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Appareil à rayons X.
On connait déjà des appareils à rayons X dans les- quels le tube à rayons X et le transformateur l'alimentant constituent un ensemble au point de vue de la construction.
Pour réduire autant que possible les dimensions d'un tel appareil on a immergé le tube et le transformateur dans l'hui- le, ce qui permet aussi de réduire davantage que lorsqu'ils sont dans l'air, la distance entre les parties en fer du trans- formateur,auxquelles est appliqué le potentiel de terre pen- dant la charge, et le tube à rayons X.
Conformément à l'invention, le tube à rayons X porte contre le corps magnétique ou autres parties du transformateur mises à la terre pendant la charge, sans espace intermédiaire ou isolement pouvant supporter des différences de potentiel
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considérables. Des tubes en verre ne permettent pas une telle construction et les tubes à rayons X, dans lesquels une par- tie médiane équipotentielle de la paroi entoure le trajet de .décharge et est séparée des deux électrodes par un isolement équivalent ne peuvent pas porter contre le noyau du transforma- teur à cause du risque de décharges fâcheuses sur les parties en verre isolant les électrodes de la partie médiane, bien que cette dernière puisse généralement être maintenue à un poten- @ tiel correspondant à la moitié de celui produit entre les élec- trodes.
Un prolongement de la partie médiane équipotentielle jusqu'à concurrence de la longueur du fer du transformateur, tout en conservant la longueur d'isolement usuelle des cols en verre, implique une telle augmentation de la longueur du tube que le volume de l'appareil est encore moindre lorsqu'on prévoit un espace intermédiaire.
Or on a constaté qu'on peut se dispenser de prolonger le tube comme on le croyait nécessaire. Un tube à rayons X cy- lindrique peut être mis en contact sur toute sa longueur avec une surface métallique mise à la terre d'un transformateur de dimensions normales, sans qu'il se produise des décharges fâ- cheuses, à condition que la partie de la paroi du tube se trou- vant en regard.de cette surface soit entièrement en métal ou soit garnie d'un revêtement métallique, par exemple en feuille d'étain. On a trouvé que même dans le cas où la longueur d'i- solement sur les parties en verre disposées entre cette partie métallique ou ce revêtement métallique et les électrodes est réduite considérablement, on peut éviter ces décharges fâcheuses.
Par contre, un tel contournement se produit lorsqu'on raccourcit le revêtement métallique- ou la partie métallique de la paroi du tube, ce qui résulte probablement de l'ionisation se produi- sant dans l'air enfermé inévitablemententre le verre et la par-
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tie métallique du transformateur portant contre le verre.
Dans le cas où l'on n'obtient pas une longueur d'iso- lement nécessaire par la susdite mesure, on peut déplacer les points, où les électrodes du tube viennent en contact avec le verre, vers le milieu du tube, de sorte que les parties ren- trantes de la paroi du tube puissent supporter une différence de potentiel supérieure. De préférence, on prévoit aussi un isolement autour des conducteurs d'alimentation des électrodes disposés dans ces parties rentrantes.
Un tube à rayons X particulièrement propre à être utilisé dans un appareil conforme à l'invention est constitué par un tube métallique aux extrémités duquel sont scellées des parties en verre qui rentrent à l'intérieur du tube et sont complètement entourées par le tube métallique.Ce tube est très solide, parce que toutes les parties fragiles, à l'exception tout au plus d'une fenêtre laissant passer les rayons, sont situées à l'intérieur du tube métallique. Comme matière cons- tituant ce tube métallique convient le ferrochrome qu'on uti- lise avec avantage pour y sceller le verre. Toutefois on peut aussi employer d'autres métaux et alliages métalliques, par exemple des alliages chrome-nickel.
Dans un appareil conforme à l'invention on peut aussi utiliser des tubes de la construction usuelle dans lesquels la partie médiane de la paroi est entièrement en métal, à con- dition que cette partie médiane soit prolongée, au moins jus- qu'à concurrence de la longueur de la partie métallique oppo- sée du transformateur, par des revêtements métalliques en bon contact avec le verre qui est scellé à cette partie médiane.
Une enveloppe métallique entourant le tube et le transformateur peut porter contre le tube, éventuellement avec interposition d'une couche de plomb absorbant les rayons indé- sirables.
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Il n'est pas nécessaire de prévoir un isolant pouvant supporter des hautes tensions entre cette enveloppe et le transformateur, si l'on utilise un transformateur de la cons- truction connue en soi dont l'enroulement secondaire est sé- paré de l'enroulement primaire par un tel isolant et dont les extrémités de l'enroulement secondaire se trouvent à l'inté- rieur,, tandis que la couche de spires de cet enroulement se trouvant à l'extérieur est à un potentiel moyen et peut être reliée à l'enveloppe. Dans ce cas l'enveloppe du transformateur peut être mise à la terre pendant la charge, de sorte que les pôles du transformateur présentent des différences de poten- tiel égales par rapport à la terre.
Pour l'appareil faisant l'objet de l'invention on peut se dispenser souvent du remplissage d'huile.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, plusieurs modes d'exécution, montrant comment on peut réduire le poids et faciliter le maniement de l'appareil en tirant le meilleur parti possible de son volume.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de l'appareil, dans lequel l'enroulement secondaire du transformateur est mis à la terre à l'extérieur.
La fig. 2 est une coupe de l'appareil montré sur la fig. 1, suivant le plan 1-1.
La fig. 3 est une coupe longitudinale d'un appareil dans lequel l'enroulement secondaire est connecté à la terre à l'intérieur et la
Fig. 4 est une coupe de l'appareil représenté sur la fig. 3, suivant le plan II-II.
Sur la fig.1 le tube à rayons X cylindrique 1 com- prend une partie médiane métallique 2, à laquelle sont,scellés
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les chapeaux en verre 3 et 4, qui se terminent par des parties rentrantes portant les électrodes du tube.
Sur la branche 5 du noyau en fer du transformateur à haute tension est enroulé l'enroulement primaire 6. Cet enrou- lement est entouré de l'isolateur 7, ayant la forme d'une bo- bine sur laquelle sont enroulés les enroulements secondaires 8 et 9 qui sont séparés par une bague isolante 10. Leurs ex- trémités extérieures sont reliées l'une à l'autre et ils sont enroulés de telle façon que les forces électro-motrices in- duites dans les deux enroulements agissent dans le même sens.
Les extrémités intérieures passent latéralement vers l'exté- rieur à travers l'isolateur et sont reliées aux électrodes du tube à rayons X au moyen de tubes ou cables à fort isolement 11 et 12, qui pénètrent dans les parties rentrantes de la pa- roi du tube à peu près jusqu'aux soudures des électrodes. L'es- pace intermédiaire entre eux et la paroi'en verre des parties rentrantes est rempli d'une masse isolante. Le tube 11 con- tient deux conducteurs entre lesquels existe la tension qui est nécessaire pour chauffer la cathode à incandescence du tube à rayons X et qui est empruntée à une partie de l'enrou- lement secondaire. Les parties de la paroi 1 du tube sont gar- @ nies du revêtement conducteur 13, 14, de telle façon qu'on obtienne une surface conductrice, qui correspond à la longueur de la bobine du transformateur.
Cette bobine est munie d'un revêtement métallique relié au noyau et la surface métallique du tube à rayons X est en contact avec la surface métallique de la bobine du transformateur de sorte que son potentiel corresponde à celui du milieu de l'enroulement secondaire.
Le tube et le transformateur ont une enveloppe com- mune 15 qui porte intimement contre la surface métallique de la bobine, contre les parties extérieures du noyau en fer et
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contre la surface métallique du tube à rayons X. Toutefois, on a réservé un espace intermédiaire entre l'enveloppe et les parties en verre du tube, cet espace contenant les cylindres . isolants 16 et 17. L'enveloppe qui peut se composer de plusieurs parties reliées à l'aide de vis ou d'autres moyens convenables, entoure aussi les conducteurs isolés 11 et 12, de sorte que toutes les parties se trouvant à la surface extérieure de l'ap- pareil sont connectées à la terre.
En regard de l'extrémité anodique du tube 1 un ven- tilateur 18 destiné au refroidissement est adapté à l'envelop- pe métallique. L'appareil est suspendu de façon mobile au sup- port 19. Naturellement on peut aussi utiliser d'autres moyens de support, par exemple un support constitué par des barres.
Le conducteur à l'aide duquel l'appareil peut être relié à un réseau à courant alternatif est désigné par 20.
L'appareil représenté sur les figures 3 et 4 comporte un transformateur cuirassé. Entre l'enroulement primaire 21 et l'enroulement secondaire se composant des bobines 22 et 23 on n'a prévu qu'un faible isolant. Dans cet appareil, les extrémités de l'enroulement secondaire se trouvent du côté extérieur et les extrémités intérieures sont reliées entre elles et au noyau de fer du transformateur. Les bobines sont enroulées de telle manière qu'on obtienne la somme des tensions.
Les bobines sont entourées de l'isolateur 24 sur lequel le cir- cuit magnétique est fermé deux fois. La culasse 25 montrée en- dessous sur le dessin est fendue comme le montre la fig. 4 et permet par suite le passage des conducteurs d'alimentation 26 et 27 soumis à la haute tension.
Le tube à rayons X 28 porte contre le noyau de fer.
Ce tube comporte un'tube métallique 29 dont les bords sont ra- battus vers l'intérieur. A- ces bords sont scellés les enton-
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noirs en verre (30) disposés à l'intérieur du tube. Ces enton- noirs servent à 'supporter les électrodes et à isoler ces de,r- niéres du tube métallique 29 qui est mis à la terre pendant le fonctionnement.
Dans les entonnoirs 30 sont placés les bouchons 31 et 32 entourant les conducteurs d'alimentation du tube. Entre ces bouchons et les pôles du transformateur s'étendent les tubes ou tronçons de cable isolants 26 et 27 qui établissent la connection électrique entre les électrodes du tube et le transformateur. L'isolement de ces tubes ou cables doit être tel qu'ils puissent s'appuyer contre l'enveloppe 33 connectée à la terre, sans qu'il se produise des percements disruptifs.
Cette enveloppe entoure l'isolateur 24, le noyau du transfor- mateur et le tube 28 et est préférablement mise à la terre pendant le fonctionnement.
Un ventilateur 34 actionné électriquement est fixé à l'enveloppe 33. L'appareil est suspendu à l'étrier de sus- pension 35 à l'aide de tourillons, de façon qu'il puisse tour- ner autour de l'axe 36. Cet axe est excentrique par rapport au transformateur de sorte que l'appareil est en équilibre.
L'invention n'est pas limitée à cette construction et à ce mode de support de l'appareil, mais elle est égale- ment susceptible de recevoir d'autres formes d'exécution sans sortir de son cadre.
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X-ray machine.
X-ray apparatus are already known in which the X-ray tube and the transformer supplying it constitute a unit from the point of view of construction.
To reduce as much as possible the dimensions of such an apparatus, the tube and the transformer have been immersed in oil, which also makes it possible to reduce more than when they are in the air, the distance between the parts in transformer iron, to which the earth potential is applied during charging, and the x-ray tube.
According to the invention, the X-ray tube bears against the magnetic body or other parts of the transformer earthed during charging, without any intermediate space or insulation capable of withstanding potential differences.
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considerable. Glass tubes do not allow such a construction, and X-ray tubes, in which an equipotential middle part of the wall surrounds the discharge path and is separated from the two electrodes by an equivalent insulation cannot bear against the wall. core of the transformer because of the risk of unwelcome discharges on the glass parts insulating the electrodes of the middle part, although the latter can generally be kept at a potential corresponding to half that produced between the electrodes. trodes.
An extension of the equipotential middle part up to the length of the transformer iron, while maintaining the usual insulation length of the glass necks, implies such an increase in the length of the tube that the volume of the device is even less when there is an intermediate space.
However, we have found that we can dispense with extending the tube as we thought necessary. A cylindrical x-ray tube may be brought into contact along its entire length with a grounded metal surface of a normal-sized transformer, without undesirable discharges occurring, provided that the part of the wall of the tube facing this surface is either entirely made of metal or is lined with a metallic coating, for example of tin foil. It has been found that even in the case where the isolation length on the glass parts disposed between this metal part or this metal coating and the electrodes is reduced considerably, these unwelcome discharges can be avoided.
On the other hand, such a bypass occurs when the metallic coating- or the metallic part of the tube wall is shortened, which probably results from the ionization occurring in the air inevitably trapped between the glass and the par-
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Transformer metal tie bearing against the glass.
In the event that a necessary length of insulation is not obtained by the aforesaid measurement, the points, where the electrodes of the tube come into contact with the glass, can be moved towards the middle of the tube, so that the re-entering parts of the tube wall can withstand a higher potential difference. Preferably, there is also provision for insulation around the supply conductors of the electrodes arranged in these re-entrant parts.
An X-ray tube particularly suitable for use in an apparatus in accordance with the invention consists of a metal tube at the ends of which are sealed glass parts which fit inside the tube and are completely surrounded by the metal tube. This tube is very strong, because all the fragile parts, with the exception of at most a window allowing the rays to pass, are located inside the metal tube. Suitable material for this metal tube is ferrochrome, which is advantageously used to seal the glass therein. However, other metals and metal alloys can also be used, for example chromium-nickel alloys.
In an apparatus according to the invention, it is also possible to use tubes of the usual construction in which the middle part of the wall is entirely made of metal, on condition that this middle part is extended, at least up to the maximum extent. the length of the opposite metal part of the transformer, by metal coverings in good contact with the glass which is sealed to this middle part.
A metal casing surrounding the tube and the transformer can bear against the tube, possibly with the interposition of a lead layer absorbing unwanted rays.
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It is not necessary to provide an insulator capable of withstanding high voltages between this casing and the transformer, if a transformer of the construction known per se is used, the secondary winding of which is separate from the winding. primary by such an insulator and of which the ends of the secondary winding are located inside, while the layer of turns of this winding located on the outside is at a medium potential and can be connected to the 'envelope. In this case the transformer casing can be earthed during charging, so that the transformer poles have equal potential differences with respect to earth.
For the apparatus which is the subject of the invention, it is often possible to dispense with filling with oil.
The invention will be better understood by referring to the appended drawing which represents, by way of example, several embodiments thereof, showing how the weight can be reduced and the handling of the apparatus facilitated by making the best possible use of it. its volume.
Fig. 1 is a longitudinal section of the apparatus, in which the secondary winding of the transformer is earthed on the outside.
Fig. 2 is a section through the apparatus shown in FIG. 1, following plan 1-1.
Fig. 3 is a longitudinal section of an apparatus in which the secondary winding is connected to earth inside and the
Fig. 4 is a sectional view of the apparatus shown in FIG. 3, according to plan II-II.
In fig. 1 the cylindrical X-ray tube 1 comprises a metal middle part 2, to which are sealed
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the glass caps 3 and 4, which end in re-entrant parts carrying the electrodes of the tube.
On branch 5 of the iron core of the high voltage transformer is wound the primary winding 6. This winding is surrounded by the insulator 7, having the form of a coil on which the secondary windings 8 are wound. and 9 which are separated by an insulating ring 10. Their outer ends are connected to each other and they are wound in such a way that the electro-motive forces induced in the two windings act in the same direction. .
The inner ends pass laterally outward through the insulator and are connected to the electrodes of the X-ray tube by means of highly insulated tubes or cables 11 and 12, which enter the re-entrant parts of the wall. from the tube approximately to the electrode welds. The space between them and the glass wall of the re-entrant parts is filled with an insulating mass. Tube 11 contains two conductors between which there is the voltage which is necessary to heat the incandescent cathode of the x-ray tube and which is taken from part of the secondary winding. The parts of the wall 1 of the tube are lined with the conductive coating 13, 14, so that a conductive surface is obtained, which corresponds to the length of the coil of the transformer.
This coil has a metallic coating connected to the core and the metal surface of the x-ray tube is in contact with the metal surface of the transformer coil so that its potential matches that of the middle of the secondary winding.
The tube and the transformer have a common casing which bears intimately against the metal surface of the coil, against the outer parts of the iron core and
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against the metal surface of the X-ray tube. However, an intermediate space has been reserved between the casing and the glass parts of the tube, this space containing the cylinders. insulators 16 and 17. The casing, which may consist of several parts connected with screws or other suitable means, also surrounds the insulated conductors 11 and 12, so that all the parts on the outer surface of the appliance are connected to earth.
Opposite the anode end of tube 1, a fan 18 intended for cooling is fitted to the metal casing. The apparatus is movably suspended from the support 19. Naturally, other support means can also be used, for example a support constituted by bars.
The conductor with which the device can be connected to an AC network is designated 20.
The apparatus shown in Figures 3 and 4 comprises an armored transformer. Between the primary winding 21 and the secondary winding consisting of the coils 22 and 23, only weak insulation has been provided. In this device, the ends of the secondary winding are on the outer side, and the inner ends are connected to each other and to the iron core of the transformer. The coils are wound in such a way that the sum of the voltages is obtained.
The coils are surrounded by the insulator 24 on which the magnetic circuit is closed twice. The cylinder head 25 shown below in the drawing is slotted as shown in fig. 4 and therefore allows the passage of the supply conductors 26 and 27 subjected to high voltage.
The X-ray tube 28 bears against the iron core.
This tube comprises a metal tube 29, the edges of which are folded inwards. A- these edges are sealed the funnels
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black glass (30) arranged inside the tube. These funnels serve to support the electrodes and to isolate them from the metal tube 29 which is grounded during operation.
In the funnels 30 are placed the plugs 31 and 32 surrounding the supply conductors of the tube. Between these plugs and the poles of the transformer extend the tubes or insulating cable sections 26 and 27 which establish the electrical connection between the electrodes of the tube and the transformer. The insulation of these tubes or cables must be such that they can rest against the casing 33 connected to earth, without disrupting breakthroughs occurring.
This envelope surrounds the insulator 24, the transformer core and the tube 28 and is preferably earthed during operation.
An electrically operated fan 34 is attached to the casing 33. The apparatus is suspended from the hanger 35 by means of trunnions, so that it can rotate about the axis 36. This axis is eccentric with respect to the transformer so that the device is in equilibrium.
The invention is not limited to this construction and to this method of supporting the apparatus, but it is also capable of receiving other embodiments without departing from its scope.