TUBE RADIOGENE
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TUBE RADIOGENE HISTORIQUE -1895 : Découverte de rayons X par W. RONTGEN à Würzburg en Allemagne. Il conclut à l'existence d'un rayonnement X ayant comme propriétés de : -Traverser la matière. -Impressionner les émulsions photosensibles. - Provoquer la fluorescence de certaines substances. Selon la nature des tissus traversés, les rayons X seront plus ou moins atténués et donneront au final une image radiologique contrastée -1916 : Invention du tube à Rayon X par W. D COOLIDGE -1920 : Fabrication des premiers modèles tube COOLIDGE -Depuis de nombreuses évolutions ont eu lieu et différents types de tube sont retrouvés actuellement avec le développement technologique OBJECTIFS DU COURS 1-Schématiser et Décrire le principe de fonctionnement du Tube à RX 2-Savoir reconnaître l’appareil de radiologie standard 1 DESCRIPTION DU TUBE COOLIDGE Tube COOLIDGE - Dispositif, constitué d’une ampoule de verre où règne un vide absolu. - Comprend : 1 /Deux électrodes -Un filament de tungstène qui constitue la cathode (électrode négative) -Une plaque d’un alliage de métaux de nombre atomique Z élevé dite anode (électrode positive). Ce pôle positif est la cible du flux d’électrons (faisceau cathodique) émanant du pôle négatif. 2/ Un système de refroidissement : Indispensable (beaucoup de chaleur) Deux générateurs : indispensables au fonctionnement du tube 2 ENCEINTE EN VERRE SOUS VIDE VIDE ABSOLU 4 1 A 3 5 2 6 7 1-CATHODE : Filament de tungstène, enchâssé dans une électrode de focalisation 2- ELECTRODE DE FOCALISATION : Se trouve au même potentiel que la cathode dont le rôle est de : -Repousser les électrons émis par la cathode. -Eviter les déformations du filament provoquées par les charges + 3-ANODE : Alliage tungstène-rhénium : pastille sous forme d’un disque de Z élevé à surface unie, tournant à grande vitesse allant de 3000 tours/mn à 11000 tours/mn 4-Bloc de cuivre : très bon conducteur de chaleur permettant une meilleure diffusion celle-ci et refroidissant ainsi de l’anode 5-Faisceau cathodique : ensemble des électrons se déplaçant en ligne droite 6-Faisceau de photons X : dû aux phénomènes complexes suite au choc des électrons avec l’anode au point d’impact A (foyer) 7-Objet (les RX le traversent) 3 I /DEFINITION DU TUBE RADIOGENE Diode : -Ampoule de verre dure, insensible aux variations de température libérant les rayons X -Composée par : -Deux électrodes : -une électrode négative : cathode -une électrode positive : anode -Des enveloppes de protection II / LES CONSTITUANTS D’UN TUBE A RAYONS X : -Le tube à RX où règne un vide absolu, est l’élément indispensable composant l’appareil de radiologie. -Autres composants de l’équipement sont : - Générateur comportant deux circuits respectifs - Pupitre de commande et console de contrôle. Le tube est alimenté par deux circuits : Circuit à basse tension : TENSION FAIBLE : 10 à 12 KV portant la cathode à incandescence : permet de libérer les électrons. Circuit à haute tension : TENSION ELEVEE VOIRE HAUTE TENSION : 50 à 140 KV Ces courants sont produits par des transformateurs connectés au tube à RX. Trois paramètres d'exposition contrôlés par l'opérateur sont : - Tension (kV) représentant à la fois la quantité et l'énergie des rayons X - Intensité (mA) du courant est de l’ordre de : 50-500mA représentant la quantité de rayons X produits. - Temps de pose (ms) doit être court en particulier en pédiatrie. -Pour la plupart des installations radiographiques fixes, les composants sont séparés. -Dans des unités compactes destinées à se déplacer au chevet du malade, ces éléments sont rassemblés. 4 III /DESCRIPTION DES PRINCIPAUX COMPOSANTS DU TUBE 1. CATHODE : -Pôle négative : source des électrons. -Filament en forme de spirale, chauffé à haute température par un courant de basse tension stabilisé pour éviter les variations d’émission des électrons mais de haute intensité, dans un vide d’air très poussé, libère les électrons. -Cette émission est proportionnelle : -A la surface du filament -A la température - La température est proportionnelle au carré de l’intensité du courant -Une forte différence de potentiel (ddp) établie entre les deux électrodes accélère le faisceau d’électron cathodique vers le pôle positif (Anode) 2. ANODE Pôle positif : - Cible des électrons par attraction de ceux-ci. - Lieu de production du rayonnement photonique au point d’impact de l’anode dit foyer. -Deux types d’anode : -Fixe : ce type d'anode n'est plus utilisé que pour les générateurs de petite puissance (appareillage mobile) -Tournante : Disque composé de tungstène en périphérie et de molybdène au centre, de diamètre : 70 mm à 125 mm, de vitesse de rotation de 3000trs/mn à 11000trs/mn Le foyer est constamment renouvelé. - Répartir la chaleur sur une plus grande surface -Augmenter le débit du rayonnement X -Diminuer la taille du foyer aux faibles puissances -Améliorer la finesse de l'image. 5 - Rendement de la production des rayons X : -1% : très faible- Energie calorique prédominante (99%) La disposition des électrodes et le degré de vide sont déterminées de façon qu’aucune décharge ne puisse se produire si le filament cathodique n’est pas chauffé à l’incandescence. 3. AUTRES ELEMENTS DU TUBE RADIOGENE 3-1- DIAPHRAGMES : Ajuster la taille du champ radiographique Deux types -Simple (champ carré ou rectangulaire) -Multiple : présence de diaphragmes superposés dont l'ouverture est fonction de l'éloignement de la fenêtre, permettant de limiter: -Le faisceau des RX avec précision - Le faisceau diffusé 3-2- FAISCEAU LUMINEUX (centreur lumineux) : - Un dispositif central permet de faire coïncider le rayon directeur avec la zone à radiographier - Il simule la position et la taille du faisceau de rayons X avant la prise de radiographies . 3-3- FENETRE DU TUBE : La plus fine possible afin d'absorber le moins de rayons X. 3-4- FILTRE : Placé à la sortie du tube, il élimine les rayons mous et homogénéise le faisceau - 60-120 KV >> 2mm d'alu - >120 KV >> 0,2-3mm de cuivre + 1mm d'alu 6 3-5-SYSTEME DE REFROIDISSEMENT Refroidissement du tube 3-6-ENVELOPPES DE PROTECTION Tube radiogène entouré de plusieurs enveloppes de protection Permettant : 1-1/ Assurer une protection : -Electrique : isolation électrique -Thermique -Mécanique 1-2/ Assurer la protection des utilisateurs contre les rayonnements de fuite et prévenir la dispersion des rayons X émis. IV / FONCTIONNEMENT DU TUBE A RX : PRODUCTION DU RAYONNEMENT PHOTONIQUE X 1 -Les électrons sont produits par Effet Thermo-Ionique par le filament de tungstène incandescent, chauffé électriquement dans un vide parfait. 2 - Les électrons émis par le pôle négatif sont accélérés dans leur trajet vers l’anode grâce à la différence de potentiel (ddp) qui règne entre les deux électrodes en un faisceau dit cathodique 3-Ces électrons se déplacent à une vitesse très élevée et frappent la surface de l’anode en un point dit foyer. Ils ont une énergie cinétique suffisante pour perturber les couches électroniques internes des atomes de l’anode. Suite au choc, des phénomènes complexes se produisent et le rayonnement X est émis. L’émission des RX est uniquement de 1%, la plus grande partie est de la chaleur (99%) -La quantité de RX produite dépend de : -l’intensité du courant de chauffage de la cathode -la différence de potentiel appliquée 7 -La pénétration du rayonnement X dépend de la vitesse des électrons soit : Plus la vitesse des électrons est grande plus la pénétration des RX est grande. (Voir schéma du tube) V / LES CARACTERISTIQUES DU TUBE PUISSANCE DU TUBE (W) W est la puissance supportée par le tube W = ddp x I DIMENSION DU FOYER Source des RX à partir de l'anode, sa surface doit être la plus petite pour diminuer au max le flou géométrique. RENDEM ENT DU TUBE A RX Rapport puissance des RX / puissance électrique supportée par le tube à RX puisque puissance des RX est au dénominateur, il est donc directement proportionnel au nombre atomique et la tension VI / USURE DU TUBE 1. 2. 3. 4. 5. : Usure du filament de la cathode Cratérisation de l'anode Métallisation du verre du tube >> diminution du rendement Charge élevée appliquée au tube Vide imparfait 8 TUBE ACCESSOIRES DU TUBE TABLE A RX MOVIBLE TABLE DE RADIODIAGNOSTIC INSTALLATIONS FIXE DANS LA SALLE DE RX 9 TUBE RADIOGENE ET ACCESSOIRES : CENTREUR LUMINEUX Pupitre de commande EQUIPEMENT MOBILE (clichés pris au chevet du malade) 10 SALLE DE RADIOLOGIE Pupitre de commande Image radiographique 11 Cliché du thorax IMAGES EN RADIOLOGIE CONVENTIONNELLE 12
