Canon à électrons Cavité de groupement

Schéma d'un LINAC
Canon à électrons
La principale fonction du canon à électron est de produire des électrons afin qu'ils puissent êtres accélérés dans la
section accélératrice du LINAC. On note aussi que le canon à électron est un tube à vide très résistant, fait en
céramique. Le vide qui règne dans ce tube a pour fonction de faciliter le déplacement des électrons afin d?éviter
toute interaction avec autres molécules présentes. On peut diviser le canon à électron en trois parties : la cathode
(filament de tungstène), la grille de commande et l?anode (cible). [1]
Cathode
La cathode, chargée négativement, est un filament de tungstène «relié au pôle négatif de la haute tension. » [2] Ce
filament est chauffé par un fort courant électrique grâce au modulateur et ce jusqu?à incandescence pour arriver à
produire des électrons. Le courant crée l?effet thermoïonique qui fait vibrer les électrons des atomes, qui seront
attirés vers l?anode. Sans l?effet thermique, les électrons n?auront pas assez d?énergie cinétique pour s?extraire,
d?où l?importance d?avoir une haute tension.
Anode
L?anode est une plaque chargée positivement. C'est pourquoi elle peut attirer les électrons qui eux, sont chargés
négativement. L'anode possède une différence de potentiel supérieure à celle de la cathode, ce qui permet de créé
un grand courant d'électrons et ainsi faciliter le passage de ceux-ci vers la grille de commande. Notamment, la
différence de potentiel entre la cathode et l?anode créer un champ électrique qui mènera a l?élaboration d?une
force, celle-ci étant la force attractive. C?est grâce à la combinaison de la force attractive et la charge positive de
l?anode que les électrons sont mis en action.
Grille de commande
La grille de commande consiste en une électrode disposée entre la cathode et l?anode. Sa principale fonction est de
concentrer les électrons en un point de sorte que ceux-ci puissent franchir l'ouverture de l'anode. Ce mouvement est
rendu possible grâce au champ électrique variant de positif à nul à l?intérieur du canon à électron. Quand le champ
électrique est positif, la grille de commande attire les électrons et quand le champ est nul, les électrons peuvent se
rendre jusqu?à l?anode.
Cavité de groupement
La principale fonction des cavités de groupement est de regrouper les électrons en paquets. Les électrons provenant
tout juste de l?anode, arrivent aux cavités de groupement en un flux continu. Le champ électrique qui règne dans
ces cavités sera appliqué aux électrons par alternance de phases nulles, positives et négatives. Chaque phase
entraîne un effet différent sur les électrons.
Par exemple, la phase négative ralentit les électrons. La phase nulle, quant à elle, n?a aucun effet sur les électrons.
Enfin, la phase positive permet l?accélération des électrons. C?est dû à ces alternances de phases que les électrons
arrivants dans un flux continu dans les cavités de groupement peuvent en ressortir regroupés. Voici un court
exemple pour aider à la compréhension : un premier électron arrive dans les cavités de groupement en phase
LINAC:_canon_à_électrons,_cavité_de_groupement_et_modulateur
Canon à électrons 1

négative; celui-ci sera donc décélérer. Par la suite, un second électron arrive en phase nulle; celui-ci ne sera ni
ralenti ni accéléré. Il gardera donc sa vitesse initiale. Un troisième électron arrive à son tour lors de la phase
positive; celui-ci verra sa vitesse accélérée.
À cet effet, le deuxième électron rattrapera le premier puisque sa vitesse est moindre que le deuxième, alors que le
troisième électron rattrapera les deux autres en raison de son accélération. C?est ainsi que se produit le groupement
des électrons.
La présence des cavités de groupement apporte plusieurs avantages, dont le fait que tous les électrons arrivent à la
section accélératrice avec l?énergie souhaitée. Les électrons n?ayant pas l?énergie souhaitée sont considérés
comme une perte et engendreraient des désavantages tels que, l?interaction avec les parois, ce qui causerait une
production de chaleur non souhaitée et la détérioration du vide.
Modulateur
«Le modulateur fonctionne [?] comme un système qui emmagasine et restitue de l?énergie sur commande.» Le
modulateur génère un courant haute tension permettant d?alimenter toutes les composantes de l?accélérateur
linéaire, dont le magnétron ou le klystron (dépendamment du type d?appareil). De plus, il sert à chauffer le
filament de la cathode du canon à l?électron. D?ailleurs, on le surnomme le «chef d?orchestre», car il synchronise
les composantes du LINAC entre elles. [3]
Référence
? http://fr.wikipedia.org/wiki/Canon_à_électrons.1. ? DILLENSERGER, J.-P., MOERSCHEL, E., Guide des technologies de l?imagerie médicale et de la
radiothérapie, Éd. Masson, France, 2009.
2.
? http://radiotherapie-tenon.aphp.fr/les-techniques-de-traitement/les-accelerateurs-lineaires-2/.3.
LINAC:_canon_à_électrons,_cavité_de_groupement_et_modulateur
Cavité de groupement 2