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.
2

3. 3
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 ……?

4. 4

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)
5

6.  Evité la collision entre les électrons et les molécules.
 un contrôle précis du nombre et de la vitesse des
électrons accélérés.
6
Pourquoi faut-il le vide dans l’ampoule de verre d’un tube à RX ?

7. De quoi est constituée la cathode ?
7
 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.

8. 8
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 :
9
 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)

10. 10
 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 :

11. 11
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.

12. 12
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.

13. 13
Anodes tournantes :
 Equipent les tubes de moyenne et de forte puissance.
 Trois parties : couple rotor-stator, axe de transmission et disque.

14. 14
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 ?
15
 Rotor (3000 à12000 tr/min).
 induction électromagnétique.

16. 16
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).

17. 17
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 .

18. 18
Comment est alimenté un tube à RX ?

19. 19
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.

20. 20

21. 21
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

22. 22
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

23. 23
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.

24. 24

25. 25

26. 26
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

27. 27

28. 28

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

30. 30