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Schaltung einer durch ein Gitter gesteuerten Glühkathodenröntgenröhre.
Bekanntlich besteht beim Betriebe von Röntgenröhren mit Glühkathode der Übelstand, dass die Röhrenstromstärke sich beim Schwanken der Stärke des Heizstromes der Glühkathode ändert, u. zw. sind diese Änderungen schon beim verhältnismässig kleinen Schwankungen der Heizstromstärke be- trächtlich.
Im Therapiebetrieb macht eine Schwankung der Röhrenstromstärke eine genaue Dosierung der Strahlung unmöglich, während sie in der Aufnahmetechnik die Innehaltung einer bestimmten Belichtungintensität erschwert. Insbesondere stören die Netzsehwankungen, wenn die Glühkathode mittels eines Heiztransformators beheizt wird. der an das Netz angeschlossen ist oder an den gleichen Umformer, der den Haupttransformator speist.
Nach der Erfindung ist bei dem Betriebe von Glühkathodenröntgenröhren unter der Voraussetzung, dass die Röhrenbetriebsspannung konstant bleibt, eine selbsttätige Konstanthaltung der Röhrenstromstärke dadurch erreicht, dass das zwischen der Glühkathode und der Anode angeordnete Gitter an das eine Ende eines hochohmigen Widerstandes angeschlossen ist, dessen anderes Ende an der Glühkathode liegt, wobei der negative Pol der Hochspannungsquelle am Gitter liegt.
Diese Einschaltung des Widerstandes bewirkt, dass bei einer gewissen Röhrenstromstärke, die zunächst durch den Glühzustand der Kathode bedingt ist, innerhalb des Widerstandes ein Spannungsabfall eintritt, der sieh dahin auswirkt, dass das Gitter gegenüber dem Glühdraht ein gewisses negatives Potential annimmt. Eine weitere Erhöhung der Heizstromstärke würde entsprechend der gesteigerten Emission des Glühdrahtes eine weitere Erhöhung der Röhrenstromstärke zur Folge haben, wenn nicht infolge des gleichzeitig zunehmenden Spannungsabfalles im Widerstand das negative Potential des Gitters dem Glühdraht gegenüber ebenfalls zunähme.
Diese Zunahme des Spannungsabfalles wird bei geeigneter Abmessung des Gitters so gross, dass hiedurch eine scharfe Grenze für eine weitere Steigerung der Röhrenstromstärke gegeben ist, die sieh dahin auswirkt, dass selbst eine hundertprozentige Erhöhung der Glühtemperatur keine messbare Steigerung der Röhrenstromstärke mehr hervorzurufen vermag.
Voraussetzung hiefür ist, dass die Spannung der Röhre konstant bleibt. Tritt eine Erhöhung oder Verminderung der Röhrenbetriebsspannung ein, so ist gleichzeitig eine Erhöhung oder Verminderung der Röhrenstromstärke je nach den durch das Gitter bedingten Durchgriffsverhältnissen zu beobachten. Auf diese Weise ist das die Röhrenstromstärke messende Milliamperemeter gleichzeitig ein zuverlässiger Indikator für die Beobachtung der Konstanz der an der Röhre liegenden Spannung, so dass bei der Bedienung der Röhre dem Glühzustande der Kathode keine Aufmerksamkeit gewidmet zu werden braucht. Die Spannungsregelung der Röhre erfolgt vielmehr nur auf Grund der Beobachtung des Milliampere-
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Strahlung von konstanter Intensität und Beschaffenheit gegeben ist.
In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Glühkathodenröntgenröhre 1 ist mit der Anode 2 durch die Zuleitung 3 an die positive Zuleitung einer Hochspannungsquelle angeschlossen. Die Glühkathode 4 erhält ihre Beheizung durch die Sekundärspule des Heiztransformators 5 und ist mit dieser durch die Leitungen 6,7 verbunden. Die Kathode 4 ist von einer Sammelvorrichtung 8 umgeben, über die ein Gitter 9, z. B. eine Lochplatte oder ein Drahtnetz, gespannt ist. Die Sammelvorrichtung 8 steht über die von den Einsehmelzstellen 10, 11 der Leitungen 6,7 getrennt durchgeführten Einschmelzung 12 einerseits mit der negativen Zuleitung 13 der die Röhre speisenden Hochspannungsquelle, anderseits mit der Glühkathode 4 über den hochohmigen
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Mit zunehmender Erhitzung der Glühkathode 4 ist ein gleichzeitiges Ansteigen des Röhrenstromes zu beobachten. Denkt man sich das Gitter 9 der Sammelvorrichtung 8 fort, so würde das Ansteigen dieses Stromes innerhalb des praktischen Verwendungsbereiches der Röntgenröhre unbegrenzt erfolgen. Jede Schwankung des Heizstromes hat nach den bekannten Gesetzen der Emission ein erheblich stärkeres Sehwanken des Röhrenbetriebsstromes zur Folge. Bei der erfindungsgemäss gegebenen Schaltung der Röhre wird aber bei steigenden Röhrenbetriebsstrom infolge des in die Zuleitung 6 zur Glühkathode 4 liegenden Widerstandes 14 an das der Kathode vorgelagerte Gitter 9 eine immer grösser werdende negative Spannung gelegt, die der Stromsteigerung entgegenwirkt.
Deshalb stellt sich sehr bald eine Grenze ein, bei der eine weitere Steigerung des Heizstromes keine weitere Erhöhung des Röhrenbetriebsstromes nach sich zieht. Die Erhitzung der Glühkathode 4 kann vielmehr bis zu deren Schmelzgrenze getrieben werden, ohne dass dieser Grenzwert des Röhrenbetriebsstromes eine merkbare Erhöhung erfährt. Das bedeutet, dass, so lange der zur Erreichung dieses Grenzwertes nötige Glühzustand der Kathode nicht unterschritten wird, der Röhrenbetriebsstrom innerhalb sämtlicher übriger Temperaturbereiche von den Schwankungen der Glühkathodentemperatur unabhängig ist.
Diese Wirkung beruht auf einem Zusammenspiel von Röhrenbetriebstrom, Widerstand 14 und dem Gitter 9 der Sammelvorrichtung 8. Angenommen, der Widerstand 14 hat eine Grösse von 10.000 Ohm, dann wird bei einem Stroll1durchgang von 10 Milliampere durch die Röhre der an den freien Enden des Widerstandes 14 auftretende Spannungsuntersehied 100 Volt betragen. Da das der negativen Hochspannungsseite unmittelbar angeschlossene Ende des Widerstandes 14 in unmittelbarer Verbindung mit dem Gitter 9 steht, so besitzt dieses stets das volle Potential der über den Widerstand zugeleiteten Hochspannung. Der von der Glühkathode 4 ausgehende Entladungsstrom muss jedoch zunächst den hochohmigen Widerstand 14 passieren. Erreicht dieser Entladungsstrom, z.
B. 10 Milliampere, so tritt entsprechend einer Höhe dieses Widerstandes von 10.000 Ohm ein Spannungsunterschied von 100 Volt in
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besitzt. Bei gegebener Weite und gegebenen Abstand des Gitters kann dieser Wert gerade die kritische Spannung sein, bei der die Stromstärke auch bei beliebiger weiterer Erhitzung der Glühkathode nicht mehr zu steigen vermag. Die Wirkung erklärt sich daraus, dass jede weitere Stromerhöhung eine Erhöhung des Spannungsabfalles im Widerstand und eine entsprechende Erhöhung der negativen Gittervorspanmlng gegenüber der Glühkathode bedeuten würde, die ein weiteres Ansteigen des Röhrenstromes durch die Gitterwirkung unterbindet.