FR2893760A1 - Tube a rayons x, de conception robuste et avec une grande etancheite et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

On prévoit un tube à rayons X comportant une enceinte où sont produits des rayons X, dans l'enceinte, une cathode et une cartouche comportant un arbre d'anode (7), un support d'arbre d'anode (11), des paliers (13,14) maintenant, grâce aux support, l'arbre d'anode dans une chambre (12). L'anode est fixée sur son arbre d'anode, en sortie du support et tourne en regard de la cathode. Afin d'améliorer la robustesse de la cartouche, le support comporte une paroi (16) et une bague (17), en sortie de l'arbre d'anode et à l'endroit d'un palier (14), de sorte qu'une face (18) périphérique externe d'appui soit en contact simultané avec une face intérieure longitudinale (19) de la paroi et avec une face intérieure longitudinale (20) de la bague.

Description

Tube à rayons X, de conception robuste et avec une grande étanchéité et

son procédé de fabrication

La présente invention a pour objet un tube à rayons X à anode tournante. De préférence ce tube comporte une cartouche, de conception robuste. Le but de l'invention est d'obtenir une grande étanchéité. L'invention concerne également un procédé de fabrication. Elle est utilisable dans le domaine de l'imagerie médicale, et aussi dans le domaine du contrôle non destructif lorsque des tubes à rayons X de grande puissance sont utilisés.

Dans le domaine de la radiologie par rayons X en particulier, de tels rayonnements X sont produits par un tube électronique muni d'une anode en rotation sur un arbre. Un puissant champ électrique créé entre la cathode et l'anode permet à des électrons émis par la cathode de frapper l'anode en générant des rayons X. Pour cette émission, la polarité positive est appliquée sur l'anode par son arbre, la polarité négative sur la cathode. L'isolation de l'ensemble est assurée notamment par des diélectriques, ou par une enceinte partiellement en verre du tube électronique. Quand le tube est utilisé à grande puissance, l'impact des électrons sur l'anode a pour effet d'échauffer anormalement cette anode. Si la puissance est trop forte, une piste émettrice de l'anode peut être détériorée, creusée de trous d'impact. Pour éviter une telle surchauffe, on prévoit de faire tourner l'anode, de façon à présenter devant le flux des électrons une surface toujours renouvelée, toujours froide. Un moteur du tube entraîne donc l'arbre de l'anode librement dans un (ou plusieurs) palier mécanique. Un tel palier est situé dans une chambre d'anode. La chambre d'anode est elle-même formée dans un support de l'anode. Le palier est maintenu d'une part par le support d'anode et maintient d'autre part l'arbre de l'anode. En pratique, le palier comporte industriellement des roulements à billes classiques, par opposition à des paliers magnétiques peu utilisés. Le problème présenté par les anodes tournantes provient de l'usure rapide du métal revêtant les billes lors de la rotation de l'arbre dans le palier. La durée de vie est alors d'une centaine d'heures environ, conduisant à une durée d'utilisation du tube de l'ordre de six mois à un an. Pour remédier à ce problème, il a été envisagé, dans un premier temps, de revêtir les billes par du métal, du plomb ou de l'argent sous forme d'une couche fine. Puis, afin de réduire cette usure prématurée de la couche de métal, on prévoit aussi de disposer à l'interface entre les surfaces des billes et l'arbre, entre le palier et l'arbre de l'anode, un film lubrifiant. Dans ce but, on fait couler à l'intérieur de la chambre un liquide conducteur, par exemple, à base de Gallium, Indium et Etain. Un tel liquide est choisi parce qu'il améliore le coefficient de friction, qu'il diminue le bruit des chocs entre les billes et qu'il augmente le transfert de la chaleur, due à l'échauffement de l'anode, vers la partie fixe, soit par convection soit par conduction. D'autres liquides lubrifiants ne sont pas retenus parce qu'ils ont de mauvaises propriétés de dégazage. La puissance exigée par les tubes électroniques augmente pour améliorer le diagnostic. Cette augmentation de puissance conduit à augmenter le poids de l'anode, jusqu'à six à huit kilogrammes. Par conséquent les effets d'accélération au sein du palier deviennent critiques. En outre dans une utilisation dans un tomodensitomètre à rotation continue, à deux tours par seconde, le palier subit une accélération correspondant à environ huit fois l'attraction terrestre g. Il est attendu des vitesses de rotation de trois à quatre tours par seconde. En conséquence, il est particulièrement essentiel de pouvoir conserver au sein de la chambre la totalité du volume du liquide lubrifiant sans que celui-ci ne puisse s'échapper. Pour simplifier la fabrication, on prévoit de réaliser une cartouche de maintien de l'anode. La cartouche est mise en place ensuite dans un corps du tube. Eventuellement, la cartouche peut être amovible pour être remplacée lors de l'entretien. Or une cartouche intégrant à la fois le support, les paliers et l'arbre d'anode, doit nécessairement disposer d'un dispositif d'étanchéité performant en sortie d'arbre d'anode. En effet, avec les masses d'anodes et les vitesses de rotation d'arbre d'anode de plus en plus importantes, quelques gouttelettes de liquide lubrifiant peuvent parvenir à franchir le joint d'étanchéité. Cette fuite de gouttelettes est favorisée par un régime de pressions variables et plus ou moins fortes sur une membrane faisant office de joint. Ces pressions variables sont dues à des tourbillons, ou vortex, dits de Taylor, phénomène toujours présent dès que l'on introduit un fluide dans un tuyau (en l'occurrence ici l'alliage à base de Gallium dans le support) avec, au centre, un axe tournant très rapidement (ici l'arbre d'anode). Le mouvement axial du fluide lubrifiant s'en trouve considérablement affecté au sein de la chambre, ce, principalement à proximité du pourtour de l'arbre d'anode et le long de l'arbre d'anode. En périphérie de la chambre, c'est-à-dire sur le pourtour du support, le phénomène de perturbations de tourbillons de Taylor est moins observé. En sortant de la chambre et en se trouvant à l'intérieur de l'enceinte à vide du tube, ces gouttelettes conductrices génèrent une très forte instabilité de la haute tension présente entre l'anode et la cathode. De plus, ces gouttelettes polluent l'environnement sous vide de l'enceinte du tube. D'autre part la réduction du volume du liquide lubrifiant dans la chambre perturbe l'équilibrage de la rotation de l'arbre d'anode et diminue sa capacité de refroidissement par convection ou par conduction. Cette fuite de gouttelettes peut ainsi essentiellement être occasionnée par un écart trop important, en sortie d'arbre d'anode, entre la surface d'arbre d'anode et une face en regard du support. En effet, cet écart ne doit pas, en moyenne, excéder 30 micromètres. Or cet écart est soumis à des contraintes multiples, notamment les tolérances d'usinage des pièces composant la cartouche, le ou les jeux qui en découlent lors de l'assemblage et lors de la juxtaposition de ces mêmes pièces, et les contraintes thermiques qui imposent, lors des utilisations du tube, des rétractations ou des dilatations des matériaux. Sur ce dernier point, il est utile de préciser que plus le nombre de matériaux et de pièces utilisés dans la fabrication d'un tube est important, plus le risque d'obtenir des valeurs de rétractations dilatations différentes est important. Dans des premières cartouches utilisées, les pièces telles que la paroi, l'arbre d'anode et les paliers étaient toutes usinées en acier avec, par exemple, les pistes de rotation de l'arbre d'anode directement rainurés sur l'arbre. De ce fait, la nature des matériau était la même. Mais l'usage vite imposé d'un liquide lubrifiant à base de Gallium, pour ses propriétés de conduction, de convection et de friction, a nécessité l'emploi de paliers en matériau inoxydable et résistant aux fortes contraintes d'usure et d'oxydation. De ce fait les paliers sont devenus des paliers en céramiques. Ces paliers en céramiques apportent eux-mêmes la nécessité d'un joint capillaire. Un tel joint capillaire est réalisé grâce à la présence d'une bague accolée à la paroi du support et fermant sans contact la chambre autour de la sortie de l'arbre d'anode. Mais, pour les raisons évoquées précédemment, à hauts régimes de puissance du tube, lors de la rotation rapide de l'arbre d'anode, toutes ces contraintes empêchent de conserver un écart moyen de 30 micromètres du joint. Ces contraintes détruisent son étanchéité. La fuite de liquide à base de Gallium dans le vide de l'enceinte pose alors d'importants problèmes de stabilité de la tension entre l'anode et la cathode. Dans l'invention, pour résoudre ces problèmes et donc parer ces contraintes, on propose de réaliser, notamment sous la forme d'une cartouche extrêmement robuste, un joint d'étanchéité performant à tous les régimes de rotation. Dans l'invention, le nombre de pièces constituant le tube, en particulier la cartouche, est réduit au minimum, ainsi que le nombre de matériaux différents composant ces mêmes pièces. Dès lors, on limite le cumul des tolérances de fabrication entre chaque pièce avec les tolérances de dilatation entre chaque type de matériau employé pour chaque pièce. Cette recherche de limitation du nombre de pièces a également ses limites. Car chercher à usiner de trop grosses pièces, par exemple la paroi et la bague réunis, amène à perdre la précision de fabrication nécessaire au bon fonctionnement du joint. La solution consiste donc dans ce cas à limiter le nombre de pièces essentielles telles que l'arbre d'anode, la bague, les paliers, la paroi, le bouchon, l'écrou et les rondelles nécessaire à la fixation de l'ensemble. La solution impose également un nombre limité de matériau pour la fabrication des pièces. De plus, afin de rendre performant et précis l'usinage des pièces, il est prévu de pouvoir insérer les paliers directement à l'intérieur de la paroi du support, puis, dans un second temps, d'assembler l'ensemble. Dans l'invention, dans ce but, on prévoit un assemblage extrêmement robuste grâce à une jonction entre la paroi et la bague. Cette jonction se réalise sur une surface isoplane, transversale à l'axe de rotation de l'arbre d'anode. Cette jonction est située dans un plan médian du palier proche de la sortie de l'arbre d'anode hors de la chambre. Ce palier proche est alors à cheval sur cette paroi et sur cette bague. L'invention a donc pour objet un tube à rayons X comportant: - une enceinte où sont produits des rayons X, - dans l'enceinte, une cartouche munie d'un corps creux et d'un arbre d'anode tournante maintenu dans le corps creux, caractérisé en ce que - le corps comporte une paroi entourant l'arbre d'anode et une bague 5 montée, contre un chant transversal de la paroi, à une extrémité du corps où l'arbre se prolonge en dehors de ce corps pour se fixer sur une tête d'anode, - deux paliers maintiennent l'arbre d'anode dans le corps, - le palier proche de la tête d'anode comporte une face périphérique externe d'appui en contact simultané avec une face intérieure longitudinale 10 de la paroi et avec une face intérieure longitudinale de la bague. Elle a également pour objet un procédé de montage d'une cartouche dans un tube à rayons X, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) on place les deux paliers à chaque extrémité transversale de la 15 paroi cylindrique de sorte que les alésages prévus à chaque extrémité de la paroi et dans son épaisseur permettent d'introduire le palier, coté tête d'anode, jusqu'au plan médian transversal de sa section et le palier, coté queue d'anode, en totalité à l'intérieur de la paroi, b) on place la bague contre le palier se situant coté tête d'anode en 20 recouvrant l'autre moitié de section du palier jusqu'à ce que la surface transversale de la bague soit contre celle de la paroi. A titre de perfectionnement, c) on introduit, coté bague, l'arbre d'anode jusqu'à ce que une platine de fixation de la tête d'anode soit en butée contre la bague, 25 d) de l'autre coté de la paroi où l'arbre d'anode dépasse, on enfile des rondelles faisant office de contre-écrou sur l'arbre puis on visse un écrou sur le pas de vis d'écrou correspondant de l'arbre afin de solidariser l'ensemble, e) on achève la cartouche en fixant une pièce de fermeture comprenant elle-même un dispositif de remplissage-vidage. 30 f) on monte la cartouche fixement dans un tube à rayons X. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - figure 1: une représentation schématique en coupe d'un tube à 35 rayons X selon l'état de la technique et utilisable dans l'invention; - figure 2 et 3: une représentation en coupe d'une cartouche pour un tube selon l'invention, sans et avec une inclinaison exagérée de l'arbre d'anode; - figure 4: une vue éclatée des différentes pièces composant une cartouche d'un tube selon l'invention; figure 5: une représentation en coupe plus complète d'une cartouche utilisée dans l'invention avec son moteur d'entraînement et sa tête d'anode. La figure 1 montre un tube 1 à rayon X selon l'état de la technique. Un tube 1 du même type est concerné par l'invention. Le tube 1 comporte une enceinte 2. Par exemple, l'enceinte 2 est celle délimitée par une paroi 3 du tube 1. Le tube 1 comporte également une anode tournante 4. L'anode tournante 4 est située en regard d'une cathode 5. A l'intérieur de l'enceinte 2 du tube 1 se trouve un moteur 6 d'entraînement en rotation de l'anode 4. L'anode 4 comporte un arbre 7 d'anode. La cathode 5 est située en regard d'une piste 8 d'anode. Lorsque l'anode 4 est alimentée en haute tension, des électrons sont arrachés de la cathode 5 et, sous l'effet d'un puissant champ électrique, viennent frapper la piste 8 d'anode. Sous l'effet de cette percussion, la piste 8 d'anode constituée d'un matériau émissif de rayons X, émet un rayonnement X 9. Le rayonnement 9 sort du tube 1 par une fenêtre 10 réalisée dans la paroi 3. La fenêtre 10 est, par exemple en verre, en un matériau transparent aux rayons X. Elle est étanche à l'air. L'enceinte 2 ainsi formée est mise sous vide. Pour maintenir l'anode 4 en rotation, le tube 1 est muni d'un corps creux 11 formant la cartouche. Ce corps creux 11 comporte une chambre 12. Dans la chambre 12, des paliers 13 et 14 assurent le maintien de l'anode 4 par le corps creux 11. Pour résoudre les problèmes de lubrification et de transport de chaleur lors de la rotation de l'anode 4, il est prévu de remplir la chambre 12 avec un alliage liquide Gallium, Indium, Etain. L'invention préconise une limitation du nombre de pièces composant la cartouche 11. Sur la figure 2, la cartouche 11 comporte ainsi seulement trois parties externes. Une paroi 16 extérieure sous la forme d'un cylindre, une bague 17 coiffant une extrémité de la paroi 16 par où sort l'arbre 7 d'anode, et une pièce de fermeture 15 qui obstrue l'autre extrémité de la paroi 16. La bague 17 est fixe et solidaire de la paroi 16. La pièce de fermeture 15 offre un orifice 15.1 de remplissage-vidage de la chambre 12.

L'obtention d'une très bonne précision dans un jeu de rotation entre l'arbre 7 et la bague 17 reste la priorité dans la construction d'une cartouche avec un liquide lubrifiant à base de Gallium. Ce d'autant que ce jeu dépend des différents jeux présents dans le processus d'assemblage des pièces, des tolérances de fabrication ou d'usinage de ces mêmes pièces et de leur coefficient de dilatation thermique. Le cumul de ces jeux peut impliquer une inclinaison importante de l'arbre 7 d'anode au sein de son support 11 pouvant aller jusqu'au frottement de l'arbre 7 d'anode sur la bague 17 (figure 3).

Aussi, il est nécessaire d'intégrer l'ensemble de ces paramètres dans la construction de la cartouche. Pour cela, la solution selon l'invention prévoit de pouvoir introduire les paliers 13 et 14 directement dans la paroi 16 puis de fixer la bague 17 contre la paroi 16, puis d'introduire l'arbre 7 d'anode au centre de l'ensemble ainsi constitué. Cette introduction se poursuit jusqu'à ce qu'une butée de l'arbre 7 soit en butée sur le palier 14 du coté d'une platine de fixation de la tête d'anode. Puis on ferme la cartouche 11, en queue d'anode, par une pièce de fermeture 15 venant se fixer ou se visser sur la paroi 16. La paroi 16 comporte à cet effet un chant transversal 22 dont le plan est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre 7. La bague 17 comporte un chant transversal 23 dont le plan est aussi perpendiculaire à un axe de l'arbre 7. La paroi 16 et la bague 17 sont montées l'une contre l'autre dans un plan médian 24 commun aux chants 22 et 23. Le palier 14 proche de la tête d'anode comporte une face 18 périphérique. La face 18 est périphérique externe. Elle vient en appui au contact simultanément avec une face interne longitudinale 19 de la paroi 16 et une face interne longitudinale 20 de la bague 17. Dans ce type de solution la cartouche est robuste car le nombre de pièces la composant est réduit à son minimum, la forme des pièces reste facile à usiner avec une précision de l'ordre de un micromètre. Surtout, le maintien du palier 14, contre la paroi 16 et contre la bague 17 en même temps, assure que le joint de la bague 17 avec l'arbre 7 est réalisé avec précision et qu'il se maintienne malgré les dilatations rétractations. De préférence les matériaux employés sont de l'acier de type AISI 440 C pour la paroi 16, la bague 17 et l'arbre 7 d'anode, et de la céramique de type PSZ et ou un alliage à base de Zirconium (ZRO2) pour les pistes des paliers, et ou du nitrure de silicium, S13N4, pour les pièces de roulements des paliers. Dans ce type de construction la longueur de la paroi 16 et ou la longueur de la bague 17 peuvent être différentes. Il reste dans tous les cas que leurs chants transversaux périphériques respectifs 22 et 23 sont coplanaires. De ce fait dans l'invention, la jonction entre le chant transversal 22 de la paroi 16 et le chant transversal 23 de la bague 17 se réalise le long d'une surface périphérique commune 19 et 20. Les surfaces 19 et 20 sont en appui sur une surface périphérique externe 18 du palier 14. Dans une variante préférée, cette jonction se situe dans un plan 24 aligné avec un plan médian 24 du palier 14. Cette conception de cartouche est la plus robuste et apporte le meilleur rapport d'excentricité de l'arbre 7 d'anode. A l'opposé en tentant de regrouper la paroi 16 et la bague 17 en une seule pièce usinée, afin de réduire encore le nombres de pièces, la précision nécessaire d'environ un micromètre pour l'usinage de chaque pièce ne serait plus atteinte. Alors un jeu trop important interviendrait dans le fonctionnement de la cartouche 11. De manière préférée, l'étanchéité de la chambre 12 sera réalisée de deux manières complémentaires. Premièrement, pour l'étanchéité à vide, lorsque l'arbre d'anode ne tourne pas, un écartement 25 entre un diamètre intérieur de la bague 17 et un diamètre extérieur de l'arbre 7 à l'endroit d'un joint 26 de sortie d'arbre 7 est déterminé. La limite de cet écartement 25 est fixé par la tension superficielle de l'alliage de métal liquide Gallium, Indium, Etain sur les matières de l'arbre 7 et de la bague 17. De préférence l'arbre 7 et la bague 17 sont en une même matière. Lorsque cette matière est de l'acier, il apparaît que cet alliage est peu mouillant. Dans ces conditions, la tension superficielle de l'alliage à base de Gallium suffit à garantir l'étanchéité pour que le jeu soit limité à un à trois centièmes de millimètre. Un tel jeu est propice à une bonne rotation de l'arbre 7. 11 est par ailleurs facile à respecter industriellement.

Lorsque l'arbre 7 tourne, la pression de l'alliage liquide augmente. On place alors de préférence une chicane 21 sur le trajet de fuite de l'alliage. Cette chicane 21 dévie la fuite du lubrifiant en direction de la paroi 16. Cette déviation réduit les effets de tourbillons de vortex lors de la rotation de l'arbre d'anode. Néanmoins l'alliage peut quant même avoir tendance à s'échapper de la chambre 12 et à contaminer l'enceinte du tube. On met donc en place un deuxième dispositif. Ce deuxième dispositif sert à confiner à l'intérieur de la chambre 12 le liquide lubrifiant. Ce deuxième dispositif comporte sur la surface intérieure de la bague 17, ou sur celle opposée de l'arbre 7, dans la région du joint 26 d'un relief 27 en hélice. Le pas de l'hélice est orienté pour que, pour un sens donné de rotation de l'arbre 7, le relief en hélice se comporte face à la surface qui tourne devant lui comme un racloir. Un tel racloir tend à repousser l'alliage vers la chambre 12. Figure 3, lorsque l'arbre 7 est en rotation, du fait des fortes contraintes liés à la vitesse de rotation et à la masse importante de la tête d'anode, l'écartement 25 entre la surface extérieure 33 de l'arbre 7 d'anode et la surface intérieure de la bague 17 en regard peut être important. Cet écartement 25 est au maximum de sa valeur d'un coté du diamètre de l'arbre 7 lorsque, de l'autre coté, l'arbre 7 entre en contact avec la bague 17. Ce contact génère un frottement pendant la rotation.

Afin de saisir plus amplement la portée de l'invention, des mesures de tailles de pièces ainsi que leur tolérances associés obtenues, données ici à titre indicatif et non limitatif de l'invention, sont regroupées dans le tableau ci-dessous. ~riiër~i~rr .....................

................... .................... 6 -1 o 6 -1 o 8 -1 o icjle o o.. DTD: ..................................................... f STif3~:3.U:::1_t7 6 o o..DTD: ...................................................... 14 o o ......DTD: .................................................. o o 2.5 ü..DTD: ........................................................DTD: ...................................................... 6 o o rine~u ex.tér ieü 14 o o ........................................................

...................................................... o o 2.5 14 o..DTD: ..................................................... 14 o o o 2 a:ncerttrfclte::: o o ..................................DTD: .............................. palier 14 o..DTD: ...................................................... o o..DTD: ...................................................... 8.03 o..DTD: ...................................................... o o 2 57 I AAf.r 7>> >.@cl .Eer.t4 ..: ........................................... . ............................ 21.5 0.03 Ces données chiffrées permettent de se rendre compte de l'excellent ratio obtenu entre la taille relative des pièces et la tolérance de précision de fabrication lors de leur usinage. L'arbre 7 d'anode, la paroi 16 et la bague 17 sont de préférence en matériau acier de type AISI 440 C. Les paliers sont en matériau céramique avec pour les pistes de roulements intérieures 28 et extérieures 29 du PSZ ou un alliage à base de Zirconium (ZRO2), et pour les pièces 30 de roulements du nitrure de Silicium (S13N4). Entre ces deux types de matériau l'association est optimale avec un coefficient de dilatation respectivement pour l'acier et la céramique de 10,2 10-6 et 10,5 10-6. Ainsi en mesurant les différentes variations de dilatation de chaque pièce, entre les basses et les hautes températures obtenues dans la chambre 12 lors de faibles et hautes puissances demandées pour le tube à rayons X (de 0 à 7.5 Kilowatts en passant par 2.5, 3.5 et 5 Kilowatts), on évalue les éventuels rapprochements entre deux surfaces, ou un éventuel rétrécissement d'un espace libre. Grâce à ces mesures, le calcul des jeux nécessaires entre certaines pièces lors du montage de la cartouche et par voie de conséquences lors de l'usinage de ces pièces, peut se faire rigoureusement. Quelle que soit la puissance utilisée dans le tube, l'invention respecte le fait que le rayon des pistes intérieures des paliers 13 et 14 ne puisse subir un rétrécissement afin de ne pas induire, même sans inclinaison de l'arbre 7, un frottement continu et donc une mauvaise rotation de l'arbre 7 d'anode. A titre indicatif et non limitatif de l'invention quelques valeurs sont données dans le tableau ci-dessous... DTD: .......................................................................... DTD: .........DTD: .......................................................................... DTD: .......................................................................... DTD: ..................................................DTD: .......................................................................... DTD: .......................................................................... DTD: ..................................................DTD: .......................................................................... DTD: .......................................................................... DTD: ..................................................DTD: .......................................................................... DTD: .......................................................................... DTD: ................................................ Y. Fia&Pr > > > a?s} > > > 10.5 20.8 48 5..DTD: .......................................................................... DTD: ............................................... 10.2 20.2 47.1..DTD: .......................................................................... DTD: ................................................DTD: .......................................................................... DTD: ....... Bassë. ern t Peratut'e (20'C) Jeu dël~ :st~ii~tërrië 0.0..DTD: .......................................................................... DTD: ..... 1.4..DTD: .......................................................................... DTD: ........DTD: .......................................................................... DTD: ..... Jeu d lap të ë fëri :..DTD: .......................................................................... DTD: ..... 0.0..DTD: .......................................................................... DTD: ........DTD: .......................................................................... DTD: ..... :::::::R Me' 'a -art:: - é::. :. :...DTD: .......................................................................... DTD: ........DTD: .......................................................................... DTD: .......DTD: .......................................................................... DTD: ........DTD: .......................................................................... DTD: ..... 0.0..DTD: .......................................................................... DTD: .......................................................................... DTD: ...................................................... Hàiitetéfti tir :::>:::>:::>:::>:::>::: 0.6 0.0 0.0 2.0..DTD: -0.6 0.6 La robustesse de la cartouche de l'invention se vérifie également très bien grâce à la mesure de l'excentricité de l'arbre 7 d'anode. On détermine dans un premier temps la variation de l'écartement 25, entre une valeur relevée à la construction de la cartouche (écartement initial), et entre une valeur relevée lors d'une augmentation de puissance du tube. L'écartement 25 final pris en compte lors de l'augmentation de puissance est celui le plus défavorable obtenu lorsque l'arbre 7 a une inclinaison maximum (Figure 3). L'excentricité se calcule en faisant le rapport entre cette variation et l'écartement 25 initial. Les résultats obtenus confirment la robustesse de la cartouche de l'invention car pour des puissances du tube allant de 2.5 Kilowatts à 7.5 Kilowatts avec des températures du palier 14 oscillant entre 200 et 400 degrés Celcius, la variation de l'écartement 25 ne dépasse pas un Micromètre et le rapport d'excentricité lui ne dépasse pas 0.6. Ces valeurs ne seraient pas atteintes par les cartouches de l'état de la technique. L'invention a également un procédé de montage d'une cartouche dans un tube à rayons X. Figure 4, lors du montage de la cartouche 12, les paliers 13 et 14 sont tout d'abord introduits à l'intérieur de la paroi 16. Le palier 13 rentre complètement dans la paroi 16 et le palier 14 pour moitié selon son plan 0.6 -1.4 Jeu de la piste interne e Jeu de la piste externe

.......................................................................... DTD: ........................................................................ . RétrésïssëMérit ddd del i ists ii itëi iië..DTD:........................................................................ . Rem- di ment. "et..DTD: ...............................................................DTD: ..............................................................DTD: ............................................................. Jeu ff i l dans p lier à ba ë" s rafdr à T t93i:i'i1 i i .. i médian 24 dans la variante préférée. Les surface des pistes extérieures 37 comportent, à titre d'exemple, des rainures en relief qui s'imbrique dans des cannelures 38 de la surface périphérique intérieure de la paroi 16 pour le palier 13 et également dans des cannelures 39 de la surface périphérique intérieure de la paroi 16 et de la bague 17 pour le palier 14, ces surfaces sont ainsi solidaires lors d'une rotation de l'arbre d'anode. La bague 17 vient recouvrir l'autre moitié du palier 14 selon le plan médian 24 et vient se fixer contre la paroi 16 grâce, par exemple à deux vis fichées au travers de la bague 17 dans la paroi 16. Puis l'arbre 7 est introduit à l'intérieur de l'ensemble, du coté du palier 14 jusqu'à ce que sa platine de fixation 33 de la tête d'anode viennent contre la surface transversale de la bague 17. A l'extrémité de la paroi 16 où l'arbre d'anode 7 dépasse du palier 13, des rondelles 34 sont introduites sur l'arbre 7. Puis un écrou 35 est vissé de ce même coté sur un pas de vis 36 correspondant situé sur l'arbre 7 d'anode. A titre d'exemple, les rondelles 34 sont en Inconel (NC19FeNb) et l'écrou 35 en Niobium. Correspondant à la section transversale de l'arbre 7 d'anode entre les deux paliers 13 et 14, le diamètre de l'arbre 7 est, tout le long de cette section plus petit et l'épaisseur de la paroi 16 plus importante afin de conserver un petit espace interstitiel périphérique permettant au liquide lubrifiant dans cette partie de la chambre 12 de remplir son rôle. Enfin une pièce de fermeture 15 est fixée du coté de la paroi 16 où se trouve le palier 13 grâce, par exemple à des pas de vis présents à l'extérieur de la pièce 15 et des filets présents à l'intérieur de la paroi 16. Dans un dernier temps on monte la tête d'anode sur sa platine de fixation 33 ( Figure 5) et on fixe l'ensemble de la cartouche 12 dans le tube 1...FT: TUBE A RAYONS X, DE CONCEPTION ROBUSTE ET AVEC UNE GRANDE ETANCHEITE ET SON PROCEDE DE FABRICATION

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 û Tube à rayons X (1) comportant : - une enceinte (2) où sont produits des rayons X (9), - dans l'enceinte, une cartouche (15) munie d'un corps creux (11) et d'un arbre (7) d'anode tournante maintenu dans le corps creux, caractérisé en ce que - le corps comporte une paroi (16) entourant l'arbre d'anode et une bague (17) montée, contre un chant transversal (21) de la paroi, à une extrémité du corps où l'arbre se prolonge en dehors de ce corps pour se fixer sur une tête d'anode (4), - deux paliers (13,14) maintiennent l'arbre d'anode dans le corps, - le palier (14) proche de la tête d'anode comporte une face (18) périphérique externe d'appui en contact simultané avec une face intérieure longitudinale (19) de la paroi et avec une face intérieure longitudinale (20) de la bague.

2 - Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que - la paroi, l'arbre d'anode et la bague sont réalisés en un même matériau, de préférence de l'acier inoxydable de type AISI 440 C.

3 - Tube selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que - le palier comporte des pistes de roulement en céramique.

4 - Tube selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que - le palier comporte des pièces de roulement en céramique.

5 - Tube selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que - la céramique des pistes et ou des pièces de roulement comporte du ZRO2 et ou du PSZ et ou du Si3N4.

6 - Tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que - le corps comporte une pièce de fermeture (15) du corps à une extrémité de ce corps opposée à celle où est située la bague,

7 - Tube selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte - une cathode (5), et une anode (4) située en regard de la cathode et tournante sur l'arbre,

8 - Tube selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que - la chambre (12) est remplie d'un alliage Gallium, Indium, Etain,

9 - Tube selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que - une jonction (22) entre un chant transversal (21) de la paroi et un chant transversal (23) de la bague est alignée avec un plan (24) médian du palier.

10 - Tube selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte - sur une extrémité de l'arbre en regard de la bague un filetage (25) hélicoïdal.

11 - Tube selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que -la bague comporte une ou des rainures (32) périphériques dans une face interne de la bague en regard de l'arbre d'anode, de préférence proche de la tête d'anode.

12- Procédé de montage d'une cartouche dans un tube à rayons X selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) on place les deux paliers (13,14) à chaque extrémité transversale de la paroi (16) cylindrique de sorte que les alésages prévus à chaque extrémité de la paroi (16) et dans son épaisseur permettent d'introduire le palier (14), coté tête d'anode, jusqu'au plan médian transversal de sa section et le palier (13), coté queue d'anode, en totalité à l'intérieur de la paroi, b) on place la bague d'un coté de la paroi de façon à recouvrir l'autre moitié de section du palier (14) jusqu'à ce que la surface transversale de la bague soit contre celle de la paroi, c) on introduit, coté bague, l'arbre d'anode jusqu'à ce que une platine de fixation (33) de la tête d'anode soit en butée contre la bague.

13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que d) de l'autre coté de la paroi où l'arbre d'anode dépasse, on enfile des rondelles (34) faisant office de contre-écrou sur l'arbre (7) puis on visse un écrou (35) sur le pas de vis (36) d'écrou correspondant de l'arbre afin de solidariser l'ensemble, e) on achève la cartouche en fixant une pièce de fermeture (15) comprenant elle-même un dispositif (15.1) de remplissage-vidage. f) on monte la cartouche fixement dans un tube à rayons X.