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OP2
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PM1
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PM3
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PC2
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OP3
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Etre
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RL2
(2)
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RL3
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RL4
(2)
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Est-a
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Physical
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+12 Volts
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-12 Volts
(1)
[19][_]
de 1100 Volts
(1)
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400 Volts
(1)
[21][_]
300 s
(1)
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950 Volts
(1)
[23][_]
de 12 Volts
(1)
[24][_]
de 200 Volts
(1)
[25][_]
de 700 microamperes
(1)
[26][_]
Molecule
(1/ 4)
[27][_]
DES
(4)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516338A1
Family ID 8047535
Probable Assignee Tardivet Marc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE COMMANDE D'EXPOSITION POUR ENSEMBLE
RADIOLOGIQUE
EN Title EXPOSURE CONTROL APPTS. FOR X=RAY GENERATOR - HAS THREE
SEPARATE PHOTOMULTIPLIERS FOR IMAGE AMPLIFICATION AND COMPENSATED
CHARGING CAPACITOR IN SIGNAL MONITORING CIRCUIT
Abstract
_________________________________________________________________
LE DISPOSITIF COMPORTE AU MOINS UN PHOTO-MULTIPLICATEUR PM1, PM2, PM3
RECEVANT LA LUMIERE EMISE PAR UN ECRAN RENFORCATEUR SENSIBLE A UN
RAYONNEMENT X, UNE ALIMENTATION REGULEE DE CE PHOTO-MULTIPLICATEUR A
TRES HAUTE TENSION -THT, DES MOYENS POUR COMMANDER LE TUBE RADIOGENE,
ET DES MOYENS INTEGRATEURS 400, COMPORTANT UN CONDENSATEUR C CHARGE
PAR LE COURANT DELIVRE PAR LE PHOTO-MULTIPLICATEUR ET DES MOYENS
COMPARATEURS OP2 DE LA TENSION AUX BORNES DE CE CONDENSATEUR A UNE
TENSION DE REFERENCE U PREDETERMINEE, DE MANIERE A FAIRE VARIER LA
DUREE DE FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR EN FONCTION DU FLUX LUMINEUX
FRAPPANT LE PHOTO-MULTIPLICATEUR.
SELON L'INVENTION, CE DISPOSITIF COMPORTE EN OUTRE AU MOINS UN RESEAU
COMPENSATEUR NON LINEAIRE PLACE EN DERIVATION SUR LE CONDENSATEUR, CE
RESEAU COMPORTANT AU MOINS UNE DIODE D1; D2; D3 EN SERIE AVEC UN
ELEMENT RESISTIF R1, R2, DE MANIERE A COURT-CIRCUITER PARTIELLEMENT LE
CONDENSATEUR CHAQUE FOIS QUE LA TENSION DE SEUIL DE LA DIODE, OU DES
DIODES, EST DEPASSEE.
The arrangement consists of an X-ray generator and screen, and an
image intensifier which transmits luminous flux through optical fibres
to three photo-multipliers. Each photomultiplier covers a different
sector of the image field. One of the control functions available at
the central console is the selection of photo multipliers to which
high voltage and current-controlled supplies are connected. Signals
generated in the photomultipliers are passed to an integrator unit
which consists of a capacitor charged by the photocurrent and a FET
operational amplifier comparator circuit which compares the capacitor
terminal voltage with a voltage reference in order to vary the
generator 'on' time in accordance with the luminous flux incident on
the photomultiplier. The comparator incorporates a current threshold
sensing circuit which regulates the high tension voltage to a safe
level. A resistor-diode network acts as a non-linear compensator in
parallel with the capacitor and responds to a threshold voltage set by
the diodes.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un dispositif de commande d'exposition
pour ensemble radiologique.
Dans de tels ensembles, les rayons X emis par un tube radiogene, apres
avoir traverse les tissus a examiner, viennent impressionner un film
radiographique.
En fait, le noircissement du film est pour l'essentiel provoque par
l'emission lumineuse d'un ecran renforcateur, place entre le sujet
radiographie et le film, qui permet, par emission secondaire, de
transformer la majeure partie du rayonnement X en rayonnement visible.
Le noircissement du film va ainsi dependre de la penetration des
rayons X (elle-meme fonction de la tension appliquee au tube
radiogene), de l'intensite du rayonnement X (fonction de l'intensite
traversant le tube), et du temps de pose. I1 va egalement dependre du
rendement de l'ecran renforcateur, ce rendement n'etant pas constant,
mais dependant de la nature de l'ecran, de la penetration et de
l'intensite du rayonnement X, et du temps de reponse aux durees
d'exposition courtes. Il faut ajouter egalement les facteurs tels que
le film, le developpement, les variations du secteur, et le
vieillissement du tube, ainsi que bien entendu les parametres
inherents au sujet radio graphie (epaisseur et nature des tissus,
rayonnement secondaire emis par le sujet).
On concoit que la multiplicite de ces facteurs, et surtout leur
interdependance, rendent indispensable l'utilisation de dispositifs
automatiques de commande d'exposition.
Ces dispositifs peuvent etre classes en deux types. Dans un premier
type, une chambre d'ionisation mesure la dose de rayonnement ionisant
recue. De multiples corrections sont necessaires, notamment pour
compenser le manque de proportionnalite entre la dose mesuree et la
lumiere emise par les ecrans.
Dans l'autre type, auquel se rattache l'invention, un ecran
renforcateur emet de la lumiere lors du passage des rayons X, et la
lumiere captee est achemine, par exemple au moyen d'un guide de
lumiere, sur un photomultiplicateur. Un circuit electronique integre
la lumiere recue par le photo-multiplicateur et provoque la commande
du generateur de rayons X. Pour cela, on charge un condensateur par le
courant delivre par le photomultiplicateur, et on compare la tension
aux bornes de ce condensateur a une tension de reference
predeterminee, de maniere a faire varier la duree de fonctionnement du
generateur en fonction du flux lumineux frappant le
photo-multiplicateur.
On obtient ainsi un excellent parallelisme entre la lumiere mesuree,
qui frappe les photo-multiplicateurs, et la lumiere emise par les
ecrans qui vont impressionner le film.
Neanmoins, l'utilisation des photo-multiplicateurs requiert une
multiplicite de reglages afin de pouvoir obtenir une sensibilite
anodique approximativement constante. La mise au point est d'autant
plus delicate que le nombre d'etages du photo-multiplicateur augmente,
et l'on sait que la sensibilite est justement liee a ce nombre
d'etages. En outre, le rendement des ecrans renforcateurs s'abaissant
pour les faibles niveaux de rayonnements, il faudra modifier la
tension et l'intensite appliquees au tube radiogene, par rapport aux
conditions de la mesure, de maniere a compenser cette non-linearitE.
Pour pallier cet inconvenient, l'invention propose un dispositif de
commande d'exposition ou le circuit integrateur comporte au moins un
reseau de compensation non-lineaire. Ce reseau est place en deri-
vation sur le condensateur charge par le courant anodique il comporte
au moins une diode en serie avec un element resistif, de maniere a
court-circuiter partiellement le condensateur chaque fois que la
tension de seuil de la diode (ou des diodes) est depassee.
En outre, le dispositif comporte des moyens pour court-circuiter le
condensateur en l'absence d'exposition, avantageusement par
l'intermediaire d'un photocoupleur commande par les moyens de commande
du fonctionnement du generateur de rayons X. L'emploi d'un
photo-coupleur permet d'assurer un isolement galvanique total entre
l'integrateur et les autres circuits electroniques de l'installation.
De preference, les moyens comparateurs de la tension aux bornes du
condensateur comportent un ampli operationnel dont l'etage d'entree
comprend un transistor a effet de champ. La grande impedance de cet
etage d'entree (+ de 100 megohms) permet de conferer a l'ensemble une
precision et une stabilite elevees; elle evite en outre l'interaction
entre les differents circuits.
Enfin, le dispositif comporte avantageusement des moyens comparateurs
du courant traversant le condensateur a un seuil de courant de
securite, cooperant avec les moyens pour reguler la tres haute tension
appliquee aux photo-multiplicateurs, de facon a abaisser notablement
la valeur de celle-ci en cas de depassement du seuil. En effet, en cas
de fort eclairement du photomultiplicateur (par exemple en l'absence
de sujet a examiner sur la table), un courant anodique eleve risque de
traverser les photo-multiplicateurs et de les endommager; il est
absolument imperatif de pouvoir limiter ce courant a une valeur de
securite.
De preference, le dispositif comporte une plu ralite de
photo-multiplicateurs recevant chacun la lumiere emise par une plage
differente de l'ecran renforcateur, ainsi que des moyens de
commutation pour appliquer la tres haute tension regulee aux
photo-multiplicateurs choisis pour la mesure.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront
plus clairement a la lecture de la description detaillee qui va
suivre, faite en reference aux dessins annexes, qui font partie
integrante de la description, et ou:
.1 figure 1 est une vue schematique de l'ensemble radiologique, la
figure 2 est un schema electronique de l'alimentation a tres haute
tension, la figure 3 est un schema electronique de l'integrateur selon
l'invention.
Sur la figure 1, on a represente schematiquement le tube radiogene 10
alimente par un circuit 20 qui lui fournit la haute tension et le
courant aux valeurs sou haitees. En dessous de la table d'examen 30 se
trouve un ecran renforcateur 40 qui transforme en energie lumineuse la
plus grande partie du rayonnement X qui le frappe.
Cette energie lumineuse est destinee a impressionner le film
radiologique; en ce qui concerne la mesure, on a dispose au moins un
photo-multiplicateur en dessous de l'ecran renforcateur. On peut par
exemple employer trois photo-multiplicateurs PM1, PM2, PM3 recevant,
par I1 inter- mediaire de fibres optiques (non representees) la
lumiere frappant l'ecran en differents points choisis. La selection du
photo-multiplicateur servant a la mesure se fait au moyen d'un circuit
50 de commutation commande par un interrupteur K1 place sur le pupitre
de commande 60.
Le photo-multiplicateur choisi est alimente par un signal tres haute
tension -THT, et le courant anodique resultant est dirige vers le
circuit 70 de commande d'exposition, pour lequel il fait office de
signal de mesure.
Dans ce circuit 70, on trouve, outre les transformateurs
d'alimentation, un premier circuit d'alimentation 100 en basse tension
pour le fonctionnement de l'ensemble des composants electroniques,
ainsi qu'une alimentation tres haute tension 200 et des circuits de
regulation et de stabilisation 300 de cette tres haute tension,
destinee a alimenter le photomultiplicateur de mesure. Le signal de
mesure du photo-multiplicateur est analyse par un circuit integrateur
400 qui, en fonction du flux lumineux recu, va declencher
l'alimentation du tube radiogene pendant le temps necessaire pour
obtenir le noircissement optimal du film en fonction du sujet examine.
Un boitier 80, adjoint au pupitre de commande 60, permet de regler la
sensibilite generale de l'in tegrateur, c'est-a-dire le taux de
noircissement moyen souhaite; ce reglage se fait au moyen de deux
potentiometres, l'un P1 permettant un reglage grossier, l'autre P2
permettant un reglage fin.
La figure 2 montre le detail des circuits d'alimentation basse tension
et haute tension.
Le circuit 100 permet l'alimentation des differents circuits en deux
tensions egales et opposees +V et -V, par exemple +12 Volts et -12
Volts. Des regulateurs integres 110 et 120 permettent la stabilisation
des tensions t une resistance ajustable 130 permet de regler la
symetrie de ces tensions.
Le circuit 200 redresse et filtre la haute tension issue d'un
transformateur. De preference, on utilise ce circuit doubleur de
tension, du type doubleur de Latour, qui permet d'obtenir une tres
haute tension -THT non regulee de 1100 Volts a partir d'une tension de
sortie du transformateur de 350 a 400 Volts.
La regulation de la tres haute tension par le circuit 300 s'effectue
par le transistor pilote TI commande par l'amplificateur operationnel
OP1, qui compare une fraction de la tension de sortie a une tension
Zener de reference de la diode DZ. La valeur finale de la tres haute
tension (950 Volts environ) s'effectue par -le reglage du
potentiometre P3.
En fonctionnement normal, les transistors T2,
T3, T4 sont satures. Ils ne se bloquent que si une tension negative de
12 Volts est appliquee sur leurs bases, par l'entree S, ce qui
provoque une diminution notable de la tres haute tension, qui est
reduite a une valeur de l'ordre de 200 Volts.
Ce signal S de securite est fourni par un comparateur situe sur le
schema de l'integrateur 400, qui ne fonctionne qu'en cas d'eclairement
excessif du photo-multiplicateur.
La tres haute tension negative est distribuee (figure 3) aux
photo-multiplicateurs par l'intermediaire du circuit de commutation
50: sous l'action du commutateur K1, l'un des relais RL2, RL3, RL4 est
actionne, de sorte qu'il n'y a toujours qu'un seul photomultiplicateur
alimente en tres haute tension cathodique.
Les differents etages des photo-multiplicateurs sont polarises par une
chaine de resistance fixes,ou eventuellement ajustables,et les anodes
sont reunies entre elles.
Entre les anodes et la masse sont disposes un condensateur C et une
resistance R. De cette maniere, le courant anodique va charger le
condensateur C, et ce, pratiquement en courant constant. Un
amplificateur operationnel OP2 monte en comparateur compare la tension
aux bornes du condensateur C avec une tension de reference
Uref Cette tension de reference est obtenue au moyen des deux
potentiometres pl et p2, situes, comme il a ete indique, a proximite
du pupitre de commande, et permettant le reglage respectivement fin et
grossier de cette tension de reference qui determine la sensibilite
generale de l'integrateur.
Lorsque la tension aux bornes du condensateur
C atteint la valeur Uref, le comparateur OP2 emet un signal transmis
au circuit de commande du tube (exterieur a l'integrateur) qui va
provoquer l'extinction de celui-ci.
De preference, la transmission de ce signal se fait au moyen d'un
photo-coupleur PC1, qui permet, par une commande optoelectronique,
d'isoler completement les deux circuits d'integration et de commande
du tube.
En outre, en l'absence d'exposition, un relais
RL1, active par ce meme circuit de commande du tube, court-circuite le
condensateur C, de maniere qu'il se decharge entre deux mesures. De
preference, et pour les memes raisons que precedemment, ce signal est
transmis par l'intermediaire d'un second photo-coupleur PC2 pour
assurer une independance parfaite des deux circuits.
De facon caracteristique de l'invention, on a dispose en parallele sur
le condensateur au moins un circuit de compensation des non-linearites
des photo-multiplicateurs et des ecrans renforcateurs. Selon la courbe
de reponse desiree aux faibles eclairements, on peut disposer un ou
plusieurs de ces circuits en parallele; dans l'exemple de realisation
choisi, on en a represente deux: l'un comporte une diode D1 en serie
avec une resistance ajustable R1, l'autre, en parallele avec le
precedent, comporte deux diodes D2 et D3 et une resistance ajustable
R2, toutes trois montees en serie.
Ces reseaux de compensation ont pour effet de court-circuiter
partiellement le condensateur C chaque fois que la tension de seuil
est depassee, et ce, d'autant plus que le temps de pose est long. Il
est ainsi possible de compenser automatiquement le mauvais rendement
des ecrans renforcateurs aux faibles intensites de rayonnement. On
evite ainsi les corrections a apporter manuellement sur la tension et
l'intensite de commande du tube. I1 est egalement possible de
travailler avec une tres haute tension constante d'une mesure a
l'autre, grace a cette possibilite d'ajuster la courbe de reponse de
l'integrateur.
L'ensemble integrateur comprend egalement un circuit de securite qui
permet, comme explique plus haut, de reduire notablement la valeur de
la tres haute tension en cas de fort eclairement des
photo-multiplicateurs: un amplificateur operationnel OP3, fonctionnant
en comparateur, compare la tension aux bornes de la resistance R,
tension representative du courant anodique, a une tension de reference
Us reglee par un potentiometre s
P3. Si le courant depasse une valeur donnee, de l'ordre de 700
microamperes un signal negatif S est envoye aux circuits de regulation
tres haute tension 300.
Avantageusement, les amplificateurs operationnels utilises dans
l'ensemble du montage, et plus particulierement les amplificateurs OP2
et OP3, possedent des transistors a effet de champ constituant leur
etage d'entree. De cette maniere, on peut obtenir une impedance
d'entree de plusieurs centaines de megohms, qui confere a l'ensemble
toute sa precision.
Bien entendu, la description qui precede n'a aucun caractere
limitatif, et de nombreuses variantes de l'invention peuvent etre
envisagees conformement a son esprit.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande d'exposition pour ensemble radiologique, du
type comportant au moins un photo-multiplicateur (PM1, PM2, PM3)
recevantla lumiere emise par un ecran renforcateur (40) sensiblea un
rayonnement X, une alimentation (200) de ce photo-multiplicateur
entres haute tension, des moyens (300) pour reguler et
stabiliser.cette treshaute tension, des moyens (20) de commande du
fonctionnement d'un generateur de rayons X, des moyens integrateurs
(400), comportant un condensateur(C) charge par le courant delivre par
le photomultiplicateur et des moyens comparateurs (OP2) de latension
aux bornes de ce condensateur a une tension dereference (Uref)
predeterminee, de maniere a fairevarier la duree du fonctionnement du
generateur enfonction du flux lumineux frappant le
photo-multiplicateur, caracterise en ce qu'il comporte en outre au
moins un reseau compensateur non-lineaire parallele place en
derivation sur le condensateur, ce reseau comportant au moins une
diode (D1, D2, D3) en serie avec un element resistif (RI, R2), de
maniere a court-circuiter partiellement le condensateur chaque fois
que la tension de seuil de la diode, ou des diodes, est depassee.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il
comporte deux reseaux compensateurs, l'un comportant une diode (D1) en
serie avec une resistance ajustable (R1), l'autre comportant deux
diodes (D2, D3) en serie avec une resistance ajustable (R2).
3. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce que la tres haute tension appliquee au photo-multiplicateur a
une valeur sensiblement constante d'une mesure a l'autre.
4. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce qu'il comporte en outre des moyens (RL1, PC2), pour
court-circuiter le condensateur en l'absence d'exposition.
5. Dispositif selon la revendication 4, caracterise en ce que les
moyens pour court-circuiter le condensateur comportent un
photo-coupleur (PC2) commande par les moyens de commande (20) du
fonctionnement du generateur de rayons X.
6. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce que les moyens comparateurs de la tension aux bornes du
condensateur a la tension de reference predeterminee comportent un
ampli operationnel (OP2) dont l'etage d'entree comprend un transistor
a effet de champ.
7. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce qu'il comporte en outre des moyens comparateurs (OP3) du courant
traversant le condensateur a un seuil de securite, cooperant avec les
moyens pour reguler la tres haute tension, de facon a abaisser
notablement la valeur de celle-ci en cas de depassement du seuil.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracterise en ce que les
moyens comparateurs du courant traversant le condensateur a un seuil
de securite comportent un ampli operationnel-dont l'etage d'entree
comprend un transistor a effet de champ.
9. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
en ce qu'il comporte une plu ralite de photo-multiplicateurs (PM1,
PM2, PM3) recevant chacun la lumiere emise par une plage differente de
l'ecran renforcateur, ainsi que des moyens de commutation (K1, RL2,
RL3, RL4) pour appliquer la tres haute tension regulee au
photo-multiplicateur choisi
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