PI. I

Ouverte

Fermée

P. Colas, Gravr-Impr

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courants induits à haut potentiel et alternativement de sens contraire.

Il existe des différences multiples dans l’aspect extérieur de ces appareils, dans leur mode d’enroulement, dans la nature de leur isolant et dans leur puissance ; chaque constructeur a ses secrets et ses particularités.

Pour obtenir de bons résultats, il faut avoir une bonne bobine et l’alimenter suivant les indications données par le constructeur. Même en s'y conformant, il peut arriver que la bobine crève , c’est-à-dire que les isolants soient percés par une étincelle jaillissant entre deux points du secondaire. Cet accident, dù à une trop grande différence de potentiel, entre deux points de l’induit, à un retour des ondes hertziennes à l’intérieur de la bobine, peut entraîner sa perte totale ou du moins sa perte partielle, par suite de la suppression de toute la longueur de fil comprise entre ces deux points.

En radiothérapie, il faut employer une bobine d’au moins 25 centimètres d’étincelle. Un bon appareil est celui capable de fournir 30 à 35 centimètres d’étincelle. Rochefort et Gaiffe en construisent d’excellents modèles.

Le praticien qui doit se déplacer avec ses appareils* (comme c’est le cas du médecin de campagne) peut employer une petite bobine de Gaiffe dite transportable, et en effet très réduite. Elle est enfermée dans une boite en bois, où sont habilement groupés l’interrupteur, le rhéostat, le voltmètre et l’ampèremètre, les fils, etc. Elle peut fonctionner avec trois ou quatre accumulateurs et la perfection du rupteur atonique Carpentier assure à l’ampoule une régularité comparable à celle donnée par la machine statique. Le seul inconvénient réside dans l’usure, relativement rapide, des contacts de platine où se fait la rupture.

Si l’on voulait essayer de se rendre compte très approximativement du rendement d’une bobine, on pourrait peut-être lui appliquer la formule ci-dessous, qui donne la valeur du

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coefficient de transformation pour un transformateur donné.

Si l’on appelle I et l' les intensités primaires et secondaires et n et n' les longueurs de fil primaire et secondaire, on a :

T ~ ii

Ce qui veut dire que ce coefficient est égal au rapport du nombre de spires des deux circuits. Mais cette formule n’est qu’approximative pour les bobines à noyau de fer doux ; elle ne présente du reste qu’un intérêt tout théorique.

Condensateur. — On adjoint aux bobines un appareil dit condensateur. 11 est souvent situé dans le socle de la bobine, parfois il est indépendant, lise compose d’un certain nombre de feuilles d’étain, séparées et isolées les unes des autres par un diélectrique. Les feuilles de rang pair sont réunies entre elles et aboutissent à une des extrémités de l'inducteur, celles de rang impair sont en circuit avec l’autre extrémité. Ce condensateur a pour but de diminuer l’extra-courant de fermeture et de désaimanter rapidement le noyau inducteur ; et voici comment : l’extra-courant produit par l’interruption du courant inducteur (trembleur) se répand dans le condensateur et le charge, mais celui-ci se décharge aussitôt de lui-même dans l’inducteur (auquel il est relié) et y envoie un courant de sens inverse, lequel détruit brusquement l’aimentation du noyau et augmente par suite la tension du courant induit. De cette façon, l’étincelle de rupture est atténuée, puisqu’une partie du courant qui la produisait est utilisée pour la charge du condensateu.

Sur les grosses bobines, on peut à volonté mettre en circuit, suivant le besoin, un plus ou moins grand nombre de lames du condensateur. Des commutateurs spéciaux sont à cet effet groupés sur le socle de la bobine.

D’une façon générale, on peut dire que la construction des bobines d’induction n’a pas fait les progrès que l’on pouvait espé-

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rer. L’empirisme règne encore en maître dans cette construction, et les perfectionnements se résument, somme toute, à bien peu de chose. Il est probable qu’une des principales causes de cette immobilité relative tient à ce que les phénomènes utilisés sont de période trop courte pour nos instruments ordinaires de mesure, et de là résulte l’impossibilité d’établir une théorie suffisante pourpermcttre le calcul des meilleures conditions à réaliser. En un mot, la bobine n’est pas encore assez rentrée dans le domaine de l’ingénieur pour atteindre un degré de perfection analogue à celui obtenu dans les appareils industriels.

Courant primaire. Alimentation de la rorine. — Toute bobine, pour fonctionner, doit recevoir aux bornes de son primaire un courant électrique réalisant certaines conditions. 11 doit être toujours de même sens et interrompu par un appareil spécial appelé interrupteur. Voyons d'abord les sources électriques qui peuvent être employées pour alimenter une bobine d'une façon pratique.

i° Courant continu : a) Piles. — On peut utiliser les piles hydroélectriques pour fournir le courant nécessaire ; mais ce procédé est mauvais. Ni les éléments Bunsen, ni ceux au bichromate, ni même les fameuses piles à deux liquides, préconisées au début des applications radiographiques, ne sont pratiquement utilisables. Elles se polarisent vite, sont d'un usage dispendieux et d’un entretien délicat. Au besoin, si l’on ne pouvait faire autrement, on pourrait se servir d’une puissante batterie au bichromate, mais il ne faudra pas en espérer de bons résultats.

b) Accumulateurs. — Les accumulateurs sont bien préférables aux piles. Ils sont toujours prêts à fonctionner quand ils ont été chargés, et leur débit est sensiblement constant. Les perfectionnements apportés ces derniers temps dans leur fabrication leur assurent une longue durée, s’ils sont bien conduits. Leur force électromotrice est d’environ 2 volts par élément

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et leur capacité est variable suivant la surface et le poids des lames. Ou devra posséder deux batteries d’accumulateurs ayant chacune les conditions requises pour l’alimentation de la bobine. Pendant que l’une fonctionnera, l’autre sera à la recharge ; de cette façon, l’installation sera toujours prête à fonctionner.

c) Courant industriel continu. — Le courant continu urbain peut être utilisé directement pour l’alimentation du transformateur. Sa force électromotrice reste sensiblement constante, et il est toujours prêt à être utilisé. Comme il est ordinairement distribué à 1 LO volts, il faudra avoir soin, par sécurité, de prendre une bobine construite pour ce voltage. Un rhéostat réglable, intercalé sur l’arrivée du courant, permettra de pousser plus ou moins l’ampoule, en augmentant ou en diminuant l’intensité au primaire.

On peut aussi, si l’on ne dispose pas d’un courant urbain, le produire a.\ec une petite dynamo actionnée par un moteur à gaz ou à essence légère, avec réglage automatique, appareils connus sous le nom de groupes électrogènes. Avec cette petite usine réduite, on pourra charger des accumulateurs, dont le courant alimentera la bobine. On pourrait aussi monter directement la dynamo sur la bobine, mais cette façon de faire n’est pas pratique.

Quelle que soit la source d’alimentation, un voltmètre et un ampèremètre apériodiques, intercalés entre l’interrupteur et la bobine, indiqueront approximativement le voltage et l’ampérage moyen du courant qui passe au primaire de la bobine. Un rhéostat permettra de rendre constants ces facteurs pendant toute la durée d’une opération radiothérapique.

2° Courants alternatifs monophasés. — Les courants alternatifs simples fournis par un secteur sont toujours d’un voltage bien trop faible pour actionner directement un tube de Crookes. Us peuvent servir cependant à la production des rayons X. On peut les utiliser de deux façons.

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Un premier procédé consiste à les transformer en courant continu et à se servir de ce courant pour l’excitation de la bobine .

Deux instruments permettent d’y arriver : les clapets électriques et les transformateurs rotatifs ou commutatrices.

Le clapet électrique est un voltamètre, dont une électrode est une lame d’aluminium, et l’autre, formée d’un métal quelconque, laisse passer le courant sans difficulté, lorsque la plaque d’aluminium est la cathode ; au contraire, lorsque l’aluminium est l’anode, le même voltamètre peut supporter, sans que le courant passe, une différence de potentiel variant de 20 volts (en liqueur acide) à 1 40 volts (en liqueur alcaline), par suite de la formation d’une mince couche d’alumine. On a ainsi une soupape électrolytique qui ne laisse passer qu’une demi-période sur deux du courant alternatif et le rend analogue au courant continu.

Si l’installation doit être conséquente, il sera préférable d’employer le transformateur rotatif. C’est un groupe électrogène composé d’un moteur à courant alternatif accouplé aune dynamo génératrice à courant continu. On a simplifié ce procédé dans les dynamos dites commutatrices ou convertisseurs. L’inducteur est unique, l’induit, unique aussi, présente d’un côté un système de bagues pour le courant alternatif moteur, et de l’autre un collecteur ordinaire où l’on recueille le courant continu.

Une seconde méthode consiste à se servir du courant alternatif pour l’alimentation directe de la bobine ordinaire. Dans ce cas, il faut employer un dispositif spécial qui, pour ainsi dire, redresse le courant, le courant alternatif ne pouvant, tel que, alimenter convenablement une bobine.

Deux appareils permettent d’arriver à ce résultat, tout en tenant lieu d’interrupteurs : l’interrupteur Villard et l’interrupteur Wehnelt.

Si un interrupteur, monté en série avec le primaire de la bobine d’induction, ferme et ouvre le courant pendant toutes les demi-

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périodes de même sens, les effets produits seront identiques à ceux d’un courant galvanique interrompu. Tel est l'interrupteur de Villard.

Bien conduit, il permet d’obtenir sur l’alternatif des résultats tout aussi satisfaisants que les interrupteurs habituels sur continu. Mais il est sujet à se dérégler; il doit, en effet, marcher synchroniquement avec le courant alternatif et les variations qui se produisent sur le secteur peuvent parfois l'influencer.

L’interrupteur électrolytique de Wehnelt permet d’arriver à

A GAIfTf a PARIS S

Fig. 3. — Interrupteur Wehnelt.

un résultat analogue. Sur courant alternatif, il ne donne lieu à des interruptions que pour les demi-périodes d’un certain sens; les demi-périodes de sens inverse, dans lesquelles la pointe de

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platine est négative, p issent librement. Des perfectionnements et des modifications multiples ont été apportés à cet appareil par les constructeurs, et nous reproduisons ici le schéma de celui qu’a établi Gaiffe et dans lequel il est possible de régler la plongée du fil de platine ; en plus, l’usure est corrigée automatiquement. Simon et Caldwel ont supprimé le platine et ont établi des appareils à orifice, dont le fonctionnement serait excellent. On en trouvera la description dans les traités spéciaux.

D’une façon générale, les interrupteurs électrolytiques ne semblent pas avoir répondu aux espérances que l’on avait fondées sur eux, au début ; ils sont souvent d'un réglage difficile, leur consommation est considérable ; mais, par contre, le coefficient d’utilisation de la bobine, c’est-à-dire la quantité d’électricité fournie dans le circuit secondaire, pendant un temps déterminé, est plus élevé avec l’interrupteur électrolytique qu’avec la plupart des autres interrupteurs.

3° Courants alternatifs polyphasés. — Dans certaines villes, le courant alternatif est tri ou polyphasé. On peut faire fonctionner la bobine directement avec le triphasé en se servant de l’interrupteur Wehnelt et du décaleur de phases de Delezftiier. On peut aussi transformer ce courant en continu par l’intermédiaire d’un groupe électrogène ou d’une commutatrice ; on utilise

alors le courant continu. Si la source est de type polyphasé, le seul moyen pratique de l’utiliser est de transformer le courant en continu par une commutatrice.

Interrupteurs. — Toute bobine, pour fonctionner, doit être munie d’un appareil capable d’interrompre le courant primaire, un certain nombre de fois, en un temps donné. Nous avons déjà signalé les deux types d’interrupteurs spéciaux permettant d’utiliser le courant alternatif pour l’alimentation de la bobine, nous n’y reviendrons pas.

Les interrupteurs pour courant continu sont innombrables. Le plus ancien est le trembleur, inutilisable sur les puissants

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appareils modernes. Cependant, le rupteur atonique de Carpentier fonctionne bien sur bas voltage ; il est une modification heureuse de l’ancien trembleur.

On peut diviser les interrupteurs en appareils mécaniques et en appareils électrolytiques. Les derniers sont plutôt réservés pour le courant alternatif. Les autres comprennent une grande quantité de modèles divers, plus ou moins perfectionnés. Ils se

composent en général d’un petit moteur électrique qui actionne un mécanisme capable de fermer et d’ouvrir successivement le courant. On en règle le fonctionnement en modifiant la vitesse de rotation du système, ce qui augmente ou diminue le nombre d’interruptions, et en faisant varier le temps pendant lequel passe le courant entre chaque interruption, résultat obtenu à l’aide d’un dispositif spécial.

Un bon modèle pour petite installation est l'interrupteur Rochefort. Le Contremoulins-Gaifîe fonctionne bien, à condition de marcher avec une tension d’au moins 30 volts. Les interrup-

Fig. 4- — Rupteur atonique de Carpentier.

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teurs turbines, surtout employés en Allemagne, seraient aussi très bons.

Mais, en général, on peut dire que les interrupteurs, de quelque nature qu'ils soient, sont des appareils délicats, irréguliers, et qui rendent singulièrement compliquée l’analyse exacte des phénomènes qui se passent dans une bobine en activité.

Transformateur à circuit magnétique fermé pour courant alternatif. — Un dispositif relativement simple, permettant d'utiliser le courant alternatif, a été indiqué par Villard. Le courant du secteur à 110 volts traverse un transformateur à circuit magnétique fermé, type industriel; la tension aux bornes du secondaire est de 50.000 volts. Les bornes de ce dernier sont reliées aux armatures de deux condensateurs, dont les deux autres armatures communiquent avec un tube de Crookes, une soupape de Villard et un spintermètre, montés tous trois en dérivation. Les décharges passent alternativement par l’ampoule et par la soupape, suivant le sens du courant.

Cette installation, excellente en théorie, n’a pas répondu dans la pratique aux espérances qu’elle avait fait naître.

Le transformateur se détériorait vite, par suite du retour clés ondes hertziennes ; il crevait dans les dernières spires induites et était ainsi rapidement mis hors d’usage.

Dernièrement, la maison Gailfe vient de modifier ce dispositif, en y adjoignant un système de protection qui supprime totalement les accidents. De ce fait, le système devient pratique, et on peut même dire qu’il constitue l’installation idéale sur courant alternatif.

Nous avons, avec notre maître le docteur Brocq, présenté cet appareil à la réunion de mai de la Société de dermatologie, et nous ne pouvons mieux faire que de reproduire en partie cette communication :

« Le nouvel appareil que vient de construire la maison Gaiffe, permet d’utiliser directement, sans aucun interrupteur, le cou-

BELOT

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rant alternatif du secteur, soit pour produire des rayons X, soit pour les applications de haute fréquence.

« Jusqu’à ce jour, si on voulait se servir directement du courant alternatif, il fallait employer un transformateur à circuit magnétique ouvert, une bobine autrement dit, et intercaler sur l’arrivée du courant un interrupteur spécial ; on avait à choisir entre l’interrupteur électrolytique et l’interrupteur redresseur de Yillard, mais on sait combien ces instruments sont souvent d'un réglage difficile. On a bien construit, il y a quelques années, des transformateurs à circuit magnétique fermé, fonctionnant sans interrupteur; mais ces appareils, théoriquement parfaits, se détérioraient vite par l'usage. Il faut reconnaître que la première disposition analogue est due à M. Yillard.

« Ils crevaient dans les dernières spires induites, accident dù au retour des ondes hertziennes au transformateur.

« Aussi avait-on été conduit , pour éviter ces accidents, à n’employer en haute fréquence que des tensions relativement basses, 15.000, 20.000 volts. Les résultats n’étaient pas parfaits, et les transformateurs ne résistaient cependant pas beaucoup plus longtemps. En rayons X, où les tensions nécessaires sont plus considérables, les mises hors d’usage étaient rapides.

« On avait donc, en pratique, renoncé aux transformateurs et continué à employer des bobines qui sont sujettes au même danger, mais qui ne se détériorent que plus lentement à cause de leur faible débit. Un des gros inconvénients des bobines était donc, de ce fait, une cause de leur plus grande longévité.

« En plus, les irrégularités dues aux interrupteurs, de quelque nature qu’ils soient, rendent impossible tout calcul, même approximatif, de ce qui est produit au secondaire, à cause de la complexité des phénomènes qui s’y passent.

« La nouveauté de l’appareil de Gaiffe consiste en un dispositif de protection, présenté déjà à l’Académie des Sciences par M. le docteur d'Arsonval, et qui empêche absolument les acci-

Bli LOT

TRANSFORMATEUR A CIRCUIT MAGNÉTIQUE FERMÉ pour rayons X et haute fréquence ( Construit par la Maison Gaiffe )

Vue d’ensemble du meuble

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dents en arrêtant les ondes hertziennes qui tendent à revenir au transformateur. Il est composé de capacités et de résistances dont les valeurs sont déterminées :

« 1° Suivant l'isolement de l'enroulement du transformateur ;

« 2° Suivant la nature des ondes de haute fréquence produites par l’installation.

« Elles ont été réalisées de façon à permettre l’emploi de l’installation pour tous les usages actuels : chaise longue, applications directes, résonnance, effluves bi-polaires, ravons X.

« L’appareil se compose d'un transformateur à circuit magnétique fermé, recevant directement le courant alternatif à 110 volts efficace, et le rendant à 60.000 volts, comme tension efficace, et d'un dispositif de protection, composé de capacités mises en dérivation aux bornes du transformateur et de résistances mises en tension de chaque côté du transformateur, et enfin de capacités qui servent en haute fréquence comme condensateurs de d’Arsonval et en rayons X comme condensateurs limiteurs de débit.

« Ces condensateurs ont l’avantage d’isoler l’opérateur du transformateur, de sorte qu’il pourra toucher sans danger l’un des pôles, et en même temps ils limitent conA’enablement la quantité que peut recevoir le tube.

« Le tout est enfermé dans un meuble vitré, de façon à éviter toute chance d'accident. Sur la tablette supérieure en marbre, un trouve les appareils de mesure, donnant le voltage et l’ampérage du primaire, une résistance intercalée sur ce dernier, et les bornes d’utilisation du courant à haute tension. Le dispositif est tel qu’il permet d’utiliser à volonté le meuble en rayons X uu en haute fréquence, simplement en enlevant les soupapes de Villard, dont nous verrons le rôle tout à l’heure, et en intercalant un éclateur sur le circuit.

« L’intérêt de cet appareil réside dans sa sécurité et dans la faculté de réglage qui le caractérise. Il est possible de lui faire

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donner très peu ou beaucoup, simplement par la manœuvre d'un rhéostat. On peut avec lui atteindre des puissances bien supérieures à celles obtenues aujourd'hui, car, lorsque des appareils

Secteur

Capacités

. Résist

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Soupape Soupape

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Tuis .

Fig. 5. — Dispositif du transformateur.

d'utilisation suffisamment résistants auront été trouvés, il n'y aura qu'à augmenter les capacités qui servent de robinet de réglage dans le fonctionnement de l’appareil. Il est toujours prêt à fonctionner ; plus de trembleur à régler, plus de mercure

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ou de pétrole à changer ; plus de bruit désagréable pour le malade, fatigant pour le médecin.

« Voyons son fonctionnement en rayons X :

« On sait que le courant doit passer dans un certain sens pour assurer le bon fonctionnement du tube. Comme le courant alter-

Fig. G. — Schéma des soupapes, du milliampèremètre et du tube sur transformateur.

natif produit par le transformateur change alternativement de polarité, il faut absorber une des ondes ; aussi un dispositif de deux soupapes de Villard en tension, tel du reste que l’a indiqué M. Villard lui-même, est-il adjoint à l’appareil.

« Le fonctionnement de l’ampoule est d’une régularité parfaite, et l’illumination de l’écran est aussi fixe qu’avec une statique .

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le réglage s’effectue avec la plus grande facilité au moyen du rhéostat intercalé sur le primaire.

« Il n’existe pour ainsi dire pas de limite à la puissance qu’il est possible d’obtenir avec cette installation. Le jour où des tubes seront suffisamment étudiés dans le but d’une marche intensive, on pourra réduire de beaucoup, soit le temps de pose en radiographie, soit la durée des séances en radiothérapie, la quantité de rayons X produite n’étant limitée, pour le moment, que par la crainte de fondre les tubes.

« Cette installation permet la radioscopie stéréoscopique, car il suffit d’éclairer alternativement deux tubes convenablement placés, en utilisant pour cela chacune des deux ondes produites par le transformateur. Un dispositif à ouverture, de Villard, tournant en synchronisme, complétera l’installation.

« On peut employer cet appareillage sur courant continu. Il suffit de recevoir le courant dans une commutatrice qui le transformera en courant alternatif. Dans ce cas, l’avantage de transformer le continu en alternatif réside dans la suppression de l’interrupteur et de la bobine, instruments imparfaits et irréguliers, et dans l’utilisation d’instruments de mesure que nous décrirons plus loin.

« On peut objecter à cet appareil que, fonctionnant sur alternatif, il doit subir les variations du secteur. Mais les facteurs qui peuvent varier sur le secteur sont : le nombre de périodes et la différence de potentiel. Or, les variations sont à peine de l’ordre de 1/100 ; elles sont donc insignifiantes. Il n’en est pas de même avec les redresseurs de courant qui, fonctionnant en synchronisme, sont de ce fait plus sensibles aux variations de courte durée, produites par les démarrages brusques survenant dans le réseau du secteur. »

Ce même dispositif permet également toutes les applications de haute fréquence. Il suffit d’en lever les soupapes de Villard et de mettre en place l’éclateur et l’appareil d'utilisation.

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Nature des courants produits par les bobines ou les transformateurs. — Le courant induit de haute tension produitpar les appareils précédents, bobine ou transformateur à circuit magnétique fermé, n’est pas toujours de môme sens. Il est tantôt de même sens que le courant inducteur et tantôt de sens inverse, ainsi qu'il résulte des lois de l’induction. Un conducteur, réunissant les deux bornes du secondaire, est donc parcouru par des courants changeant de sens à chaque instant et sans action sur un galvanomètre ; mais si l’on introduit dans ce circuit des résistances suffisantes, on constate que les courants induits de même sens que le courant inducteur, c’est-à-dire ceux produits par la rupture du circuit inducteur, les traversent beaucoup plus facilement. Il arrive môme un moment où ces courants passent seuls et où l’on peut négliger d’une manière presque absolue les courants inverses produits à la fermeture du circuit inducteur. Si donc un des conducteurs des courants induits présente une coupure, les courants continuent à passer sous forme d’étincelle, mais l’expérience montre que les courants directs, c’est-à-dire de même sens que le courant inducteur, traversent plus facilement le diélectrique que les courants inverses. De sorte que, si les deux extrémités de la coupure sont suffisamment écartées, l’étincelle ne jaillit plus que pour les courants directs. On dit que l'étincelle filtre les courants, et on peut ajouter aussi que la bobine présente une cathode et une anode.

Un tube à vide dont les électrodes ont des surfaces différentes, placé dans le circuit, produira un effet analogue par la résistance qu’il opposera au passage du courant inverse. C’est ce que réalise la soupape de Villard.

Elle n’est pas indispensable à la production des rayons de Rôntgen, mais elle assure aux ampoules, et en particulier à celle de Chabaud, une plus longue durée et un meilleur fonctionnement. Elle est, à notre avis, presque indispensable.

Soupape électrique de Vii. lard. — Le courant de haute ten-

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sion nécessaire à la production des rayons de Rôntgen peut être emprunté soit aux décharges d’une machine statique, soit à une bobine d’induction. Dans ce dernier cas, on a besoin du courant induit direct seul, et, en plus, il est nécessaire pour la bonne conservation de l'ampoule radiogène d’empêcher le cou-