Quels sont les équipements utilisés pour une radiographie ?
Les équipements à rayons X sont généralement répartis selon trois catégories de tension :
1. Jusqu'à 320 kV, principalement utilisés pour les tâches mobiles intermittentes. Ces tubes fonctionnent généralement avec un courant alternatif unipolaire. Ce type d'équipements permet rarement d'atteindre des tensions supérieures en raison de problèmes d'isolation.
2. Jusqu'à 450 kV, principalement utilisés pour des taches fixes ou semi-mobiles continues en raison de leurs dimensions, de leur portabilité limitée et de leur poids.
Ces tubes fonctionnent avec un courant continu bipolaire.
3. Jusqu'à 10 MeV, pour les équipements qualifiés de « mégavolt ».
Presque exclusivement réservés aux taches stationnaires.
Les deux premières catégories sont adaptées à la pratique de la radiographie sur la plupart des objets courants. Certains objets très épais exigent toutefois une énergie supérieure à 450 kV. Un équipement mégavolt devra alors être utilisé, si des sources alternatives telles que Cobalt60 s'avèrent insuffisantes. Il s'agit généralement d'installations fixes lourdes et de grande taille. Plus récemment, des versions portables destinées à une utilisation mobile ont été développées.
Types de tubes à rayons X
En fonction de la forme de l'anode, les tubes à rayons X produisent :
a. un faisceau de rayonnement dans une direction (tube directionnel)
b. un faisceau annulaire (tube panoramique)
Les tubes à rayons X peuvent être unipolaires ou bipolaires.
Tubes bipolaires
La figure 1a-5 présente un tube bipolaire. Le tube bipolaire présente l'avantage suivant : la différence de potentiel avec la masse au niveau de l'anode et de la cathode est égale à la moitié de la tension du tube, ce qui simplifie considérablement l'isolation. La fenêtre de sortie est située au milieu du tube. Les tubes bipolaires fonctionnent généralement sur un courant continu et sont refroidis à l'air, l'huile ou l'eau. Ils sont conçus pour fonctionner à des tensions comprises entre 100 à 450 kV et un courant de tube jusqu'à 20 mA.
Tubes unipolaires
Comme illustré par la figure 1b-5, dans ces tubes (plus courts), l'anode est maintenue au potentiel de masse et la cathode a uniquement une différence de potentiel avec la masse. Cela simplifie le refroidissement de l'anode. Une source de haute tension unique suffit ainsi pour des installations avec une tension de l'ordre du kilovolt faible/moyenne (jusqu'à environ 300 kV), communément utilisées pour les applications mobiles. La fenêtre de rayonnement est placée dans une position asymétrique, ce qui peut représenter un avantage.
Autres types de tubes à rayons X
Les tubes à rayons X unipolaires, avec une anode longue et creuse, comme illustré à la figure 1c-5, sont communément appelés « tube à anode en forme de tige » et peuvent être introduits dans des tuyaux ou réceptacles. Ces tubes produisent un faisceau annulaire (panoramique) à 360° et permettent ainsi de radiographier une soudure circonférentielle complète en une seule exposition. La figure 2-5 présente ainsi l'anode conique d'un tube panoramique (à 360°), qui permet de radiographier une soudure circonférentielle de manière centralisée, et donc uniformément, de l'intérieur. Avec cette anode, l'axe du faisceau électronique doit frapper le haut du cône de sorte que le centre du faisceau de rayonnement généré soit perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube. Remarque : l'utilisation d'anodes générant un faisceau de rayonnement dont le centre n'est pas perpendiculaire (oblique) à la ligne médiane du tube (autrefois considérée comme acceptable) n'est désormais plus conforme aux normes officielles. Certains tubes panoramiques permettent de focaliser le faisceau d'électrons sur une longueur étendue grâce à une lentille magnétique ou électrostatique (cylindre de Wehnelt) afin de produire une tache focale de très petite taille. Ces tubes microfoyer à tige d'anode permettent d'obtenir une tache focale de très petite taille : moins de 10 micromètres. L'anode peut facilement être endommagée par une surchauffe. C'est pourquoi elle est généralement interchangeable. Un système de vide indépendant sera nécessaire pour restaurer le vide après remplacement de l'anode. Il s 'agit d'un autre avantage présenté par cette construction : l'utilisation de différents types d'anodes permet d'obtenir différentes configurations de rayonnement et donc de s'adapter à diverses applications. Le niveau d'énergie maximal est généralement inférieur à 150 kV. Certains tubes microfoyer de 150 kV disposent toutefois d'une anode fixe à des fins d'agrandissement et de contrôle (voir la section sur les techniques de grossissement d'images). Le courant du tube ne pourra alors pas être augmenté en raison des restrict ions de dissipation de chaleur de l'anode qui ne pourra pas être remplacée. Certains tubes à rayons X utilisés pour la radiographie de plastiques et d'aluminium sont doté s d'une fenêtre en béryllium qui laisse passer le rayonnement plus mou associé à des tensions inférieures, de 5 à 45 kV.