Verre 8245 pour les sources de rayons X
Reliés par l’emplacement géographique et la technologie
Une distance de 40 km seulement sépare le site de SCHOTT AG à Jena, en Thuringe, du site de Siemens Healthineers à Rudolstadt, en Allemagne. Les deux entreprises technologiques comptent plus de 100 ans d’histoire et sont désormais liées par une étroite coopération technologique. Siemens Healthineers utilise le verre 8245 pour fabriquer des composants sous vide, des tubes à rayons X et des faisceaux de rayons X, ainsi que des détecteurs pour des appareils de diagnostic tels que les tomodensitomètres. Le verre forme un joint étanche au gaz et un isolant entre l’anode et la cathode du tube à rayons X.
Mission
Dans un tube à rayons X, une tension de 25 à plusieurs centaines de kilovolts (kV) dans un vide élevé accélère les électrons de la cathode vers l’anode, où ils s'écrasent sur le métal de l'anode et émettent les rayons X caractéristiques. Le verre est une barrière idéale également sous forme de joint avec les métaux car il empêche l'entrée de molécules d'air qui empêcheraient la formation de rayons X dans le tube, la résistance ohmique élevée du verre borosilicate 8245 de SCHOTT (107,4 à 105,9 Ω.cm, même à des températures de 250 °C à 350 °C) sépare électriquement les cathodes et les anodes.Solution
Siemens Healthineers achète le verre sous forme de cylindres de différents diamètres, par exemple 75,5 mm. La suite du traitement comprend le raccordement de joints en alliage nickel-fer-cobalt Kovar aux deux extrémités, qui seront ensuite montés dans le tube à rayons X. Les joints sont d’abord rendus rugueux et nettoyés par sablage, puis recuits. Le verre est ensuite chauffé, formé en 3D selon les besoins et fusionné avec les joints d’étanchéité, ce qui crée une liaison verre-métal étanche au vide.
Stabilité et fiabilité à long terme
Le raccord stable et étanche au vide est particulièrement important pour le fonctionnement à long terme des tubes à rayons X. En effet, des forces mécaniques élevées peuvent se produire dans le tube en verre au niveau du joint verre-métal lorsque la source de rayons X est déplacée autour de la tomodensitométrie d'un patient. De plus, des vibrations inévitables se produisent. « Nous avons besoin d’un verre de très haute qualité, sans bulles d'air ni autres impuretés », explique Daniel Kutschbach, ingénieur process chez Siemens Healthineers à Rudolstadt, qui est responsable des composants des tubes à rayons X et du traitement du verre. « Nous nous en assurons en surveillant de près chaque étape du traitement. »
SCHOTT propose des tubes en verre de différentes dimensions pour répondre aux exigences de chaque client.
Les tubes à rayons X fabriqués à partir du verre SCHOTT sont essentiels au diagnostic dans les centres médicaux et les hôpitaux.
Matériaux utilisés
L'étanchéité permanente du verre borosilicate 8245 de SCHOTT avec un alliage métallique n’est possible que parce que les deux matériaux ont le même coefficient de dilatation thermique lorsqu’ils sont chauffés à 400 °C pendant l'opération. Si le verre et le métal se dilatent à des vitesses différentes, des contraintes mécaniques se produiront et entraîneront une rupture.Contrairement à de nombreuses applications, les spécifications optiques du verre ne sont pas pertinentes puisque le rayonnement peut également sortir des tubes par une fenêtre radiotransparente en titane. Pendant une période d’entretien normale de trois ans, le verre devient même brun, mais cela n’affecte pas sa fonctionnalité.
Une équipe soudée efficace
Verre fabriqué parSCHOTT
Installé par
Siemens Healthineers