FR2862805A1 - Collimateur, irradiateur a rayons x et appareil a rayons x - Google Patents
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Abstract
On propose un collimateur dont la taille peut être réduite sans utiliser de matériau spécial et sans sacrifier une ouverture. Ce collimateur comprend une paire de premiers éléments plats (512, 512') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats, et une paire de deuxièmes éléments plats (514, 514') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières (516, 516'), et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation.
Description
Collimateur, irradiateur à rayons X et appareil à rayons X
La présente invention concerne un collimateur, un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X. En particulier, la présente invention concerne un collimateur servant à définir une plage d'irradiation aux rayons X, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X tous deux pourvus de ce collimateur.
Dans un irradiateur à rayons X, on utilise un collimateur pour définir une plage d'irradiation aux rayons X. Le collimateur a une ouverture qui permet le passage de rayons X à travers celle-ci. La partie du collimateur autre que l'ouverture ne permet pas le passage des rayons X. Le degré d'ouverture de cette ouverture est variable, grâce à quoi la plage d'irradiation aux rayons X peut être ajustée. Le collimateur muni de cette ouverture réglable comporte des éléments plats mobiles, c'est-à-dire des lamelles, qui possèdent une capacité d'absorption des rayons X. On utilise une paire de lamelles ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre. Les deux lamelles sont mobiles dans des directions opposées l'une à l'autre dans un plan parallèle à leurs surfaces. Pour élargir l'ouverture, on déplace les lamelles dans des directions opposées, tandis que pour rétrécir l'ouverture, on rapproche les lamelles l'une de l'autre.
Pour réduire la taille du collimateur sans sacrifier la plage réglable de l'ouverture, on a proposé un irradiateur à rayons X dans lequel les lamelles sont faites d'un matériau flexible et sont enroulées sur des tambours pour élargir leur ouverture, alors qu'elles sont libérées des tambours pour rétrécir l'ouverture (voir par exemple la demande de brevet japonais publiée non examinée n[deg.] 2002-355242, pages 2-3, figures 1 et 2).
Dans le collimateur conventionnel décrit ci-dessus, se pose le problème du matériau à utiliser pour les lamelles, à savoir un matériau flexible et présentant une capacité d'absorption des rayons X élevée.
En conséquence, un objet de la présente invention est de proposer un collimateur dont la taille peut être réduite sans utiliser aucun matériau spécial et sans sacrifier la plage réglable d'une ouverture, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X tous deux munis de ce collimateur.
(1) Dans un aspect de la présente invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un collimateur comprenant : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
(2) Dans un autre aspect de la présente invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un irradiateur à rayons X comprenant un tube à rayons X et un collimateur pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X. Le collimateur comprend : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
(3) Dans un autre aspect encore de l'invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un appareil à rayons X comprenant un tube à rayons X, un collimateur pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X et appliquer les rayons X collimatés à un objet à radiographier, et un moyen formant détecteur pour détecter les rayons X qui sont passés à travers l'objet à radiographier. Le collimateur comprend : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
Dans les aspects de la présente invention décrits ci-dessus, étant donné que les deuxièmes éléments plats qui constituent des lamelles en même temps que les premiers éléments plats peuvent être plies en zigzag au moyen de charnières, il est possible de réduire la taille extérieure du collimateur sans utiliser aucun matériau spécial comme un matériau souple absorbant les rayons X et sans sacrifier la plage réglable de l'ouverture. Dans les aspects de la présente invention décrits ci-dessus, il est préférable, pour la définition d'une plage d'irradiation aux rayons X dans deux directions perpendiculaires entre elles, que le collimateur comprenne en outre : une paire de troisièmes éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces et perpendiculaire à la direction de déplacement des premiers éléments plats, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats ; et une paire de quatrièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des troisièmes éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture. Pour augmenter le degré de liberté lors de l'établissement d'une plage d'irradiation dans la direction de déplacement de la paire de premiers éléments plats, il est préférable que les deux premiers éléments plats soient mobiles indépendamment l'un de l'autre. De même, pour augmenter le degré de liberté lors de l'établissement d'une plage d'irradiation dans la direction de déplacement de la paire de troisièmes éléments plats, il est préférable que les deux troisièmes éléments plats soient mobiles indépendamment l'un de l'autre.
Selon la présente invention, il est possible de fournir un collimateur dont la taille peut être réduite sans utiliser de matériau spécial et sans sacrifier l'ouverture, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X pourvu du collimateur.
Les objets et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre une construction schématique d'un appareil à rayons X ; la figure 2 illustre la structure d'une partie principale d'une plaque de collimation ; la figure 3 illustre la structure d'un mécanisme d'entraînement ; la figure 4 illustre la structure d'un mécanisme de liaison ; et la figure 5 montre dans quel état une ouverture est formée.
Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en détail ci-dessous en référence aux dessins annexés. La figure 1 illustre une construction schématique d'un appareil à rayons X selon un mode de réalisation de la présente invention. Avec la structure de cet appareil, on montre un exemple fonctionnel de l'appareil selon la présente invention.
Dans l'appareil à rayons X, comme montré sur cette figure, le faisceau de rayons X émis par un tube 1 à rayons X est ajusté au moyen d'un diaphragme 3 à rayons X puis est collimaté par une plaque de collimation 500 placée dans un collimateur 5, puis le faisceau de rayons X collimaté est dirigé sur un objet 7 à radiographier et les rayons X qui ont traversé l'objet 7 sont détectés par un détecteur 9. Le tube 1 à rayons X est un exemple fonctionnel du tube à rayons X utilisé dans la présente invention. Le collimateur 5 est un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Le détecteur 9 est un exemple fonctionnel du détecteur utilisé dans la présente invention.
La partie constituée du tube 1 à rayons X, du diaphragme 3 à rayons X et du collimateur 5 est un exemple fonctionnel de l'irradiateur à rayons X selon la présente invention. Avec la structure de cette partie, on montre un exemple fonctionnel de l'irradiateur à rayons X selon la présente invention. Le collimateur 5 est un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Avec la structure de la partie en question, on montre un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Le tube 1 à rayons X comporte une anode 101 et une cathode 103, et le faisceau de rayons X est émis à partir d'un point de collision (point focal) d'électrons qui sont émis par la cathode 103 vers l'anode 101. Le faisceau de rayons X ainsi émis passe dans le diaphragme 3 à rayons X et dans le collimateur 5 pour arriver sur un objet à radiographier. Le diaphragme 3 à rayons X est fait d'un matériau absorbant les rayons X, par exemple du plomb.
La plaque de collimation 500 du collimateur 5 est également faite d'un matériau absorbant les rayons X comme du plomb, par exemple.
Le diaphragme 3 à rayons X met les rayons X émis par le tube 1 à rayons X sous la forme d'un faisceau pyramidal, avec le foyer des rayons X sur l'anode 101 comme sommet. Grâce à une ouverture formée par la plaque de collimation 500 du collimateur 5, on définit un champ d'irradiation V de rayons X. Cette ouverture est variable, ce qui permet d'ajuster le champ d'irradiation V de rayons X.
La plaque de collimation 500 du collimateur 5 va maintenant être décrite plus en détail. La figure 2 illustre la structure de la partie principale de la plaque de collimation 500. Comme montré sur cette figure, la plaque de collimation 500 comporte une lamelle supérieure 510 et une lamelle inférieure 520 qui sont disposées respectivement en deux étages, supérieur et inférieur. Sur la même figure, on a trois directions x, y et z perpendiculaires entre elles, où z représente la direction verticale. Les rayons X sont émis par le dessus.
La lamelle supérieure 510 comporte une paire de plaques horizontales 512 et 512'. Les plaques horizontales 512 et 512' sont rectangulaires et sont faites d'un matériau absorbant les rayons X, par exemple du plomb. Les plaques horizontales 512 et 512' se trouvent dans un seul et même plan horizontal et leurs grands côtés sont parallèles entre eux, tandis que leurs paires correspondantes de petits côtés se trouvent chacune sur une seule et même ligne droite. Les plaques horizontales 512 et 512' sont mobiles dans la direction de leurs petits côtés (direction x), ce qui permet le réglage de la distance "a" entre leurs faces d'extrémité opposées. Les plaques horizontales
512 et 512' sont un exemple fonctionnel des premiers éléments plats utilisés dans la présente invention.
La position des plaques horizontales 512 et 512' peut être réglée indépendamment l'une de l'autre. Un exemple de mécanisme d'entraînement qui permet ce réglage de position est montré en figure 3. Comme montré sur cette figure, les plaques horizontales 512 et 512' sont pourvues respectivement de bras 601 et 601' qui s'étendent dans la direction y. Les parties d'extrémité des bras 601 et 601' sont en prise respectivement avec des axes 603 et 603'.
Les axes 603 et 603' sont des axes parallèles qui s'étendent dans la direction x et sont espacés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée dans la direction z. Le bras 601' est coudé afin de mettre la plaque horizontale 512' à la même hauteur que la plaque horizontale 512 dans la direction z.
Les axes 603 et 603' sont filetés sur toute leur longueur. Les parties des bras 601 et 601 ' en prise avec les axes 603 et 603' sont filetées intérieurement de manière correspondante. Un moteur 605 est monté sur une extrémité de l'axe 603, et un moteur 605' est monté sur une extrémité de l'axe 603'. Le moteur 605 est capable d'effectuer une rotation avant et arrière. Les moteurs 605 et 605' sont commandés indépendamment, chacun par un moyen de commande (non représenté). Comme on peut le voir en figure 2, deux plaques pliantes 514 et 514' sont connectées respectivement à la plaque horizontale 512 et à la plaque horizontale 512'. Une extrémité de chacune des plaques pliantes 514 et 514' est connectée respectivement à chaque face d'extrémité des plaques horizontales 512 et 512' sur le côté opposé aux faces d'extrémité mutuellement opposées des plaques horizontales, tandis que l'autre extrémité de chacune des plaques pliantes 514 et 514' est connectée respectivement à une partie de fixation.
Les deux plaques pliantes 514 et 514' sont aussi faites d'un matériau absorbant les rayons X comme le plomb, par exemple. Par exemple, les plaque pliantes 514 et 514' sont constituées chacune d'une plaque quadruple pouvant être pliée en zigzag. Le nombre de parties pliées n'est pas limité à quatre, et peut être n'importe quel autre nombre approprié. Les parties pliées des plaques pliantes 514 et 514' sont constituées par des charnières 516 et 516'. Les charnières 516 et 516' sont aussi faites d'un matériau, tel que le plomb, ne laissant pas passer les rayons X. Les plaques pliantes 514 et 514' sont un exemple fonctionnel des deuxièmes éléments plats utilisés dans la présente invention.
Les plaques pliantes 514 et 514' sont pourvues de mécanismes de liaison aux deux faces d'extrémité des charnières, dont un exemple est montré en figure 4. Comme on peut le voir sur cette figure, des mécanismes de liaison
700 et 700' sont placés sur une face d'extrémité et sur une face d'extrémité opposée des plaques pliantes 514 et 514'.
Les mécanismes de liaison 700 et 700' ont des parties pliées symétriques par rapport aux parties pliées des plaques pliantes 514 et 514' et sont montés sur les faces d'extrémité des plaques pliantes 514 et 514' au moyen d'axes rotatifs 718 et 718' afin de pouvoir être plies au moyen des charnières 716 et 716'. Avec ces mécanismes de liaison 700 et 700', les parties intermédiaires des plaques pliantes 514 et 514' sont empêchées de s'arquer.
La lamelle inférieure 520 a aussi la même structure que la lamelle supérieure 510. A savoir, la lamelle inférieure 520 comporte une paire de plaques horizontales rectangulaires 522 et 522', faites d'un matériau absorbant les rayons X, comme du plomb, par exemple. Les plaques horizontales 522 et 522' se trouvent dans un seul et même plan horizontal et leurs grands côtés sont parallèles entre eux, tandis que leurs paires correspondantes de petits côtés se trouvent chacune sur une seule et même ligne droite.
Le plan horizontal dans lequel se trouvent les plaques horizontales 522 et 522' est sous-jacent au plan horizontal dans lequel se trouvent les plaques horizontales 512 et 512' de la lamelle supérieure 510. La direction des grands côtés des plaques horizontales 522 et 522' est perpendiculaire à la direction des grands côtés des plaques horizontales 512 et 512' de la lamelle supérieure 510.
Les plaques horizontales 522 et 522' sont mobiles dans la direction de leurs petits côtés (direction y), grâce à quoi la distance "b" entre leurs faces d'extrémité mutuellement opposées peut être réglée. Un ajustement de la position des plaques horizontales 522 et 522' est effectué par un mécanisme d'entraînement similaire à celui montré en figure 3. Les plaques horizontales 522 et 522' sont un exemple fonctionnel des troisièmes éléments plats utilisés dans la présente invention.
Deux plaques pliantes 524 et 524' sont connectées aux plaques horizontales 522 et 522', respectivement. Plus précisément, une extrémité de chacune des plaques pliantes 524 et 524' est connectée à une face d'extrémité de chacune des plaques horizontales 522 et 522' sur le côté opposé aux faces mutuellement opposées des plaques horizontales, tandis que l'autre extrémité de chacune des plaques pliantes 524 et 524' est connectée respectivement à une partie de fixation.
Les deux plaques pliantes 524 et 524' sont également faites d'un matériau absorbant les rayons X, comme du plomb, par exemple. Les plaques pliantes 524 et 524' sont constituées, par exemple, d'une plaque quadruple pouvant être pliée en zigzag. Le nombre de parties pliées n'est pas limité à quatre, et peut être n'importe quel autre nombre approprié. Les parties pliées des plaques pliantes 524 et 524' sont constituées par des charnières 526 et 526'. Les charnières 526 et 526' sont aussi faites d'un matériau, tel que le plomb, ne laissant pas passer les rayons X. Les plaques pliantes 524 et 524' sont un exemple fonctionnel des quatrièmes éléments plats utilisés dans la présente invention. Les plaques pliantes 524 et 524' sont pourvues, aux deux faces d'extrémité des charnières, de mécanismes de liaison similaires à ceux montrés en figure 4 pour empêcher leurs parties intermédiaires de s'arquer.
Avec la plaque de collimation 500 présentée ci-dessus, on forme une ouverture quadrangulaire de dimension a x b, comme montré en figure 5, pour le faisceau de rayons X émis par le tube 1 à rayons X. Puisque la position des quatre plaques horizontales 512, 512', 522 et 522' peut être changée de manière indépendante, les dimensions a et b dans les deux directions de l'ouverture peuvent être réglées indépendamment, et une position bidimensionnelle de l'ouverture est aussi réglable à volonté. Dans ce cas, puisque les plaques pliantes 514, 514', 524 et 524' sont adaptées pour s'étendre et se contracter selon la position des plaques horizontales 512, 512', 522 et 522', la taille extérieure de la plaque de collimation 500 n'augmente pas même si l'ouverture est élargie, ce qui permet de réduire la taille du collimateur. Par ailleurs, puisque les plaques horizontales 512, 512', 522 et 522' et les plaques de pliage 514, 514', 524, 524' peuvent toutes être fabriquées à partir de plaques de plomb, par exemple, aucun matériau spécial n'est nécessaire. Dans le cas où la dimension a ou b de l'ouverture doit toujours être fixe, les plaques situées de ce côté peuvent être constituées, par exemple, de plaques de plomb qui définissent une ouverture fixe.
Nomenclature des dessins
Fig. 1
1 Tube à rayons X
101 Anode
103 Cathode
3 Diaphragme à rayons X
5 Collimateur
500 Plaque de collimation
7 Objet
9 Détecteur
Fig. 2
514, 524 Plaque pliante 512, 522 Plaque horizontale 510 Lamelle supérieure 520 Lamelle inférieure 516 Charnière
Fig. 3
605' Moteur 603' Axe 601 Bras
Fig. 4
700 Mécanisme de liaison 716 Charnière 718 Axe rotatif
La présente invention concerne un collimateur, un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X. En particulier, la présente invention concerne un collimateur servant à définir une plage d'irradiation aux rayons X, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X tous deux pourvus de ce collimateur.
Dans un irradiateur à rayons X, on utilise un collimateur pour définir une plage d'irradiation aux rayons X. Le collimateur a une ouverture qui permet le passage de rayons X à travers celle-ci. La partie du collimateur autre que l'ouverture ne permet pas le passage des rayons X. Le degré d'ouverture de cette ouverture est variable, grâce à quoi la plage d'irradiation aux rayons X peut être ajustée. Le collimateur muni de cette ouverture réglable comporte des éléments plats mobiles, c'est-à-dire des lamelles, qui possèdent une capacité d'absorption des rayons X. On utilise une paire de lamelles ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre. Les deux lamelles sont mobiles dans des directions opposées l'une à l'autre dans un plan parallèle à leurs surfaces. Pour élargir l'ouverture, on déplace les lamelles dans des directions opposées, tandis que pour rétrécir l'ouverture, on rapproche les lamelles l'une de l'autre.
Pour réduire la taille du collimateur sans sacrifier la plage réglable de l'ouverture, on a proposé un irradiateur à rayons X dans lequel les lamelles sont faites d'un matériau flexible et sont enroulées sur des tambours pour élargir leur ouverture, alors qu'elles sont libérées des tambours pour rétrécir l'ouverture (voir par exemple la demande de brevet japonais publiée non examinée n[deg.] 2002-355242, pages 2-3, figures 1 et 2).
Dans le collimateur conventionnel décrit ci-dessus, se pose le problème du matériau à utiliser pour les lamelles, à savoir un matériau flexible et présentant une capacité d'absorption des rayons X élevée.
En conséquence, un objet de la présente invention est de proposer un collimateur dont la taille peut être réduite sans utiliser aucun matériau spécial et sans sacrifier la plage réglable d'une ouverture, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X tous deux munis de ce collimateur.
(1) Dans un aspect de la présente invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un collimateur comprenant : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
(2) Dans un autre aspect de la présente invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un irradiateur à rayons X comprenant un tube à rayons X et un collimateur pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X. Le collimateur comprend : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
(3) Dans un autre aspect encore de l'invention, pour résoudre le problème mentionné plus haut, on propose un appareil à rayons X comprenant un tube à rayons X, un collimateur pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X et appliquer les rayons X collimatés à un objet à radiographier, et un moyen formant détecteur pour détecter les rayons X qui sont passés à travers l'objet à radiographier. Le collimateur comprend : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
Dans les aspects de la présente invention décrits ci-dessus, étant donné que les deuxièmes éléments plats qui constituent des lamelles en même temps que les premiers éléments plats peuvent être plies en zigzag au moyen de charnières, il est possible de réduire la taille extérieure du collimateur sans utiliser aucun matériau spécial comme un matériau souple absorbant les rayons X et sans sacrifier la plage réglable de l'ouverture. Dans les aspects de la présente invention décrits ci-dessus, il est préférable, pour la définition d'une plage d'irradiation aux rayons X dans deux directions perpendiculaires entre elles, que le collimateur comprenne en outre : une paire de troisièmes éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces et perpendiculaire à la direction de déplacement des premiers éléments plats, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats ; et une paire de quatrièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des troisièmes éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture. Pour augmenter le degré de liberté lors de l'établissement d'une plage d'irradiation dans la direction de déplacement de la paire de premiers éléments plats, il est préférable que les deux premiers éléments plats soient mobiles indépendamment l'un de l'autre. De même, pour augmenter le degré de liberté lors de l'établissement d'une plage d'irradiation dans la direction de déplacement de la paire de troisièmes éléments plats, il est préférable que les deux troisièmes éléments plats soient mobiles indépendamment l'un de l'autre.
Selon la présente invention, il est possible de fournir un collimateur dont la taille peut être réduite sans utiliser de matériau spécial et sans sacrifier l'ouverture, ainsi qu'un irradiateur à rayons X et un appareil à rayons X pourvu du collimateur.
Les objets et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre une construction schématique d'un appareil à rayons X ; la figure 2 illustre la structure d'une partie principale d'une plaque de collimation ; la figure 3 illustre la structure d'un mécanisme d'entraînement ; la figure 4 illustre la structure d'un mécanisme de liaison ; et la figure 5 montre dans quel état une ouverture est formée.
Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en détail ci-dessous en référence aux dessins annexés. La figure 1 illustre une construction schématique d'un appareil à rayons X selon un mode de réalisation de la présente invention. Avec la structure de cet appareil, on montre un exemple fonctionnel de l'appareil selon la présente invention.
Dans l'appareil à rayons X, comme montré sur cette figure, le faisceau de rayons X émis par un tube 1 à rayons X est ajusté au moyen d'un diaphragme 3 à rayons X puis est collimaté par une plaque de collimation 500 placée dans un collimateur 5, puis le faisceau de rayons X collimaté est dirigé sur un objet 7 à radiographier et les rayons X qui ont traversé l'objet 7 sont détectés par un détecteur 9. Le tube 1 à rayons X est un exemple fonctionnel du tube à rayons X utilisé dans la présente invention. Le collimateur 5 est un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Le détecteur 9 est un exemple fonctionnel du détecteur utilisé dans la présente invention.
La partie constituée du tube 1 à rayons X, du diaphragme 3 à rayons X et du collimateur 5 est un exemple fonctionnel de l'irradiateur à rayons X selon la présente invention. Avec la structure de cette partie, on montre un exemple fonctionnel de l'irradiateur à rayons X selon la présente invention. Le collimateur 5 est un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Avec la structure de la partie en question, on montre un exemple fonctionnel du collimateur utilisé dans la présente invention. Le tube 1 à rayons X comporte une anode 101 et une cathode 103, et le faisceau de rayons X est émis à partir d'un point de collision (point focal) d'électrons qui sont émis par la cathode 103 vers l'anode 101. Le faisceau de rayons X ainsi émis passe dans le diaphragme 3 à rayons X et dans le collimateur 5 pour arriver sur un objet à radiographier. Le diaphragme 3 à rayons X est fait d'un matériau absorbant les rayons X, par exemple du plomb.
La plaque de collimation 500 du collimateur 5 est également faite d'un matériau absorbant les rayons X comme du plomb, par exemple.
Le diaphragme 3 à rayons X met les rayons X émis par le tube 1 à rayons X sous la forme d'un faisceau pyramidal, avec le foyer des rayons X sur l'anode 101 comme sommet. Grâce à une ouverture formée par la plaque de collimation 500 du collimateur 5, on définit un champ d'irradiation V de rayons X. Cette ouverture est variable, ce qui permet d'ajuster le champ d'irradiation V de rayons X.
La plaque de collimation 500 du collimateur 5 va maintenant être décrite plus en détail. La figure 2 illustre la structure de la partie principale de la plaque de collimation 500. Comme montré sur cette figure, la plaque de collimation 500 comporte une lamelle supérieure 510 et une lamelle inférieure 520 qui sont disposées respectivement en deux étages, supérieur et inférieur. Sur la même figure, on a trois directions x, y et z perpendiculaires entre elles, où z représente la direction verticale. Les rayons X sont émis par le dessus.
La lamelle supérieure 510 comporte une paire de plaques horizontales 512 et 512'. Les plaques horizontales 512 et 512' sont rectangulaires et sont faites d'un matériau absorbant les rayons X, par exemple du plomb. Les plaques horizontales 512 et 512' se trouvent dans un seul et même plan horizontal et leurs grands côtés sont parallèles entre eux, tandis que leurs paires correspondantes de petits côtés se trouvent chacune sur une seule et même ligne droite. Les plaques horizontales 512 et 512' sont mobiles dans la direction de leurs petits côtés (direction x), ce qui permet le réglage de la distance "a" entre leurs faces d'extrémité opposées. Les plaques horizontales
512 et 512' sont un exemple fonctionnel des premiers éléments plats utilisés dans la présente invention.
La position des plaques horizontales 512 et 512' peut être réglée indépendamment l'une de l'autre. Un exemple de mécanisme d'entraînement qui permet ce réglage de position est montré en figure 3. Comme montré sur cette figure, les plaques horizontales 512 et 512' sont pourvues respectivement de bras 601 et 601' qui s'étendent dans la direction y. Les parties d'extrémité des bras 601 et 601' sont en prise respectivement avec des axes 603 et 603'.
Les axes 603 et 603' sont des axes parallèles qui s'étendent dans la direction x et sont espacés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée dans la direction z. Le bras 601' est coudé afin de mettre la plaque horizontale 512' à la même hauteur que la plaque horizontale 512 dans la direction z.
Les axes 603 et 603' sont filetés sur toute leur longueur. Les parties des bras 601 et 601 ' en prise avec les axes 603 et 603' sont filetées intérieurement de manière correspondante. Un moteur 605 est monté sur une extrémité de l'axe 603, et un moteur 605' est monté sur une extrémité de l'axe 603'. Le moteur 605 est capable d'effectuer une rotation avant et arrière. Les moteurs 605 et 605' sont commandés indépendamment, chacun par un moyen de commande (non représenté). Comme on peut le voir en figure 2, deux plaques pliantes 514 et 514' sont connectées respectivement à la plaque horizontale 512 et à la plaque horizontale 512'. Une extrémité de chacune des plaques pliantes 514 et 514' est connectée respectivement à chaque face d'extrémité des plaques horizontales 512 et 512' sur le côté opposé aux faces d'extrémité mutuellement opposées des plaques horizontales, tandis que l'autre extrémité de chacune des plaques pliantes 514 et 514' est connectée respectivement à une partie de fixation.
Les deux plaques pliantes 514 et 514' sont aussi faites d'un matériau absorbant les rayons X comme le plomb, par exemple. Par exemple, les plaque pliantes 514 et 514' sont constituées chacune d'une plaque quadruple pouvant être pliée en zigzag. Le nombre de parties pliées n'est pas limité à quatre, et peut être n'importe quel autre nombre approprié. Les parties pliées des plaques pliantes 514 et 514' sont constituées par des charnières 516 et 516'. Les charnières 516 et 516' sont aussi faites d'un matériau, tel que le plomb, ne laissant pas passer les rayons X. Les plaques pliantes 514 et 514' sont un exemple fonctionnel des deuxièmes éléments plats utilisés dans la présente invention.
Les plaques pliantes 514 et 514' sont pourvues de mécanismes de liaison aux deux faces d'extrémité des charnières, dont un exemple est montré en figure 4. Comme on peut le voir sur cette figure, des mécanismes de liaison
700 et 700' sont placés sur une face d'extrémité et sur une face d'extrémité opposée des plaques pliantes 514 et 514'.
Les mécanismes de liaison 700 et 700' ont des parties pliées symétriques par rapport aux parties pliées des plaques pliantes 514 et 514' et sont montés sur les faces d'extrémité des plaques pliantes 514 et 514' au moyen d'axes rotatifs 718 et 718' afin de pouvoir être plies au moyen des charnières 716 et 716'. Avec ces mécanismes de liaison 700 et 700', les parties intermédiaires des plaques pliantes 514 et 514' sont empêchées de s'arquer.
La lamelle inférieure 520 a aussi la même structure que la lamelle supérieure 510. A savoir, la lamelle inférieure 520 comporte une paire de plaques horizontales rectangulaires 522 et 522', faites d'un matériau absorbant les rayons X, comme du plomb, par exemple. Les plaques horizontales 522 et 522' se trouvent dans un seul et même plan horizontal et leurs grands côtés sont parallèles entre eux, tandis que leurs paires correspondantes de petits côtés se trouvent chacune sur une seule et même ligne droite.
Le plan horizontal dans lequel se trouvent les plaques horizontales 522 et 522' est sous-jacent au plan horizontal dans lequel se trouvent les plaques horizontales 512 et 512' de la lamelle supérieure 510. La direction des grands côtés des plaques horizontales 522 et 522' est perpendiculaire à la direction des grands côtés des plaques horizontales 512 et 512' de la lamelle supérieure 510.
Les plaques horizontales 522 et 522' sont mobiles dans la direction de leurs petits côtés (direction y), grâce à quoi la distance "b" entre leurs faces d'extrémité mutuellement opposées peut être réglée. Un ajustement de la position des plaques horizontales 522 et 522' est effectué par un mécanisme d'entraînement similaire à celui montré en figure 3. Les plaques horizontales 522 et 522' sont un exemple fonctionnel des troisièmes éléments plats utilisés dans la présente invention.
Deux plaques pliantes 524 et 524' sont connectées aux plaques horizontales 522 et 522', respectivement. Plus précisément, une extrémité de chacune des plaques pliantes 524 et 524' est connectée à une face d'extrémité de chacune des plaques horizontales 522 et 522' sur le côté opposé aux faces mutuellement opposées des plaques horizontales, tandis que l'autre extrémité de chacune des plaques pliantes 524 et 524' est connectée respectivement à une partie de fixation.
Les deux plaques pliantes 524 et 524' sont également faites d'un matériau absorbant les rayons X, comme du plomb, par exemple. Les plaques pliantes 524 et 524' sont constituées, par exemple, d'une plaque quadruple pouvant être pliée en zigzag. Le nombre de parties pliées n'est pas limité à quatre, et peut être n'importe quel autre nombre approprié. Les parties pliées des plaques pliantes 524 et 524' sont constituées par des charnières 526 et 526'. Les charnières 526 et 526' sont aussi faites d'un matériau, tel que le plomb, ne laissant pas passer les rayons X. Les plaques pliantes 524 et 524' sont un exemple fonctionnel des quatrièmes éléments plats utilisés dans la présente invention. Les plaques pliantes 524 et 524' sont pourvues, aux deux faces d'extrémité des charnières, de mécanismes de liaison similaires à ceux montrés en figure 4 pour empêcher leurs parties intermédiaires de s'arquer.
Avec la plaque de collimation 500 présentée ci-dessus, on forme une ouverture quadrangulaire de dimension a x b, comme montré en figure 5, pour le faisceau de rayons X émis par le tube 1 à rayons X. Puisque la position des quatre plaques horizontales 512, 512', 522 et 522' peut être changée de manière indépendante, les dimensions a et b dans les deux directions de l'ouverture peuvent être réglées indépendamment, et une position bidimensionnelle de l'ouverture est aussi réglable à volonté. Dans ce cas, puisque les plaques pliantes 514, 514', 524 et 524' sont adaptées pour s'étendre et se contracter selon la position des plaques horizontales 512, 512', 522 et 522', la taille extérieure de la plaque de collimation 500 n'augmente pas même si l'ouverture est élargie, ce qui permet de réduire la taille du collimateur. Par ailleurs, puisque les plaques horizontales 512, 512', 522 et 522' et les plaques de pliage 514, 514', 524, 524' peuvent toutes être fabriquées à partir de plaques de plomb, par exemple, aucun matériau spécial n'est nécessaire. Dans le cas où la dimension a ou b de l'ouverture doit toujours être fixe, les plaques situées de ce côté peuvent être constituées, par exemple, de plaques de plomb qui définissent une ouverture fixe.
Nomenclature des dessins
Fig. 1
1 Tube à rayons X
101 Anode
103 Cathode
3 Diaphragme à rayons X
5 Collimateur
500 Plaque de collimation
7 Objet
9 Détecteur
Fig. 2
514, 524 Plaque pliante 512, 522 Plaque horizontale 510 Lamelle supérieure 520 Lamelle inférieure 516 Charnière
Fig. 3
605' Moteur 603' Axe 601 Bras
Fig. 4
700 Mécanisme de liaison 716 Charnière 718 Axe rotatif
Claims (12)
1. Collimateur (5), caractérisé en ce qu'il comprend : une paire de premiers éléments plats (512, 512') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats (514, 514') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières (516, 516'), et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
2. Collimateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de la paire de premiers éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
3. Collimateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : une paire de troisièmes éléments plats (522, 522') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces et perpendiculaire à la direction de déplacement des premiers éléments plats, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats ; et une paire de quatrièmes éléments plats (524, 524') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières (526, 526'), et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des troisièmes éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
4. Collimateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de la paire de troisièmes éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
5. Irradiateur à rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend : un tube (1) à rayons X ; et un collimateur (5) pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X, le collimateur comprenant : une paire de premiers éléments plats (512, 512') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats (514, 514') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
6. Irradiateur à rayons X selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de la paire de premiers éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
7. Irradiateur à rayons X selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collimateur (5) comprend en outre : une paire de troisièmes éléments plats (522, 522') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces et perpendiculaire à la direction de déplacement des premiers éléments plats, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats ; et une paire de quatrièmes éléments plats (524, 524') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières (526, 526'), et est connecté en une de ses
extrémités à une extrémité de chacun des troisièmes éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
8. Irradiateur à rayons X selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de la paire de troisièmes éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
9. Appareil à rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend : un tube (1) à rayons X ; un collimateur (5) pour collimater les rayons X émis par le tube à rayons X et appliquer les rayons X collimatés à un objet à radiographier (7) ; et un moyen formant détecteur (9) pour détecter les rayons X qui sont passés à travers l'objet à radiographier, le collimateur comprenant : une paire de premiers éléments plats ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à leurs surfaces, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats ; et une paire de deuxièmes éléments plats dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières, et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des premiers éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des premiers éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
10. Appareil à rayons X selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments de la paire de premiers éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
11. Appareil à rayons X selon la revendication 9, caractérisé en ce que le collimateur (5) comprend en outre : une paire de troisièmes éléments plats (522, 522') ayant une capacité d'absorption des rayons X, mobiles dans une direction parallèle à
leurs surfaces et perpendiculaire à la direction de déplacement des premiers éléments plats, et ayant des faces d'extrémité respectives en face l'une de l'autre, une ouverture laissant passer les rayons X étant définie par un espacement entre les faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats ; et une paire de quatrièmes éléments plats (524, 524') dont chacun présente une capacité d'absorption des rayons X, est capable d'être plié en zigzag au moyen de charnières (526, 526'), et est connecté en une de ses extrémités à une extrémité de chacun des troisièmes éléments plats du côté opposé aux faces d'extrémité opposées des troisièmes éléments plats et connecté en son autre extrémité à une partie de fixation afin d'intercepter d'autres rayons X que les rayons X passant par l'ouverture.
12. Appareil à rayons X selon la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments de la paire de troisièmes éléments plats sont mobiles indépendamment l'un de l'autre.
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