FR2809277A1 - Dispositif d'emission de rayons x et procede de montage - Google Patents

Abstract

Dispositif d'émission de rayons X 11 comprenant une gaine 20 percée d'une fenêtre 21 et un tube à rayons X 19 disposé dans ladite gaine, le tube 19 comprenant un ensemble anodique 23 pourvu d'une anode 17, un ensemble cathodique 48 pourvu d'une cathode 16 et une enveloppe 18 contenant l'anode 17 et la cathode 16, l'ensemble anodique 23 comprenant un moyen de positionnement longitudinal du tube 19 dans la gaine 21 et l'ensemble cathodique 48 comprend un moyen de positionnement angulaire du tube 19 dans la gaine 21 autour d'un axe longitudinal.

Description

Dispositif d'émission de rayons X et procéde de montage présente invention concerne le domaine appareils de radiologie, plus particulièrement le montage de tels appareils.

Un appareil de radiologie, par exemple à usage mammographique, de radiologie conventionnelle RAD ou RF, neurologique ou encore vasculaire (périphérique ou cardiaque), se compose généralement - d'un tube à rayons X et d'un collimateur pour former et délimiter un faisceau de rayons X, - d'un récepteur d'image, généralement un intensificateur d'image radiologique et une caméra vidéo, ou encore un détecteur à l'état solide, - d'un positionneur portant l'ensemble tube à rayons X et collimateur d'une part, et récepteur d'image d'autre part, mobile dans l'espace autour d'un ou plusieurs axes, et - d'une table pour supporter un patient en position allongée. On peut se reporter au document EP-A-972 490.

Un tube à rayons X monté, par exemple, dans un appareil de radiologie médicale, comprend une cathode et une anode, toutes deux enfermées dans une enveloppe étanche sous vide, pour réaliser un iso lement électrique entre ces deux électrodes. La cathode produit un faisceau d'électrons qui est reçu par l'anode sur une petite surface constituant un foyer d'où sont émis les rayons X.

Lors de l'application d'une haute tension d'alimentation par un générateur aux bornes de la cathode et de l'anode, un courant dit anodique s'établit dans le circuit au travers du générateur qui produit la haute tension d'alimentation. Le courant anodique traverse l'espace entre la cathode l'anode sous la forme du faisceau d'électrons qui bombarde le foyer.

Afin d'obtenir un faisceau d'électrons d'énergie élevée, les électrons sont accélérés par un champ électrique intense produit entre la cathode et l'anode. A cette fin, l'anode est portée à un potentiel positif très élevé par rapport à la cathode. Ce potentiel peut excéder 150 kV. Pour produire ces potentiels, on utilise des dispositifs d'alimentation haute tension.

Une partie de l'émission X émise à partir du foyer traverse l'enveloppe puis la fenêtre de la gaine. La fenêtre étant de faibles dimensions, la cathode, l'anode et la fenêtre doivent être montées dans des positions relatives déterminées, précises et reproductibles. De plus, le collimateur est monté sur l'extérieur de la gaine et est traversé par le faisceau rayons X. Il en résulte que la position du foyer et la position de l'axe de propagation du faisceau de rayons X, en d'autres termes la position du faisceau de rayons X, doivent être parfaitement déterminées, notamment par rapport à la gaine. Or, la position du point d'émission ou foyer du faisceau de rayons X est déterminée par trois translations et trois rotations du tube à rayons X par rapport à la gaine dans un repère tridimensionnel. Deux des positions en translation et deux des positions en rotation sont obtenues par construction. Toutefois, la position en translation le long de l'axe de rotation de l'anode et la position en rotation autour du même axe exigent des réglages nécessitant une main d'oeuvre hautement qualifiée, une durée importante et de l'outillage. En particulier, il s'avère souvent indispensable de réaliser des émissions de rayons X à la suite desquelles on démonte l'appareil pour parfaire le réglage et on le remonte, et ainsi de suite jusqu'à l'obtention du positionnement souhaité qui permet de satisfaire aux normes de radioprotection, et d'obtenir des images de bonne qualité. On peut se reporter au document WO A 97I44809.

L'invention propose, notamment, un procédé de montage économique.

L'invention propose, notamment, un nouveau procédé de montage avec positionnement obtenu par construction.

Le procédé de montage, selon un aspect de l'invention, est destiné à un moyen d'émission de rayons X pour appareil de radiologie. Le moyen d'émission comprend une gaine percée d'une fenêtre et un tube à rayons X disposé dans ladite gaine. Le tube à rayons X comprend un ensemble anodique pourvu d'une anode, un ensemble cathodique pourvu d'une cathode et une enveloppe. L'anode et la cathode sont disposées dans l'enveloppe pour émettre un faisceau de rayons X passant par la fenêtre. Le positionnement longitudinal du tube à rayons X dans la gaine est effectué du côté de l'anode et le positionnement angulaire du tube à rayons X dans la gaine autour d'un axe longitudinal est effectué du coté de la cathode.

Avantageusement, la partie anodique comprenant un axe d'anode solidaire de ladite anode, un support d'axe de rotation, et un moteur électrique d'entraînement de l'anode pourvu d'un stator et d'un rotor, une surface de référence formée sur le support d'axe de rotation, une surface de référence est formée sur la gaine et les deux surfaces de référence sont mises en contact.

Dans un mode de réalisation, la distance axiale entre la surface de référence du support d'axe de rotation et la zone de l'anode d'où est issu le faisceau de rayons X est prédéterminée.

Dans un mode de réalisation, la distance axiale entre la surface de référence de la gaine et la fenêtre est prédéterminée.

Dans un mode de réalisation, on fixe le support d'axe de rotation par vissage sur la gaine.

Dans un autre mode de réalisation, on fixe le support d'axe de rotation par une baïonnette sur la gaine.

Avantageusement, la partie cathodique comprenant des broches d'alimentation, et traversant l'enveloppe, on fixe lesdites broches dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la cathode, puis on fixe l'ensemble cathodique dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

Dans un mode de réalisation, l'ensemble cathodique étant solidaire d'une portion de l'enveloppe, on fixe ladite portion de l'enveloppe sur une autre portion de l'enveloppe solidaire de l'ensemble anodique avec lesdites broches dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

Dans un mode de réalisation, on fixe lesdites broches dans une position alignée par rapport à la cathode.

Dans un mode de réalisation, on fixe l'ensemble cathodique dans une position alignée par rapport à la gaine.

L'invention concerne également un dispositif d'émission de rayons X, par exemple destiné à un appareil de radiologie. Le dispositif comprend une gaine percée d'une fenêtre et un tube à rayons X disposé dans ladite gaine. Le tube à rayons X comprend un ensemble anodique pourvu d'une anode, un ensemble cathodique pourvu d'une cathode et une enveloppe, l'anode et la cathode étant disposées dans l'enveloppe pour émettre un faisceau de rayons X passant par la fenêtre. L'ensemble anodique comprend un moyen de positionnement longitudinal du tube à rayons X dans la gaine et l'ensemble cathodique comprend un moyen de positionnement angulaire du tube à rayons X dans la gaine autour d'un axe longitudinal.

Avantageusement, l'ensemble anodique comprend une surface de référence apte à coopérer par contact avec une surface de référence correspondante formée sur la gaine. La surface de référence peut être usinée.

Avantageusement, l'ensemble cathodique comprend des broches d'alimentation traversant l'enveloppe, lesdites broches étant fixées dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la cathode, l'ensemble cathodique étant fixé dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

Dans un mode de réalisation, l'ensemble anodique comprend un axe d'anode solidaire de ladite anode, un support d'axe de rotation, et un moteur électrique d'entraînement de l'anode pourvu d'un stator et d'un rotor. Une surface de référence est prévue sur le support d'axe de rotation, une surface de référence est prévue sur la gaine et les deux surfaces de référence sont en contact.

Dans un mode de réalisation, le support d'axe de rotation comprend une partie filetée apte à coopérer avec une partie correspondante de la gaine pour la fixation dudit support d'axe. Dans un autre mode de réalisation, le support d'axe rotation comprend une baïonnette apte à coopérer avec une partie correspondante de la gaine pour la fixation dudit support d'axe.

Avantageusement, l'ensemble cathodique comprend broches d'alimentation traversant l'enveloppe. Lesdites broches sont fixées dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la cathode. L'ensemble cathodique est fixé dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

Dans un mode de réalisation, l'ensemble cathodique est solidaire d'une portion de l'enveloppe. Ladite portion de l'enveloppe est fixée sur une autre portion de l'enveloppe solidaire de l'ensemble anodique avec lesdites broches dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

Dans un mode de réalisation, lesdites broches sont dans une position alignée par rapport à la cathode.

un mode de réalisation, l'ensemble cathodique est dans une position alignée par rapport à la gaine.

L'invention concerne également un dispositif d'émission de rayons destiné à un appareil de radiologie. Le dispositif comprend une gaine percée d'une fenêtre et un tube à rayons X disposé dans ladite gaine. Le tube à rayons X comprend un ensemble anodique pourvu anode, un ensemble cathodique pourvu d'une cathode et une enveloppe, l'anode et la cathode étant disposées dans l'enveloppe pour émettre un faisceau de rayons X passant par la fenêtre. L'ensemble anodique comprend une baïonnette pour fixer le tube rayons X à la gaine.

Avantageusement, la baïonnette est solidaire d'une partie non tournante de l'ensemble anodique. Un moyen complémentaire à baïonnette, tel qu'une rampe adaptée à la baïonnette, peut être formé de façon solidaire à la gaine.

On obtient ainsi un dispositif d'émission de rayons X appareil de radiologie, dont le faisceau de rayons X est positionné avec une grande précision tout en étant simple à monter.

La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil radiologie à trois axes qui peut être utilisé pour mettre en oeuvre le procédé; la figure 2 est une vue schématique d'un tube à rayons X; la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un tube à rayons X selon un mode de réalisation de l'invention; et la figure 4 est une vue en coupe axiale du même tube à rayons X selon un plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 2. L'invention s'applique généralement aux émetteurs de rayons X et, particulièrement dans le domaine médical, aux dispositifs d'imagerie par rayons X.

Comme on peut le voir sur la figure 1, l'appareil de radiologie comprend un pied 1 en forme de L, avec une base 2 sensiblement horizontale et un support 3 sensiblement vertical fixé à une extremité 4 de la base 2. A l'extrémité opposée 5, la base 2 comprend un axe de rotation parallèle au support 3 et autour duquel le pied est capable de tourner. Un bras de support 6 est fixé par une première extrémité au sommet 7 du support 3, de façon rotative selon un axe Le bras de support 6 peut présenter la forme d'une baïonnette. Un bras 9 circulaire en forme de C est maintenu par une autre extrémité 10 du bras de support 6. Le bras en C est apte à coulisser de façon rotative autour d'un axe 13 par rapport à l'extrémité 10 du bras de support 6.

Le bras en C 9 supporte un moyen d'émission de rayons X 11 et un détecteur de rayons X 12 en positions diamétralement opposées se faisant face. Le détecteur 12 comprend une surface plane de détection. La direction du faisceau de rayons X est déterminée par une ligne droite joignant un point focal du moyen d'émission 11 au centre de la surface plane du détecteur 12. L'axe de rotation du pied 1, l'axe 8 du bras de support 6 et l'axe 13 du bras en C 9 sont sécants en un point 14 appelé isocentre. En position moyenne, ces trois axes sont mutuellement perpendiculaires. L'axe du faisceau de rayons X passe également par le point 14.

Une table 15, prévue pour recevoir un patient, possède une orientation longitudinale alignée avec l'axe 8 en position de repos. Comme le montre la figure 2, le moyen d'émission de rayons X 11 comprend une cathode 16 et une anode 17 contenues dans une enveloppe 18 transparente aux rayons X. L'ensemble ou tube à rayons X 19 constitué par la cathode 16, l'anode 17 et l'enveloppe 18 est à son tour contenu dans une gaine 20 opaque aux rayons X, à l'exception d'une partie située en face du faisceau de rayons X émis par l'anode 17, qui est constituée par une fenêtre 21 en matériau transparent aux rayons X. L'intervalle entre l'enveloppe transparente 18 et la gaine opaque 20 est rempli par de l'huile 22 servant à l'isolation électrique et au refroidissement de la source de rayons X.

Comme cela est bien connu, la cathode 16 émet un faisceau électronique qui vient frapper l'anode tournante 17 qui réémet un rayonnement X à partir d'une surface focale. Le faisceau de rayons X émis par l'anode 17 est constitué par un rayonnement issu de cette surface focale, mais également par des rayonnements parasites extrafocaux qui sont éliminés, de préférence aussi près que possible de la source d'émission.

Plus précisément, en se reportant aux figures 3 et 4, on voit que l'ensemble anodique référencé 23 dans son ensemble comprend des éléments se trouvant à la même tension que l'anode 17. L'ensemble anodique 23 se compose d'une partie tournante 24 et d'une partie non tournante 25. La partie tournante 24 comprend, outre l'anode 17, un arbre 26 de support de ladite anode 17 et un rotor 27, par exemple du type à cage d'écureuil. Des paliers à roulement, non représentés, peuvent être prévus pour supporter la partie tournante 24 à des vitesses angulaires élevées, de l'ordre de 10000 tours par minute.

La partie non tournante 25 est de forme générale cylindrique et disposée radialement entre l'arbre 26 qu'elle supporte et le rotor 27 lui même disposé à l'intérieur et à faible distance d'une portion tubulaire 28 de l'enveloppe 18. l'extérieur et autour de la portion tubulaire 28, est disposé un isolateur électrique 29 et un stator 30. Le rotor 27, l'isolateur électrique 29 et le stator 30 forment un moteur électrique apte à entrainer l'anode 17. L'isolateur électrique 29 et le stator 30 sont supportés par la gaine 20 et sont écartés d'une faible distance par rapport à la portion tubulaire 28.

La partie non tournante 25 est pourvue, à son extrémité opposée à l'anode 17, d'une surface de référence 31, de forme annulaire, dont la distance axiale par rapport à l'anode 17, et plus particulièrement par rapport au foyer 32 d'émission des rayons X est déterminée une fois pour toutes par les cotes de fabrication des pièces intermédiaires telles que l'arbre 26, et les roulements, et connue avec une grande précision. Une broche 33 est fixée à la partie non tournante 25 au delà de ladite surface de référence 31. La broche 33 est elle- même reliée à une alimentation haute tension, non représentee, par l'intermédiaire d'une traversée 34 formée dans la gaine 20.

La portion tubulaire 28 de l'enveloppe 18 se termine par un collet 35 annulaire, fixé de façon étanche, par exemple par soudure, à la partie non tournante 25 pour permettre de maintenir le vide à l'intérieur de ladite enveloppe 18.

partir de la surface de référence 31 et axialement vers la broche 33, la partie non tournante 25 est pourvue d'une surface cylindrique 36 s'étendant à partir du petit diamètre de la surface de référence 31, d'une surface radiale 37 et d'une portion tubulaire filetée 38. La gaine 20 comprend un flasque 39 pourvu d'une portion tubulaire 40 en forme d'anneau de diamètre adapté à celui de la surface cylindrique 36. La portion tubulaire 40 est pourvue d'une surface radiale 41 d'extrémité formant une surface de référence apte à etre en contact avec la surface de référence 31, tandis que la portion filetée 38 fait saillie à l'extérieur de la portion tubulaire 39 et reçoit une rondelle 42 et un écrou 43.

Le flasque 39 est fixé au moyen d'une pluralité de ' 44 orientées axialement sur une surface radiale 45 d'un anneau 46 fixé à l'intérieur d'une partie tubulaire 47 de la gaine 20. Ladite partie tubulaire 47 supporte également la fenêtre 21.

La position axiale de la surface de référence 41 par rapport à au centre de la fenêtre 21 est déterminée et connue avec une grande précision. Ainsi, la position axiale du foyer 32 par rapport au centre de la fenêtre 21 est déterminée et connue avec une grande précision et ce par construction et non par réglage avec approximations successives.

L'ensemble cathodique référencé 48 dans son ensemble comprend des éléments se trouvant à la même tension que la cathode 16. L'ensemble cathodique 48 comprend, outre la cathode 16, un bras formant excentrique 49 et supportant la cathode 16 et une pièce centrale 50 supportant le bras 49 et en contact avec l'extrémité de l'enveloppe 18 à l'opposé de l'anode 17.

Une pluralité de broches parallèles 51, ici trois, traversent de façon étanche l'enveloppe 18 en étant orientées axialement. L'une des broches peut être coaxiale à l'arbre 26, et les autres broches disposées dans un même plan, par exemple le plan de coupe de la figure 2. Les broches 51 sont reliées à une alimentation haute tension, non représentée, par l'intermédiaire d'une traversée 52 formée dans la gaine 20.

Le positionnement angulaire de la cathode 16 par rapport à l'axe longitudinal du tube 19 qui est aussi l'axe de rotation de l'anode 17, permet d'émettre les rayons X convenablement par rapport à la fenêtre 21. À cette fin, les broches 51 sont montées et fixées dans une position déterminée par rapport à la cathode 16. Dans l'exemple illustré, les broches 51 sont disposées dans un plan passant par l'axe longitudinal du tube 19 et perpendiculaire à un plan passant par la cathode 16 et par l'axe longitudinal du tube 19. Ce positionnement peut être réalisé avant l'obturation définitive de l'enveloppe 18 lorsqu'elle est encore divisée en une partie solidaire des broches 51 et une partie solidaire du collet 35. Les broches 51 sont ensuite fixées à la traversée 52 dans une position angulaire déterminée, ladite traversée 52 étant transversale à la gaine 20, autrement dit perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube 19. Dans l'exemple illustré, le plan des broches 51 passe par l'axe 53 de la traversée 52. La position angulaire de la fenêtre 21 solidaire de la gaine 20 est également connue et déterminée. Il en découle que la position angulaire de la cathode 16 est entièrement et précisément déterminée par rapport à la fenêtre 21.

Une fois le tube à rayons X 19 monte et scellé, il est amené dans une gaine 20 équipée du flasque 39, du concentrateur 29 et du stator 30. La surface cylindrique 36 est présentée et engagée dans l'alésage de la portion tubulaire 40. La traversée 52 est fixée dans la gaine 20. Puis, les broches 51 sont fixées à traversée 52 réalisant ainsi le positionnement angulaire. Puis, l'écrou 43 est serré avec la portion filetée 38 réalisant ainsi le maintien en position axial ou longitudinal.

À titre de variante, peut prévoir de remplacer la fixation par écrou, par une fixation du type baïonnette. La baïonnette sert de moyen de fixation sur le flasque 39.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de montage d'un moyen d'émission de rayons X destiné à un appareil de radiologie, le moyen d'émission comprenant une gaine percée d'une fenêtre et un tube à rayons X disposé dans ladite gaine, le tube à rayons X comprenant un ensemble anodique pourvu d'une anode, un ensemble cathodique pourvu d'une cathode et une enveloppe, l'anode et la cathode étant disposées dans l'enveloppe pour émettre un faisceau de rayons X passant par la fenêtre, dans lequel le positionnement longitudinal du tube à rayons X dans la gaine est effectué du côté de l'anode et le positionnement angulaire du tube à rayons X dans la gaine autour d'un axe longitudinal est effectué du côté de la cathode.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble anodique comprenant un arbre d'anode solidaire de ladite anode, un support d'arbre, et un moteur électrique d'entrainement de l'anode pourvu d'un stator et d'un rotor, une surface de référence est formée sur le support d'axe de rotation, une surface de référence est formée sur la gaine et les deux surfaces de référence sont mises en contact.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la distance axiale entre la surface de référence du support d'arbre et la zone de l'anode d'où est issu le faisceau de rayons X est prédéterminée.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la distance axiale entre la surface de référence de la gaine et la fenêtre est prédéterminée.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on fixe le support d'arbre par vissage sur la gaine.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on fixe le support d'arbre par une baïonnette sur la gaine.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, l'ensemble cathodique comprenant des broches d'alimentation, et traversant l'enveloppe, on fixe lesdites broches dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la cathode puis on fixe l'ensemble cathodique dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel, l'ensemble cathodique étant solidaire d'une portion de l'enveloppe, on fixe ladite portion de l'enveloppe sur une autre portion de l'enveloppe solidaire de l'ensemble anodique avec lesdites broches dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel on fixe lesdites broches dans une position alignée par rapport à la cathode.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel on fixe l'ensemble cathodique dans une position alignée par rapport à la gaine.

11. Dispositif d'émission de rayons X (11), caractérisé par le fait qu' comprend une gaine (20) percée d'une fenêtre (21) et un tube à rayons X (19) disposé dans ladite gaine, le tube à rayons X comprenant un ensemble anodique (23) pourvu d'une anode ( un ensemble cathodique (48) pourvu d'une cathode (16) et une enveloppe (18), l'anode et la cathode étant disposées dans l'enveloppe pour émettre un faisceau de rayons X passant par la fenêtre, l'ensemble anodique comprenant un moyen de positionnement longitudinal du tube à rayons X dans la gaine et l'ensemble cathodique comprend un moyen positionnement angulaire du tube à rayons X dans gaine autour d'un axe longitudinal.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérise par le fait que l'ensemble anodique comprend une surface de référence (31) apte à coopérer par contact avec une surface de référence (41) correspondante formée sur la gaine.

13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caracterisé par le fait que l'ensemble cathodique comprend des broches d'alimentation (51) traversant l'enveloppe, lesdites broches étant fixées dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la cathode, l'ensemble cathodique étant fixée dans une position angulaire prédéterminée par rapport à la gaine.