Titre de l'invention : Antenne d’émission à rayons X comprenant une pluralité de sources de rayons X

Domaine technique :

[0001 ] La présente invention concerne le domaine des sources à rayons X.

Technique antérieure :

[0002] Les rayons X ont aujourd'hui de nombreuses applications dans l’imagerie, notamment dans le domaine médical, dans l'industrie pour réaliser des contrôles non destructifs et dans la sécurité pour détecter des objets ou des matériaux dangereux.

[0003] Les sources les plus couramment utilisées sont les tubes à rayons X. Un tube à rayons X est généralement constitué d'une enceinte sous vide. L'enveloppe est formée d'une structure métallique et d'un isolant électrique. Dans cette enveloppe, sont disposées deux électrodes. Pour un tube mono-polaire, une électrode cathodique, portée à un potentiel négatif, est équipée d'un émetteur d'électrons. Une seconde électrode anodique, portée à un potentiel positif par rapport à la première électrode est associée à une cible. Les électrons accélérés par la différence de potentiel entre les deux électrodes, viennent produire un spectre continu de rayons ionisants par freinage (bremsstrahlung) lorsqu'ils frappent la cible. Les électrodes métalliques sont généralement de grande taille et possèdent des rayons de courbure suffisamment grands afin de minimiser les champs électriques sur leur surface.

[0004] De façon connue, la tomodensitométrie, également appelée scanographie met en oeuvre un système équipé d’un tube à rayons X émettant un faisceau collimaté en forme d’éventail connu en anglais sous le nom de « fan beam ». Le tube à rayons X est associé à un détecteur disposé en regard du faisceau. Le tube et le détecteur tournent autour d’une table recevant le patient. A chaque tour, la table avance en suivant l’axe de rotation du tube à rayons X et du détecteur d’un petit décalage correspondant à l’épaisseur d’une coupe patient. Un traitement informatique permet de reconstruire des coupes 2D ou des volume 3D des structures anatomiques du patient. Ce système est connu sous le nom de « CT-scanner >>, « CT >> étant l’acronyme anglais de « Computer Tomography >>. [0005] Les équipements mécaniques permettant de faire tourner le tube et le détecteur sont volumineux et lourds. : de plus, ils génèrent vibrations et bruits.

[0006] Afin de surmonter ce problème, il existe des sources ou antennes d’émission à balayage électronique à rayons X (voir par exemple FR N°2010947 ou encore WO 2019/011980 A1 ). Au lieu d’avoir un tube à rayons X conventionnel et un ou des détecteurs tournant autour de la table recevant le patient ou l’objet à inspecter comme dans un CT scanner conventionnel, ces sources comprennent une pluralité de sources ponctuelles disposées autour d’un axe qui est par exemple l’axe de translation de la table et un ou des détecteurs disposés en regard des faisceaux de rayons X émis par les sources. Ainsi, ces sources sont moins volumineuses.

[0007] La conception d’une antenne d’émission à balayage électronique à rayons X pour scanner stationnaire à rayons X présente un très fort intérêt pour de multiples applications (sécurité, médical, contrôle non destructif ...).

[0008] Pour concevoir une antenne d’émission à balayage électronique à rayons X, il est impératif de placer des sources ponctuelles de rayons X autour ou le long des zones à imager de sorte à couvrir cette zone avec le rayonnement des sources. En multipliant les sources, on augmente la capacité de balayage électronique. Ces sources fonctionnent à très haute tension (typiquement entre 0 et 500 kV), avec des courants émis variables, permettent l’émission de rayons X par freinage d’un faisceau d'électrons dans un matériau induisant un échauffement rapide et élevé de leur anode. Elles requièrent un positionnement mécanique précis dans l’espace et nécessitent une possibilité de changement rapide d’une source ponctuelle en cas de problème (MTTR rapide (Mean Time To Repair)). Elles ne doivent émettre que dans un angle solide défini par l’imagerie et donc leur rayonnement ne doit passer qu’au travers d’un collimateur, le reste de ce rayonnement doit être absorbée dans un blindage pour des raisons de sécurité.

[0009] Concevoir une source ponctuelle ne suffit donc pas au développement d’une antenne d’émission à balayage électronique à rayons X satisfaisante.

[0010] A ce jour, il n’existe aucune antenne d’émission à balayage électronique à rayons X présentant un fonctionnement pleinement satisfaisant. Par exemple, certaines solutions existantes utilisent un seul tube à rayons X comprenant plus d’une dizaine de cathodes et une anode commune à toutes ces cathodes (voir par exemple US 2020/0312601 A1 ). Cependant, lorsqu’une cathode ne fonctionne plus, il est nécessaire de remplacer l’ensemble complet ce qui est coûteux et suboptimal. La compacité de cette solution est limitée. Elle nécessite l’utilisation de pompes ioniques afin d’obtenir et de maintenir un vide poussé dans le tube à rayons X compte tenu de la dimension de ce dernier.

[0011] L’invention vise à pallier certains problèmes de l’art antérieur. A cet effet, un objet de l’invention est une antenne d’émission à balayage électronique à rayons X comprenant une pluralité de sources de rayons X et un élément d’interconnexion métallique assurant le support mécanique des sources de rayons X de manière à les maintenir dans une position prédéterminée. L’élément d’interconnexion est relié électriquement à une alimentation haute tension et à l’anode de chaque source de rayons X pour appliquer une différence de tension entre l’anode et la cathode de chaque source de rayons X et ainsi accélérer le faisceau d’électrons dans l’enceinte à vide. De plus, cet élément d’interconnexion permet la collimation du rayonnement X généré par l’anode de chaque source.

[0012] Ainsi, l’antenne d’émission de l’invention présente l’avantage d’être aisément réparable lorsqu’une source de rayons X ne fonctionne plus. De plus, l’antenne permet une identification rapide de la source défaillante et son remplacement dans un temps extrêmement rapide sans aucune autre intervention sur les autres sources. L’antenne d’émission de l’invention est donc plus robuste, présente un coût de maintenance et un temps de réparation beaucoup moins élevés que les antennes à balayage électronique à rayons X de l’art antérieur.

Résumé de l’invention :

[0013] A cet effet, un objet de l’invention est une antenne d’émission à rayons X comprenant :

- une pluralité de sources de rayons X comprenant chacune :

- une enceinte à vide;

- une cathode contrôlée par un interrupteur pour émettre un faisceau d’électrons au sein de l’enceinte à vide ; - une anode comprenant une cible agencée pour que le faisceau d’électrons impacte la cible de manière à générer un rayonnement X;

- un élément d’interconnexion métallique assurant le support mécanique des sources de rayons X de manière à les maintenir dans une position prédéterminée, ledit élément étant adapté pour transmettre une haute tension à au moins l’anode de chaque source de rayons X de manière à appliquer une différence de tension entre l’anode et la cathode de chaque source de rayons X et ainsi accélérer le faisceau d’électrons dans l’enceinte à vide, ledit élément d’interconnexion encapsulant partiellement l’anode et l’enceinte à vide de chaque source de rayons X et présentant une pluralité d’évidements, chacun des évidements débouchant en regard d’une anode respective de manière à collimater le rayonnement X généré par ladite anode respective, en formant un faisceau collimaté à rayons X ;

- un matériau diélectrique encapsulant les sources de rayons X et l’élément d’interconnexion ;

- une couche métallique autour du matériau diélectrique en contact avec la cathode de chaque source de rayons X.

[0014] De manière préférentielle, l’élément d’interconnexion est adapté pour que les sources soient disposées de manière à ce qu’une direction de propagation des faisceaux d’électrons dans leur enceinte soit sensiblement parallèle, un sens de propagation du faisceau d’électrons dans leur enceinte étant sensiblement opposé entre deux sources adjacentes.

[0015] De manière préférentielle, l’élément d’interconnexion est adapté pour que les sources soient disposées en trois rangées, les faisceaux d’électrons des sources de chacune des rangées présentant une direction de propagation dans leur enceinte parallèles entre elles et dans le même sens. De manière encore préférentielle, les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une première rangée forment un angle de 90° avec les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une deuxième rangée et les directions de propagation des faisceaux d’électrons de la deuxième rangée forment un angle de 90° avec les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une troisième rangée. [0016] De manière préférentielle, l’antenne comprend un module de pilotage configuré pour commuter l’interrupteur de chacune des sources de rayons X selon une séquence prédéterminée.

[0017] De manière préférentielle, les cathodes sont configurées pour émettre le faisceau d’électrons en régime impulsionnel par effet de champ.

[0018] De manière préférentielle, l’élément d’interconnexion permet une évacuation d’une portion d’une puissance thermique générée par les anodes lors de leur fonctionnement, éventuellement par un refroidissement liquide.

[0019] De manière préférentielle, le matériau diélectrique est solide, ladite antenne comprenant une pluralité de joints souples en matériau diélectrique disposés entre le matériau diélectrique et l’enceinte à vide de chaque source à rayons X. Alternativement, le matériau diélectrique est liquide, gazeux ou sous la forme de gel.

[0020] De manière préférentielle, l’élément d’interconnexion est dans un matériau conducteur métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium.

[0021] De manière préférentielle, la couche métallique présente une épaisseur comprise entre 50 et 250 microns. Alternativement, la couche métallique présente une épaisseur supérieure à 500 microns, et présente une pluralité d’ouvertures adaptées pour effectuer une collimation additionnelle des faisceaux collimatés à rayons X

[0022] De manière préférentielle, la couche métallique est en plomb, en tungstène ou encore en molybdène.

[0023] De manière préférentielle, l’élément d’interconnexion est en outre adapté pour transmettre une haute tension à la cathode de chaque source.

[0024] Une autre objet de l’invention est un dispositif scanner à rayons X comprenant une antenne selon l’invention et un ou des détecteurs de rayons X disposés en regard de ladite antenne afin de détecter les faisceaux collimaté à rayons X émis par ladite antenne après qu’ils aient traversés une zone à imager, ledit scanner comprenant un générateur de haute tension relié électriquement audit élément d’interconnexion par l’intermédiaire d’un connecteur haute tension CN, permettant la fixation mécanique du générateur de haute tension à ladite antenne. Brève description des figures :

[0025] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement :

[0026] [Fig.1 A] et [Fig. 1 B] des vues schématiques d’une antenne d’émission à rayons X à balayage électronique selon l’invention,

[0027] [Fig.l C] une vue schématique d’une antenne d’émission à rayons X à balayage électronique selon un mode de réalisation de l’invention,

[0028] [Fig. 2], une vue en coupe selon le plan zy d’une antenne d’émission selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel le matériau diélectrique est solide,

[0029] [Fig. 3] une vue schématique d’une antenne d’émission à rayons X à balayage électronique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

[0030] [Fig. 4], une représentation schématique d’une vue de face selon le plan xy d’un dispositif scanner à rayons X comprenant l’antenne de l’invention,

[0031] Dans les figures, sauf contre-indication, les éléments ne sont pas à l’échelle.

Description détaillée :

[0032] Les figures 1 A et 1 B sont des vues schématiques d’une antenne d’émission à rayons X 1 à balayage électronique selon l’invention. Plus précisément, la figure 1 A est une représentation en perspective de la structure interne de l’antenne 1 .

La figure 1 B est une représentation schématique en coupe selon un plan zy de la structure interne de l’antenne d’émission 1 . Afin d’effectuer un balayage électronique de la zone à contrôler, l’antenne d’émission 1 selon l’invention comprend une pluralité de sources S de rayons X. De manière connue en soi, chaque source S comprend trois éléments principaux :

- une enceinte à vide EV ;

- une cathode Cat contrôlée par un interrupteur I pour émettre un faisceau d’électrons FE au sein de l’enceinte à vide ;

- une anode A comprenant une cible C agencée pour que le faisceau d’électrons impacte la cible de manière à générer un rayonnement X (noté F dans la figure 1 B). [0033] L’interrupteur I de la cathode de chaque source est adapté pour contrôler rémission du faisceau d’électrons FE dans l’enceinte EV de cette source par exemple selon un mode « on/off ». Alternativement, il est possible de contrôler le niveau d’émission du faisceau d’électrons FE. Dans l’invention, chaque cathode et chaque anode sont fixées à l’enceinte à vide EV de leur source S. La cible C est de préférence dans un matériau à fort numéro atomique tel que le tungstène (pur ou un alliage de tungstène) afin de produire le meilleur rendement de génération de rayons X, ou dans des matériaux à plus faible numéro atomique, pour des sources utilisées dans le cadre de la diffraction des rayons X.

[0034] Selon le mode de réalisation illustré en figures 1 A et 1 B, l’anode comprend un support cible SC ayant pour rôle de dissiper l’énergie thermique produite par la cible lors du freinage du faisceau d’électrons. Aussi, le matériau du support cible SC est de préférence un bon conducteur thermique.

[0035] De manière préférentielle, comme cela est illustré dans la figure 1 B, la cible et le support cible SC présentent chacun une forme adaptée pour permettre un emboîtement de la cible C dans le support cible SC. Cette caractéristique permet un assemblage plus aisé du support cible SC avec la cible C.

[0036] A la différence des antennes d’émission à balayage électronique à rayons X de l’art antérieur, l’antenne de l’invention comprend un élément d’interconnexion El métallique qui réalise une pluralité de fonctions :

- une fonction d’alimentation très haute tension des sources S de rayons X

- une fonction de maintien mécanique des sources S

- une fonction de collimation du rayonnement X généré par chaque source S et le blindage du rayonnement X en dehors de cette collimation

- une fonction thermique, pour refroidir l’anode des sources S

- une fonction de sécurité des personnes afin d’éviter toute décharge électrique à son contact.

[0037] En effet, l’élément El assure le support mécanique des sources de rayons X de manière à les maintenir dans une position prédéterminée. Pour cela, les enceintes à vide sont fixées à l’élément El, ce dernier formant la structure mécanique principale de l’antenne d’émission. L’élément El est une structure rigide adaptée pour supporter mécaniquement l’ensemble des composants de l’antenne. A titre d’exemple, l’élément est un barreau en cuivre ou en aluminium.

[0038] La position prédéterminée des sources S dans l’antenne dépend de l’application visée par l’utilisateur. A titre d’exemple, les sources S dans l’antenne sont agencées de manière à former une barrette droite, un arc de cercle, un polygone (voir par exemple figure 4) ou encore un polyèdre quelconque.

[0039] De plus, l’élément El est adapté pour transmettre une haute tension à l’anode de chaque source de rayons X pour appliquer une différence de tension entre l’anode et la cathode de chaque source de rayons X et ainsi accélérer le faisceau d’électrons dans l’enceinte à vide. Pour cela, l’élément El est en contact mécanique avec l’anode (la cible ou le support cible) et la partie d’interconnexion entre les anodes est un matériau conducteur électrique. En effet, les cathodes de chaque source S sont toutes reliées au plan de masse CM de l’antenne (voir plus loin) de manière à être à un potentiel électrique nul alors que l’anode de chaque source, lors de leur mise sous tension, est à un potentiel électrique élevé par l’élément El. La source de haute tension GHT reliée à l’élément El et générant la haute tension est représentée dans la figure 1 A mais elle n’est pas comprise dans l’antenne 1 de l’invention.

[0040] Comme illustré dans les figures 1 A et 1 B, l’élément El encapsule partiellement l’anode et l’enceinte à vide de chaque source S de rayons X. Ceci permet d’une part le support mécanique des sources et d’autre part un blindage du rayonnement X généré par freinage par la cible C. L’élément permet de plus la tenue en tension entre l’intérieur de l’antenne et l’extérieur. De manière connue, le rayonnement X est généré de manière isotrope par la cible C. Pour effectuer de l’imagerie par rayons X avec ce rayonnement X, il est nécessaire de le collimater. Pour cela, l’élément El présente une pluralité d’évidements TF, chacun des évidements débouchant en regard d’une anode respective. Plus précisément l’évidemment TF forme un canal dans lequel les rayons X peuvent se propager et non pas être bloqué par le blindage que réalise l’élément El de par la nature même du matériau qui le compose. L’évidement permet ainsi de collimater le rayonnement X généré par chaque anode, en formant un faisceau FX collimaté à rayons X. La forme des évidements est adaptée pour obtenir un faisceau à rayons X avec une ouverture prédéterminée en fonction de l’application visée.

[0041] Compte tenu du contact mécanique entre l’élément d’interconnexion El métallique et l’anode, l’élément El permet une évacuation d’une portion d’une puissance thermique générée par les anodes lors de leur fonctionnement. En effet, les anodes chauffent considérablement lors du freinage du faisceau d’électrons entraînant la génération des rayons X -typiquement à une température supérieure à 600°C- et le matériau métallique de l’élément El constitue un excellent conducteur thermique. La chaleur évacuée par l’élément El est dissipée par des moyens connus de l’homme de l’art, par exemple par un dissipateur thermique passif.

[0042] Préférentiellement, comme illustré en figure 1C, selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément El comprend un système de refroidissement liquide. Plus précisément, l’élément El comprend au moins un canal CR dans lequel circule un fluide F évacuant la chaleur ou une portion de la chaleur générée par les anodes.

[0043] L’antenne 1 comprend en outre, une couche métallique CM qui est reliée électriquement à la cathode de chaque source de rayons X. Cette couche métallique CM forme l’enveloppe externe et est le plan de masse de l’antenne 1 . En outre, cette couche est adaptée pour permettre une focalisation électrostatique du faisceau d’électrons lors de sa propagation dans l’enceinte à vide dans le cas où la distance cathode/anode le requiert. En effet, si le gap entre cathode et anode est court (par exemple quelques centimètres), alors l’impact de la couche CM sur la focalisation est faible. A l’inverse, si ce gap est important, alors la couche CM joue un rôle important de focalisation. Ces caractéristiques permettent un meilleur rendement de génération de rayons X. Plus précisément, cette focalisation électrostatique est contrôlée par la disposition de la couche CM et son épaisseur, par rapport à sa distance aux enceintes à vide. De manière préférentielle, comme illustré en figure 1 B, une distance minimale D _f entre l’enceinte à vide d’une source S et une portion de la couche CM sensiblement parallèle à une direction y de propagation du faisceau d’électrons dans cette enceinte à vide est constante afin d’avoir un contrôle optimal de la focalisation électrostatique du faisceau d’électrons lors de sa propagation dans l’enceinte à vide. Dans ce mode de réalisation, de manière préférentielle, la couche CM présente une épaisseur comprise entre 10 et 50 m pour une distance D _f de 20 mm typiquement.

[0044] De plus, l’antenne de l’invention comprend un matériau diélectrique MD encapsulant les sources S et l’élément El. Le matériau MD est disposé entre ces éléments et l’enveloppe externe de l’antenne, c’est-à-dire la couche CM. Autrement dit, la couche CM est agencée autour du matériau diélectrique MD. Le matériau MD est agencé ainsi pour assurer une isolation électrique entre la couche CM de potentiel électrique nul et l’élément El qui est porté à un potentiel électrique élevé lors du fonctionnement de l’antenne. Plus précisément, une distance D _t minimale entre la couche CM et l’élément El est supérieure à une distance de claquage électrique au travers du matériau diélectrique MD. Cette distance de claquage est déterminée par des règles standards bien connues de l’homme de l’art.

[0045] La structure de l’antenne de l’invention permet une dégradation douce de la fonction d’émission. En effet, si une des sources S de rayons X n’est plus fonctionnelle, le choix de la structure permet de fonctionner avec les autres sources restantes avant toute maintenance. De plus, l’utilisation d’une connexion très haute tension distribuée à toutes les sources et d’un interrupteur I marche/arrêt pour chaque source S permet une identification rapide de la source de rayons X défaillante et son remplacement dans un temps extrêmement rapide sans aucune intervention sur les autres sources. L’antenne de l’invention est donc plus robuste, et présente un coût de maintenance et un temps réparation beaucoup moins élevé que les antennes d’émission à balayage électronique à rayons X de l’art antérieur.

[0046] Comme évoqué précédemment, l’élément El joue un rôle de support mécanique des sources pour les maintenir dans une position prédéterminée. Dans l’antenne de l’invention, toutes les positions relatives des sources les unes par rapport aux autres sont possibles, à condition que le faisceau FX de rayons X émis par chaque source se propage de manière à illuminer une même zone à imager ZI (voir figure 4). La seule limitation physique à l’agencement des sources les unes par rapport aux autres est la nécessité d’avoir un contact mécanique entre l’anode de chaque source et l’élément d’interconnexion El. Selon un mode de réalisation, comme illustré en figure 1 A, les sources sont aménagées de manière à former une barrette droite, c’est-à-dire que la direction de propagation des faisceaux d’électrons dans leur enceinte EV respective sont sensiblement parallèles. De manière préférentielle, dans ce mode de réalisation, les sources sont agencées pour que le sens de propagation du faisceau d’électrons soit sensiblement opposé entre deux sources adjacentes. Autrement, dit, les sources S sont disposées en deux rangées. Dans chacune des rangées, les faisceaux d’électrons sont émis dans des directions parallèles entre elles et dans le même sens. Cette disposition permet de réduire la distance entre les faisceaux FX émis par des sources adjacentes dans l’antenne (aussi appelée « pas de l’antenne »). Ceci permet d’obtenir une meilleure résolution d’image dans un dispositif d’imagerie comprenant l’antenne de l’invention. Par « sensiblement opposé » ou « sensiblement parallèle », on entend ici opposé ou parallèle à ±10°. Le pas de l’antenne est représenté par la distance p dans la figure 1 A. Plus précisément, le fait d’alterner les sens de propagation du faisceau d’électrons entre deux sources S adjacentes permet de rapprocher la position des cibles C le long de l’élément El. En effet, les sources S occupent un volume important, dû notamment à la présence du matériau diélectrique MD dont les dimensions doivent être suffisantes pour encaisser la différence de potentiel entre la cathode CAT et l’anode A. Ces dimensions imposent un pas minimum entre deux sources S adjacentes et appartenant à une même rangée. Le fait de disposer les sources en deux rangées permet de diviser par deux le pas entre deux cibles C adjacentes.

[0047] De façon plus générale, il est possible de prévoir plus de deux rangées de sources afin de réduire encore le pas entre les cibles. Par exemple, lorsque trois rangées sont prévues, il est possible de décaler les directions des faisceaux d'électrons d’environ 90°. Plus précisément, dans ce cas, les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une première rangée forment un angle de 90° avec les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une deuxième rangée et les directions de propagation des faisceaux d’électrons de la deuxième rangée forment un angle de 90° avec les directions de propagation des faisceaux d’électrons d’une troisième rangée. [0048] Certaines rangées peuvent posséder des cibles émettant un faisceau FX par réflexion, comme représenté notamment sur les figures 1 B et 1 C. d’autres rangées peuvent posséder des cibles émettant un faisceau FX par transmission, c’est-à-dire que le faisceau d’électrons frappe la cible sur une de ses faces et le faisceau de rayons X FX est émis à parti de la face opposée.

[0049] De manière préférentielle, l’antenne 1 comprend un module de pilotage (non représenté) configuré pour commuter l’interrupteur de chacune des sources de rayons X selon une séquence prédéterminée. Ainsi, un utilisateur programmant ce module de pilotage peut adapter la séquence prédéterminée en fonction de l’application visée. Ce module permet aussi de facilement identifier une source défectueuse et ainsi simplifie la maintenance de l’antenne.

[0050] De manière préférentielle, les sources S sont des sources à rayons X de type cathode froide. Pour clarification, par « une source à rayons X de type cathode froide », on entend ici une source comprenant une cathode émettant un faisceau d'électrons par effet de champ. Ce type de cathode est par exemple décrit dans le document WO 2006/063982 A1 . Les cathodes froides n'ont pas les inconvénients des cathodes chaudes -ou cathode thermoïoniques- (dilatation ou évaporation d’éléments conducteurs électriques), elles permettent des commutations très rapides entre émission d’électrons et arrêt, et sont surtout beaucoup plus compactes. L’utilisation des sources à rayons X de type cathode froide permet donc une plus grande compacité des sources, ce qui permet de réduire le pas p de l’antenne de l’invention. Ceci permet une amélioration de la résolution d’un dispositif scanner comprenant l’antenne de l’invention, comme celui présenté en figure 4 par exemple.

[0051] De manière préférentielle, les cathodes sont configurées pour émettre le faisceau d’électrons en régime impulsionnel par effet de champ. L’utilisation du régime impulsionnel permet un balayage électronique rapide et variable en commutant rapidement d’une source à l’autre, à l’inverse d’un scanner conventionnel en rotation où la vitesse est mécanique et non électronique. En outre, cela permet de limiter la puissance thermique sur l’anode de chaque source. En effet, pour un scanner conventionnel comprenant une source de rayons-X, la source fonctionne en continu dès lors que le scanner est mis en marche. A l’inverse, dans le cas de l’invention, si l’antenne d’émission comporte n sources, chacune de ces sources fonctionne 1/n % du temps d’utilisation du scanner.

[0052] Selon un mode de réalisation, l’enceinte EV de chaque source S est partiellement ou complètement formée à partir de céramique afin de faciliter une isolation électrique entre l'anode et la cathode.

[0053] Selon une variante de l’invention, l’élément d’interconnexion El est en outre adapté pour transmettre une haute tension à la cathode de chaque source, en plus. Ainsi, chaque source de rayons-X est bipolaire. Cette variante n’est pas préférée car elle nécessite que les interrupteurs des cathodes soient portés à la haute tension ce qui est bien plus complexe techniquement que la variante dans laquelle seules les anodes sont portés à haute tension par l’élément d’interconnexion El.

[0054] Comme illustré la figure 1 B, de manière préférentielle, la cible C présente une face inclinée Fl. Cette inclinaison est préférablement obtenue pour des sources à rayons X fonctionnant en réflexion en réalisant un compromis sur différents paramètres physiques de la source : la thermique de l’anode, l’angle d’incidence du faisceau d’électrons, la qualité du faisceau de photons X et la tâche focale requise.

[0055] De manière préférentielle, les évidements présentent une forme adaptée pour que le faisceau FX soit un faisceau collimaté en forme d’éventail (ou « fan beam » en anglais). Cette forme de faisceau combinée à un ou des détecteurs linéaires est avantageuse en imagerie médicale par exemple car elle permet une meilleure résolution dans l’image reconstruite.

[0056] Alternativement, les évidements présentent une forme adaptée pour que le faisceau FX soit un faisceau collimaté en forme de cône afin de réaliser de la « Cone Beam Computer Tomgraphy ».

[0057] Selon un premier mode de réalisation, comme illustré en figures 1 B-2, afin de permettre un blindage additionnel de l’antenne 1 aux rayons X générés par les sources S, la couche métallique CM présente une épaisseur comprise entre 50 et 250 microns. Dans ce mode de réalisation, la couche CM est dans un métal à numéro atomique Z élevé comme du plomb, du tungstène ou du molybdène. [0058] Selon un deuxième mode de réalisation illustré en figure 3, en plus des fonctions de blindage additionnel et de focalisation électrostatique du faisceau d’électrons réalisées dans le premier mode de réalisation, la couche CM est adaptée pour effectuer une collimation additionnelle des faisceaux FX. Pour cela, dans le second mode de réalisation, la couche CM présente une épaisseur supérieure à 500 microns, et présente une pluralité d’ouvertures OF agencées en regard des évidements TF. La forme et la dimension de ces ouvertures OF est adaptée pour effectuer la collimation additionnelle des faisceaux FX. De préférence, la forme et la dimension de ces ouvertures OF est telle que, après la collimation additonnelle, chacun des faisceaux FX soit un faisceau collimaté en forme d’éventail (ou « fan beam » en anglais) ou de cône (ou « cone beam » en anglais).

[0059] Dans l’antenne de l’invention, le matériau diélectrique MD est liquide (voir figure 2) y compris les gels, solide ou gazeux. Dans le mode de réalisation dans lequel le matériau MD est gazeux, le matériau MD est par exemple de l’hexafluorure de soufre. Un isolant gazeux présente l’avantage de pouvoir revenir à l’état initial (« auto-réparant ») en cas d’arcs électriques dans l’enceinte sous pression.

[0060] La figure 2 illustre schématiquement une vue en coupe selon le plan zy d’une antenne 1 selon mode de réalisation dans lequel le matériau MD est solide. Un isolant solide présente l’avantage de pouvoir connecter et déconnecter une source de l’antenne sans avoir à gérer la problématique de perte d’étanchéité de l’enceinte dans le cas d’un isolant liquide ou gazeux. L’utilisation d’un matériau MD requiert l’utilisation de joints J isolants électriques, souples, et disposés entre le matériau diélectrique MD et l’enceinte à vide de chaque source à rayons X. Ces joints J permettent d’éviter l’apparition de lames d’air entre les enceintes et le matériau diélectrique MD solide qui sont susceptibles de former des chemins de claquage électrique entre l’anode à la haute tension et l’extérieur de l’antenne à la masse.

[0061] En plus des éléments représentés dans les figures 1 A et 1 B, chaque source de l’antenne 1 du mode de réalisation de la figure 2 comprend un queusot Q qui est un élément tubulaire permettant de faire le vide dans l’enceinte EV. Préférentiellement, comme illustré dans la figure 2, chaque source S comprend un Wehnelt W, qui est une électrode circulaire permettant de contrôler l’intensité et de focaliser le faisceau d’électrons généré dans l’enceinte EV de la source par la cathode Cat.

[0062] La figure 4 est une représentation schématique d’une vue de face selon le plan xy d’un dispositif scanner 2 à rayons X comprenant l’antenne 1 de l’invention. On note que les figures 1 B à 3 sont des vues schématiques de l’antenne 1 selon la coupe PP’ représentée en figure 4. Le fonctionnement détaillé d’un tel scanner sort du cadre de l’invention et peut être retrouvée en détail dans la demande FR N°2010947 par exemple. Brièvement, on précise que le scanner 2 comprend un ou des détecteurs Det disposés en regard de l’antenne 1 afin de détecter les faisceaux FX émis par l’antenne après qu’ils aient traversé un objet à imager Obj compris dans la zone à imager ZI. La zone à imager correspond au champ de vue couvert par les faisceaux FX et détectés par les détecteurs. En outre, le scanner comprend typiquement une table TD déplaçable par translation par rapport à l’antenne 1 et au détecteur Det selon une direction perpendiculaire à la zone à image (qui est selon le plan xy dans l’exemple de la figure 4), afin de reconstruire une image tomographique de l’objet à imager Obj. Préférentiellement, pour une meilleure reconstruction, les sources S de l’antenne sont disposées autour de l’axe de translation de la table. Enfin, l’élément El de l’antenne 1 est relié à un générateur de haute tension GHT par l’intermédiaire d’un connecteur haute tension CN qui permet aussi la fixation mécanique du générateur GHT à l’antenne 1 .

[0063] A titre d’exemple, dans l’illustration de la figure 4, l’élément El est adapté pour que l’antenne présente cinq sections SE distinctes chacune comprenant sept sources S disposées de manière à former une barrette droite dans la section SE. Dans le mode de réalisation de la figure 4, les sections SE sont agencées de manière à former un demi-cercle polygonal (nommé « arche » ci après). Cet aménagement est avantageux afin de couvrir un champ de vue plus important de la zone à imager ZI. Il est entendu que le nombre de section, le nombre de source S dans chaque section et la forme globale de l’antenne 1 sont donnés à titre d’exemples non limitatifs. Ainsi, le scanner comprenant l’antenne de l’invention présente une grande modularité (nombre de sources, forme de l’antenne, pas de l’antenne), est moins coûteux à entretenir et présente une dégradation plus douce que les scanners comprenant des antennes à balayage électronique à rayons X de l’art antérieur.

[0064] L’antenne de d’émission l’invention n’est pas nécessairement planaire. C’est- à-dire que selon certains modes de réalisation de l’invention, l’élément El est adapté pour que l’antenne soit scindée en sous-ensembles non coplanaires.

Aussi, l’antenne peut comporter plusieurs sections similaires à celles de la figure

4, de manière à former plusieurs arches distinctes. Dans ce cas, l’élément El est sensiblement perpendiculaire aux arches. Il est cependant essentiel que, quelque soit la structure spatiale de l’antenne, les sources et leur tâches focales soient à égales distances de l’axe de translation du scanner.