FR2907306A1 - Appareil a rayons x - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un appareil à rayons X comportant un interrupteur général destiné à supprimer l'énergie résiduelle stockée dans des capacités de l'appareil à rayons X. Pour ce faire, l'interrupteur général comporte plusieures cellules interruptrices branchées en série comportant chacune un composant interrupteur constitué par un sidac couplé parallèlement à un thyristor. Le nombre de cellules est déterminé en fonction de la tension à décharger. L'appareil comporte un circuit de contrôle externe permettant de déclencher le déchargement de la première cellule. Une fois que la tension de la première cellule baisse, le déchargement de la deuxième cellule est déclenché par un circuit de contrôle interne. Ainsi de suite. Les cellules restantes sont déclenchées en même temps, dès qu'elles supportent une tension supérieure ou égale à une tension de transition prédéfinie. L'invention met ainsi en oeuvre une réaction en chaîne du déchargement de l'énergie stockée.

Description

1 Appareil à rayons X Domaine de l'invention La présente invention à pour

objet un appareil à rayons X. La présente invention trouve des applications particulièrement avantageuses, mais non exclusives, dans le domaine de l'imagerie médicale et des appareils de diagnostic médical. Ces appareils de diagnostic sont des appareils d'acquisition d'images par rayons X. L'appareil à rayons X de l'invention comporte un interrupteur général de commutation ayant pour but d'effectuer un déchargement de haute tension entre une source d'alimentation haute tension et des électrodes de l'appareil à rayons X. L'invention peut néanmoins s'appliquer à tout autre domaine dans lequel un déchargement de haute tension est entrepris.

Etat de la technique Aujourd'hui les appareils à rayons X permettent d'obtenir des images, voire des séquences d'images, d'un organe situé à l'intérieur d'un être vivant, en particulier un être humain. L'appareil à rayons X comporte un tube à rayons X généralement contenu dans une gaine métallique. Cette gaine métallique permet d'assurer d'une part la protection électrique, thermique et mécanique du tube à rayons X. Elle assure d'autre part, la protection des opérateurs contre des chocs électriques et contre des rayons X. L'appareil à rayons X comporte un générateur haute tension alimentant le tube à rayons X en énergie. Ce générateur haute tension est contenu dans une enceinte située, en général, à une certaine distance du tube à rayons X. En mode de fonctionnement, un ou plusieurs câbles à haute isolation électrique transportent la haute tension jusque dans la gaine contenant le tube à rayons X. Cependant, lors d'un examen radiologique, le tube est alimenté par de l'énergie non désirée et non délivrée par le générateur. Ce phénomène observé dans les appareils actuels à rayons X est représenté sur la figure 1. La figure 1 montre dans deux graphes distincts l'évolution dans le temps de la haute tension alimentant le tube et de l'intensité des rayons X fournis par le tube, lors d'un examen radiologique.

L'axe des abscisses de la figure 1 représente le temps en 2907306 2 millisecondes. L'axe des ordonnées situé à gauche représente la haute tension en kilovolts. L'axe des ordonnées situé à droite représente l'intensité des rayons X en milliampères fournie par le tube. La courbe 2 représente l'évolution dans le temps de la haute tension alimentant le tube, lors d'un 5 examen radiologique. La courbe 3 représente l'évolution dans le temps de l'intensité des rayons X reçus par le patient, lors d'un examen radiologique. A l'étape TO, le générateur haute tension fournit au tube une impulsion d'une centaine de kilovolts. Cette impulsion d'une largeur de 15 millisecondes, dans l'exemple, dure jusqu'à l'étape Ti. Entre l'étape TO et 10 Ti, le tube transforme l'énergie fournie par le générateur en intensité de rayonnement X, comme le montre la courbe 3. L'étape Ti marque la fin de l'impulsion fournie par le générateur et devrait marquer la fin du rayonnement X fourni par le tube. Cependant, comme le montre la courbe 2, le tube continue à être alimenté en haute 15 tension. L'énergie résiduelle alimentant le tube dure de l'étape Ti jusqu'à l'étape T2. Cette énergie résiduelle non fournie par le générateur décroît avec le temps. La courbe 2 représente cette énergie résiduelle par une pente 4 décroissante entre Ti et T2. Cette pente 4 décroissante de la courbe 2 est due à une restitution de 20 l'énergie résiduelle emmagasinée lors de l'impulsion du générateur et à une faible charge du tube. Cette énergie résiduelle est emmagasinée d'une part dans la capacité de sortie du générateur haute tension et d'autre part dans les capacités des câbles à haute tension. L'alimentation du tube dure après l'impulsion du générateur jusqu'à ce que l'énergie stockée dans les capacités 25 soit épuisée. La durée de l'alimentation du tube par l'énergie emmagasinée dépend alors de la taille de stockage de la capacité de sortie du générateur et de la longueur des câbles blindés. L'alimentation du tube par la pente 4 décroissante produit un rayonnement non désiré sur le patient. Elle produit également des artefacts 30 dans l'image radiographique quand la lecture sur l'écran est lente, comme dans le cas d'un écran plat. Dans l'exemple exposé, le rayonnement reçu par le patient, lors d'un examen radiologique, dure actuellement jusqu'à environ 45 millisecondes au lieu de durer 15 millisecondes, prolongeant de manière inutile la durée d'exposition du patient. 35 Actuellement, un tube est alimenté pour un diagnostic classique entre 2907306 3 50 kilovolts et 120 kilovolts. Pour cet intervalle, le tube fournit des rayonnements X qui sont nocifs pour le patient lorsque la durée d'exposition est longue. Ainsi, le tube alimenté par l'énergie de la pente décroissante entre 100 et 50 kilovolts fournit un rayonnement X néfaste pour le patient et 5 catastrophique pour l'image à visualiser. Entre l'étape T2 et T3, l'énergie emmagasinée est épuisée, ceci entraîne que la courbe 2 de haute tension et la courbe 3 d'intensité de rayons X sont au niveau zéro. A l'étape T3, le générateur haute tension fournit une nouvelle impulsion. 10 Pour résoudre les inconvénients dus au déchargement de l'énergie stockée dans les capacités, il existe actuellement plusieurs solutions classiques. Une première solution classique consiste à réduire autant que possible la taille de stockage physique de la capacité de sortie du générateur haute tension. Une autre solution consiste à réduire la longueur des câbles 15 en les enfermant dans le générateur. Ces deux solutions seules ou combinées permettent de diminuer les inconvénients sans pour autant les résoudre. Ces solutions sont généralement employées dans des tubes à rayons X à bas prix. Une autre solution classique consiste à utiliser un tube à grille. Cette 20 grille est une grille d'arrêt ou grille suppressive. Cette grille est une électrode interposée entre la cathode et l'anode du tube. Elle est destinée dans un tube électronique à supprimer l'émission secondaire de l'anode. Le faisceau d'électron de la pente 4 décroissante est arrêté avec les électrons de la grille du tube à rayons X, dès l'application d'une tension 25 négative à cette grille. Ce blocage du faisceau d'électrons permet d'éliminer le rayonnement produit par l'énergie résiduelle. Cependant cette solution est complexe et coûteuse à mettre en oeuvre. Une autre solution classique consiste à décharger rapidement l'énergie stockée dans les capacités une fois que l'impulsion est finie. Il 30 existe dans l'état de la technique plusieurs méthodes de déchargement à haute tension. L'une de ces méthodes consiste à décharger la haute tension au moyen d'un laser entre deux électrodes. Cependant ce type de déchargement n'est pas réalisable pour un tube à rayons X vu la taille et le prix. 35 II existe une autre méthode permettant de brancher plusieurs 2907306 4 composants interrupteurs en série. Ces composants interrupteurs doivent être déclenchés au même moment afin d'obtenir un déchargement optimal. Cependant cette méthode est complexe à mettre en oeuvre. La commutation à un instant précis exigée est assez contraignante à mettre en oeuvre. Les 5 solutions courantes avec ces types de typologie exigent une commutation extrêmement précise pour commuter tous les composants en même temps afin d'éviter d'éventuels échecs. Actuellement, toutes les méthodes permettant un déchargement de haute tension sont soit irréalisable pour un tube à rayons X ou soit complexe 10 ou difficile à mettre en oeuvre. Exposé de l'invention L'invention à justement pour but de remédier aux problèmes de l'état de la technique évoquée précédemment. Pour ce faire, l'invention propose un interrupteur général de commutation haute tension placée entre le 15 générateur haute tension et le tube à rayons X. Cet interrupteur général de commutation haute tension permet de supprimer l'énergie résiduelle stockée dans les capacités des câbles haute tension et dans la capacité de sortie du générateur. L'interrupteur général de commutation comporte plusieurs cellules 20 interruptrices branchées en série. Chaque cellule interruptrice comportant un composant interrupteur haute tension. Ce composant interrupteur est dans un exemple préféré, un composant sidac couplé parallèlement à un interrupteur tel que du thyristor. La haute tension à décharger est répartie sur un ensemble de condensateurs primaires dont chacun est branché à une des 25 cellules interruptrices. Pour que chaque cellule interruptrice ait la même tension, l'invention comporte un circuit d'équilibrage de régulation de tension. Le nombre de cellules interruptrices est déterminé en fonction de la tension à décharger. L'invention comporte un circuit de contrôle externe permettant de 30 déclencher la commutation du composant interrupteur d'une première cellule interruptrice provoquant le déchargement du condensateur primaire branché à cette cellule. Une fois que la tension de la première cellule interruptrice baisse, un circuit de contrôle interne de la cellule interruptrice suivante est déclenché provoquant la commutation du composant interrupteur de ladite 35 cellule. Cette commutation provoque le déchargement du condensateur 2907306 5 primaire relié à ladite cellule. Ainsi de suite jusqu'à la dernière cellule. L'invention met ainsi en oeuvre une réaction en chaîne des commutations des composants interrupteurs des cellules. Cette réaction en chaîne est destinée à mettre en oeuvre une cascade de déchargement de la 5 haute tension répartie sur les condensateurs primaires. La commande de la réaction en chaîne des commutations des composants interrupteurs de l'interrupteur général est très simple. Juste une transmission d'un signal simple de 15 V à une première cellule interruptrice peut la commencer. L'invention permet de supprimer le rayonnement, fourni par la haute 10 tension résiduelle entre 100 kilovolts et 50 kilovolts, néfaste tant sur le patient que sur l'image radiographique à visualiser. La solution de l'invention pour décharger la haute tension dans un tube à rayons X est simple par rapport à ceux existant dans l'état de la technique. 15 Pour les tubes sans grille, l'utilisation de l'interrupteur général de l'invention permet de supprimer le rayonnement non désiré sur le patient, sans augmenter le coût de tels tubes. Pour les tubes avec grille, l'interrupteur général de l'invention peut remplacer la grille et la commande de la grille, réduisant de manière 20 significative le volume dans un secteur prés du patient. Cette suppression de la grille et de la commande de la grille permet d'obtenir de meilleures angulations du tube. En outre, le prix de l'interrupteur général de l'invention est largement inférieur au prix de la commande de grille. L'interrupteur général de l'invention peut être monté en usine, 25 directement sur un tube déjà en utilisation ou bien intégré avec le générateur de rayons X à l'intérieur du bloc transformateur comportant le circuit de redressement et le circuit de filtrage. Le montage ne nécessite ni réglage ni modification des circuits électriques déjà présents dans l'appareil à rayons X. Seuls quelques fils sont à ajouter au circuit existant. L'interrupteur général de 30 l'invention n'altère pas le circuit électrique d'origine. Si le présent interrupteur général venait à tomber en panne, cela ne détériorerait pas l'utilisation de l'appareil à rayons X, car le circuit est dans ce cas en court-circuit. Seulement les inconvénients de l'état de la technique ne serait plus résolus. L'interrupteur général de l'invention est constitué de composants communs et 35 bon marché ce qui rend sa fabrication simple et pas coûteuse. 2907306 6 De façon plus précise l'invention a pour objet un appareil à rayon X muni : - d'un tube à rayons X et - de son alimentation électrique en haute tension, 5 - cette alimentation électrique fournissant une haute tension entre une électrode d'anode et une électrode de cathode du tube, -cette alimentation électrique comportant un interrupteur général pour connecter une électrode à une masse, - cet interrupteur général étant muni d'au moins deux cellules 10 interruptrices branchées en série entre cette électrode et cette masse, caractérisé en ce que - chaque cellule interruptrice est formée d'un condensateur principal en parallèle avec un composant interrupteur, - une première cellule interruptrice est commandée par une unité de 15 commande externe, - d'autres cellules interruptrices comportent chacune une unité de commande interne, - chaque unité de commande interne est reliée à une borne commune à deux cellules interruptrices. 20 L'invention peut comporter l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - l'unité de commande interne comporte, - en série dans une connexion de commande, - une résistance (R2) de forte impédance et 25 - une résistance (R3) de faible impédance connectée par un point milieu à la résistance de forte impédance, - une autre borne de la résistance de forte impédance étant connectée à un point milieu entre deux condensateurs principaux. - l'appareil comporte un condensateur secondaire (C2) connecté entre 30 deux points milieux de deux cellules interruptrices en série. - l'appareil comporte un circuit d'équilibrage formé par un jeu de résistances (48, 49) branché en parallèle de chaque condensateur principal. - la résistance (48) du circuit d'équilibrage est connectée entre une borne commune à deux cellules interruptrices et un point milieu entre deux 35 condensateurs principaux. 2907306 7 - l'unité de commande externe est reliée à la cellule interruptrice par un transformateur (44) et une résistance (R1 a). - l'unité de commande externe de la cellule interruptrice est externe à ladite cellule interruptrice et comporte un microprocesseur (19), une mémoire 5 (20) de programme, et une interface (23) d'entrée sortie interconnectés par un bus (24). - la cellule interruptrice branchée à l'unité de commande externe est à la première à commuter. - le nombre de cellules interruptrices à brancher est au moins égal au 10 résultat de la division de la tension de la source de haute tension par une tension de claquage d'une cellule interruptrice. - la capacité de stockage de chaque condensateur principal est définie en fonction de la tension de claquage de la cellule interruptrice auquel il est branché. 15 - des condensateurs principaux des cellules interruptrices ont une même valeur de capacité. - le composant interrupteur comporte un composant sidac (50a à 50n) couplé parallèlement à un thyristor (50'a à 50'n). - les composants interrupteurs sont identiques. 20 - la haute tension est déchargée à travers les condensateurs primaires par des commutations à commandes successives de chaque composant interrupteur. -tant qu'une tension de transition préalablement définie n'est pas atteinte, seuls les thyristors des composants interrupteurs sont commutés 25 lors de la commutation dudit composant interrupteur. - les sidac des composants interrupteurs, pas encore commutés, ne sont déclenchés que lorsque la tension des cellules interruptrices correspondantes est supérieure ou égale à la tension de transition. - la tension de transition dépend de la tension à commuter, de la 30 précision de la tension de mise en conduction des sidac et de l'équilibrage de la tension entre les cellules. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à 35 titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. 2907306 8 La figure 1, déjà décrite, montre dans deux graphes une évolution dans le temps de la haute tension et de l'intensité des rayons X, lors d'un examen radiologique, dans l'état de la technique. La figure 2 montre un appareil à rayons X comportant un interrupteur 5 général de commutation haute tension de l'invention. La figure 3 montre dans un mode de réalisation de l'invention, plusieurs cellules interruptrices branchées en série permettant de décharger la haute tension d'une source de haute tension. La figure 4 montre de manière détaillée le fonctionnement de deux 10 cellules interruptrices, selon l'invention. La figure 5 montre dans deux graphes l'évolution dans le temps de la haute tension et de l'intensité des rayons X, selon l'invention, lors d'un examen radiologique. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention 15 L'interrupteur général de l'invention est, dans un mode de réalisation préféré, installé dans un appareil à rayons X. En sachant qu'il peut être installé dans tout autre appareil nécessitant un déchargement rapide de haute tension. La figure 2 montre de manière schématique, dans un exemple, un 20 appareil à rayons X comportant un interrupteur général de commutation à haute tension de l'invention. L'appareil à rayons X 10 comporte un tube à rayons X 11, un générateur 12 haute tension et une unité de commande externe 13. Ces éléments peuvent être physiquement isolés, comme dans la plupart des installations radiographiques fixes. Ils peuvent être rassemblés 25 dans des unités compactes destinées à être déplacés au chevet des patients. Le tube 11 comporte une électrode de cathode 11 a responsable de l'émission des électrons et d'une électrode d'anode 11 b source de production des rayons X. Le tube 11 est entouré d'une enveloppe protectrice, telle 30 qu'une gaine permettant d'assurer une protection électrique, thermique et mécanique du tube tout en assurant la protection des opérateurs contre les rayonnements de fuite. Le générateur 12 produit un courant de tension ajustable entre 40 kilovolts et 150 kilovolts. Le générateur 12 comporte un convertisseur 14. Ce 35 convertisseur 14 peut être un hacheur ou un redresseur en fonction de la 2907306 9 nature alternatif ou continu de la source de haute tension du générateur. Il produit des tensions ou des courants continus (unidirectionnels) à partir de la source alternative de tension ou de courant. Le convertisseur est généralement constitué de diodes assemblées de tel sorte à ce que le 5 courant circule toujours dans le même sens. Le générateur 12 comporte un transformateur 15. Le transformateur 15 assure la transformation d'un courant de 220 ou 380 volts fourni par le convertisseur 14 en un courant de haute tension de 50 à 120 kilovolts. Le transformateur 15 alimente en haute tension les câbles blindés 16 et 17. Le 10 câble blindé 16 est branché à la cathode 11 a et le câble blindé 17 est branché à l'anode 11 b. Le tube ne consommant pas beaucoup d'énergie, l'énergie stockée dans les câbles suffit à continuer à l'alimenter. Pour supprimer l'énergie stockée dans la capacité de sortie du générateur (non représentée) et dans 15 les câbles blindés 16 et 17, le générateur 12 comporte un interrupteur général 18. Cet interrupteur général 18 est destiné à connecter la cathode 11 a et/ou l'anode 11 b à la masse 43. L'interrupteur général 18 permet de décharger la haute tension résiduelle contenue dans les capacités à la masse 43. Il peut être placé dans les deux câbles blindés 16 et 17. Ou de 20 préférence dans le câble positif 17 relié à l'anode. Il peut être également placé dans le tube à rayons X 11 ou à tout autre endroit adéquat de l'appareil à rayons X. Pour des problèmes d'encombrement, l'interrupteur général 18 est placé de préférence dans le générateur 12. L'interrupteur général 18 est représenté plus en détail dans les figures 3 et 4. 25 L'unité de commande externe 13 est, souvent réalisée sous forme de circuit intégré. Dans un exemple, cette unité de commande externe 13 comporte un microprocesseur 19, une mémoire 20 de programme, un écran de visualisation 21 muni d'un clavier 22 et une interface 23 d'entrée sortie. Le microprocesseur 19, la mémoire 20 de programme, l'écran de visualisation 30 21 et l'interface 23 d'entrée sortie sont interconnectés par un bus interne 24. L'unité de commande externe 13 communique avec les différents éléments de l'appareil à rayons X 10 à travers un bus de communication 25. Dans la pratique, lorsque l'on prête une action à un dispositif, celle-ci est réalisée par un microprocesseur de l'interrupteur général commandé par 35 des codes instructions enregistrés dans une mémoire de programme du 2907306 10 dispositif. L'unité de commande externe 13 est un tel dispositif. La mémoire 20 de programme est divisée en plusieurs zones, chaque zone correspondant à des codes instructions pour réaliser une fonction du dispositif. La mémoire 20 comporte, selon les variantes de l'invention, une 5 zone 26 comportant des codes instructions pour détecter un début d'impulsion fournit par le générateur 12. La mémoire 13 comporte une zone 27 comportant des codes instructions pour déterminer une fin de l'impulsion en fonction d'une largeur de l'impulsion préalablement définie. La mémoire 13 comporte une zone 28 comportant des codes instructions pour 10 transmettre à l'interrupteur général 18 de commutation de l'invention un signal de commande, dès la fin de l'impulsion. Ce signal de commande provoque le déclenchement du déchargement de l'énergie stockée dans les différentes capacités de l'appareil à rayons X. Le signal de commande déclenche la commutation du composant interrupteur de la première cellule. 15 La figure 3 montre une représentation schématique d'un interrupteur général 18 de commutation haute tension de l'invention. L'interrupteur général 18 est destiné à décharger une source 40 de haute tension alimentant le tube bien après que le générateur ait fini d'émettre une impulsion. Cette source 40 de haute tension est l'énergie accumulée dans 20 les différentes capacités de l'appareil à rayons X. La source 40 de haute tension est déchargée à travers plusieurs cellules interruptrices 41a à 41n branchées en série aux bornes el et e2 de la source 40. Ces cellules 41a à 41n sont de préférence identique dans l'invention. Dans ce cas, les cellules comportent les mêmes composants 25 électroniques. Le nombre de cellule interruptrice 41a à 41n est déterminé en fonction de la haute tension délivrée par la source 40 à décharger divisée par une tension de claquage de la cellule. La tension de claquage est la tension maximale que peut supporter une cellule. Dans un mode de réalisation préféré, un nombre plus que suffisant de cellules doit être défini afin de faire 30 face à d'éventuels échecs de fonctionnement de cellules. Ce nombre plus que suffisant doit être apte au total à supporter plus que la haute tension à décharger Chaque cellule interruptrice 41a à 41n comporte respectivement un condensateur principal 42a à 42n. Chaque cellule interruptrice 41a à 41n 35 comporte respectivement un composant interrupteur 45a à 45n. Dans un 2907306 11 exemple préféré, les composants interrupteurs sont identiques. Chaque condensateur principal 42a à 42n est branché en parallèle respectivement du composant interrupteur 45a à 45n des cellules. Le fait de brancher en série plusieurs cellules 41a aux bornes el et e2 de la source 40 5 divise la haute tension fournie par la source 40 en plusieurs petites énergies stockées dans les condensateurs primaires 42a à 42n. La capacité de stockage de chaque condensateur primaire 42a à 42n étant définie respectivement en fonction de la tension de claquage de chaque cellule interruptrice 41a à 41n. Comme les cellules 41a à 41n sont identiques alors 10 la capacité de stockage de chaque condensateur primaire 42a à 42n est identique. Dans une variante, les cellules interruptrice peuvent comporter des composants électroniques différents, en fonction des modes de réalisations de l'invention. Elles peuvent également avoir des tensions de claquage 15 différentes les unes des autres. Dans ce cas, la capacité de stockage de chaque condensateur est définie en fonction de la tension de claquage de la cellule interruptrice auquel il est branché. La haute tension de la source 40 est déchargée par des commutations à commande successive des composants interrupteurs de chaque cellule 20 interruptrice 41a à 41n. La commande de commutation de chaque cellule interruptrice 41a à 41n entraîne le déchargement de l'énergie stockée dans le condensateur primaire correspondant 42a à 42n. Les cellules 41a à 41n déchargent respectivement l'énergie stockée dans les condensateurs primaires 42a à 42n à la masse 43. 25 L'interrupteur général 18 est en contact avec l'unité de commande externe 13 par une cellule interruptrice 41a référencée ici comme étant la première cellule interruptrice dudit interrupteur général à commuter. Cette première cellule interruptrice 41a est reliée à la masse 43. Elle est considérée comme la partie basse reliée à la terre dudit dispositif. Dans 30 d'autres variantes, d'autres cellules interruptrices de l'interrupteur général peuvent être choisies comme étant les premières à commuter en fonction des différents modes de réalisation de l'invention. La première cellule interruptrice 41a est reliée à l'unité de commande externe 13 via un transformateur 44. L'unité de commande externe 13 35 transmet au transformateur 44 le signal de commande. Le transformateur 44 2907306 12 fournit à la première cellule interruptrice 41a une tension de commande de déclenchement du déchargement via une résistance R1 a, dès réception du signal de commande. Cette tension de déclenchement est dans un exemple préféré, égale à 15 volts. 5 Dans un mode de réalisation préféré, le composant interrupteur 45a est un composant sidac couplé parallèlement à un thyristor. Le composant interrupteur 45a peut être remplacé par tout autre type de composant interrupteur existant et permettant de réaliser l'invention. Le déclenchement de la première cellule interruptrice 41a est mis en 10 oeuvre par un circuit externe, qui est ici l'unité de commande externe 13. Toutes les autres cellules 41b à 41n interruptrices comportent respectivement une unité de commande interne 46b à 46n. L'unité de commande interne 46b à 46n est reliée respectivement à une borne commune p1 a à p1 n à deux cellules interruptrices en série. L'unité de 15 commande interne 46b à 46n permet le déclenchement du déchargement de la cellule interruptrice correspondante. Le fonctionnement de l'unité de commande interne 46b est représenté en détail à la figure 4. Lors du fonctionnement de l'interrupteur général 18, seul les thyristors des composants interrupteurs, des cellules interruptrices situées avant une 20 cellule de transition, sont déclenchés, lors de la commutation de ces composants interrupteurs. La cellule de transition est la cellule par laquelle la tension des cellules est supérieure ou égale à une tension de transition préalablement définie. La tension de transition est supérieure à la tension de mise en 25 conduction de composants sidac. Cette tension de transition marque le point de transition entre la commutation des interrupteurs thyristors et des interrupteurs sidac d'un composant interrupteur de l'invention. La tension de transition dépend de la tension à commuter, de la précision de la tension de mise en conduction des interrupteurs sidac et de l'équilibrage de la tension 30 entre les cellules. Pour toutes les autres cellules situées après cette cellule de transition, seuls les sidac sont déclenchés, lors de la commutation des composants interrupteurs de ces cellules. Dès que l'unité de commande externe 13 impose la commutation du 35 composant interrupteur 45a de la première cellule interruptrice 41a, le 2907306 13 condensateur primaire 42a branché aux bornes de la cellule interruptrice est déchargé. Cette commutation du composant interrupteur 45a de la première celluleinterruptrice 41a entraîne une diminution de la tension aux bornes de cette dernière. Cette diminution de la tension entraîne le déclenchement de 5 l'unité de commande interne 46b de la deuxième cellule interruptrice 41b par le déchargement du condensateur Cl, de la figure 4, sur le thyristor du composant interrupteur 45b. L'unité de commande interne 46b impose la commutation du composant interrupteur 45b de la deuxième cellule interruptrice 41b, le 10 condensateur primaire 42b branché aux bornes de la cellule interruptrice est déchargé. La baisse de tension aux bornes de la deuxième cellule interruptrice 41b entraîne le déclenchement de l'unité de commande 46c de la troisième cellule interruptrice 41c et le déchargement du condensateur primaire 42c branché aux bornes de cette cellule. Le déclenchement des 15 cellules les uns après les autres entraîne un déchargement des condensateurs primaires 42a à 42n les uns après les autres. Ainsi, le déclenchement de la première cellule interruptrice provoque automatiquement celui de la deuxième cellule interruptrice qui provoque automatiquement celui de la troisième cellule interruptrice et ainsi de suite. A 20 un moment donné, les cellules restantes qui n'ont pas encore déclenché vont supporter une tension supérieure à la tension de mise en conduction des composants interrupteurs sidac. La tension supportée par les cellules est supérieure à la tension de transition. Afin de palier à d'éventuelle destruction de cellules, tous les sidac des composants interrupteurs, non commutés, 25 sont déclenchés en même temps, déchargeant la haute tension des condensateurs principaux correspondants. Le chemin de conduction sera alors réalisé par certains interrupteurs sidac proches de la connexion haute tension des composants interrupteurs 45n, 45n-1 ..., et les interrupteurs thyristors proches de la connexion basse tension des composants 30 interrupteurs 45a, 45b.... Dans une variante, les composants interrupteurs situés vers la masse et avant le point de transition peuvent ne comporter que des thyristors. Et les composants interrupteurs situés après le point de transition peuvent ne comporter que des sidac. 35 Avec l'interrupteur général de l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir 2907306 14 une unité de commande externe sur chaque cellule interruptrice. Un seul contrôle sur une des cellules interruptrices suffit. Et, c'est le déclenchement de cette cellule interruptrice qui va appeler le déclenchement de la cellule interruptrice suivante et ainsi de suite, d'où une réaction en chaîne. Avec 5 l'interrupteur général de l'invention, la commutation de l'ensemble des cellules à un instant précis de commutation n'est plus requise supprimant ainsi les contraintes de commutation de l'état de la technique. Avec l'interrupteur général de l'invention, les composants interrupteurs 45a à 45n des cellules 41a à 41n sont actionnés les uns après les autres au 10 fur et à mesure que la tension desdits cellules diminue. L'acheminement de l'appel se fait progressivement d'un composant interrupteur à l'autre. Tous les composants interrupteurs ainsi actionnés sont retenus en position de travail jusqu'à la fin du déchargement. A la fin du déchargement, tous les interrupteurs, thyristor (ou équivalent) et sidac sont à un état bloquant, prêt 15 pour un nouveau cycle de travail. La figure 4 montre dans un exemple le fonctionnement de trois cellules interruptrices 41a à 41c de l'invention. En sachant que le reste des cellules fonctionne de la même manière. Dans un exemple la tension à décharger est de 60 kilovolts. Pour 20 décharger cette tension plusieurs cellules sont branchées en série aux bornes de la source des 60 kilovolts. Dans le cas où, chaque cellule interruptrice a une tension de claquage de 1 kilovolt, alors le nombre de cellules pour décharger cette tension de 60 kilovolts est de 60 cellules minimums. 25 Afin de faire face à d'éventuels échecs de fonctionnement de cellules dans l'interrupteur général 18, on met un nombre suffisant de cellules supérieures de préférence au résultat obtenu. Dans un exemple le nombre de cellules à brancher en série est égal ici à 100. Les condensateurs primaires 42a et 42b ont chacun une capacité de stockage défini en fonction 30 de 1 kilovolt. Pour que chaque cellule interruptrice ait la même tension de claquage, l'invention met également en oeuvre un circuit d'équilibrage 47a à 47n branché respectivement aux bornes des cellules 41a à 41n. Les circuits d'équilibrage 47a à 47n permettant d'obtenir une tension quasi constante aux 35 bornes des cellules 41a à 41n. Les circuits d'équilibrage 47a à 47n sont des 2907306 15 régulateurs de tension. Ils permettent de limiter les écarts de tension entre les cellules 41a à 41n et assure une équi-répartition des tensions des cellules. Les circuits d'équilibrage 47a à 47n sont formés par un jeu de résistances branché respectivement en parallèle aux bornes de chaque 5 condensateur principal 42a à 42n. Le circuit d'équilibrage 47a comporte une résistance 49a stabilisatrice de courant. Les autres circuits 47b à 47n sont identiques. Les circuits 47b à 47n comportent respectivement une résistance 48b à 48n connectée entre une borne p1 b à p1 n commune à deux cellules interruptrice et un point milieu 10 b1 à bn entre deux condensateurs principaux 42a à 42n. Les circuits 47b à 47n comportent également respectivement une résistance 49b à 49n stabilisatrice de tension. Le circuit 47a à 47n de l'exemple de la figure 4 peut être remplacé par d'autres types de circuits de régulation de tension existants. 15 La cellule interruptrice 41a comporte un composant interrupteur 45a branché à une résistance R1 a de basse impédance. Le composant interrupteur 45a comporte, dans l'exemple de la figure 4, un composant sidac 50a couplé parallèlement à un interrupteur 50'a. Cet interrupteur 50'a est dans un exemple préféré un thyristor. 20 Le composant sidac 50a, comme montré à la figure 4, est un composant à quatre couches et à deux bornes. Il a une résistance interne de centaines de kiloohms, lorsque la tension appliquée à ses bornes est inférieure à la tension de déclenchement du composant sidac qui est égale à environ 200 volts, pour un modèle donné. Dès que la tension appliquée aux 25 bornes du composant sidac 50a est supérieure à la tension de déclenchement, alors la résistance interne du composant sidac 50a devient très basse, de quelques ohms. Dans ce cas, le composant sidac 50a se comporte comme un thyristor. L'utilisation d'un composant comme le composant sidac est également destiné à assurer une protection de la cellule 30 interruptrice, lorsque la tension appliquée a ses bornes est supérieure à la tension de claquage. Les composants sidac 50b à 50n ont les mêmes caractéristiques que le composant sidac 50a. L'interrupteur général comporte un condensateur secondaire Cl 35 branché entre deux points milieux p2a et p2b de deux cellules interruptrices 2907306 16 en série. Dans l'exemple de la figure 4, la résistance R1 a a une impédance de 100 ohms. La résistance R1 a est branchée entre le thyristor 50'a et le transformateur 44. La cellule interruptrice 41b comporte un composant interrupteur 45b 5 branché à une unité de commande interne 46b. Le composant interrupteur 45b comporte un composant sidac 50b couplé parallèlement à un thyristor 50'b. L'interrupteur général comporte un condensateur secondaire C2 branché entre deux points milieux p2b et p2c des deux cellules interruptrices en série 41a et 41b. 10 L'unité de commande interne 46b comporte en série dans une connexion de commande une résistance R2b ayant une haute impédance et une résistance R1 b de faible impédance connectée par un point milieu P3b à la résistance de forte impédance R2b. Dans l'exemple de la figure 4, la résistance R2b a une impédance de 100 kiloohms et la résistance R1 b a une 15 impédance de 100 ohms. La résistance R2b de forte impédance est connectée au point milieu b1 entre deux condensateurs principaux 42a et 42b. La cellule interruptrice 41c comporte un composant interrupteur 45c branché à une unité de commande interne 46c. Le composant interrupteur 20 45c comporte un composant sidac 50c couplé parallèlement à un thyristor 50'c. L'interrupteur général comporte un condensateur secondaire C3 (non représenté) branché entre deux points milieux p2c et p2d de deux cellules interruptrices en série 41b et 41c. L'unité de commande interne 46c comporte en série dans une 25 connexion de commande une résistance R2c ayant une haute impédance et une résistance R1 c de faible impédance connectée par un point milieu P3c à la résistance de forte impédance R2b. Dans l'exemple de la figure 4, la résistance R2c a une impédance de 100 kiloohms et la résistance R1 c a une impédance de 100 ohms. La résistance R2c de forte impédance est 30 connectée au point milieu b2 entre deux condensateurs principaux 42b et 42c. Et ainsi de suite pour les cellules suivantes. Les circuits branchés à la première cellule interruptrice par laquelle la commutation est débutée comporte, comme dans l'exemple de la figure 4, des composants et parfois des branchements différents de ceux des autres 35 cellules. Dans une variante, ces circuits peuvent être identiques à ceux des 2907306 17 autres cellules. Le condensateur secondaire Cl est chargé afin de déclencher le composant interrupteur 45b de la deuxième cellule interruptrice 41b. Le condensateur secondaire Cl est chargé pendant l'étape d'équilibrage de la 5 tension de la première cellule interruptrice 41a. Le condensateur secondaire C2 est chargé afin de déclencher le composant interrupteur 45c de la troisième cellule interruptrice 41c. Le condensateur secondaire C2 est chargé pendant l'étape d'équilibrage de la tension de la deuxième cellule interruptrice 41b. Ainsi de suite pour les condensateurs secondaire C3 à Cn 10 des n cellules suivantes. La première cellule interruptrice 41a reçoit le signal de commande de l'unité de commande externe via le transformateur sur la résistance R1 a. Le composant interrupteur 45a est déclenché. Dans ce cas, seul le thyristor 50'a est déclenché. Le sidac 50a n'est pas déclenché du fait que sa tension de 15 conduction n'est pas atteinte. Le déclenchement du thyristor 50'a provoque une chute rapide du condensateur primaire 42a. Le condensateur secondaire Cl reste chargé quand la tension de la première cellule interruptrice 41a baisse. Le courant passe par le thyristor 50'a qui a déclenché et par les sidac 50b à 50n qui n'ont pas encore déclenché. 20 Le point P1 b devient égal à zéro volt. Comme la résistance R2 a une impédance très forte, la tension aux points de P2b et P3b restent égale à environ 1 kilovolt. La résistance R3 étant faible ceci provoque le déchargement du condensateur secondaire Cl. La décharge du condensateur secondaire Cl déclenche le composant interrupteur 45b. Dans 25 ce cas, le thyristor 50'b est déclenché. Pour les mêmes raisons que pour le sidac 50a, le sidac 50b n'est pas déclenché. Le déclenchement du thyristor 50'b entraîne un déchargement rapide du condensateur primaire 42b. Le courant passe par les thyristors 50'a et 50'b qui ont déclenché et par les sidac 50c à 50n qui n'ont pas encore déclenché. 30 Le point P1 c devient égal à zéro volt. Comme la résistance R4 a une impédance très forte, la tension aux points de P2c et P3c restent égale à environ 1 kilovolt. La résistance R5 étant faible ceci provoque le déchargement du condensateur secondaire C2. La décharge du condensateur secondaire C2 déclenche le composant interrupteur 45c de la 35 troisième cellule interruptrice 41c. Dans ce cas, le thyristor 50'c est 2907306 18 déclenché. Pour les mêmes raisons que pour le sidac 50a le sidac 50c n'est pas déclenché. Le déclenchement du thyristor 50'c entraîne un déchargement rapide du condensateur primaire 42c. On obtient ainsi une cascade de déchargement de la haute tension à 5 travers les condensateurs primaires branchés aux cellules. Ainsi, une fois que le déchargement de la première cellule interruptrice est lancé. La deuxième cellule interruptrice s'effondrera puis la troisième et jusqu'à la 41 ème cellule. La 41 ème cellule étant ici la cellule de transition entre les conductions des thyristors et des sidac. 10 A la 41 ème cellule, la tension soutenue par les 59 cellules restantes sera plus que la tension de conduction du sidac. Et alors tous les sidac des composants interrupteurs des cellules restantes vont se déclencher en même déchargeant la haute tension restante. Dans cet exemple, le chemin de conduction est effectué par les thyristors des composants interrupteurs de 15 la 1 ème à la 41 ème cellule et par les sidac des composants interrupteurs de la 42ème à la 100ème cellule. Ainsi, dans une variante de l'invention, les composants interrupteurs de la 1 ème à la 41 ème cellule peuvent ne comporter que des thyristors. Et les composants interrupteurs de la 42ème à la 100ème cellule peuvent ne comporter que des sidac. 20 Quand les condensateurs primaires 42a à 42n sont déchargées, les composants interrupteurs de toutes les cellules reviennent à l'étape précédente c'est-à-dire bloquant la tension avec une grande impédance. Le temps total de commutation dure environ 40 à 50 microsecondes. Ce qui est plus que suffisant pour l'ordre de grandeur de la largeur 25 d'impulsion des modes d'examens actuels. En sachant que la largeur d'impulsion est autour de 15 millisecondes. D'autres circuits peuvent être définis afin de réaliser cette cascade de décharges, à l'aide de thyristor, de transistor ou d'autres composants interrupteurs. L'interrupteur général de commutation 18 de l'invention peut 30 s'appliquer à tous les types de topologies nécessitant un déchargement d'une haute tension rapide. Dans la structure de l'interrupteur général de commutation 18, les composants peuvent être remplacés par des composants correspondants. De même d'autres composants peuvent être intercalés entre les composants décrits du circuit 18. 35 La figure 5 montre dans un graphe l'évolution dans le temps de la 2907306 19 haute tension alimentant le tube et de l'intensité des rayons X fournie par le tube, au cours d'un examen radiologique, avec un appareil à rayons X utilisant l'interrupteur général de commutation de l'invention. L'évolution dans le temps de la haute tension alimentant le tube est 5 représentée par une courbe 60 dans le graphe de la figure 5. La courbe 60

est représentée dans un repère cartésien dont l'axe des abscisse correspond au temps en millisecondes et l'axe des ordonnées à la haute tension en kilovolts. L'évolution dans le temps de l'intensité des rayons X fournie par le tube et reçus par le patient est représentée par une courbe 61 dans le 10 graphe de la figure 5. La courbe 61 est représentée dans un repère cartésien dont l'axe des abscisses correspond au temps en millisecondes et l'axe des ordonnées à l'intensité des rayons X en milliampères. A l'étape T0, le générateur fournit une impulsion de 100 kilovolts au tube à rayons X. L'étape Ti marque la fin de l'impulsion qui dure 15 15 millisecondes. L'unité de commande transmet automatiquement un signal de commande à l'interrupteur général de commutation, à l'étape Ti. L'interrupteur général de l'invention par un déchargement en cascade décharge l'énergie stockée dans les capacités de l'appareil à rayons X. A l'étape T2, l'interrupteur général de commutation de l'invention 20 décharge de manière quasi instantanée l'énergie néfaste située entre 100 kilovolts et 50 kilovolts. A partir de 50 kilovolts le tube peut être continué à être alimenté sans que cela n'affecte le patient ou l'image radiographique à visualiser. Dans une variante, l'énergie stockée dans les capacités peut être complètement décharger à l'étape Ti. Avec l'invention, le patient pour un 25 examen radiologique reçoit des rayons X pendant une durée de 15 à 25 millisecondes. En sachant que le rayonnement reçus pendant les 10 millisecondes finales des 25 millisecondes ne sont pas dangereux. La commande de l'interrupteur général de commutation de l'invention est très simple. Juste un signal simple de 15 volts peut commencer la 30 réaction en chaîne du déchargement de la haute tension emmagasinée dans les capacités de l'appareil à rayons X.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 - Appareil à rayon X muni - d'un tube à rayons X et - de son alimentation électrique en haute tension, - cette alimentation électrique fournissant une haute tension entre une électrode d'anode et une électrode de cathode du tube, - cette alimentation électrique comportant un interrupteur général (18) pour connecter une électrode à une masse, - cet interrupteur général étant muni d'au moins deux cellules interruptrices branchées (45a...45n) en série entre cette électrode et cette masse (40), caractérisé en ce que - chaque cellule interruptrice est formée d'un condensateur principal 15 en parallèle avec un composant interrupteur, -une des cellules interruptrice est commandée par une unité de commande (13) externe, - d'autres cellules interruptrices comportent chacune une unité de commande (46b...46n) interne,

20 - chaque unité de commande interne est reliée à une borne commune à deux cellules interruptrices.

2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande interne comporte, - en série dans une connexion de commande, 25 -une résistance (R2) de forte impédance et - une résistance (R3) de faible impédance connectée par un point milieu à la résistance de forte impédance, - une autre borne de la résistance de forte impédance étant connectée à un point milieu entre deux condensateurs principaux. 30

3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur secondaire (C2) connecté entre deux points milieux de deux cellules interruptrices en série.

4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'équilibrage formé par un jeu de 35 résistances (48, 49) branché en parallèle de chaque condensateur principal. 2907306 21

5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la résistance (48) du circuit d'équilibrage est connectée entre une borne commune à deux cellules interruptrices et un point milieu entre deux condensateurs principaux. 5

6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de commande externe est reliée à la cellule interruptrice par un transformateur (44) et une résistance (RI a).

7 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de commande externe de la cellule interruptrice est externe à 10 ladite cellule interruptrice et comporte un microprocesseur (19), une mémoire (20) de programme, et une interface (23) d'entrée sortie interconnectés par un bus (24).

8 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cellule interruptrice, la première à être commutée, 15 est branchée à l'unité de commande externe et à la masse.

9 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le nombre de cellules interruptrices à brancher est au moins égal au résultat de la division de la tension de la source de haute tension par une tension de claquage d'une cellule interruptrice. 20

10 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la capacité de stockage de chaque condensateur principal est définie en fonction de la tension de claquage de la cellule interruptrice auquel il est branché.

11 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce 25 que des condensateurs principaux des cellules interruptrices ont une même valeur de capacité.

12 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composant interrupteur comporte un composant sidac (50a à 50n) couplé parallèlement à un thyristor (50'a à 50'n). 30

13 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les composants interrupteurs sont identiques.

14 û Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en que la haute tension est déchargée à travers les condensateurs primaires par des commutations à commandes successives 35 de chaque composant interrupteur. 2907306 22 ù Appareil selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les thyristors des composants interrupteurs sont déclenchés, lorsque la tension des cellules interruptrices correspondantes est inférieure à une tension de transition 5 préalablement définie. 16 ù Appareil selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que les sidac des composants interrupteurs, pas encore commutés, sont déclenchés lorsque la tension des cellules interruptrices correspondantes est supérieure ou égale à la tension de transition. 17 ù Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 16, caractérisé en ce que la tension de transition est définie en fonction de la tension à commuter, de la précision de la tension de mise en conduction des sidac et de l'équilibrage de la tension entre les cellules.