FR2623331A1 - Tube a rayons x ayant une cible en molybdene - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tube radiogène dont l'anode 5 comporte une cible 30 en molybdène. En vue d'éviter des fissurations de la cible 30 sous l'effet d'un bombardement électronique, le molybdène est allié à du vanadium.

Description

TUBE A RAYONS X AYANT

UNE CIBLE EN MOLYBDENE

L'invention concerne un tube à rayons x, notamment pour mnammographie, et concerne particulièrement une cible

d'anode en molybdène.

Avec un tube à rayons X, le rayonnement X est obtenu sous l'effet d'un bombardement électronique d'une cible portée par l'anode, ou formée de l'anode elle-même. Sur la cible, une faible surface est soumise au bombardement électronique *et constitue la source d'un rayonnement X. Les caractéristiques du rayonnement X dépendent des caractéristiques du faisceau d'électrons incidents, et de la

nature du matériau dont est constituée la cible.

Les cibles en molybdène sont couramment utilisées dans

les anodes de tube à rayons X destinés à la mammographie.

L'intérêt d'une cible en molybdène, dans le domaine de la mammographie, réside notamment dans le fait que le spectre en énergie du rayonnement X émis par le molybdène convient particulièrement bien à la spécificité d'un examen radiologique du sein. En effet, le sein a une absorption aux X faible, et les anomalies recherchées ont des densités très proches de celles des tissus environnants. Le contraste présenté sur une radiographie, entre ces anomalies et les tissus environnants, est amélioré de façon considérable quand le rayonnement X utilisé présente une bande étroite en énergie contenant les

raies caractéristiques du molybdène.

Les cibles en molybdène sont couramment obtenues par un frittage de poudre de molybdène. Le plus souvent c'est l'anode elle-même qui est réalisée, de manière massive, par un frittage de poudre de molybdène, la cible étant constituée par une partie de l'anode; l'anode pouvant être du type anode fixe ou du type anode tournante. D'autres méthodes classiques, telles que par exemple dépôt chimique en phase vapeur, ou encore depôt électrolytique permettent de déposer une couche de molybdène sur l'anode afin de constituer une cible sur tout ou partie de la surface de l'anode, selon une piste focale par

exemple, dans le cas d'une anode tournante.

Les bombardements électroniques répétés auxquels est soumise la cible en molybdène, crééent dans cette dernière des contraintes thermo-mécaniques qui provoquent la fissuration du molybdène. Les fissures croissent en nombre et en importance avec le nombre de poses effectuées. Ces fissures entraînent une diminution du rendement en rayons X du tube radiogène. Ceci peut s'expliquer par le fait que des électrons qui tombent dans les fissures créent des rayons X qui, pour une part importante,

sont absorbés dans l'anode elle-même.

La baisse de rendement en rayonnement X conduit notamment aux deux inconvénients suivants, particulièrement importants dans le cas de la mammographle: - 1 : une détérioration de la qualité d'image qui s'explique, d'une part, par une augmentation du flou cinétique ou flou de bougé, due a l'augmentation des temps d'exposition nécessitée par la baisse de rendement en rayonnement X; et qui s'explique d'autre part, par une inhomogénéité en densité du cliché, due à une accentuation d'un phénomène de variations de rendement de

rayonnement X dans le champ.

- 2 : une augmentation de la dose reçue par la patiente par suite de l'écart de la loi dite de réciprocité du couple film/écran utilisé en mammographie: en effet, la non-réciprocité du récepteur (film/écran) fait que la quantité de photons, nécessaire au noircissement du film, croît lorsque

les temps d'exposition augmentent.

Ainsi par exemple dans une direction voisine de celr.

o l'intensité du rayonnement X est maximum, A- intensité est diminuée d'environ 20% après trois mois de fonctionnement normal du tube radiogène, et elle est diminuée d'environ 40% dans un

plan voisin du plan d'anode.

La présente invention concerne un tube radiogène à anode fixe ou anode tournante, particulièrement mais non exclusivement destiné à la mammographie, l'anode ayant une cible en molybdène qui ne présente pas les problèmes de fissuration cl-dessus mentionnés ou éventuellement au bout d'un temps de fonctionnement beaucoup plus long et à un dégré beaucoup plus

faible qu'avec une cible en molybdène selon l'art antérieur.

Ceci est obtenu par un dopage du molybdène. Nous nensons que ce dopage a pour effet de renforcer la liaison inier-granulaire et les grains euxmêmes du molybdène et de

rendre ce dernier plus élastique.

Selon l'invention, un tube radiogène comportant une anode et une cathode, la cathode délivrant un faisceau d'électrons, l'anode comportant une cible bombardée par le faisceau d'électrons sur une surface constituant la source d'un rayonnement X, la cible étant constituée en molybdène, est

caractérisé en ce que le molybdène est allié à du vanadium.

Nous avons constaté en outre que le dopage du molybdène avec du vanadium présente un avantage important dans le cas d'un tube radiogène utilisé en mammographie, et qui '-a.ide en ce que les raies caractéristiques du vanadium émises -s le bombardement électronique, sont totalement éliminées par une filtration classique du rayonnement X émis par le tube radiogène, de sorte que le spectre du rayonnement X n'est pas

modifié par la présence du vanadium.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description

qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, et à l'unique figure jointe qui montre de manière schématique un tube à

t ons X conforme à l'invention.

La figure montre à titre d'exemple non_ limitatif, un tube radiogène 1 conforme à l'invention, particulièrement

destiné à une application à la mammographie.

Le tube radiogène 1 est contenu de manière classique dans une gaine 2. Le tube radiogène 1 comporte une enveloppe 3 en verre par exemple, contenant notamment une cathode 4 et une anode 5. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'anode -5 est une anode tournante ayant la forme générale d'un disque, et qui est portée au centre du disque par un arbre support 7 solidaire d'un rotor 8. Le rotor 8 est disposé selon un axe de symétrie 9 du disque d'anode 5; le rotor 8 étant lui-même porté de manière classique par un support 10 fixé à l'enveloppe 3. Un stator 11 est disposé à l'extérieur de l'enveloppe 3 et provoque la rotation du rotor 8, et par suite la rotation de l'anode 5 autour de son axe de symétrie 9. La cathode 4 est également portée de manière conventionnelle par l'enveloppe 3 en vis à vis

du pourtour ou tranche 12 du disque d'anode 5.

La cathode 4 délivre un faisceau d'électrons 13 qui bombarde une cible 30 qui, dans l'exemple non limitatif décrit, est formée sur la tranche 12. L'anode 5 étant une anode tournante, la cible 30 constitue une piste focale le long de la tranche 12 et autour de l'axe de symétrie 9. Le faisceau d'électrons 13 bombarde la cible 30 sur une surface limitée 15 de cette dernière, appelée foyer et qui constitue la source d'un rayonnement X. Selon une caractéristique de l'invention, la cible 30, - bombardée par le faisceau d'électrons 13, est constituée en molybdène allié à du vanadium ou dopé avec du vanadium dans une proportion d'au moins 0,5% en poids. Ceci permet de retarder et de diminuer de manière importante le vieillissement de la cible 30 et la fissuration de cette dernière, sous l'effet du bombardement du faisceau d'électrons 13, comme il a été précédemment mentionné. On constate une amélioration importante à partir de 0,5% en poids de vanadium, l'optimum étant que le vanadium soit mélangé au molybdène dans une proportion, en poids, comprise entre 2, 5 et 3,5%; un excès de vanadium (à partir de 7% par exemple) pouvant conduire à une diminution non négligeable de l'intensité du rayonnement X après filtration, si une filtration du rayonnement X sortant du tube 1 est réalisée pour obtenir que le spectre en énergie du rayonnement X couvre une bande relativement étroite contenant les raies

caractéristiques du molybdène.

Dans l'exemple non limitatif décrit, cette filtration est réalisée au niveau d'une fenêtre de sortie 33, par laquelle le rayonnement X sort de la gaine 2 après être sorti du tube 1 par une première fenêtre de sortie 32 peu absorbante du rayonnement X; la première fenêtre de sortie 32 étant par exemple, de manière classique, en béryllium, et la seconde

fenêtre 33 en molybdène.

La cible 12 peut être réalisée de différentes façons - la cible 30 peut être formée par exemple directement par l'anode 5 elle-même qui est alors réalisée de manière massive en molybdène dopé de vanadium dans les proportions ci-dessus précisées; l'anode 5 pouvant être réalisée dans ce cas par exemple, par un frittage, en lui-même connu, de poudre de molybdène à laquelle est mélangé le vanadium; - mais la cible 30 peut être réalisée sous la forme d'une couche du mélange molybdène-vanadium, cette couche 40 étant déposée à l'emplacement désiré sur le disque d'anode 5 qui, dans ce cas, constitue un corps de base formé par exemple en molybdène. La couche 40 de molybdène-vanadium peut être déposée avec une épaisseur E de quelques micromètres par exemple, à l'aide d'une méthode en elle-même classique, telle que par exemple par un procédé de dépôt électrolytique, ou un procédé de dépôt chimique en phase vapeur dans lequel est réalisé un mélange des composés gazeux de molybdène et de vanadium dans des proportions telles que, compte tenu de la cinétique des réactions, et des conditions expérimentales (température, pression, vitesse d'introduction des gaz, etc...),

les proportions voulues au niveau du dépôt soient réalisées.

Le rayonnement X sortant de la gaine 2 passe de manière classlque par un collimateur 41, et constitue alors un rayonnement X utile 43 ayant des limites 45,46. La première limite 45, qui est située du côté de la cathode 4 représente la limite du faisceau X 43 qui, en mammographie, est généralement située vers le gril costal de la patiente (non représentée); alors que du côté de l'anode 5, la seconde limite 46 représente la limite du faisceau située vers l'extrémité ou mammelon d'un sein à examiner. La seconde limite 46 forme avec le plan d'anode constitué par la tranche 12, un angle OK relativement faible de l'ordre par exemple de 20, et la baisse de rendement précédemment mentionnée est une caractéristique du rayonnement X 43 entre les deux limites 45, 46; c'est-à-dire que l'intensité du rayonnement X augmente dep;!! ' seconde limite 46 jusqu'à la première limite 45, d'une n, qui tend à c'-'::.?,ser les variations d'absorption du rayonnement X par sei:t (non représenté) dues aux variations d'épaisseur de ce

dernier entre le mammelon et le gril-costal.

Une courbe 50 'Illustre à titre d'exemple non limitatif, la variation en Intensité du rayonnement entre les deux limites 45,46; la courbre 50 exprime se. variations en pourcentage d'une Intensité maximum que poss.: l rayonnement X le long de la première limite 45: on observe on suivant la courbe 50, que l'intensité du rayonnement X qui est de 100% au niveau de la première limite 45, diminue avec une pente de plus on plus accentuée, jusqu'à environ 65% au niveau de la seconde

limite 46.

Ceci correspond au cas o la cible n'est pratiquement

pas fissurée, soit que cette cible soit constituée de molybdènr2-

dopé avec du vanadium conformément à l'invention, soit qu..

cette cible soit en molybdène pur ayant été très peu soumise à un bombardement électronique.' Une seconde courbe 51, en traits pointillés, Illustre les modifications accusées par l'intensité du rayonnement X, dans les mêmes conditions 'qlie dans l'exemple ci-dessus, mais pour une cible on molybdène selon l'art antérieur et dont f-I vieillissement sous l'effet des bombardement.: '--:.oniques L conduit à sa fissuration on observe q:-!...i Lensité du rayonnement X au niveau de la première limite 45 est A environ %, ctest-à-dire qu'il est réduit d'environ 20%, et la seconde courbe 51 montre que l'intensité du rayonnement X diminue avec une pente beaucoup plus accentuée que dans le premier cas pour

atteindre 25% au niveau de la seconde limite 46.

Ceci montre qu'une cible 30 réalisée en mobybdène allié à ou dopé avec du vanadium, conformément à l'invention, permet en évitant les fissurations de la cible dues aux bombardements électroniques répétés, d'éviter une réduction importante de l'intensité du - rayonnement X et de son évolution ans le champ, ces deux inconvénients étant particulièrement

-.aves pour un tube radiogène de mammographie.

Claims (8)

IEVENDICATIONS

1. Tube radiogène comportant une anode (5) et une cathode (4), la cathode (4) délivrant un faisceau d'électrons (13), l'anode (5) comportant une cible (30) bombardée par le faisceau d'électrons (13) sur une surface (15) constituant la' source d'un rayonnement X (43), la cible (30) étant constituée en molybdène, caractérisé en ce que le molybdène est allié à du vanadium.

2. Tube radiogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vanadium est allié au molybdène dans

une proportion, en poids, d'au moins 0,5 %.

3. Tube radiogène selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le vanadium est allié au molybdène dans une proportion, en poids, comprise entre 2,5 et

3,5 %.

4. Tube radiogène selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que la cible (30) est. formée directement par l'anode (5), l'anode (5) étant réalisée par frittage d'une poudre de molybdène A laquelle est mélangée du vanadium.

5. Tube radiogène selon l'une des revendications 1 ou

2 ou 3, caractérisé en ce que l'anode (5) comporte un corps de base sur lequel la cible (30) est déposée sous la forme d'une

couche (40).

6. Tube radiogène selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le dépôt (40)

de la couche formant la cible (30) est réalisé par un procédé de

dépôt chimique en phase vapeur.

7. Tube radiogêne selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que l'anode (5) est une anode

tournante.

8. Tube radiogêne selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue le tube radiogène

d'un appareil de mammographie.