FR2687842A1 - Improvements to X-ray sources - Google Patents

Abstract

In an X-ray tube with metal casing (10), the cathode (22) of which is earthed and the anode (34) connected to a very-high positive electrical voltage source (78), a metal dish (46) is fitted for protecting the anode (34) against return of the electrons which have rebounded on it. This dish (46) is fixed to the wall (12) of the casing (10) using an insulating support (54). The anode (34) is arranged at the bottom of the dish (46) and is electrically connected to it. An opening (60) and an X-ray transparent window (58) are made in the walls of the dish (46) and of the casing (10) respectively. In this way, the extra-focal X-rays produced by the secondary electrons do not contribute to the working beam (61) of the X-rays produced. The invention is applicable to medical, especially mammary, radiography.

Description

PERFECTIONNEMENTS AUX SOURCES
DE RAYONS X
L'invention se rapporte à des perfectionnements aux sources de rayons X, destinées à des applications médicales, notamment à la radiographie mammaire.
Lorsqu'un faisceau d'électrons rapides à haute énergie frappe une cible métallique, ces électrons sont ralentis et la majorite d'entre eux pénètre dans le métal. Le soudain freinage de ces électrons produit des radiations électromagnétiques à très faibles longueurs d'ondes : les rayons X. Ces radiations sont engendrées par les électrons qui, après avoir pénétré dans le métal, interagissent avec les atomes de celui-ci. Elles présentent des longueurs d'ondes bien définies qui sont caractéristiques de la structure du matériau constituant la cible ainsi qu'un fond continu dû au freinage.IMPROVEMENTS TO SOURCES
X-RAYS
The invention relates to improvements in X-ray sources, intended for medical applications, in particular for breast radiography.
When a beam of high-energy fast electrons hits a metal target, these electrons are slowed down and the majority of them penetrate the metal. The sudden braking of these electrons produces electromagnetic radiation at very short wavelengths: X-rays. These radiations are generated by the electrons which, after having penetrated into the metal, interact with the atoms of this one. They have well defined wavelengths which are characteristic of the structure of the material constituting the target as well as a continuous background due to braking.

Un tube à rayons X comprend, dans une enveloppe à vide, une cathode chaude émettant des électrons et une anode-cible (ou anticathode) portée un potentiel continu positif de plusieurs kilovolts par rapport à la cathode. Lorsque l'enveloppe est métallique (cas des tubes monopolaires), une fenêtre transparente aux rayons
X formant collimateur est prévue, la cathode et l'enveloppe étant toutes deux mises à la masse. La cathode comporte un filament de tungstène en spirale, loge au fond d'un bloc métallique creuse pour former l'equivalent d'une lentille électronique de concentration. L'anode peut être fixe ou tournante. Une anode fixe est, par exemple, constituée par une masse cylindrique en cuivre comportant un plan oblique pourvu d'un revêtement de tungstène dispose en face du filament. Une anode tournante est, par exemple, constituée par un disque massif ou composite, en molybdène, graphite ou tout autre matériau, présentant un bord tronconique. Entraînée à grande vitesse par un moteur, la petite surface tronconique, qui fait face à la cathode, est constamment renouvelée et sa température demeure inférieure à un seuil acceptable.An X-ray tube includes, in a vacuum envelope, a hot cathode emitting electrons and a target anode (or anticathode) carried a positive continuous potential of several kilovolts compared to the cathode. When the envelope is metallic (case of monopolar tubes), a window transparent to the spokes
X forming a collimator is provided, the cathode and the envelope being both grounded. The cathode has a spiral tungsten filament, housed at the bottom of a hollow metal block to form the equivalent of an electronic concentration lens. The anode can be fixed or rotating. A fixed anode is, for example, constituted by a cylindrical mass of copper having an oblique plane provided with a coating of tungsten arranged opposite the filament. A rotating anode is, for example, constituted by a solid or composite disc, made of molybdenum, graphite or any other material, having a frustoconical edge. Driven at high speed by a motor, the small frustoconical surface, which faces the cathode, is constantly renewed and its temperature remains below an acceptable threshold.

Lorsque le filament de la cathode est incandescent, le champ électrique créé par la tension positive de plusieurs kilovolts appliquée à l'anode, accélère les électrons émis par la cathode et ceux-ci, convenablement concentrés, viennent frapper l'anode sur une surface relativement réduite de forme allongée, appelée foyer, qui devient la source principale d'émission d'un rayonnement X. Celui-ci est produit dans toute la zone située en avant de la petite plage oblique de l'anticathode bombardée par les électrons.When the filament of the cathode is incandescent, the electric field created by the positive voltage of several kilovolts applied to the anode, accelerates the electrons emitted by the cathode and these, suitably concentrated, strike the anode on a relatively surface reduced elongated shape, called focal point, which becomes the main source of emission of X-rays. This is produced in the entire area located in front of the small oblique area of the anticathode bombarded by electrons.

Le rendement de radiation d'un tube à rayons X dépend de plusieurs facteurs : (1) l'intensité et l'homogénéité du faisceau d'électrons, (2) l'amplitude de la différence de potentiel appliquée entre l'anode et la cathode et (3) le numéro atomique du matériau qui constitue l'anode-cible.The radiation efficiency of an X-ray tube depends on several factors: (1) the intensity and homogeneity of the electron beam, (2) the magnitude of the potential difference applied between the anode and the cathode and (3) the atomic number of the material which constitutes the target anode.

Les propriétés de la source radiogène qui intéressent le domaine médical, c'est-à-dire la qualité du cliché obtenu par sa mise en oeuvre, sont celles qui interviennent sur deux facteurs essentiels : la netteté et le contraste.The properties of the radiogenic source which are of interest to the medical field, that is to say the quality of the photograph obtained by its implementation, are those which intervene on two essential factors: the sharpness and the contrast.

Pour ce qui concerne la netteté, on distingue deux flous d'origines différentes : (1) le flou géométrique résultant des dimensions du foyer et (2) le flou cinétique dli aux mouvements de l'organe examiné.As regards sharpness, there are two blurs of different origins: (1) the geometric blur resulting from the dimensions of the focal point and (2) the kinetic blur dli to the movements of the organ examined.

Pour ce qui concerne le contraste, si l'on suppose optimisés le spectre du rayonnement X produit et la finesse du grain du film du cliché, on retient deux facteurs afférents à la source : (1) la répartition en densité électronique du faisceau qui conditionne la répartition en émission de rayons X du foyer et donc la fonction de transfert-de modulation, et (2) l'extrafocale résultant des électrons qui rebondissent sur l'anode puis retombent en dehors du foyer.Regarding the contrast, if we assume that the spectrum of X-rays produced and the fineness of the grain of the film are optimized, two factors relating to the source are retained: (1) the electron density distribution of the beam which conditions the distribution of X-ray emission from the focal point and therefore the transfer-modulation function, and (2) the extra-focal point resulting from the electrons which bounce off the anode and then fall outside the focal point.

Ces derniers électrons, appelés électrons secondaires, sont pour la plupart, "issus des électrons qui ont frappé le foyer de l'anode puis rebondi sans guère avoir perdu d'énergie (4t d'entre eux n'en perdent pas du tout). Ils retombent ensuite sur l'anode, en dehors du foyer, et, à cette occasion, ils engendrent des rayons X extra-focaux, lesquels affectent le contraste du cliché dès lors qu'ils participent à ce cliché. On peut minimiser cette participation en prévoyant un collimateur en plomb pour délimiter le faisceau utile des rayons X finalement produits.These latter electrons, called secondary electrons, are for the most part "derived from the electrons which struck the focal point of the anode and then rebounded without having lost any energy (4t of them do not lose any at all). They then fall back on the anode, outside the focal point, and, on this occasion, they generate extra-focal X-rays, which affect the contrast of the photograph as soon as they participate in this photograph. providing a lead collimator to delimit the useful beam of the X-rays finally produced.

Dans le cas des tubes générateurs de rayons X, du type monopolaire, c'est-à-dire pourvus d'une enveloppe métallique reliée à la masse et d'une broche isolée, adaptée à être connectée à une très haute tension, on sait qu'il est possible de supprimer l'émission extra-focale de rayons X, en reliant l'anode du tube à la masse et sa cathode à un potentiel négatif élevé.In the case of X-ray generating tubes, of the monopolar type, that is to say provided with a metal casing connected to ground and an insulated pin, suitable for being connected to a very high voltage, it is known that it is possible to suppress the extra-focal X-ray emission, by connecting the anode of the tube to ground and its cathode to a high negative potential.

Dans ce cas, en effet, les électrons secondaires produits sont, du fait des emplacements de leurs points de retombée, incapables d'engendrer des rayons X susceptibles de traverser la fenêtre transparente aménagée dans l'enveloppe du tube et donc de participer au cliché. Dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque l'anode est reliée à une très haute tension positive et l'enveloppe mise à la masse, les électrons (négatifs mais rapides) qui rebondissent sur l'anode sont repoussés par l'enveloppe (négative par rapport à l'anode) et renvoyés vers l'anode, sur laquelle ils retombent au hasard en produisant une grande quantité de rayons X extra-focaux, susceptibles de participer au faisceau de rayons X qui sort du tube.In this case, in fact, the secondary electrons produced are, due to the locations of their fallout points, incapable of generating X-rays capable of passing through the transparent window arranged in the envelope of the tube and therefore of participating in the photograph. Otherwise, that is to say when the anode is connected to a very high positive voltage and the envelope is grounded, the electrons (negative but fast) which bounce on the anode are repelled by l envelope (negative with respect to the anode) and returned to the anode, on which they fall at random by producing a large quantity of extra-focal X-rays, likely to participate in the beam of X-rays which leaves the tube.

On pourrait donc penser que pour résoudre le problème de la suppression de l'émission de rayons X extra-focaux des tubes monopolaires; il suffit de connecter à la masse, l'anode et l'enveloppe et de relier la cathode à une très haute tension négative. En fait, il faut dans ce cas, prévoir en outre un isolement adéquat pour le transformateur basse tension qui alimente son filament.One might therefore think that to solve the problem of suppressing the emission of extra-focal X-rays from monopolar tubes; it is enough to connect to ground, the anode and the envelope and to connect the cathode to a very high negative voltage. In fact, in this case, it is also necessary to provide adequate insulation for the low voltage transformer which supplies its filament.

Une telle obligation est jugée particulièrement contraignante et cela justifie de rechercher une autre solution pour supprimer le rayonnement extra-focal des tubes monopolaires, utilisés notamment en radiographie mammaire.Such an obligation is considered particularly restrictive and this justifies looking for another solution to eliminate the extra-focal radiation from monopolar tubes, used in particular in breast radiography.

L'objet de l'invention est de construire un tube à rayons X, du genre tube monopolaire qui, à la fois, ne produit pas de rayonnement extra-focal et ne nécessite pas un isolement particulier du transformateur d'alimentation du filament.The object of the invention is to construct an X-ray tube, of the monopolar tube type, which at the same time does not produce extra-focal radiation and does not require any particular isolation of the transformer for supplying the filament.

Selon l'invention, une source de rayons X, du genre comprenant, à l'intérieur d'une enveloppe métallique étanche reliée à la masse, une cathode munie d'au moins un filament adapté à émettre des électrons rapides à haute énergie et une anode constituant une cible pour ces électrons, l'enveloppe étant pourvue d'une fenêtre transparente aux rayons X, et l'anode, adaptée à être connectée à une source de tension très élevée, positive par rapport à la cathode, est caractérisée en ce que - elle comporte une coupelle métallique de protection de
l'anode contre le retour des électrons ayant rebondi
sur elle, - l'anode est disposée au fond de la coupelle, - la coupelle est électriquement reliée à une source de
tension positive au moins égale à celle de la source
alimentant l'anode, - la coupelle est soutenue par la paroi de l'enveloppe
au moyen d'un support isolant étanche, et - une ouverture est pratiquée dans la paroi de la
coupelle afin de laisser passage au faisceau de rayons
X produits.According to the invention, a source of X-rays, of the type comprising, inside a sealed metallic envelope connected to ground, a cathode provided with at least one filament adapted to emit high-energy fast electrons and a anode constituting a target for these electrons, the envelope being provided with a window transparent to X-rays, and the anode, adapted to be connected to a very high voltage source, positive with respect to the cathode, is characterized in that that - it includes a metal protection cup
the anode against the return of bouncing electrons
on it, - the anode is placed at the bottom of the cup, - the cup is electrically connected to a source of
positive voltage at least equal to that of the source
supplying the anode, - the cup is supported by the wall of the envelope
by means of a sealed insulating support, and - an opening is made in the wall of the
cup to allow passage to the beam of rays
X products.

Grâce à cette disposition, le tube à rayons X, pourvu d'une enveloppe métallique équipée d'une coupelle de protection d'anode selon l'invention, ne produit pas de rayons X extra-focaux participant au faisceau utile et ne nécessite pas de transformateur d'alimentation du filament
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'une manière plus précise de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente une coupe longitudinale schématique d'un tube générateur de rayons X selon l'invention.Thanks to this arrangement, the X-ray tube, provided with a metal envelope equipped with an anode protection cup according to the invention, does not produce extra-focal X-rays participating in the useful beam and does not require filament feed transformer
The characteristics and advantages of the invention will emerge more precisely from the description below, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing in which the single figure represents a schematic longitudinal section of a tube X-ray generator according to the invention.

En référence à la figure, un tube à rayons X selon l'invention comprend une enveloppe métallique étanche 10, constituée par deux coques rigides 12 et 14 cylindriques à fonds plats 16 et 18, les deux coques étant fixées l'une à l'autre d'une manière étanche, au moyen d'une collerette d'assemblage 20, pourvue de joints toriques non représentés. L'enveloppe 10 est reliée à la masse électrique du tube à rayons X.Referring to the figure, an X-ray tube according to the invention comprises a sealed metallic envelope 10, constituted by two rigid shells 12 and 14 cylindrical with flat bottoms 16 and 18, the two shells being fixed to one another in a sealed manner, by means of an assembly flange 20, provided with O-rings not shown. The envelope 10 is connected to the electrical ground of the X-ray tube.

Sur le fond 16 de la coque 12, est fixée une cathode 22 comprenant un bloc métallique 24 et au moins un filament 26. Le bloc 24 est mécaniquement solidaire du fond 16 et électriquement relié à lui. Sa face avant est creusée et profilée de manière à constituer une pièce de concentration pour les électrons émis par le filament 26 lorsqu'il est incandescent. Le filament 26 est adapté à être alimenté par une tension alternative de dix à vingt volts, appliquée entre la masse et une broche 28, montée dans une perle isolante 30 soudée au fond 16.On the bottom 16 of the shell 12, is fixed a cathode 22 comprising a metal block 24 and at least one filament 26. The block 24 is mechanically integral with the bottom 16 and electrically connected to it. Its front face is hollowed out and profiled so as to constitute a concentration piece for the electrons emitted by the filament 26 when it is incandescent. The filament 26 is adapted to be supplied by an alternating voltage of ten to twenty volts, applied between ground and a pin 28, mounted in an insulating bead 30 welded to the bottom 16.

En face de la cathode 22, est disposée la surface de l'anode 32, de forme tronconique, d'une anode tournante 34 constituée par un disque épais. L'anode 34 est fixée à l'extrémité d'un arbre d'entraînement 36, bon conducteur de l'électricité, solidaire d'un rotor 38 d'un moteur électrique. Le rotor 38 est monté tournant sur un arbre fixe 40, par l'intermédiaire de deux roulements à billes 42-44, bons conducteurs de l'électricité. L'anode 34 et le rotor 38 sont respectivement disposés dans une coupelle 46 et dans une cavité 48 à paroi mince, réalisée en métal amagnétique.Opposite the cathode 22, is disposed the surface of the anode 32, of frustoconical shape, of a rotating anode 34 constituted by a thick disc. The anode 34 is fixed to the end of a drive shaft 36, a good conductor of electricity, secured to a rotor 38 of an electric motor. The rotor 38 is mounted rotating on a fixed shaft 40, by means of two ball bearings 42-44, good conductors of electricity. The anode 34 and the rotor 38 are respectively arranged in a cup 46 and in a cavity 48 with a thin wall, made of non-magnetic metal.

La coupelle 46 et la cavité 48 sont toutes deux de révolution et l'une fait suite à l'autre. Le bord ouvert 50 de la coupelle 46 déborde largement l'avant de l'anode 34. Le fond de la cavité 48 est constitué par un bloc cylindrique de céramique 52, traversé par l'arbre en porte-à-faux 40, le bloc 52 étant à la fois soudé à la paroi de la cavité 48 et à l'arbre 40. La paroi de la coupelle 46 et de la cavité 48 est électriquement reliée à l'arbre 40 par un conducteur 41. La paroi extérieure de la coupelle 46 est soudée à un anneau de céramique 54, lui-même soudé sur le bord de la coque 12. De la sorte, l'anneau 54, une partie arrière de la paroi de la coupelle 46, la paroi de la cavité 48 et le fond arrière du bloc de céramique 52 forment ensemble une cloison étanche. Cette cloison constitue avec la coque 12, une enceinte étanche 56 dans laquelle le vide a été fait et qui contient les éléments principaux d'une source de rayons X, savoir une cathode 22 et une anode tournante 34 supportée par le rotor 38. La paroi de la coque 12 comporte une fenêtre 58 transparente aux rayons X et, en face de cette fenêtre, une ouverture 60 a été pratiquée dans la paroi de la coupelle 46, le tout pour que soit ainsi constitué un collimateur qui définit la largeur angulaire du faisceau utile 61 des rayons X produits.The cup 46 and the cavity 48 are both of revolution and one follows the other. The open edge 50 of the cup 46 extends well beyond the front of the anode 34. The bottom of the cavity 48 is constituted by a cylindrical ceramic block 52, crossed by the cantilevered shaft 40, the block 52 being both welded to the wall of the cavity 48 and to the shaft 40. The wall of the cup 46 and of the cavity 48 is electrically connected to the shaft 40 by a conductor 41. The outer wall of the cup 46 is welded to a ceramic ring 54, itself welded to the edge of the shell 12. In this way, the ring 54, a rear part of the wall of the cup 46, the wall of the cavity 48 and the rear bottom of the ceramic block 52 together form a watertight partition. This partition constitutes with the shell 12, a sealed enclosure 56 in which the vacuum has been created and which contains the main elements of an X-ray source, namely a cathode 22 and a rotating anode 34 supported by the rotor 38. The wall of the shell 12 has a window 58 transparent to X-rays and, opposite this window, an opening 60 has been made in the wall of the cup 46, the whole so that a collimator is thus formed which defines the angular width of the beam useful 61 X-rays produced.

Dans la coque 14 est montée une pièce de révolution 62 en forme de cloche. Un bord 64 de la pièce 62 est à la
,: fois en appui sur l'anneau de céramique 54 par l'intermédiaire d'une rondelle élastique (non représentée) et fixé, par des moyens appropriés, aux deux coques 12-14 et à leur collerette 20 d'assemblage étanche. Sur la paroi interne de la pièce en cloche 62 est fixé, par des moyens appropriés, le stator 66 du moteur électrique d'entraînement de l'anode 34. Le fond de la pièce en cloche 62 est percé de passages latéraux tels 68 et 70 et d'une ouverture centrale 71. Deux conducteurs 72 et 73, reliés à l'enroulement du stator 66, traversent chacun un de ces passages latéraux et sont respectivement connectés à une broche isolée 74 et à la masse, la broche 74 étant montée dans une perle de verre 76 soudée dans le fond 18 de la coque 14.In the shell 14 is mounted a part of revolution 62 in the shape of a bell. An edge 64 of the part 62 is at the
,: once resting on the ceramic ring 54 by means of an elastic washer (not shown) and fixed, by appropriate means, to the two shells 12-14 and to their flange 20 for tight assembly. On the internal wall of the bell piece 62 is fixed, by appropriate means, the stator 66 of the electric motor driving the anode 34. The bottom of the bell piece 62 is pierced with lateral passages such as 68 and 70 and a central opening 71. Two conductors 72 and 73, connected to the stator winding 66, each pass through one of these lateral passages and are respectively connected to an insulated pin 74 and to ground, the pin 74 being mounted in a glass bead 76 welded into the bottom 18 of the shell 14.

Le stator 66 est adapté à être alimenté par une tension alternative ou pulsée de quelques dizaines de volts, à fréquence fixe ou variable pour que l'anode 34 soit entraînée à une vitesse élevée, par exemple de 10.000 tours/minute. Sur le fond de la pièce en cloche 62 est fixé, par des moyens appropriés, un boîtier 78 contenant un générateur de très haute tension, fournissant, par exemple, une puissance de dix kilowatts sous une tension continue de cent mille volts environ, appliquée à une borne 80 à haut isolement, montée sur ressort. La borne 80 est en contact avec l'extrémité de l'arbre 40. Le générateur 78 comporte un transformateur élévateur de tension dont le primaire est alimenté par un premier conducteur 82 connecté à une broche isolée 84 montée dans une perle de verre 86 soudée dans le fond 18 de la coque 14 et par un second conducteur 83 relié à la masse par l'intermédiaire de la paroi de la coque 14. Ce transformateur est adapté à être alimenté par une tension alternative de quelques centaines de volts et d'environ cent kilohertz. De la sorte, le volume total du générateur 78 est particulièrement réduit.The stator 66 is adapted to be supplied by an alternating or pulsed voltage of a few tens of volts, at fixed or variable frequency so that the anode 34 is driven at a high speed, for example of 10,000 revolutions / minute. On the bottom of the bell-shaped part 62 is fixed, by appropriate means, a box 78 containing a very high voltage generator, supplying, for example, a power of ten kilowatts under a continuous voltage of about one hundred thousand volts, applied to a terminal 80 with high insulation, mounted on a spring. The terminal 80 is in contact with the end of the shaft 40. The generator 78 includes a step-up transformer whose primary is supplied by a first conductor 82 connected to an insulated pin 84 mounted in a glass bead 86 welded in the bottom 18 of the shell 14 and by a second conductor 83 connected to ground via the wall of the shell 14. This transformer is adapted to be supplied by an alternating voltage of a few hundred volts and approximately one hundred kilohertz. In this way, the total volume of the generator 78 is particularly reduced.

L'enceinte étanche 88, constituée par la coque 14 et par la cloison définie ci-dessus, est remplie par un liquide de refroidissement à la fois bon conducteur de la chaleur et bon isolant électrique qui baigne les parois et le contenu de l'enceinte 88. Compte tenu du très faible rendement énergétique des tubes à rayons X, quelques pour cent, la puissance dissipée sous forme de chaleur dans l'anode tournante 34 est proche de celle fournie par le générateur 78. En conséquence, le liquide de refroidissement visé ci-dessus pourra, pour améliorer son efficacité, être fourni par un dispositif de circulation, non représenté, associé à un échangeur thermique et à un vase d'expansion.The sealed enclosure 88, constituted by the shell 14 and by the partition defined above, is filled with a coolant which is both a good conductor of heat and a good electrical insulator which bathes the walls and the contents of the enclosure 88. Given the very low energy efficiency of X-ray tubes, a few percent, the power dissipated as heat in the rotating anode 34 is close to that supplied by the generator 78. Consequently, the targeted coolant above may, to improve its efficiency, be provided by a circulation device, not shown, associated with a heat exchanger and an expansion tank.

Grâce aux dispositions décrites ci-dessus, lorsque le tube à rayons X selon l'invention est correctement alimenté, le filament incandescent 26 émet un pinceau d'électrons rapides à haute énergie dirigé vers la surface tronconique 32 de l'anode 34 entraînée en rotation par le rotor 38 du moteur électrique. Un faisceau 61 de rayons X est alors produit qui traverse l'ouverture 60 pratiquée dans la paroi de la coupelle 46 de protection de l'anode 34 et la plaquette transparente aux rayons X de fermeture de la fenêtre 58 aménagée dans la paroi de la coque 12. Du fait de la présence de la coupelle de protection 46, tout autour et en avant de l'anode tournante 34, coupelle et anode étant au même potentiel élevé, les électrons émis par le filament incandescent 26, qui rebondissent, avec une perte d'énergie nulle ou faible, sur l'anode 34 sont dans leur très grande majorité, récupérés par la paroi cylindrique et le fond de la coupelle 46. A cette occasion, des rayons X parasites sont produits mais, compte tenu de la position de leurs points de naissance par rapport aux
I- positions de l'ouverture 60 et de la fenêtre 58, pratiquement aucun d'entre eux ne sort du générateur selon l'invention
Dans ces conditions, seuls les rayons X, engendrés au foyer sur la surface tronconique 32 de l'anode tournante 34, constituent le faisceau utile 61 des rayons X qui sortent du tube à rayons X selon l'invention. Grâce à une telle source sensiblement carrée en projection, le contraste des clichés obtenus est nettement amélioré, sans pour autant nécessiter une modification contraignante du transformateur d'alimentation du filament.Thanks to the arrangements described above, when the X-ray tube according to the invention is correctly supplied, the incandescent filament 26 emits a brush of high energy fast electrons directed towards the frustoconical surface 32 of the anode 34 driven in rotation by the rotor 38 of the electric motor. A beam 61 of X-rays is then produced which passes through the opening 60 formed in the wall of the cup 46 for protecting the anode 34 and the transparent X-ray plate for closing the window 58 arranged in the wall of the shell. 12. Due to the presence of the protective cup 46, all around and in front of the rotating anode 34, cup and anode being at the same high potential, the electrons emitted by the incandescent filament 26, which rebound, with a loss zero or low energy, on the anode 34 are in their great majority, recovered by the cylindrical wall and the bottom of the cup 46. On this occasion, parasitic X-rays are produced but, taking into account the position of their birth points compared to
I- positions of the opening 60 and of the window 58, practically none of them leaves the generator according to the invention
Under these conditions, only the X-rays, generated at the focal point on the frustoconical surface 32 of the rotating anode 34, constitute the useful beam 61 of the X-rays which exit from the X-ray tube according to the invention. Thanks to such a source that is substantially square in projection, the contrast of the photographs obtained is clearly improved, without however requiring a restrictive modification of the transformer for feeding the filament.

Par ailleurs, le fait de disposer le générateur 78 à l'intérieur de la coque 14 de l'enveloppe 10, permet d'éviter des conducteurs électriques relativement longs et des traversées étanches à très fort isolement, qu'il aurait fallu utiliser dans le cas ou ce générateur aurait été extérieur à l'enveloppe 10. L'invention n'est bien entendu pas limitée à la forme de réalisation décrite. A cet égard on notera que l'anode au lieu d'être tournante pourra être fixe et que, dans ce cas, le rotor 38, le stator 66, l'arbre 40, la perle 76 et la cavité 48 seront supprimés, le cylindre de céramique 52 traversé par une broche en contact avec la borne 80 de sortie du générateur 78, étant soudé à l'arrière de la coupelle de protection 46, pour en constituer le fond. Furthermore, the fact of having the generator 78 inside the shell 14 of the casing 10, makes it possible to avoid relatively long electrical conductors and watertight crossings with very high insulation, which should have been used in the case where this generator would have been outside the envelope 10. The invention is of course not limited to the embodiment described. In this regard, it will be noted that the anode instead of being rotating may be fixed and that, in this case, the rotor 38, the stator 66, the shaft 40, the pearl 76 and the cavity 48 will be eliminated, the cylinder ceramic 52 crossed by a pin in contact with the output terminal 80 of the generator 78, being welded to the rear of the protective cup 46, to form the bottom.

Quant au boîtier du générateur 78, il sera fixé à un support semblable à la pièce en cloche 62, ayant une profondeur plus faible.As for the generator case 78, it will be fixed to a support similar to the bell piece 62, having a shallower depth.

Pour ce qui concerne la coupelle 46 de protection de l'anode 34, sa forme pourra être différente de celle représentée, dès lors qu'elle entoure complètement l'anode et la protège contre le retour des électrons qui auront rebondi sur elle. L'anneau de céramique 54 qui soutient la coupelle 46, pourra, quant à lui, être fixé à la paroi de la coupelle 46 en tout endroit autre que celui représenté.As regards the cup 46 for protecting the anode 34, its shape may be different from that shown, since it completely surrounds the anode and protects it against the return of electrons which will have bounced on it. The ceramic ring 54 which supports the cup 46, may, for its part, be fixed to the wall of the cup 46 in any place other than that shown.

Quant à la forme extérieure de l'enveloppe 10, elle pourra bien entendu être différente de la forme cylindrique.As for the external shape of the envelope 10, it could of course be different from the cylindrical shape.

On notera que l'efficacité de la coupelle 46 de protection de l'anode 34 contre le retour des électrons ayant rebondi sur elle est établie à partir du moment où le potentiel auquel est portée cette coupelle est au moins égal à celui de l'anode 34. En conséquence, il est possible dans une variante de l'invention, de prévoir une seconde sortie pour le générateur 78, sur laquelle apparaîtrait une tension continue un peu plus élevée que celle alimentant directement l'anode.It will be noted that the effectiveness of the cup 46 for protecting the anode 34 against the return of electrons having bounced on it is established from the moment when the potential to which this cup is brought is at least equal to that of the anode 34. Consequently, it is possible in a variant of the invention, to provide a second output for the generator 78, on which would appear a DC voltage slightly higher than that directly supplying the anode.

De même, on notera qu'il est possible, bien que nettement moins intéressant que les solutions décrites plus haut, d'avoir deux générateurs haute tension semblables au lieu d'un seul, l'un fournissant une tension positive appliquée à l'anode 34 et à la coupelle 46 et l'autre, une tension négative, de valeur absolue par exemple égale à celle de la précédente, appliquée au bloc métallique 24 constituant la cathode 22. Dans ce cas, la coque 12 sera agrandie pour contenir un générateur haute tension semblable à celui contenu dans la coque 14 et le bloc de concentration 24 de la cathode 22 sera monté sur un cylindre de céramique soudé au fond 16 de la coque 12. Quant au transformateur alimentant le filament 26, il pourra être fixé au fond 16 à l'extérieur de l'enveloppe 10, de manière, à nouveau, à éviter l'emploi de conducteurs relativement longs, à très fort isolement. Similarly, it will be noted that it is possible, although clearly less advantageous than the solutions described above, to have two similar high voltage generators instead of one, one providing a positive voltage applied to the anode 34 and to the cup 46 and the other, a negative voltage, of absolute value for example equal to that of the previous one, applied to the metal block 24 constituting the cathode 22. In this case, the shell 12 will be enlarged to contain a generator high voltage similar to that contained in the shell 14 and the concentration block 24 of the cathode 22 will be mounted on a ceramic cylinder welded to the bottom 16 of the shell 12. As for the transformer supplying the filament 26, it can be fixed to the bottom 16 outside the envelope 10, so as to again avoid the use of relatively long conductors, with very high insulation.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Source de rayons X, du genre comprenant à l'intérieur d'une enveloppe métallique étanche, reliée à la masse, une cathode (22) munie d'au moins un filament (26) adapté, à l'état incandescent, à émettre des électrons i: rapides à haute énergie et une anode (34) constituant une cible pour ces électrons, l'enveloppe (10) étant pourvue d'une fenêtre (58) transparente aux rayons X, et l'anode (34), adaptée à être connectée à une source de tension très élevée, positive par rapport à la cathode (12), caractérisée en ce que - elle comporte une coupelle métallique (46) de1. X-ray source, of the type comprising inside a sealed metallic envelope, connected to ground, a cathode (22) provided with at least one filament (26) suitable, in the incandescent state, for emit high energy i: fast electrons and an anode (34) constituting a target for these electrons, the envelope (10) being provided with a window (58) transparent to X-rays, and the anode (34), adapted to be connected to a very high voltage source, positive with respect to the cathode (12), characterized in that - it comprises a metal cup (46) of protection de l'anode (34) contre le retour des protection of the anode (34) against the return of électrons ayant rebondi sur elle; - l'anode (34) est disposée au fond de la coupelle (46); - la coupelle (46) est électriquement reliée à une electrons having bounced on it; - The anode (34) is disposed at the bottom of the cup (46); - the cup (46) is electrically connected to a source de tension positive au moins égale à celle de source of positive voltage at least equal to that of la source (78) alimentant l'anode (34); - la coupelle (46) est soutenue par la paroi (12) de the source (78) supplying the anode (34); - the cup (46) is supported by the wall (12) of l'enveloppe métallique, au moyen d'un support isolant the metal casing, by means of an insulating support étanche (54); et - une ouverture (58) est pratiquée dans la paroi de la waterproof (54); and - an opening (58) is made in the wall of the coupelle (46) afin de laisser passage au faisceau (61) cup (46) to allow passage to the beam (61) de rayons X produits et d'en fixer la largeur X-rays produced and fix the width angulaire. angular. 2. Source à rayons X selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond de la coupelle (46) et le support isolant (54) constituent ensemble une cloison qui coopère avec la paroi ou coque (12) de l'enveloppe métallique pour réaliser une première enceinte étanche (56) sous vide contenant la cathode (22) et l'anode (34).2. X-ray source according to claim 1, characterized in that the bottom of the cup (46) and the insulating support (54) together constitute a partition which cooperates with the wall or shell (12) of the metal casing for producing a first sealed enclosure (56) under vacuum containing the cathode (22) and the anode (34). 3. Source à rayons X selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fond de la coupelle (46) et le support isolant (54) constituent ensemble une cloison qui coopère avec une coque (14) pour réaliser une deuxième enceinte (88) remplie d'un liquide de refroidissement.3. X-ray source according to claim 2, characterized in that the bottom of the cup (46) and the insulating support (54) together constitute a partition which cooperates with a shell (14) to produce a second enclosure (88) filled with coolant. 4. Source de rayons X selon la revendication 3, caractérisée en ce que, dans la deuxième enceinte (88), remplie de liquide de refroidissement, est monté, sur un support (62) solidaire de la coque (14), un générateur haute tension qui est alimenté par l'intermédiaire d'une broche (84) pourvue d'une traversée isolante adéquate (86) fixée à la paroi de la coque (14). 4. X-ray source according to claim 3, characterized in that, in the second enclosure (88), filled with coolant, is mounted, on a support (62) integral with the shell (14), a high generator voltage which is supplied via a pin (84) provided with a suitable insulating bushing (86) fixed to the wall of the shell (14).