tube à Rayone X

1. LES TUBES A RAYONS X
2015/2016
MST. Génie Biomédicale
Instrumentation & Maintenance
Réalisé par :
Omar Maskan
Abdelbasset Daou
Labakoum Badr-eddine

2. Sommaire
Introduction.
Principe de fonctionnement.
Alimentation.
Les performances d’un tube à RX.
Utilisation au domaine médical.
Conclusion.
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Les tubes à rayons X sont des dispositifs permettant de produire des rayons X , pour déférentes
domaines :
 Radiographie moderne
 Scanners
 Sécurité
 Géologie, et plus précisément en minéralogie
Comment ces tubes produisent-ils les rayons X ……?

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5. Haute tension
(Accélératrice)
Circuit de chauffage de filament
Filament de
tungstène
(Cathode)
Tube sous vide
Fenêtre en
Béryllium
Coupelle de
focalisation
Cible métallique
(Anode)
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6.  Evité la collision entre les électrons et les molécules.
 un contrôle précis du nombre et de la vitesse des
électrons accélérés.
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Pourquoi faut-il le vide dans l’ampoule de verre d’un tube à RX ?

7. De quoi est constituée la cathode ?
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 D’un ou deux filaments permettant de créer une source
d’électrons.
 D’une pièce de concentration (ou de focalisation) qui
accueille et maintient en place le ou les filaments.

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La chaleur est transmise aux
électrons libres du métal sous
forme d’énergie cinétique.
Grâce à ce gain d’énergie, les
électrons sont arrachés du
filament et forment un nuage
électronique autour des spires
du filament.
Source d’électrons :

9. les caractéristiques des filaments :
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 Bonne Spirale métallique constituée de tungstène (Z =74); D=0,2
mm; hélice de D =0,2 cm ; 1 cm de long.
 Température fusion élevée
 Bonne de conduction thermique
 Le filament est chauffé à 2350°C par un courant électrique de
chauffage basse tension (5-10 V) et d’intensité élevée (10 A)
 Le choix du filament dépend de la définition souhaitée de l’image
(donc de la taille du foyer optique)

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 Bloc de molybdène (Z = 42) creusé de deux gouttières contenant les filaments.
 Cette pièce:
– Empêche la déformation des filaments lors de l’échauffement.
– Détermine la forme rectangulaire du foyer thermique sur l’anode.
– Focalise les électrons vers la ou les pistes de l’anode.
 La pièce de concentration peut être portée à un potentiel
plus négatif que celui du filament aussi permet de diminuer
la taille du foyer thermique (foyer variable)
les caractéristiques de la pièce de concentration :

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De quoi est constituée l’anode ?
Par un métal :
 Suffisamment dense (Z élevé) pour favoriser la production de RX.
 Température de fusion élevée pour résister aux températures secondaires aux interactions
électroniques.
 Bonne conductrice thermique pour évacuer rapidement la chaleur.

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Anodes fixes :
 En cuivre (bon conducteur de chaleur).
 Contenant au centre une pastille de tungstène très dense (Z élevé) permettant de favoriser la
production des RX.

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Anodes tournantes :
 Equipent les tubes de moyenne et de forte puissance.
 Trois parties : couple rotor-stator, axe de transmission et disque.

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Quels sont les avantages d’une anode tournante ?
 Répartition de la chaleur sur l’ensemble du disque, ce qui favorise le refroidissement pendant
la rotation.
 Le changement du point d’impact des électrons est constant et donc l’usure moindre.

15. Comment l’anode tourne-t-elle ?
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 Rotor (3000 à12000 tr/min).
 induction électromagnétique.

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Comment est constitué le disque de l’anode ?
 Disque anodique "composite" (compound).
 La cible bombardée est bien sûr toujours composée d'un alliage tungstène-rhénium.
 La couche sous-jacente est en tungstène, mauvais conducteur de la chaleur et point de fusion
élevé.
 Pour limiter au maximum la masse totale de l’anode, la 3eme couche utilise des métaux plus
légers (molybdène ou graphite).
 Disques anodiques de 70-100 mm (arceau chirurgical
radiologie conventionnelle) et 150-200 mm
(scanners, angiographie).

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Quel est le rôle de la gaine plombée du tube ?
 Les tubes sont enfermés dans une gaine plombée dont le rôle est double :
_ protection mécanique de l ’enveloppe du tube (verre ou métal).
_ Surtout protection du personnel contre le rayonnement de fuite.
 Le tube est plongé dans un bain d’huile dans lequel se
dissipe la chaleur rayonnée par l’anode .

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Comment est alimenté un tube à RX ?

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Le générateur:
 Le tube à RX est alimenté par un générateur qui adapte le courant électrique du secteur aux besoins
du tube.
 Il comporte 2 circuits principaux :
– Le circuit basse tension pour l’alimentation du filament.
– Le circuit haute tension permettant l’obtention d’une DDP élevée et unidirectionnelle.
 Il est contrôlé par un pupitre de commande.

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Circuit basse tension (circuit filmant) :
 Il contrôle le courant de chauffage du filament , I élevée (10A)
 Il transforme à l’aide d’un transformateur sous-volteur , la tension efficace du secteur
(230 V) en une tension plus faible (5 -10 V) avec une intensité plus forte
 Il règle cette intensité en fonction de la température de chauffage souhaitée grâce à une résistance
réglable dans le circuit primaire

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Circuit haute tension :
 Il transforme le courant alternatif basse tension du secteur en un courant continu haute tension
nécessaire à l’alimentation du tube
 La tension doit pouvoir varier de 40 à 150 kV
 Les générateurs classiques comportent un autotransformateur (réglage de la HT de 40 à 150 kV),
un transformateur survolteur (k=400) et plusieurs redresseurs permettant le passage du courant
alternatif au courant continu

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Les redresseur:
 l Plus le nombre de crêtes pendant une période est important et plus la puissance fournie est
grande et le taux d’ondulation plus faible.

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Quels sont les paramètres techniques permettant d’évaluer les
performances d’un tube à X ?
 Les 5 principaux indicateurs
• Les tensions crêtes
• La puissance nominale
• La puissance maximale
• La capacité thermique maximale
• La dissipation thermique

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29. Bibliographie :
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Cours du Professeur Michel NONENT Faculté de Médecine et des Sciences de la Santé,
Université de Bretagne Occidentale & CHU BREST

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