[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un tube intensificateur
d'images radiologiques perfectionné (I.I.R.). Elle concerne également les tubes à
vide poussé intensificateurs d'images radiologiques ainsi obtenus.
[0002] Les tubes intensificateurs d'images radiologiques ou I.I.R. sont bien connus de
l'Art Antérieur. Ils transforment une image radiologique en image visible, par exemple
pour assurer l'observation médicale.
[0003] Le problème qui se pose et que la présente invention cherche à résoudre, est que
l'on observe dans les I.I.R. même en l'absence de rayonnement X, un éclairage parasite
gênant de l'écran d'observation. Cet éclairage parasite est dû aux métaux alcalins
déposés involontairement sur les électrodes de l'I.I.R. lors de l'élaboration de la
photocathode. Le champ électrique intense qui règne dans le tube parvient à arracher
des électrons à ces métaux alcalins qui sont très électro-positifs, et donc très facilement
ionisables. Ces électrons remontent le champ électrique, viennent percuter l'écran
d'observation et créent un éclairage parasite.
[0004] On rappellera que la fabrication des photocathodes du type antimoniure alcalin se
fait dans l'enceinte à vide de l'I.I.R. car les métaux alcalins sont très réactifs
et doivent être créés sous vide pour être stables. Ces photocathodes peuvent être
réalisées par évaporations successives de leurs éléments constitutifs, dans le tube,
à l'aide d'un creuset usuel contenant de l'antimoine, dont on provoque l'évaporation
en chauffant le creuset, par effet Joule par exemple. Les métaux alcalins sont évaporés
à partir de générateurs situés généralement sur l'électrode la plus proche de l'anode.
[0005] L'évaporation des métaux alcalins est le résultat d'une silicothermie ou d'une aluminothermie
des chromates des métaux que l'on cherche à évaporer. La silicothermie ou L'aluminothermie
sont déclenchées par le chauffage par effet Joule des générateurs alcalins.
[0006] Les générateurs alcalins sont beaucoup moins directifs que les générateurs d'antimoine.
Cela est dû au fait qu'il est nécessaire pour que la silicothermie ou l'aluminothermie
se produisent dans de bonnes conditions d'utiliser des creusets particuliers dans
lesquels les chromates sont confinés. Ce type de creuset présente une mauvaise directivité
qui a l'avantage d'assurer un dépôt bien uniforme des métaux alcalins sur toute la
surface de la photocathode qui est éloignée de ces creusets. Il présente en revanche
l'inconvénient de provoquer le dépôt de métaux alcalins sur toutes les pièces du
tube I.I.R., et notamment sur les électrodes ce qui entraîne le problème de l'éclairage
parasite de l'écran d'observation.
[0007] Pour résoudre ce problème, une solution utilisée par la Demanderesse est de recouvrir
d'une couche d'oxyde d'aluminium Al₂O₃, l'électrode la plus proche de l'anode, généralement
en aluminium elle-même.
[0008] Cette solution permet de supprimer l'éclairage parasite de l'écran d'observation,
mais introduit des décharges électriques à travers cette couche d'oxyde, qui est
un isolant électrique.
[0009] Lorsque l'I.I.R. reçoit un rayonnement X, une partie des électrons issus de la photocathode
tombe sur cette électrode. Comme cette électrode est recouverte d'une couche d'oxyde,
ces électrons ne s'écoulent pas et il se produit des décharges à travers la couche
d'oxyde.
[0010] Une autre solution connue au problème évoqué qui ne présente pas les inconvénients
de la solution connue, consiste en ce qu'avant de l'introduire dans l'intensificateur,
on dépose, au moins sur une partie d'une ou des électrodes, une couche d'un matériau
conducteur de l'électricité et ayant la propriété d'oxyder les métaux alcalins qui
entrent dans la composition de la photocathode. Ce matériau peut être choisi parmi
les corps suivants : Te, Se, S, P.
[0011] La présente invention entend proposer une variante de cette seconde solution qui
préserve les avantages d'une couche de retenue des électrons des métaux alcalins
conductrice tout en rendant plus simple son application et sa mise en oeuvre.
[0012] A cet effet l'invention a pour premier objet un procédé de fabrication d'un tube
perfectionné intensificateur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode
comportant un antimonire alcalin, plusieurs électrodes et une anode, selon lequel,
préalablement à la fabrication de la cathode au moyen d'une vaporisation d'antimoine
et des métaux alcalins, on dépose, avant de l'introduire dans le tube, sur au moins
une partie de l'électrode la plus proche de l'anode, une couche d'un matériau conducteur
ayant la propriété de réagir avec les métaux alcalins susdits. Selon la caractéristique
générale de l'invention, on choisit le matériau conducteur parmi les polymères organiques
conducteurs électroniques de l'électricité.
[0013] Un second objet de l'invention est un tube perfectionné intensificateur d'images
radiologiques, avec notamment une photocathode comportant un antimonire alcalin, plusieurs
électrodes et une anode dans lequel au moins une partie d'au moins une électrode et
des pièces reliées électriquement à une électrode ou à l'anode de l'intensificateur
porte une couche de polymère organique conducteur électronique de l'électricité ayant
la propriété de réagir chimiquement avec les métaux alcalins qui entrent dans la
composition de la photocathode.
[0014] D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la
description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les
figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue en coupe schématique longitudinale d'un tube intensificateur
d'images radiologiques,
- la figure 2 une vue en coupe de l'électrode G₃ la plus proche de la cathode, sans
moyens particuliers de retenue des électrons alcalins,
- la figure 3 une vue en coupe schématique semblable à la figure 2 de la solution
apportée par l'invention.
[0015] Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais,
pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont
pas respectées.
[0016] Un intensificateur d'images radiologiques représenté de façon schématique, vu en
coupe longitudinale sur la figure 1, est constitué par un écran d'entrée, un système
d'optique électronique et un écran d'observation contenus dans une enceinte à vide
1.
[0017] L'écran d'entrée comporte un scintillateur 2 qui convertit les photons X incidents
en photons visibles, une photocathode 3 qui convertit les photons visibles en électrons.
Entre le scintillateur et la photocathode, est généralement intercalée une sous-couche
conductrice de l'électricité dont le rôle est de ré-approvisionner la photocathode
en charges électriques pendant qu'elle émet ses électrons. Cette sous-couche n'est
pas représentée sur la figure 1.
[0018] Le scintillateur peut être constitué, par exemple, d'iodure de césium dopé au sodium
ou au thallium. La photocathode peut être constituée d'un antimoniure alcalin. La
sous-couche conductrice peut être constituée, par exemple, d'oxyde d'indium de formule
In₂O₃.
[0019] Le système d'optique électronique est constitué généralement de trois électrodes
G₁, G₂, G₃ et d'une anode A qui porte l'écran d'observation 4.
[0020] La photocathode 3 est généralement reliée à la masse du tube. Les électrodes G₁,
G₂, G₃ et l'anode A sont portées à des potentiels électriques croissant jusqu'à 30
KV par exemple; Il se crée donc dans le tube un champ électrique E, dirigé selon l'axe
longitudinal du tube, vers la photocathode. Les électrons issus de la photocathode
remon tent ce champ et viennent frapper l'écran d'observation 4, constitué d'un matériau
cathodoluminescent tel que du sulfure de zinc, par exemple, ce qui permet d'obtenir
une image visible.
[0021] La figure 2 représente une vue en coupe partielle de la grille G₃ et de l'anode A
de l'I.I.R. de la figure 1. On désigne par la référence 7 la couche de métaux alcalins
déposés sur la grille G₃ lors de la fabrication de la cathode et qui, sous l'action
du champ électrique E, régnant entre la grille G₃ et l'anode A et dirigé vers la grille
G₃, libère des électrons qui remontent le champ électrique et viennent percuter l'écran
d'observation 4.
[0022] La figure 3 représente une vue en coupe partielle de l'électrode G₃ et de l'anode
A de l'I.I.R. de la figure 1, illustrant la solution apportée par l'invention au problème
de l'éclairage parasite précédemment évoqué.
[0023] Le problème de l'éclairage parasite est dû à la nature métallique des alcalins parasitaires.
La solution proposée par l'invention est de faire réagir chimiquement ces métaux alcalins
avec un matériau capable de les transformer en composés ioniques ou covalents. Ainsi
les métaux alcalins sont fixés et ne libèrent plus d'électrons créant l'éclairage
parasite que l'on cherche à supprimer. Le dépôt utilisé doit être de plus conducteur
de l'électricité de façon à éviter les phénomènes de décharge rencontrés dans l'Art
Antérieur lorsqu'une couche d'oxyde recouvre l'électrode G₃.
[0024] Ainsi, avant de l'introduire dans l'enceinte à vide de l'I.I.R., on dépose sur la
grille G₃ sur laquelle sont généralement fixés les générateurs d'antimoine, une couche
d'un matériau conducteur de l'électricité ayant la propriété de réagir avec les métaux
alcalins.
[0025] Selon la présente invention, on se propose de recouvrir l'une ou l'ensemble des
électrodes G₁, G₂, et G₃ ainsi que toute pièce interne du tube susceptible de recevoir
des métaux alcalins par un polymère organique conducteur de l'électricité. Ce polymère
organique conducteur pourra recouvrir tout ou partie seulement de l'électrode ou de
la pièce concernée.
[0026] Le polymère organique conducteur pourra - à titre d'exemples non exhaustifs - être
du polypyrrole, du polythiophène, de la polyaniline, le polyvinylferrocène (PVF),
polythiazil, polyacéthylène, polyparaphénylène, ou tout autre polymère organique conducteur
électronique.
[0027] Sur la figure 3 on montre que l'électrode G₃ est recouverte d'une couche 8 de polymère
avant d'être introduite dans l'I.I.R. On peut recouvrir la totalité de l'électrode
G₃ de polymère comme c'est le cas sur la figure 3, ou uniquement les zones de l'électrode
G₃ qui sont les plus susceptibles de provoquer le phénomène d'éclairage parasite.
Ces zones peuvent être déterminées expérimentalement. Elles peuvent aussi être déterminées
par le calcul en utilisant des programmes d'ordinateurs. Les zones qui sont les plus
susceptibles de provoquer le phénomène d'éclairage parasite sont généralement des
zones très courbées dont le rayon de courbure est faible et dont le champ électrique
est fort. Ces zones sont situées à proximité des générateurs d'alcalins et de l'écran
d'observation. Sur la figure 3, on voit qu'on a recouvert de la couche 8 la périphérie
de l'orifice de l'électrode G₃ qui permet le passage des électrons.
[0028] L'arrivée d'alcalins parasitaires lors de la fabrication de la photocathode provoque
la réaction suivante à la surface de la couche 8 de polymère dans le cas où du césium
est évaporé :
Cs + Polymère → Produits de réactions
[0029] On ne retrouve donc pas sur la couche 8 de métaux alcalins mais des composés comportant
ces alcalins.
[0030] Les méthodes d'obtention de ces polymères sont de deux types : dépôts chimiques et
dépôts électrochimiques.
[0031] Ces polymères existent en fait sous deux formes : forme oxydée et forme réduite.
La forme oxydée est conductrice, la forme réduite est isolante.
[0032] Dans le cas du dépôt chimique de polymère, il s'agit de mélanger le monomère de base
- par exemple le pyrrole, noté PY - avec un agent chimique qui soit à la fois un agent
de polymérisation et un agent oxydant. Les agents chimiques les plus employés répondant
à ces contraintes sont les suivants:
Perchlorate ferrique |
Fe(ClO₄)₃ |
Chlorure ferrique |
FeCl₃ |
Iode |
I₂ |
[0033] Dans le cas du FeCl₃, l'ion ferrique est l'ion oxydant, l'ion ClO₄ sert à respecter
l'électroneutralité du polymère:
nFe³⁺+ ne⁻⇄ nFe²⁺
nPY ⇄ nPY
⊕ + ne⁻
nPY
⊕ + n ClO₄⁻ ⇄ [PY, ClO₄]
n
Soit la réaction globale:
nPY + nFe³⁺ + n ClO₄⁻ →nFe²⁺ + [PY, ClO₄]
n
nPY + n Fe(ClO₄)₃ →(PY, ClO₄)
n + nFe²⁺ + 2n ClO₄⁻
[0034] Il se forme ainsi du polypyrrole sur l'électrode G₃ par exemple, présente dans le
bain de réaction.
[0035] La deuxième méthode d'obtention est l'oxydation électrochimique dans laquelle l'oxydation
et la polymérisation sont réalisées sur l'électrode reliée à la borne positive du
générateur électrique, le bain étant composé du monomère de base - par exemple le
pyrrole - dilué dans un solvant organique ou aqueux
1. Procédé de fabrication d'un tube (1) perfectionné intensificateur d'images radiologiques,
avec notamment une photocathode (3) comportant un antimonium alcalin, plusieurs électrodes
(G₁, G₂, G₃) et une anode (4) selon lequel, préalablement à la fabrication de la
cathode (4) au moyen d'une vaporisation d'antimoine et de métaux alcalins, on dépose
avant de l'introduire dans le tube, sur au moins une partie de l'électrode (G₃) la
plus proche de l'anode, une couche d'un matériau (8) conducteur ayant la propriété
de réagir avec les métaux alcalins (7) susdits, caractérisé en ce qu'on choisit le
matériau conducteur parmi les polymères organiques conducteurs électroniques de l'électricité.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polymère est choisi parmi
l'un des suivants : polypyrrole, polythiophène, polyaniline, polyacéthylène, polyvinylferrocène,
polythiazil, polyparaphénylène.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que
le dépôt est réalisé en plaçant l'électrode ou la partie d'électrode à recouvrir
dans un bain de réaction comportant un mélange du monomère de base avec un agent chimique
oxydant et polymérisant.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'agent chimique oxydant
est choisi comme étant du perchlorate de fer, du chlorure de fer ou de l'iode.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que
le dépôt est réalisé par une oxydation électrochimique de l'électrode ou la partie
d'électrode à recouvrir, cette dernière constituant l'anode du réacteur électrolytique
dans lequel l'électrolyte est une solution aqueuse ou organique du monomère de base.
6. Tube perfectionné intensificateur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode
(3) comportant un antimonium alcalin, plusieurs électrodes (G₁, G₂, G₃) et une anode
(4) caractérisé en ce qu'au moins une partie d'au moins une électrode et des pièces
reliées électriquement à une électrode ou à l'anode de l'intensificateur porte une
couche (8) d'un polymère organique conducteur électronique de l'électricité, ayant
la propriété de réagir chimiquement avec les métaux alcalins (7) qui entrent dans
la composition de la photocathode.
7. Tube perfectionné selon la revendication 6 caractérisé en ce que ce polymère organique
est choisi parmi les polymères suivants : polypyrrole, polythiophène, polyaniline,
polyacéthylène, polyvinylferrocène, polythiazil, polyparaphénylène.