[BIOPHYSIQUE] Générateurs de rayons X

[invite956c9cd2]

Salut tout le monde, j'ai deux questions concernant les générateurs de rayons X :

1- Dans les tubes de Coolidge simples à anode fixe, on est d'accord pour dire que l'inclinaison de l'anode est utile pour un meilleur refroidissement et diriger éventuellement des rayons X émis par fluorescence ? Cependant, cela affecte la qualité de l'image in fine puisque le foyer optique augmente quand le foyer thermique augmente, d'où le compris de 20°...

2- Je ne comprends pas pourquoi on distingue souvent les générateur auto-redressés (AC) et les générateurs haute fréquence (HF). En effet, dans les deux cas les appareils sont auto-redressés au sens où ils comportent une pièce de concentration et les anodes doivent être refroidies, la seule différence c'est le temps d'alternance.... Enfin, qu'est-ce que ça signifie qu'un générateur soit auto-redressé concrètement, je suis pas certain d'avoir compris ?

3- Comment génère-t-on des hautes fréquences en gros, comme on génère des hautes tensions, grâce à un transformateur ?

4- De plus un générateur HF engendre une plus grande chaleur, celle-ci est dissipée grâce à une amélioration du refroidissement (anode tournante par exemple) ?



Merci pour votre PRECIEUSE AIDE !


NB : c'est de la biophysique, donc j'ai pas le niveau pour comprendre des explications hyper-détaillées, si vous pouviez restez à mon niveau (c'est-à-dire BAC +2 médecine) ce serait cool
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[phys4]

Bonjour Lex7

1- Dans les tubes de Coolidge simples à anode fixe, on est d'accord pour dire que l'inclinaison de l'anode est utile pour un meilleur refroidissement et diriger éventuellement des rayons X émis par fluorescence ? Cependant, cela affecte la qualité de l'image in fine puisque le foyer optique augmente quand le foyer thermique augmente, d'où le compris de 20°...

Pour des électrons dont l'énergie est de 100 keV à 250 keV, le diagramme de rayonnement des rayons est maximum à 90° du faisceau. Par conséquent les constructeurs prévoit une fenêtre de sortie transversale par rapport au faisceau d'électrons.
Il faut que l'anode soit inclinée vers cette fenêtre.

2- Je ne comprends pas pourquoi on distingue souvent les générateur auto-redressés (AC) et les générateurs haute fréquence (HF). En effet, dans les deux cas les appareils sont auto-redressés au sens où ils comportent une pièce de concentration et les anodes doivent être refroidies, la seule différence c'est le temps d'alternance.... Enfin, qu'est-ce que ça signifie qu'un générateur soit auto-redressé concrètement, je suis pas certain d'avoir compris ?

L'auto redressement n'est pratiquement plus utilisé, il consiste à utiliser le tube comme diode de redressement, c'était un peu archaïque et cela donne une énergie X mal maitrisé puisque l'énergie des électrons suit l'alternance de la tension.

3- Comment génère-t-on des hautes fréquences en gros, comme on génère des hautes tensions, grâce à un transformateur ?

Les 2 questions se transforment en 4, il faut un transformateur et un onduleur, les hautes fréquences présentent l'avantage de fournir une tension élevée dans un petit encombrement et une régulation plus facile avec un grand nombre d'alternances par seconde.

4- De plus un générateur HF engendre une plus grande chaleur, celle-ci est dissipée grâce à une amélioration du refroidissement (anode tournante par exemple) ?

On dispose de faisceau X plus puissants, donc une puissance dissipée plus grande aussi, l'anode tournante permet de refroidir le foyer sur toute la circonférence, elle supporte une puissance moyenne et surtout des impulsions très énergétiques.

[invite956c9cd2]

Merci beaucoup pour ton aide !

Mais très franchement, j'ai rien compris, j'espère ne pas paraître ingrat désolé

[phys4]

C'est moi qui suis désolé, je ne connais pas votre niveau en électricité.
Il faut quelques bases dans ce domaine.

Ne pas hésiter à demander des explications sur les quantités non comprises.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite956c9cd2]

En fait la question qui me turlupine le plus, c'est de savoir : pourquoi ne considère-t-on pas les générateurs HF comme auto-redressés ?


Il est en effet écrit dans mon cours concernant le fonctionnement du tube de Coolidge :

"A la première alternance positive, le filament a un potentiel négatif et la pièce de tungstène a un potentiel positif. A l’alternance suivante, la polarité s’inverse donc le filament a un potentiel positif et la pièce de tungstène un potentiel négatif. Dans ce cas alors, si l’anode est chaude, elle va émettre des électrons qui vont être attirés par le filament au risque de le détruire.
C’est pour cela qu’on dit que le générateur est « auto-redressé » : si cette pièce de tungstène reste froide alors le courant ne pourra passer que dans un sens et jamais dans l’autre sinon on détruit le tube. "

[phys4]

En fait la question qui me turlupine le plus, c'est de savoir : pourquoi ne considère-t-on pas les générateurs HF comme auto-redressés ?


Il est en effet écrit dans mon cours concernant le fonctionnement du tube de Coolidge :

"A la première alternance positive, le filament a un potentiel négatif et la pièce de tungstène a un potentiel positif. A l’alternance suivante, la polarité s’inverse donc le filament a un potentiel positif et la pièce de tungstène un potentiel négatif. Dans ce cas alors, si l’anode est chaude, elle va émettre des électrons qui vont être attirés par le filament au risque de le détruire.
C’est pour cela qu’on dit que le générateur est « auto-redressé » : si cette pièce de tungstène reste froide alors le courant ne pourra passer que dans un sens et jamais dans l’autre sinon on détruit le tube. "

Si vous savez qu'une tension alternative change de sens un certain nombre de fois par seconde, nous avons franchi un bon chemin.
Vous comprenez qu'il faut accélérer un faisceau d'électrons pour produire des rayons X, ce qui veut dire courant dans le seul sens.
Le tube producteur d'X peut être utilisé comme redresseur puisqu'il ne laisse passer les électrons que dan un sens, les inconvénients sont ceux donnés précédemment, la tension varie en permanence et l'énergie des rayons est mal déterminé. En plus mauvais rendement, car seul le maximum de tension donne des rayons, pour les tensions inférieures le courant passe sans donner de rayons. Et vous avez compris le risque d'usure anormale du filament quand un peu d'électrons passent dans le sens contraire.
Dans les générateurs extérieurs, le circuit produit un courant continu sous une tension régulée, le tube peut alors fonctionner à son optimum.

[invite956c9cd2]

Merci beaucoup,

Mais justement on nous précise bien plus loin dans le cours qu'un générateur HF engendre un courant quasi continu et pas continu, et nécessite comme les générateurs auto-redressés des temps de repos, extrêmement courts certes, pendant lesquels l'anode est susceptible d'émettre des électrons, c'est pourquoi d'ailleurs le refroidissement doit être plus efficace (on empêche donc également le passage dans le sens opposé).

[phys4]

Mais justement on nous précise bien plus loin dans le cours qu'un générateur HF engendre un courant quasi continu et pas continu, et nécessite comme les générateurs auto-redressés des temps de repos, extrêmement courts certes.

La tension appliquée est quasi continu parce que nous sommes pas dans un monde parfait, et que le continu parfait à 1/1000 V près n'existe pas. Il y a des auteurs qui sont vraiment puristes !
Comme il n'y a pas de tension inverse appliquée, il n'y a pas de risque d'usure anormale pour le tube.

[invite956c9cd2]

Oh eh bien, d'accord, merci beaucoup pour votre aide