission électronique par les parties latérales 73 et les parties arrières 79 du filament de

cathode 70. Une augmentation de la différence de poten-

tiel négative continue entre la seconde coupelle de fo-

calisation 72 et le filament 70 augmente le degré de sup-

pression d'émission électronique par le filament 70, ce qui élimine davantage la distribution B du point focal du faisceau électronique. Mais à un certain point, toute autre augmentation du potentiel continu négatif de la seconde coupelle de focalisation -72 par rapport au

filament 70 entraine une suppression indésirable d'émis-

sion électronique par les parties avant 71 du filament

(et par conséquent de la distribution A au point fo-

cal 35 du faisceau électronique), ce qui réduit le cou-

rant du faisceau d'électrons tout en maintenant prati-

quement inchangée la dimension du point focal 35. Cette "surpolarisation" de la seconde coupelle de polarisation

72 doit être évitée.

La figure 5 est une vue en bout de l'en-

semble de cathode 40 et de la surface d'anticathode 34,

leur distance étant réduite et la surface du point fo-

cal 35 augmentée à titre d'illustration. Les électrons émis par la partie avant (71, voir figure 3) du filament de cathode 70 sont représentés par les trajets 100 et

sont focalisés électrostatiquement sur la surface d'an-

ticathode 34 par la première coupelle de focalisation

60. Cette émission électronique 100 devient la distri-

bution A du point focal 35 du faisceau d'électrons sur la surface d'anticathode 34. Les émission d'électrons

par les parties latérales et arrières (73, 79, voir fi-

gure 3) du filament 70 sont représentées respectivement

par les trajets 102, 104 en pointillés pour bien mon-

trer que ces émissions sont pratiquement éliminées se-

lon l'invention. Mais les électrons qui se propageraient

par ces trajets 102, 104 seraient focalisés électrosta-

tiquement sur la surface d'anti cathode 34 pour devenir

la distribution B du point focal 35 du faisceau d'élec-

trons. Les procédés antérieurs de focalisation modi-

fiaient la géométrie des fentes 62, 68, la position du

filament 70 dans ces fentes et l'écartement entre le fi-

lament 70 et la surface d'anticathode 34 pour réduire la dimension du point focal 35. Ces modifications de distan-

ce affectent de façon opposée les dimensions des distri-

butions A et B. Ainsi, une modification de l'écartement entre le filament 70 et la surface d'anticathode 34 pour

diminuer la dimension de la distribution A du point fo-

cal 35 du faisceau d'électrons augmente la dimension de la distribution B. La raison en est que les émissions électroniques 102,104 qui forment la distribution B sont "surfocalisés" par la coupelle de focalisation 60, c'est

à dire que les trajets 102, 104 croisent l'axe du fais-

ceau 41. L'appareil selon l'invention grâce à la secon-

de coupelle de focalisation 72 isolée, polarisée indé-

pendamment de la manière décrite ci-dessus, élimine sé-

lectivement les émissions électroniques des parties la-

térales et arrières 73, 79 (figure 3) du filament 70, ce qui élimine pratiquement l'émission électronique le long des trajets 102, 104. Ainsi, le point focal 35 comporte uniquement des électrons de distribution A et ne contient pas d'électrons de distribution B. Les paramètres, comme la géométrie des fentes 62, 68, la position du filament

70 dans ces fentes 62, 68 et la distance entre le fila-

ment de cathode 70 et la surface d'anticathode 34 de l'anode peuvent être modifiés pour obtenir la dimension

voulue du point focal 35 sans apparence d'une distribu-

tion B à ce point focal 35. Par conséquent, le diamètre du filament de cathode peut être augmenté, produisant ainsi un courant plus intense du faisceau d'électrons qui peut être focalisé sur un petit point focal 35 ne contenant que des électrons de distribution A. En résumé, l'invention est un appareil qui

supprime l'émission d'électrons par des parties déter-

minées, dans le cas présent des parties latérales et

arrières 73, 79 du filament de cathode 70, éliminant ain-

si pratiquement toute distribution B de la distribution des électrons du point focal 35 du faisceau électronique produit, incident sur la surface d'anticathode 34 de l'a- node, ce qui réduit la largeur et la surface de ce point focal 35 sur la surface d'anticathode 34. Il faut noter que cet appareil, comportant une première et une seconde coupelle de focalisation 60, 72 isolées électriquement est décalé du trajet 41 du faisceau d'électrons émis par

le filament 70 vers la surface d'anticathode 34. Autre-

ment dit, le filament de cathode 70 est disposé entre la seconde coupelle de focalisation 72 et l'anode 32. Ainsi,

les émissions électroniques suivant la longueur du fi -

lament 70 ne sont pas bloquées et le courant du faisceau

d'électrons reste donc pratiquement inchangé.

Un mode préféré de réalisation de l'inven-

tion a été décrit mais il est évident que d'autres modes

de réalisation peuvent être conçus par l'homme de l'art.

Par exemple, l'invention a été décrite en regard d'un

ensemble de cathode 40 "sans grille" c'est à dire un appa-

reil dans lequel la première coupelle de focalisation

est maintenue au même potentiel continu que le fila-

ment 70 (dans le cas présent, -60kV= par rapport à la masse). Mais l'invention peut également être appliquée

à un-ensemble de cathode "à grille" dans lequel la pre-

mière coupelle de focalisation 60 est maintenue à une

tension continue différente de celle appliquée au fila-

ment 70, avec une tension de polarisation indépendante appliquée à la seconde coupelle de focalisation 72 pour

obtenir l'élimination de la distribution B du point fo-

cal 35. Il est donc bien entendu que le cadre de l'in-

vention n'est limité que par celui des revendications

annexées.

Claims (13)

REVENDICATIONS.

1- Ensemble de cathode caractérisé en ce

qu'il comporte un dispositif (70) d'émission d'un fais-

ceau d'électrons dans un trajet (41) vers une anode (32) et un dispositif (60,72) de focalisation dudit faisceau d'électrons émis sur un point focal (35) prédéterminé sur l'anode, ledit dispositif de focalisation comprenant un dispositif (72) décalé par rapport au trajet, pour supprimer l'émission d'électrons de parties déterminées

(73,79) du dispositif d'émission de faisceau d'électrons.

2-Ensemble selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que ledit dispositif de focalisation com-

porte un corps (58) avec une ouverture (61) qui y est disposée, ledit dispositif (70) d'émission de faisceau d'électrons étant supporté dans ladite ouverture, ledit

dispositif de suppression comportant une pièce conduc-

trice de l'électricité (72) disposée, en en étant iso-

lée, dans ladite ouverture et ladite pièce conductrice

de l'électricité é6ant oolarisée à un potentiel électri-

que plus négatifqu' un potentiel électrique appliqué au

dispositif d'émission du faisceau d'électrons.

3-Ensemble selon la revendication 2, ca-

ractérisé en ce que ladite ouverture (61) comporte une première cavité (62) et une seconde cavité (68) reliée à la première cavité, ledit dispositif (70) d'émission

de faisceau d'électrons étant disposé à une jonction en-

tre la première et la seconde cavités,ladite pièce con-

ductrice de l'électricité (72) étant disposée dans la-

dite seconde cavité.

4-Ensemble de cathode, caractérisé en ce qu'il comporte un filament (70) auquel est appliqué un premier potentiel électrique, et un corps de cathode

(58) conducteur de l'électricité dans lequel est dispo-

sée une ouverture (61), ledit corps de cathode suppor-

tant le filament dans ladite ouverture, ce corps de ca-

thode comportant une première région (60) polarisée à un second potentiel électrique par rapport au premier potentiel électrique, et une seconde région (72) isolée électriquement de la première région, polarisée à un troisième potentiel électrique par rapport au premier potentiel électrique, le troisième potentiel électrique

étant négatif par rapport au premier potentiel électri-

que. -Ensemble selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que ladite ouverture (61) du corps de

cathode comporte une première cavité (62) avec des par-

ties de paroi et une partie de base, la première région consistant en lesdites parties de paroi et une seconde

cavité (68) disposée dans la partie de base de la pre-

mière cavité, ladite seconde région étant disposée dans

ladite seconde cavité.

6-Tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe sous vide (20), une anode (32) disposée dans ladite enveloppe sous vide et une cathode (58) comportant un filament (70) qui émet un faisceau

d'électrons dans un trajet (41) vers une zone d'antica-

thode (35) de ladite anode et un dispositif (60,72) de focalisation dudit faisceau d'électrons émis sur un point focal de ladite zone d'anticathode, ledit dispositif de focalisation comprenant un dispositif (72) décalé par

rapport audit trajet pour supprimer l'émission d'élec-

trons de parties sélectionnées (73, 79) dudit filament

pour diminuer la dimension dudit point focal.

7-Tube à rayons X selon la revendication

6, caractérisé en ce que ledit dispositif de focalisa-

tion comporte un corps (58) conducteur de l'électricité dans lequel est disposée une ouverture (61), le filament

(70) étant disposé dans ladite ouverture et ledit dis-

positif de supression (72) comprenant une pièce conduc-

trice de l'électricité disposée dans ladite ouverture en

en étant isolée.

8- Tube à rayons X selon la revendication

7, caractérisé en ce qu'il-comporte en outre un disposi-

tif (16) qui applique un premier potentiel électrique au filament et un dispositif (14) qui applique un second

potentiel électrique à la pièce conductrice de l'électri-

cité, ledit second potentiel électrique étant négatif

par rapport au premier potentiel électrique.

9- Tube à rayons X selon la revendication

8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un disposi-

tif (14) qui applique un troisième potentiel électrique

audit corps.

- Tube à rayons X selon la revendication

9, caractérisé en ce que le premier et le troisième po-

tentiels électriques sont pratiquement égaux.

11-Tube à rayons X selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit filament (70) est disposé entre ladite pièce conductrice de l'électricité (72) et

ladite anode (32).

12-Tube à rayons X selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite ouverture (61) comporte

une première cavité (62) et une seconde cavité (68) dis-

posée dans la base de la première cavité, la pièce con-

ductr-ce de l'électricité (72) étant disposée dans la

seconde cavité.

13-Tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe sous vide (20), une anode (32) disposée dans ladite enveloppe sous vide et une cathode (58) disposée en face de ladite anode, ladite

cathode comportant un filament (70) qui émet un fais-

ceau d'électrons vers une zone d'an.icathode (35) de l'anode, une première partie dudit faisceau consistant en des électrons émis par des parties avat (71) dfilament

d'émission et une seconde partie dudit faisceau compre-

nant des électrons émis par des parties latérales et

arrières (73,79) par rapport à l'anode du filament d'é-

mission et un dispositif (60,72) de focalisation dudit

faisceau d'électrons émis sur un point focal.'"n di--

mension prédéterminée sur ladite zone d'anticathode, le-

dit dispositif de focalisation comprenant un dispositif

(72) qui supprime pratiquement l'émission de ladite se-

conde partie du faisceau d'électrons.

14-Tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe sous vide (20), une anode (32) disposée dans l'enveloppe sous vide, un filament

(70) auquel est appliqué un premier potentiel électri-

que, un corps de cathode (58) comprenant une première et une seconde cavités (62,68) qui y sont disposées, ledit corps de cathode supportant le filament dans la première et la seconde cavités, ledit corps de cathode comportant une première électrode (60) disposée contre la première cavité et une seconde électrode (72) disposée contre la

seconde cavité, la première et la seconde électrodes é-

tant isolées électriquement l'une de l'autre, un dispo-

sitif (14) qui applique un second potentiel électrique

à la première électrode et un dispositif (14) qui appli-

que un troisième potentiel électrique à la seconde élec-

trode, le troisième potentiel électrique étant négatif

par rapport au premier potentiel électrique.

15-Tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe sous vide (20), une anode (32) disposée dans l'enveloppe sous vide, un dispositif

(18) qui applique à l'anode un potentiel électrique po-

sitif par rapport à la masse, un filament (70) qui émet

un faisceau d'électrons vers l'anode, un premier poten-

tiel électrique négatif par rapport à la masse étant appliqué au filament, un dispositif (60,72) auquel est appliqué un premier potentiel électrique négatif pour focaliser le faisceau d'électrons sur ladite anode en un point focal (35), le point focal ayant une longueur qui correspond à la longueur du filament et une largeur

et dans lequel ledit dispositif de focalisation compor-

te un dispositif (72) polarisé à un potentiel électrique

négatif par rapport au premier potentiel électrique né-

gatif pour réduire la largeur du point focal. 16-Tube à rayons X selon la revendication , caractérisé en ce que le dispositif de focalisation comporte un corps conducteur de l'électricité (58) dans

lequel est disposée une ouverture (61), ledit corps sup-

portant le filament dans l'ouverture et le dispositif (72) de réduction de largeur du point focal comportant une électrode disposée dans l'ouverture dudit corps en

en étant isolée.