La présente invention concerne un dispositif de commande d'exposition pour ensemble radiologique. The present invention relates to an exposure control device for an X-ray unit.
Dans de tels ensembles, les rayons X émis par un tube radiogène, après avoir traversé les tissus à examiner, viennent impressionner un film radiographique. In such sets, the X-rays emitted by an X-ray tube, after having passed through the tissues to be examined, come to impress an X-ray film.
En fait, le noircissement du film est pour l'essentiel provoqué par l'émission lumineuse d'un écran renforçateur, placé entre le sujet radiographié et le film, qui permet, par émission secondaire, de transformer la majeure partie du rayonnement X en rayonnement visible.In fact, the blackening of the film is essentially caused by the light emission of a reinforcing screen, placed between the radiographed subject and the film, which makes it possible, by secondary emission, to transform most of the X-ray radiation visible.
Le noircissement du film va ainsi dépendre de la pénétration des rayons X (elle-meme fonction de la tension appliquée au tube radiogène), de l'intensité du rayonnement X (fonction de l'intensité traversant le tube), et du temps de pose. I1 va également dépendre du rendement de l'écran renforçateur, ce rendement n'étant pas constant, mais dépendant de la nature de l'écran, de la pénétration et de l'intensité du rayonnement X, et du temps de réponse aux durées d'exposition courtes. Il faut ajouter également les facteurs tels que le film, le développement, les variations du secteur, et le vieillissement du tube, ainsi que bien entendu les paramètres inhérents au sujet radio graphié (épaisseur et nature des tissus, rayonnement secondaire émis par le sujet). The blackening of the film will thus depend on the penetration of X-rays (itself a function of the voltage applied to the X-ray tube), the intensity of the X-ray (a function of the intensity passing through the tube), and the exposure time. . I1 will also depend on the performance of the intensifying screen, this performance not being constant, but dependent on the nature of the screen, the penetration and intensity of the X-ray, and the response time to the durations d 'short exposure. It is also necessary to add the factors such as the film, the development, the variations of the sector, and the aging of the tube, as well as of course the parameters inherent in the radiographed subject (thickness and nature of the fabrics, secondary radiation emitted by the subject) .
On conçoit que la multiplicité de ces facteurs, et surtout leur interdépendance, rendent indispensable l'utilisation de dispositifs automatiques de commande d'exposition. It is understandable that the multiplicity of these factors, and above all their interdependence, make the use of automatic exposure control devices essential.
Ces dispositifs peuvent etre classés en deux types. Dans un premier type, une chambre d'ionisation mesure la dose de rayonnement ionisant reçue. De multiples corrections sont nécessaires, notamment pour compenser le manque de proportionnalité entre la dose mesurée et la lumière émise par les écrans. These devices can be classified into two types. In a first type, an ionization chamber measures the dose of ionizing radiation received. Multiple corrections are necessary, in particular to compensate for the lack of proportionality between the measured dose and the light emitted by the screens.
Dans l'autre type, auquel se rattache l'invention, un écran renforçateur émet de la lumière lors du passage des rayons X, et la lumière captée est acheminé, par exemple au moyen d'un guide de lumière, sur un photomultiplicateur. Un circuit électronique intègre la lumière reçue par le photo-multiplicateur et provoque la commande du générateur de rayons X. Pour cela, on charge un condensateur par le courant délivré par le photomultiplicateur, et on compare la tension aux bornes de ce condensateur a une tension de référence prédéterminée, de manière å faire varier la durée de fonctionnement du générateur en fonction du flux lumineux frappant le photo-multiplicateur. In the other type, to which the invention relates, a reinforcing screen emits light during the passage of X-rays, and the light received is routed, for example by means of a light guide, on a photomultiplier. An electronic circuit integrates the light received by the photo-multiplier and causes the X-ray generator to be controlled. For this, a capacitor is charged by the current delivered by the photomultiplier, and the voltage across the terminals of this capacitor is compared to a voltage. of predetermined reference, so as to vary the duration of operation of the generator as a function of the light flux striking the photo-multiplier.
On obtient ainsi un excellent parallélisme entre la lumière mesurée, qui frappe les photo-multiplicateurs, et la lumière émise par les écrans qui vont impressionner le film. An excellent parallelism is thus obtained between the measured light, which strikes the photo-multipliers, and the light emitted by the screens which will impress the film.
Néanmoins, l'utilisation des photo-multiplicateurs requiert une multiplicité de réglages afin de pouvoir obtenir une sensibilité anodique approximativement constante. La mise au point est d'autant plus délicate que le nombre d'étages du photo-multiplicateur augmente, et l'on sait que la sensibilité est justement liée à ce nombre d'étages. En outre, le rendement des écrans renforçateurs s'abaissant pour les faibles niveaux de rayonnements, il faudra modifier la tension et l'intensité appliquées au tube radiogène, par rapport aux conditions de la mesure, de manière à compenser cette non-linéaritE. However, the use of photo-multipliers requires a multiplicity of settings in order to be able to obtain an approximately constant anode sensitivity. The development is all the more delicate as the number of stages of the photo-multiplier increases, and we know that the sensitivity is precisely related to this number of stages. In addition, the performance of the intensifying screens decreasing for low levels of radiation, it will be necessary to modify the voltage and the intensity applied to the X-ray tube, in relation to the conditions of the measurement, so as to compensate for this non-linearity.
Pour pallier cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de commande d'exposition où le circuit intégrateur comporte au moins un réseau de compensation non-linéaire. Ce réseau est placé en déri- vation sur le condensateur chargé par le courant anodique il comporte au moins une diode en série avec un élément résistif, de manière à court-circuiter partiellement le condensateur chaque fois que la tension de seuil de la diode (ou des diodes) est dépassée. To overcome this drawback, the invention proposes an exposure control device where the integrator circuit comprises at least one non-linear compensation network. This network is placed in shunt on the capacitor charged by the anode current it comprises at least one diode in series with a resistive element, so as to partially short-circuit the capacitor each time the threshold voltage of the diode (or diodes) is exceeded.
En outre, le dispositif comporte des moyens pour court-circuiter le condensateur en l'absence d'exposition, avantageusement par l'intermédiaire d'un photocoupleur commandé par les moyens de commande du fonctionnement du générateur de rayons X. L'emploi d'un photo-coupleur permet d'assurer un isolement galvanique total entre l'intégrateur et les autres circuits électroniques de l'installation. In addition, the device comprises means for short-circuiting the capacitor in the absence of exposure, advantageously by means of a photocoupler controlled by the means for controlling the operation of the X-ray generator. The use of a photo-coupler ensures total galvanic isolation between the integrator and the other electronic circuits of the installation.
De préférence, les moyens comparateurs de la tension aux bornes du condensateur comportent un ampli opérationnel dont l'étage d'entrée comprend un transistor à effet de champ. La grande impédance de cet étage d'entrée (+ de 100 mégohms) permet de conférer à l'ensemble une précision et une stabilité élevées ; elle évite en outre l'interaction entre les différents circuits. Preferably, the means for comparing the voltage across the capacitor comprise an operational amplifier, the input stage of which comprises a field effect transistor. The high impedance of this input stage (more than 100 megohms) makes it possible to give the assembly high precision and stability; it also avoids interaction between the different circuits.
Enfin, le dispositif comporte avantageusement des moyens comparateurs du courant traversant le condensateur à un seuil de courant de sécurité, coopérant avec les moyens pour réguler la très haute tension appliquée aux photo-multiplicateurs, de façon à abaisser notablement la valeur de celle-ci en cas de dépassement du seuil. En effet, en cas de fort éclairement du photomultiplicateur (par exemple en l'absence de sujet à examiner sur la table), un courant anodique élevé risque de traverser les photo-multiplicateurs et de les endommager ; il est absolument impératif de pouvoir limiter ce courant à une valeur de sécurité. Finally, the device advantageously comprises means for comparing the current flowing through the capacitor to a safety current threshold, cooperating with the means for regulating the very high voltage applied to the photo-multipliers, so as to significantly reduce the value thereof. if the threshold is exceeded. Indeed, in the event of strong illumination of the photomultiplier (for example in the absence of a subject to be examined on the table), a high anodic current risks passing through the photomultipliers and damaging them; it is absolutely imperative to be able to limit this current to a safety value.
De préférence, le dispositif comporte une plu ralité de photo-multiplicateurs recevant chacun la lumière émise par une plage différente de l'écran renforçateur, ainsi que des moyens de commutation pour appliquer la très haute tension régulée aux photo-multiplicateurs choisis pour la mesure. Preferably, the device comprises a plurality of photo-multipliers each receiving the light emitted by a different area of the intensifying screen, as well as switching means for applying the regulated very high voltage to the photo-multipliers chosen for the measurement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, qui font partie intégrante de la description, et où :
.1 figure 1 est une vue schématique de l'ensemble radiologique,
la figure 2 est un schéma électronique de l'alimentation à très haute tension,
la figure 3 est un schéma électronique de l'intégrateur selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the detailed description which follows, made with reference to the appended drawings, which form an integral part of the description, and where:
.1 Figure 1 is a schematic view of the radiological assembly,
FIG. 2 is an electronic diagram of the very high voltage power supply,
Figure 3 is an electronic diagram of the integrator according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement le tube radiogène 10 alimenté par un circuit 20 qui lui fournit la haute tension et le courant aux valeurs sou haitées. En dessous de la table d'examen 30 se trouve un écran renforçateur 40 qui transforme en énergie lumineuse la plus grande partie du rayonnement X qui le frappe. In Figure 1, there is shown schematically the X-ray tube 10 supplied by a circuit 20 which supplies it with the high voltage and the current at the desired values. Below the examination table 30 is a reinforcing screen 40 which transforms most of the X-rays which strike it into light energy.
Cette énergie lumineuse est destinée à impressionner le film radiologique ; en ce qui concerne la mesure, on a disposé au moins un photo-multiplicateur en dessous de l'écran renforçateur. On peut par exemple employer trois photo-multiplicateurs PM1, PM2, PM3 recevant, par I1 inter- médiaire de fibres optiques (non représentées) la lumière frappant l'écran en différents points choisis. La sélection du photo-multiplicateur servant à la mesure se fait au moyen d'un circuit 50 de commutation commandé par un interrupteur K1 placé sur le pupitre de commande 60.This light energy is intended to impress the radiological film; with regard to the measurement, at least one photo-multiplier has been placed below the reinforcing screen. One can for example use three photo-multipliers PM1, PM2, PM3 receiving, by I1 through optical fibers (not shown) the light hitting the screen at different chosen points. The photo-multiplier used for the measurement is selected by means of a switching circuit 50 controlled by a switch K1 placed on the control console 60.
Le photo-multiplicateur choisi est alimenté par un signal très haute tension -THT, et le courant anodique résultant est dirigé vers le circuit 70 de commande d'exposition, pour lequel il fait office de signal de mesure. The photo-multiplier chosen is supplied by a very high voltage signal -THT, and the resulting anode current is directed to the exposure control circuit 70, for which it acts as a measurement signal.
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 électroniques, ainsi qu'une alimentation très haute tension 200 et des circuits de régulation et de stabilisation 300 de cette très haute tension, destinée à alimenter le photomultiplicateur de mesure. Le signal de mesure du photo-multiplicateur est analysé par un circuit intégrateur 400 qui, en fonction du flux lumineux reçu, va déclencher l'alimentation du tube radiogène pendant le temps nécessaire pour obtenir le noircissement optimal du film en fonction du sujet examiné. In this circuit 70, there is, in addition to the power transformers, a first low voltage power supply circuit 100 for the operation of all the electronic components, as well as a very high voltage power supply 200 and regulation circuits. and stabilization 300 of this very high voltage, intended to supply the measurement photomultiplier. The photo-multiplier measurement signal is analyzed by an integrator circuit 400 which, as a function of the light flux received, will trigger the supply of the X-ray tube for the time necessary to obtain the optimal blackening of the film as a function of the subject examined.
Un boitier 80, adjoint au pupitre de commande 60, permet de régler la sensibilité générale de l'in tégrateur, c'est-à-dire le taux de noircissement moyen souhaité ; ce réglage se fait au moyen de deux potentiomètres, l'un P1 permettant un réglage grossier, l'autre P2 permettant un réglage fin. A box 80, attached to the control console 60, makes it possible to adjust the general sensitivity of the integrator, that is to say the desired average blackening rate; this adjustment is made by means of two potentiometers, one P1 allowing a rough adjustment, the other P2 allowing a fine adjustment.
La figure 2 montre le détail des circuits d'alimentation basse tension et haute tension. Figure 2 shows the detail of the low voltage and high voltage supply circuits.
Le circuit 100 permet l'alimentation des différents circuits en deux tensions égales et opposées +V et -V, par exemple +12 Volts et -12 Volts. Des régulateurs intégrés 110 et 120 permettent la stabilisation des tensions t une résistance ajustable 130 permet de régler la symétrie de ces tensions. The circuit 100 enables the different circuits to be supplied with two equal and opposite voltages + V and -V, for example +12 Volts and -12 Volts. Integrated regulators 110 and 120 allow the stabilization of the voltages t an adjustable resistance 130 makes it possible to adjust the symmetry of these voltages.
Le circuit 200 redresse et filtre la haute tension issue d'un transformateur. De préférence, on utilise ce circuit doubleur de tension, du type doubleur de Latour, qui permet d'obtenir une très haute tension -THT non régulée de 1100 Volts à partir d'une tension de sortie du transformateur de 350 à 400 Volts. Circuit 200 rectifies and filters the high voltage from a transformer. Preferably, this voltage doubler circuit is used, of the Latour doubler type, which makes it possible to obtain a very high unregulated -THT voltage of 1100 volts from an output voltage of the transformer from 350 to 400 volts.
La régulation de la très haute tension par le circuit 300 s'effectue par le transistor pilote TI commandé par l'amplificateur opérationnel OP1, qui compare une fraction de la tension de sortie à une tension
Zener de référence de la diode DZ. La valeur finale de la très haute tension (950 Volts environ) s'effectue par -le réglage du potentiomètre P3.The very high voltage is regulated by circuit 300 by the pilot transistor TI controlled by the operational amplifier OP1, which compares a fraction of the output voltage to a voltage
Reference zener of the DZ diode. The final value of the very high voltage (approximately 950 Volts) is made by adjusting the potentiometer P3.
En fonctionnement normal, les transistors T2,
T3, T4 sont saturés. Ils ne se bloquent que si une tension négative de 12 Volts est appliquée sur leurs bases, par l'entrée S, ce qui provoque une diminution notable de la très haute tension, qui est réduite à une valeur de l'ordre de 200 Volts.In normal operation, the T2 transistors,
T3, T4 are saturated. They only lock if a negative voltage of 12 Volts is applied to their bases, via the input S, which causes a notable decrease in the very high voltage, which is reduced to a value of the order of 200 Volts.
Ce signal S de sécurité est fourni par un comparateur situé sur le schéma de l'intégrateur 400, qui ne fonctionne qu'en cas d'éclairement excessif du photo-multiplicateur. This safety signal S is provided by a comparator located on the diagram of the integrator 400, which operates only in the event of excessive illumination of the photo-multiplier.
La très haute tension négative est distribuée (figure 3) aux photo-multiplicateurs par l'intermédiaire du circuit de commutation 50 : sous l'action du commutateur K1, l'un des relais RL2, RL3, RL4 est actionné, de sorte qu'il n'y a toujours qu'un seul photomultiplicateur alimenté en très haute tension cathodique. The very high negative voltage is distributed (FIG. 3) to the photo-multipliers via the switching circuit 50: under the action of the switch K1, one of the relays RL2, RL3, RL4 is actuated, so that there is always only one photomultiplier supplied with very high cathode voltage.
Les différents étages des photo-multiplicateurs sont polarisés par une chaine de résistance fixes,ou éventuellement ajustables,et les anodes sont réunies entre elles. The different stages of the photo-multipliers are polarized by a fixed or possibly adjustable resistance chain, and the anodes are joined together.
Entre les anodes et la masse sont disposés un condensateur C et une résistance R. De cette manière, le courant anodique va charger le condensateur C, et ce, pratiquement en courant constant. Un amplificateur opérationnel OP2 monté en comparateur compare la tension aux bornes du condensateur C avec une tension de référence
Uref Cette tension de référence est obtenue au moyen des deux potentiomètres pl et p2, situés, comme il a été indiqué, a proximité du pupitre de commande, et permettant le réglage respectivement fin et grossier de cette tension de référence qui détermine la sensibilité générale de l'intégrateur.Between the anodes and the ground are arranged a capacitor C and a resistor R. In this way, the anode current will charge the capacitor C, and this, practically in constant current. An operational amplifier OP2 mounted as a comparator compares the voltage across capacitor C with a reference voltage
Uref This reference voltage is obtained by means of the two potentiometers pl and p2, located, as indicated, near the control console, and allowing respectively the fine and coarse adjustment of this reference voltage which determines the general sensitivity of the integrator.
Lorsque la tension aux bornes du condensateur
C atteint la valeur Uref, le comparateur OP2 émet un signal transmis au circuit de commande du tube (extérieur à l'intégrateur) qui va provoquer l'extinction de celui-ci.When the voltage across the capacitor
C reaches the value Uref, the comparator OP2 emits a signal transmitted to the control circuit of the tube (outside the integrator) which will cause the extinction of the latter.
De préférence, la transmission de ce signal se fait au moyen d'un photo-coupleur PC1, qui permet, par une commande optoélectronique, d'isoler complètement les deux circuits d'intégration et de commande du tube. Preferably, the transmission of this signal is done by means of a photo-coupler PC1, which allows, by an optoelectronic control, to completely isolate the two integration and control circuits of the tube.
En outre, en l'absence d'exposition, un relais
RL1, activé par ce meme circuit de commande du tube, court-circuite le condensateur C, de manière qu'il se décharge entre deux mesures. De préférence, et pour les mêmes raisons que précédemment, ce signal est transmis par l'intermédiaire d'un second photo-coupleur PC2 pour assurer une indépendance parfaite des deux circuits.In addition, in the absence of exposure, a relay
RL1, activated by this same tube control circuit, short-circuits the capacitor C, so that it discharges between two measurements. Preferably, and for the same reasons as above, this signal is transmitted via a second photo-coupler PC2 to ensure perfect independence of the two circuits.
De façon caractéristique de l'invention, on a disposé en parallèle sur le condensateur au moins un circuit de compensation des non-linéarités des photo-multiplicateurs et des écrans renforçateurs. Selon la courbe de réponse désirée aux faibles éclairements, on peut disposer un ou plusieurs de ces circuits en parallèle ; dans l'exemple de réalisation choisi, on en a représenté deux : l'un comporte une diode D1 en série avec une résistance ajustable R1, l'autre, en parallèle avec le précédent, comporte deux diodes D2 et D3 et une résistance ajustable
R2, toutes trois montées en série.Characteristically of the invention, there is arranged in parallel on the capacitor at least one circuit for compensating for the non-linearities of the photo-multipliers and of the reinforcing screens. Depending on the desired response curve at low light, one or more of these circuits can be arranged in parallel; in the embodiment chosen, two are shown: one has a diode D1 in series with an adjustable resistor R1, the other, in parallel with the previous one, has two diodes D2 and D3 and an adjustable resistor
R2, all three connected in series.
Ces réseaux de compensation ont pour effet de court-circuiter partiellement le condensateur C chaque fois que la tension de seuil est dépassée, et ce, d'autant plus que le temps de pose est long. Il est ainsi possible de compenser automatiquement le mauvais rendement des écrans renforçateurs aux faibles intensités de rayonnement . On évite ainsi les corrections a apporter manuellement sur la tension et l'intensité de commande du tube. I1 est également possible de travailler avec une très haute tension constante d'une mesure à l'autre, grâce à cette possibilité d'ajuster la courbe de réponse de l'intégrateur. These compensation networks have the effect of partially short-circuiting the capacitor C each time the threshold voltage is exceeded, all the more so as the exposure time is long. It is thus possible to automatically compensate for the poor performance of the intensifying screens at low radiation intensities. This avoids the corrections to be made manually on the voltage and control intensity of the tube. It is also possible to work with a very high constant voltage from one measurement to another, thanks to this possibility of adjusting the response curve of the integrator.
L'ensemble intégrateur comprend également un circuit de sécurité qui permet, comme expliqué plus haut, de réduire notablement la valeur de la très haute tension en cas de fort éclairement des photo-multiplicateurs : un amplificateur opérationnel OP3, fonctionnant en comparateur, compare la tension aux bornes de la résistance R, tension représentative du courant anodique, à une tension de référence Us réglée par un potentiomètre
s
P3. Si le courant dépasse une valeur donnee, de l'ordre de 700 microampères un signal négatif S est envoyé aux circuits de régulation très haute tension 300.The integrator assembly also includes a safety circuit which makes it possible, as explained above, to significantly reduce the value of very high voltage in the event of strong illumination of the photo-multipliers: an operational amplifier OP3, operating as a comparator, compares the voltage across resistor R, voltage representative of the anode current, at a reference voltage Us set by a potentiometer
s
P3. If the current exceeds a given value, of the order of 700 microamps a negative signal S is sent to the very high voltage regulation circuits 300.
Avantageusement, les amplificateurs opérationnels utilisés dans l'ensemble du montage, et plus particulièrement les amplificateurs OP2 et OP3, possedent des transistors à effet de champ constituant leur étage d'entrée. De cette manière, on peut obtenir une impédance
d'entrée de plusieurs centaines de mégohms, qui confere à l'ensemble toute sa précision.Advantageously, the operational amplifiers used throughout the assembly, and more particularly the amplifiers OP2 and OP3, have field effect transistors constituting their input stage. This way you can get an impedance
input of several hundred megohms, which gives the whole its precision.
Bien entendu, la description qui précède n'a aucun caractère limitatif, et de nombreuses variantes de l'invention peuvent être envisagées conformément à son esprit. Of course, the above description is in no way limiting, and numerous variants of the invention can be envisaged in accordance with its spirit.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8120944AFR2516338A1 (en) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | Exposure control appts. for X=ray generator - has three separate photomultipliers for image amplification and compensated charging capacitor in signal monitoring circuit |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8120944AFR2516338A1 (en) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | Exposure control appts. for X=ray generator - has three separate photomultipliers for image amplification and compensated charging capacitor in signal monitoring circuit |
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| FR2516338A1true FR2516338A1 (en) | 1983-05-13 |
| FR2516338B1 FR2516338B1 (en) | 1984-02-10 |
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