EP0003454A1 - Tube à rayons X comportant un dispositif de réduction de la divergence de son faisceau utile - Google Patents

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EP0003454A1
EP0003454A1 EP79400035A EP79400035A EP0003454A1 EP 0003454 A1 EP0003454 A1 EP 0003454A1 EP 79400035 A EP79400035 A EP 79400035A EP 79400035 A EP79400035 A EP 79400035A EP 0003454 A1 EP0003454 A1 EP 0003454A1
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EP
European Patent Office
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anode
ray
ray tube
blades
parallel
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EP79400035A
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German (de)
English (en)
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EP0003454B1 (fr
Inventor
Jacques Delair
Jacques Le Guen
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/24Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/26Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by rotation of the anode or anticathode

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray tube comprising a device for reducing the divergence of its useful beam and fitted in particular to tomography devices.
  • These X-ray tubes make it possible to generate in conjunction with collimation means, such as a slit diaphragm, a flat X-ray beam, of constant thickness, and in a fan shape with a large opening with a substantially uniform distribution of energy. radiant in a plane and in all directions inside this opening.
  • the bombarded surface of the anode emits an X-ray beam which, using collimation means such as a slit diaphragm external to the tube, is flat and fan-shaped.
  • Uniform energy distribution radiating is linked to the shape of the anode.
  • the X-ray beam in the form of a flat fan with a substantially uniform energy distribution is obtained by the bombardment of a rectangular electron beam on the surface. cylindrical anode.
  • the cathode is placed so as to clear the space facing the rectangular focal point located on a generator of the cylindrical surface of the anode and so that the axis of the X-ray beam is normal to this cylindrical surface at the focal point .
  • a diaphragm outside the tube is used as collimator, comprising a rectangular slot oriented so as to select the rays emitted at the focal point in order to obtain a flat fan-shaped radiation, as described in French patent application no. 77.02456 requested in the name of "Compagnie i de Radiologie" on January 28, 1977 and published under the number 2.379 158.
  • the radiogenic tube with a rotary anode can also be provided with an anti-extra-focal device placed very close, parallel to the cylindrical surface of the anode and composed of two layers of different materials, one of which absorbs by braking on its external face the secondary electrons which rebound from the hearth and which, re-accelerated, would risk to cause in other points of the anode a radiation called extra-focal.
  • the second layer is the closest to the cylindrical surface of the anode and aims to absorb the extra-focal radiation from the node at points other than the hearth.
  • the X-ray emitting surface is placed in a well dug in the anode of a material such as copper, so as to serve as a target for an electron beam from 'a cathode and so that the resulting X-ray beam can be emitted through a second well connected to the previous one and dug perpendicular to it.
  • the extra-focal radiation is very limited by the fact that the focus of the anode is enclosed in a very thick copper well. Slit diaphragms outside the tube are also used in this case in order to obtain a flat and fan-shaped X-ray beam.
  • a radiology device (computed tomography) comprising one of these x-ray tubes associated with X-ray detectors, makes it possible to measure the absorption coefficients of a body placed between this tube and the detectors and therefore its internal observation on a certain slice.
  • the ideal would be to irradiate the body only in the desired area so that the detectors receive all of the radiation attenuated by it, that is to say by a useful beam of radiant energy, flat, fan of constant thickness.
  • Such a beam of strictly constant thickness, represents in the current state of the art only the ideal beam which must be imitated as best as possible. Indeed, the slit diaphragms which are placed close to the object to be observed, do not sufficiently eliminate the phenomena of divergence of radiation and allow only beams in range with non-parallel directions.
  • the radiation zones located on either side of the theoretical parallel directions cause an unnecessary irradiation of the object in zones which are not to be observed, as well as a harmful increase in the scattered radiation.
  • the area to be observed is therefore irradiated by radiation lower than that which would be used in the theoretical case of the fan beam of strictly flat shape.
  • the present invention relates to a device for reducing the divergence of the useful beam as a fan of an X-ray tube.
  • a tent diaphragm provided with parallel blades is placed inside the glass enclosure, vacuum tight, of the tube, near the focus of the anode.
  • This tube can be a fixed anode or a cylindrical rotating anode.
  • This diaphragm consists of a support in the form of a crown sector pierced with a slot facing the focal point of the anode, so that the plane of the range of the beam perpendicular to the focal point passes through it.
  • This slot therefore has in the plane of the beam range a section in the form of an opening ring sector identical to that of the desired beam and in the plane normal to the plane of the fan a rectangular section of height identical to the thickness of the desired beam.
  • X-ray opaque blades for example in Tantalum
  • Tantalum X-ray opaque blades
  • These blades make it possible to split the apparent focus of the anode into more.
  • the beam of X-rays emitted from the focus is therefore divided into a number of very thin beams of fan-shaped X-rays equal to the number of plates plus one.
  • This phenomenon takes place directly at the outlet of the diaphragm and is due to the shadow of the opaque blades with respect to the X-rays.
  • the divergence of the beams, small but existing, and the large distance from the diaphragm to the object to be irradiated, due to its position inside the glass enclosure of the tube, will blur these shadow phenomena. Indeed, thanks to the large distance separating the diaphragm from the object to be irradiated, it is crossed by a reconstructed beam, flat and fan-shaped, with divergence identical to the divergence of a beam from the space between two blades and consequently with very small divergence.
  • the edges of the opaque blades are hidden by thin metallic sheets in order to avoid their harmful field effects with respect to the glassware of the tube on the one hand and with respect to residual extra-focal phenomena on the other hand, in the case of an X-ray tube with a cylindrical rotating anode than.
  • These thin metallic sheets for example nickel, also have a filtration role, because they have the property of absorbing low energy X-rays. They therefore make it possible to filter the residual extra-focal radiation which is of very low energy compared to that of the useful beam as a fan.
  • the tube comprises a glass envelope 1 of cylindrical shape with an axis of revolution xx ′, the ends of which are united in an ultra-vacuum tight manner, to a cathode base 2 on the one hand and to a metal disc 3, support anode on the other hand.
  • These unions are provided in a known manner, by annular parts 4 and 5 made of a metal alloy having a coefficient of thermal expansion close to that of glass.
  • the rotating anode 6 has the shape of a flat cylinder whose cylindrical surface is made of X-ray emitting material (for example tungsten and is connected to a rotor 7 whose axis of rotation yy 'is off-center with respect to the 'axis xx' of the X-ray tube
  • X-ray emitting material for example tungsten
  • the vacuum-tight junction of the rotor 7 and the metal disc 3 is provided by a thin metallic rotor collar 8 as described in French patent application No. 77/23444, requested in the name of "Compagnie i de Radiologie" on July 29, 1977.
  • This rotor 7 is arranged in a rotating field generated by a stator 9 at the same potential as the anode which can be either earthed or at high positive voltage as described in the patent application cited above.
  • An anti-extra-focal device 12 which has the shape of a crown sector centered on the axis of rotation of the anode 6, is placed very close to the cylindrical surface of this anode. It is integral with the metal disc 3 and is kept at the same potential as the anode. It is made up of these two layers A and B and is hollowed out in its center so as to allow the free passage of the electron beams 15 and 15 'on the one hand, as well as the free passage of the beam of energy radiating from the focus d 'somewhere else.
  • Its layer A made of a light material such as graphite, titanium or any other suitable material, absorbs by braking the secondary electrons which, re-accelerated, would bombard the anode at points other than the focus and cause extra-focal radiation.
  • Its layer B made of a material of high atomic mass such as tungsten, attached to layer A, absorbs the extra focal radiation emitted at other points of the anode than the hearth.
  • This extra focal device is such that it covers the projection onto itself of the interval delimited by the two tangents aa 'and bb' at the anode 6.
  • the only possible X-ray source is limited to the dimension 1.
  • a field distributor 11 parallel to the circular faces of the anode is integral with the cathode base 2, and carries perpendicularly to its face opposite the anode, a support 10 consisting of a sector-shaped part 13 crown centered on the axis xx 'of revolution of the glassware 1 of the X-ray tube.
  • This part 13 is made of metal of very high atomic mass so as to absorb X-rays and assumes both the functions of carrier of the slit diaphragm according to the invention and of carrier of two cathode emitters 16 and 16 ′,
  • These two cathode emitters 16 and 16 ′ are provided with two concentration pieces 14 and 14 1 oriented in such a way that the electron beams 15 and 15 ′, rectangular and elongated, of almost linear section in the plane perpendicular to the plane of Figure 2, reach the cylindrical surface of the anode at point P representing a focal point.
  • the useful X-ray beam therefore emerges from the generator of the cylindrical surface of the anode containing the point P.
  • the two cathode emitters 16 and 16 ' are electrically isolated from the concentration pieces 14 and 14' so as to allow the application of a negative bias voltage to these concentration pieces with respect to the potential of the emitters.
  • This cathode device allows to reduce according to the value of the bias voltage, the concentration of the electric beams. fires generating homes or electronic blocking of transmitters. The reduction of the beams, therefore of the focal points, is carried out on the smallest dimension of the rectangular section.
  • the two emitters therefore supply two electron beams allowing a wide range of focal points of different dimensions, starting from the initial dimensions, that is to say without any polarization being applied to the concentration pieces. These initial dimensions may be the same or different.
  • the two transmitters are never used simultaneously.
  • these cathode emitters 16 16 ' are placed symmetrically on the part 13 in the form of a crown sector, so as to balance the field lines in the cathode-cylindrical surface space. of the anode, and so as to clear the space opposite the rectangular focal point produced by one of the two electron beams, coinciding with a generatrix of the cylindrical surface of the anode so that the axis of the beam of rays Fan-shaped X thus produced is normal to the cylindrical surface at the focal point.
  • Part 13 is hollowed out in its center, facing the focal point of the anode so as to allow free passage of the beam of radiant energy with axis zz 'and opening angleo ⁇ and thickness the length of the focal point almost linear.
  • the slot thus formed therefore also has as its axis of symmetry the axis zz 'and for opening, an opening of angle ⁇ having the point P at its apex.
  • These blades are made of tantalum or any other material opaque to X-rays and are intended to avoid too great a divergence of the useful beam of X-rays.
  • the divergence will depend on the spacing of the blades and their length in the direction of propagation of the useful beam, the closer they are, the greater the division into apparent foci and the more the divergence is limited.
  • edges of these X-ray opaque blades are hidden by thin sheets of nickel or any other suitable material 19 and 20, in order to avoid the field effects harmful to the glassware 1 of the tube and to the anti-extra-focal device. 12.
  • Figures 3 and 4 show two modes for producing the anti-divergence device according to the invention, in an X-ray tube with a fixed anode.
  • the tube shown in axial section in FIG. 3 comprises a casing 1 of cylindrical shape, of axis of revolution xx ', the ends of which are united in the same manner as for the tube with the preceding rotating anode, to a cathode 15 on the one hand and to an anode 6 on the other hand.
  • This anode is dug by two wells, one in the direction xx 'and the other perpendicularly. The intersection of these two wells reveals an inclined surface 6 ′, emitting X-rays, which is bombarded by an electron beam of rectangular section coming from the cathode 16.
  • a support 10 connected to the anode has the same potential as the latter and is composed of a part 13 in the form of a crown sector centered on the axis xx 'which assumes only the role of slit diaphragm conforming to the invention.
  • this slot is placed very close to the focal point of the anode and provided with opaque blades 18, thanks to the grooves 17 and 17 ' .
  • blades are parallel to each other, and may be parallel to the plane of the range of the useful beam of X-rays. They have their cutting edges hidden by thin sheets of nickel or any other suitable material 19 and 20, in order to avoid the field effects harmful to the glassware of the tube and to absorb extra-focal low energy radiation already very limited in this kind of X-ray tube.
  • FIG. 4 represents a cross section of a tube with a fixed anode similar to that of FIG. 3, but with a modification in the shape of the part 13.
  • the latter still hollowed out with a slot provided with opaque blades, surrounds the anode 6 completely.
  • This new shape allows a better distribution of the field in the glass enclosure 1 and in no way affects the proper functioning of the anti-divergence device.
  • the anti-divergence device also has the advantage of being inside the glass enclosure of the X-ray tube, whether it is with a fixed or rotating cylindrical anode. Indeed, one adjusts once and for all its position, and the arrangement of the opaque blades, so as to have the best flat beam with constant thickness and fan possible. The position of the diaphragm therefore remains immutable, unlike slit diaphragms external to the tube, which require renewed adjustments.
  • X-ray tubes with a fixed or cylindrical rotating anode equipped with the device according to the invention are used in particular in transverse axial tomography devices comprising a ramp composed of numerous radiation detectors, all lit simultaneously by a wide-opening fan beam.
  • the small divergence of the tubes thus equipped makes it possible to irradiate the body to be observed, placed between the tube and the ramp of detectors, only in the desired zone of my This means that detectors receive almost all of the attenuated direct radiation.
  • This device therefore improves detection and reduces the harmful effects of irradiating zones due to the divergence of the useful beam of X-rays in a fan.

Abstract

L'invention concerne un tube à rayons X comportant un dispositif de réduction de la divergence de son faisceau utile. Le dispositif se compose d'un diaphragme à fente (13) muni de lames opaques (18) aux rayons X, placé très près du foyer de l'anode, a l'intérieur de l'enceinte de verre du tube. Les lames opaques (18) divisent le foyer en plusieurs petits foyers apparents engendrant des faisceaux de rayons X à faible divergence, qui se regroupent, à une certaine distance du dispositif, pour former un faisceau plat en éventail à très faible divergence. Le faisceau obtenu par un tel dispositif permet l'irradiation d'un objet sur une tranche bien précise, ce qui recommande son utilisation pour les appareils de tomographie axiale transverse.

Description

  • La présente invention concerne un tube à rayons X comportant un dispositif de réduction de la divergence de son faisceau utile et équipant en particulier les appareils de tomographie. Ces tubes radiogènes permettent d'engendrer en conjonction avec des moyens de collimation, tel qu'un diaphragme à fente, un faisceau de rayons X plat, d'épaisseur constante, et en éventail de grande ouverture avec une distribution sensiblement uniforme de l'énergie rayonnante dans un plan et dans toutes les directions à l'intérieur de cette ouverture.
  • Pour obtenir de tels faisceaux, différents types de tubes ont été mis au point. Ils se composent d'une cathode émettant un faisceau d'électrons de section rectangulaire et d'une anode, fixe ou tournante, bombardée par ce faisceau, toutes deux étant placées dans une même enceinte de verre étanche au vide.
  • La surface bombardée de l'anode, appelée foyer ou surface focale réelle, émet un faisceau de rayons X qui, à l'aide de moyens de collimation tel qu'un diaphragme à fente extérieur au tube, est de forme plate et en éventail.
  • La distribution uniforme de l'énergie rayonnante est liée à la forme de l'anode. Dans le cas par exemple d'un tube radiogène à anode tournante cylindrique, le faisceau de rayons X en forme d'éventail plan avec une distribution d'énergie sensiblement uniforme est obtenu par le bombardement d'un faisceau d'électrons rectangulaire sur la surface cylindrique de l'anode.
  • La cathode est placée de manière à dégager l'espace en regard du foyer rectangulaire situé sur une génératrice de la surface cylindrique de l'anode et de façon que l'axe du faisceau de rayons X soit normal à cette surface cylindrique au niveau du foyer.
  • De plus, on utilise comme collimateur un diaphragme extérieur au tube, comportant une fente rectangulaire orientée de manière à sélectionner les rayons émis au niveau du foyer afin d'obtenir un rayonnement plat en éventail, tel que décrit dans la demande de brevet français n° 77.02456 demandée au nom de "Compagnie Générale de Radiologie" le 28 Janvier 1977 et publiée sous le n° 2.379 158.
  • Le tube radiogène à anode tournante.cylindrique peut aussi être muni d'un dispositif anti-extra-focal placé très près, parallèlement à la surface cylindrique de l'anode et composé de deux couches en matériaux différents dont une qui absorbe par freinage sur sa face externe les électrons secondaires qui rebondissent depuis le foyer et qui, réaccélérés, risqueraient de provoquer en d'autre points de l'anode un rayonnement appelé extra-focal.
  • La deuxième couche, est la plus proche de la surface cylindrique de l'anode et a pour but d'absorber le rayonnement extra-focal issu de l'anode en d'autres points que le foyer.
  • Dans le cas d'un tube radiogène à anode fixe,la surface émissive de rayons X est placé dans un puit creusé dans l'anode en un matériau tel que du cuivre, de manière à servir de cible à un faisceau d'électrons issu d'une cathode et de manière que le faisceau de rayons X résultant puisse être émis à travers un second puits relié au précédent et creusé perpendiculairement à celui-ci. Dans ce genre de tube, le rayonnement extra-focal est trè- limité par le fait que le foyer de l'anode est enfermé dans un puits de cuivre de forte épaisseur. On utilise aussi dans ce cas des diaphragmes à fente, extérieurs au tube, afin d'obtenir un faisceau de rayons X plat et en éventail.
  • Un appareil de radiologie (tomodensitomètre) comportant un de ces tubes radiogènes associé à des détecteurs de rayons X, permet de mesurer les coefficients d'absorption d'un corps placé entre ce tube et les détecteurs et donc son observation interne sur une certaine tranche.
  • Dans ce cas l'idéal serait de n'irradier le corps que dans la zone souhaitée de manière que les détecteurs reçoivent la totalité du rayonnement atténué par celui-ci, c'est-à-dire par un faisceau utile d'énergie rayonnante, plat, en éventail d'épaisseur constante.
  • Un tel faisceau, d'épaisseur rigoureusement constante, ne représente dans l'état actuel de la technique que le faisceau idéal qu'il faut imiter le mieux possible. En effet, les diaphragmes à fente qui sont placés près de l'objet à observer, n'éliminent pas suffisamment les phénomènes de divergence de rayonnement et ne permettent que des faisceaux en éventail aux directions non parallèles.
  • Les zones de rayonnement situées de part et d'autre des directions parallèles théoriques provoquent une irradiation inutile de l'objet dans des zones qui ne sont pas à observer, ainsi qu'une augmentation néfaste du rayonnement diffusé.
  • Pour une même émission de rayons X, la zone à observer se trouve donc irradiée par un rayonnement inférieur à celui qui serait utilisé dans le cas théorique du faisceau en éventail de forme rigoureusement plate.
  • Afin de compenser cette différence, pour une bonne observation, il est nécessaire d'augmenter la quantité de rayonnement émise par le tube. Une dose accrue de rayonnement X se trouve donc appliquée à l'objet à observer. Les tomodensitomètres étant utilisés à l'observation du corps humain, cette augmentation est des plus nuisibles et nécessite une protection plus importante contre les irradiations non désirées.
  • La présente invention a pour objet un dispositif de réduction de la divergence du faisceau utile en éventail d'un tube à rayons X.
  • Suivant l'invention un diaphragme à Tente munie de lames parallèles est placé à l'intérieur de l'enceinte en verre, étanche au vide, du tube, près du foyer de l'anode. Ce tube peut être à anode fixe ou à anode tournante cylindrique.
  • Ce diaphragme se compose d'un support en forme de secteur de couronne percé d'une fente face au foyer de l'anode, de manière que le plan de l'éventail du faisceau perpendiculaire au foyer la traverse. Cette fente présente donc dans le plan de l'éventail du faisceau une section en forme de secteur de couronne d'ouverture identique à celle du faisceau désiré et dans le plan normal au plan de l'éventail une section rectangulaire de hauteur identique à l'épaisseur du faisceau désiré.
  • Des lames opaques aux rayonnements X (par exemple en Tantale) sont placées dans cette fente parallèlement entre elles et à sa section en forme de secteur de couronne. Ces lames permettent de fractionner le foyer apparent de l'anode en plu-. sieurs petits foyers au niveau du diaphragme à fente. Tout se passe comme si ces petits foyers apparents engendraient des faisceaux de yons en éventail à très faible divergence.
  • Le faisceau de rayons X émis du foyer se trouve donc fractionné en un nombre de faisceaux très minces de rayons X en éventail égal au nombre de lames plus une.
  • Ce phénomène a lieu directement en sortie du diaphragme et est dû à l'ombre des lames opaques vis à vis des rayons X.
  • Cependant la divergence des faisceaux, faible mais existante, et la distance importante du diaphragme à l'objet à irradier, due à sa position à l'intérieur de l'enceinte de verre du tube, va estomper ces phénomènes d'ombre. En effet, grâce à la distance importante séparant le diaphragme de l'objet à irradier, celui-ci est traversé par un faisceau reconstitué, plat et en éventail, à divergence identique à la divergence d'un faisceau provenant de l'espace entre deux lames et par conséquence à divergence très faible.
  • Les tranches des lames opaques sont cachées par des feuilles minces métalliques afin d'éviter leurs effets de champ nuisibles vis à vis de la verrerie du tube d'une part et vis à vis des phénomènes extra-focaux résiduels d'autre part, dans le cas d'un tube radiogène à anode tournante cylindrique. Ces feuilles métalliques minces, par exemple en nickel ont de plus un rôle de filtration, car elles ont la propriété d'absorber les rayonnements X de faible énergie. Elles permettent donc de filtrer le rayonnement extra-focal résiduel qui est de très faible énergie par rapport à celle du faisceau utile en éventail.
  • D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent :
    • La figure 1, une coupe axiale d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode tournante cylindrique.
    • La figure 2, une coupe transversale du mode de réalisation de la figure 1.
    • La figure 3, une coupe axiale d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode fixe.
    • La figure 4, une coupe transversale d'un second mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogèneà anode fixe.
    • Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans un tube radiogène à anode tournante cylindrique, respectivement en coupe axiale et transversale.
  • Le tube comporte une enveloppe de verre 1 de forme cylindrique d'axe de révolution xx' dont les extrémités sont unies d'une manière étanche à l'ultravide, à un pied cathodique 2 d'une part et à un disque métallique 3, support d'anode d'autre part. Ces unions sont assurées de manière connue, par des pièces annulaires 4 et 5 en un alliage de métaux ayant un coefficient de dilatation thermique proche de celui du verre.
  • L'anode tournante 6 a la forme d'un cylindre plat dont la surface cylindrique est en matériau émetteur de rayons X (par exemple du tungstène et est reliée à un rotor 7 dont l'axe de rotation yy' est décentré par rapport à l'axe xx' du tube radiogène. La jonction étanche au vide du rotor 7 et du disque métallique 3 est assurée par un col ro- torique métallique mince 8 tel que décrit dans la demande de brevet français n° 77/23444, demandé au nom de "Compagnie Générale de Radiologie" le 29 Juillet 1977.
  • Ce rotor 7 est disposé dans un champ tournant engendré par un stator 9 au même potentiel que l'anode qui peut être soit à la terre, soit à la haute tension positive tel que décrit dans la demande de brevet précédemment citée.
  • Un dispositif anti extra-focal 12, qui a la forme d'un secteur de couronne centré sur l'axe de rotation de l'anode 6, est placé tout près de la surface cylindrique de cette anode. Il est solidaire du disque métallique 3 et est maintenu au même potentiel que l'anode. Il est composé ce deux couches A et B et est évidé en son centre de manière à laisser le libre passage des faisceaux d'électrons 15 et 15' d'une part, ainsi que le libre passage du faisceau d'énergie rayonnant du foyer d'autre part. Sa couche A, en matériau léger tel que le graphite, le titane ou tout autre matériau approprié, absorbe par freinage les électrons secondaires qui, réaccélérés, bombarderaient l'anode en d'autres points que le foyer et provoqueraient des rayonnements extra-focaux. Sa couche B, en matériau de masse atomique élevée tel que le tungstène, accolée à la couche A, absorbe le rayonnement extra focal émis en d'autres points de l'anode que le foyer.
  • La dimension de ce dispositif extra focal est telle qu'il couvre la projection sur lui-même de l'intervalle délimité par les deux tangentes aa' et bb' à l'anode 6. La seule source de rayons X possible est limitée à la dimension 1.
  • D'autre part un répartiteur de champ 11 parallèle aux faces circulaires de l'anode est solidaire du pied cathodique 2, et porte perpendiculairement à sa face en regard de l'anode, un support 10 constitué d'une partie 13 en forme de secteur de couronne centré sur l'axe xx' de révolution de la verrerie 1 du tube radiogène.
  • Cette partie 13 est en métal de masse atomique très élevée de manière à absorber les rayonnements X et assume à la fois les fonctions de porteur du diaphragme à fente suivant l'invention et de porteur de deux émetteurs cathodiques 16 et 16',
  • Ces deux émetteurs cathodiques 16 et 16' sont munis de deux pièces de concentration 14 et 141 orientées de manière telle, que les faisceaux d'électrons 15 et 15', rectangulaires et allongés, de section quasi linéaire dans le plan perpendiculaire au plan de la figure 2, atteignent la surface cylindrique de l'anode au point P représentant un point du foyer. Le faisceau utile de rayons X émerge donc de la génératrice de la surface cylindrique de l'anode contenant le point P.
  • Les deux émetteurs cathodiques 16 et 16' sont isolés électriquement des pièces de concentration 14 et 14' de façon à permettre l'application d' une tension de polarisation négative à ces pièces de concentration par rapport au potentiel des émetteurs.
  • Ce dispositif cathodique appelé "à grille" permet de réduire selon la valeur de la tension de polarisation, la concentration des faisceaux d'électrons engendrant les foyers ou le blocage électronique des émetteurs. La réduction des faisceaux,donc des foyers s'effectue sur la plus petite dimension de la section rectangulaire.
  • Les deux émetteurs fournissent donc deux faisceaux d'électrons permettant une large gamme de foyers de dimensions différentes, à partir des dimensions initiales, c'est-à-dire sans qu'aucune polarisation ne soit appliquée aux pièces de concentration. Ces dimensions initiales peuvent être identiques ou différentes.
  • Les deux émetteurs ne sont jamais utilisés simultanément.
  • D'autre part, ces émetteurs cathodiques 16 16' munis des pièces de concentration 14 et 14' sont placés symétriquement sur la partie 13 en forme de secteur de couronne, de manière à équilibrer les lignes de champ dans l'espace cathode-surface cylindrique de l'anode, et de manière à dégager l'espace en regard du foyer rectangulaire produit par un des deux faisceaux d'électrons, coïncidant avec une génératrice de la surface cylindrique de l'anode de manière que l'axe du faisceau de rayons X en éventail ainsi produit soit normal à la surface cylindrique au niveau du foyer.
  • La partie 13 est évidée en son centre, face au foyer de l'anode de manière à laisser le libre passage du faisceau d'énergie rayonnante d'axe zz' et d'angle d'ouvertureo{et d'épaisseur la longueur du foyer quasi linéaire.
  • La fente ainsi formée a donc elle aussi pour axe de symétrie l'axe zz' et pour ouverture, une ouverture d'angle α ayant pour sommet le point P.
  • Des rainures 17 et 17' sont usinées dans cette fente de telle manière que l'on puisse déposer dans celle-ci des lames 18 parallèles entre elles. Ces lames peuvent être parallèles au plan de l'éventail du faisceau de rayons X normal au foyer de l'anode.
  • Ces lames sont en tantale ou tout autre matériau opaque aux rayons X et ont pour but d'éviter une trop grande divergence du faisceau utile de rayons X.
  • La divergence sera fonction de l'écartement des lames et de leur longueur dans le sens de propagation du faisceau utile, plus elles sont rapprochées, plus la division en foyers apparents est importante et plus la divergence est limitée.
  • Par contre, on doit compenser en augmentant la charge du tube, la fraction du rayonnement X directement issu du foyer qui est arrêté par ces lames en fonction de leurs épaisseurs, leurs longueurs et leurs écartements.
  • De plus les tranches de ces lames opaques aux rayons X sont cachées par des feuilles minces de nickel ou tout autre matériau approprié 19 et 20, afin d'éviter les effets de champ nuisibles à la verrerie 1 du tube et au dispositif anti extra-focal 12.
  • La position des pièces de concentration 14 et 14' sur la partie 13, dans le volume délimité par les deux plans contenant les deux faces circulaires de l'anode, n'est pas la seule possible.
  • Elles peuvent être placées, par exemple, symétriquement par rapport à la fente munie de lames comme précédemment, mais dans le plan normal à celui utilisé dans les figures 1 et 2 et ceci sans nuire au bon fonctionnement du dispositif anti-divergence suivant l'invention.
  • Les figures 3 et 4 représentent deux modes de réalisation du dispositif anti divergence suivant l'invention, dans un tube radiogène à anode fixe.
  • Sur ces figures les mêmes éléments que sur les figures 1 & 2 ont été désignés par les mêmes repères.
  • Le tube représenté en coupe axiale à la figure 3, comporte.une enveloppe 1 de forme cylindrique, d'axe de révolution xx', dont les extrémités sont unies de la même manière que pour le tube à anode tournante précédent, à une cathode 15 d'une part et à une anode 6 d'autre part.
  • Cette anode est creusée par deux puits, l'un suivant la direction xx' et l'autre perpendiculairement. L'intersection de ces deux puits laisse apparaître une surface 6' inclinée, émissive de rayons X, qui est bombardée par un faisceau d'électrons de section rectangulaire provenant de la cathode 16.
  • Un support 10 relié à l'anode est au même potentiel que celle-ci et est composé d'une partie 13 en forme de secteur de couronne centré sur l'axe xx' qui assume uniquement le rôle de diaphragme à fente conforme à l'invention.
  • Pour ce faire elle est creusée d'une'fente de manière à laisser le libre passage du faisceau utile de rayons X provenant du foyer placé sur la surface 6' de l'anode.
  • Suivant l'invention, tout comme dans le cas de l'anode tournante cylindrique, et pour les mêmes raisons, cette fente se trouve placée très près du foyer de l'anode et munie de lames opaques 18, grâce aux rainures 17 et 17'.
  • Ces lames sont parallèles entre elles, et peuvent être parallèles au plan de l'éventail du faisceau utile de rayons X. Elles ont leurs tranchants cachés par des feuilles minces de nickel ou tout autre matériau approprié 19 et 20, afin d'éviter les effets de champ nuisibles à la verrerie du tube et d'absorber les rayonnements extra-focaux de faible énergie déjà très limités dans ce genre de tube radiogène.
  • La figure 4 représente une coupe transversale d'un tube à anode fixe semblable à celui de la figure 3, mais avec une modification dans la forme de la partie 13. Celle-ci, toujours creusée d'une fente munie de lames opaques, entoure complètement l'anode 6. Cette nouvelle forme permet une meilleure répartition du champ dans l'enceinte de verre 1 et ne nuit en rien au bon fonctionnement du dispositif anti-divergence.
  • Le dispositif anti-divergence suivant l'invention, présente en outre l'intérêt d'être à l'intérieur de l'enceinte de verre du tube radiogène, qu'il soit à anode fixe ou tournante cylindrique. En effet, on règle une fois pour toute sa position, et l'agencement des lames opaques, de manière à avoir le meilleur faisceau plat à épaisseur constante et en éventail possible. La position du diaphragme reste donc immuable, au contraire des diaphragmes à fente extérieurs au tube, qui nécessitent des réglages renouvelés.
  • Les tubes radiogènes à anode fixe ou tournante cylindrique équipés du dispositif suivant l'invention sont utilisés notamment dans les appareils de tomographie axiale transverse comportant une rampe composée de nombreux détecteurs de rayonnement, tous éclairés simultanément par un faisceau en éventail à grande ouverture. La faible divergence des tubes ainsi équipés permet de n'irradier le corps à observer, placé entre le tube et la rampe de détecteurs, que dans la zone souhaitée de manière que les détecteurs reçoivent la presque totalité du rayonnement direct atténué.
  • Ce dispositif améliore donc la détection et diminue les effets nocifs des zones irradiantes dues à la divergence du faisceau utile de rayons X en éventail.

Claims (10)

1. Tube à rayons X comportant une anode et et une cathode placées dans une enceinte de verre étanche au vide,caractérisé en ce qu'il comporte à l' intérieur de son enceinte de verre(l) un diaphragme (13) en forme de secteur de couronne creusé d'une fente en éventail, munie de lames parallèles opaques (18) aux rayons X, que cette fente est placée suffisamment près de l'anode (6) face au foyer émetteur de rayons X, pour que les lames opaques (18) fractionnent ce foyer en plusieurs petits foyers apparents engendrant des faisceaux de rayons X en éventail à faible divergence et pour qu'à une certaine distance de ce dispositif,qui est fonction de la longueur des lames (18) définie dans le sens de propagation des faisceaux, de leur écartement, et de la divergence de ces faisceaux, ceux-ci se regroupent pour former un faisceau unique de rayons X, plat et en éventail à faible divergence.
2. Tube à rayons X suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les lames opaques (18) parallèles, placées dans la fente du diaphragme (13) sont parallèles au plan de l'éventail du faisceau utile plat et en éventail.
3. Tube à rayons X suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les tranches des lames opaques (18) parallèles, placées dans la fente du diaphragme. (13) sont cachées par des feuilles minces (19, 20) d'un matériau ayant pour propriété d'absorber les rayonnements X de faible énergie par rapport à l'énergie du faisceau utile et ceci afin d'éviter des effets de champ et des rayonnements néfastes au tube lui-même et à la qualité du faisceau utile de rayons X plat et en éventail.
4. Tube à rayons X suivant l'une des revendications 1 à 3, dont l'anode est une anode tournante cylindrique,caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la divergence est fixé sur le support d'anode (13) et que le diaphragme (13) en forme de secteur de couronne est centré sur l'axe de révolution de l'enveloppe de verre (1) du tube, placé parallèlement à la surface cylindrique de l'anode (6) et qu'il sert aussi de porteur de deux émetteurs cathodiques (16) (16') munis de dispositifs de concentration (14) (14') polarisables par une tension négative, placés symétriquement par rapport à la fente munie de lames (18) de manière à dégager l'espace en regard du foyer produit par le faisceau d'électrons émis par l'un des émetteurs (16) (16') et de manière à ce que l'axe du faisceau de rayons X ainsi produit qui est normal au foyer,_soit aussi l'axe de symétrie de la fente.
5. Tube à rayons X suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les deux émetteurs cathodiques (16) (16') placés symétriquement par rapport à la fente munie de lames (18) paralièles, se situent dans le volume délimité par deux plans contenant les deux faces circulaires parallèles de l'anode tournante cylindrique (6).
6. Tube à rayons X suivant l'une des revendications 4 ou 5,caractérisé en ce que les deux émetteurs cathodiques (16) (16') munis de dispositifs de concentration (14) (14') polarisables par une tension négative, ne bombardent jamais simultanément la surface de l'anode 6 et produisent deux faisceaux d'électrons de taille réglable par polarisation des pièces de concentration (14) (14') permettant ainsi d'avoir à disposition une gamme de foyers différents, pour un même tube.
7. Tube à rayons X suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les deux émetteurs cathodiques (16) (16') munis de dispositifs de concentration (14) (14') polarisables par une tension négative engendrent pour une même tension de polarisation deux faisceaux de sections différentes, provoquant deux foyers de taille différente.
8. Tube à rayons X selon l'une des revendications 4 à 7,caractérisé en ce que les deux émetteurs cathodiques (16) (16') sont polarisés par une tension négative suffisamment élevée pour annuler l'émission d'électrons de ces émetteurs(15-16') et donc bloquer le fonctionnement du tube à rayons X.
9. Tube à rayons X suivant l'une des revendications 1 à 3, dont l'anode est une anode fixe, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la divergence est fixé à l'anode (6) et est maintenu au même potentiel que celle-ci, et que le diaphragme (13) à fente en forme de secteur de couronne est: centré sur l'axe de révolution de l'enveloppe de verre (1) du tube ; placé parallèlement a la surface de l'anode (6) de manière que le faisceau de rayons X, émis dans une direction normale à la direction du faisceau d'électrons allant de la cathode (16) vers le foyer de l'anode (6), traverse la fente munie de la lames opaques (18) parallèles.
10. Tube à rayons X suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le diaphragme (13) à fente munie de lames opaques (18) en forme de secteur de couronne a sa partie pleine prolongée de manière à prendre la forme d'une couronne entourant complètement l'anode (6) permettant ainsi d'obtenir une bonne répartition du champ dans l'enceinte de verre (1) du tube radiogène.
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