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Röntgenanlage mit einem als Stromquelle für die Röntgenröhre dienenden Kondensator.
Die Erfindung betrifft eine Röntgenanlage zur Herstellung von Aufnahmen mit kurzdauernder Belastung. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen Kondensator zu verwenden, der, nachdem er sich auf eine bestimmte Spannung aufgeladen hat, über eine Röntgenröhre zur Entladung gebracht wird. Dadurch wird ein Strom von grosser Intensität, aber von kurzer Dauer durch die Röhre geführt.
Nach der Erfindung wird nun in einer solchen Anlage eine in Reihe mit dem Kondensator geschaltete Selbstinduktion verwendet. Unter. Kondensator " soll hier auch eine Gruppe von Kondensatorelementen, z. B. eine Batterie von Leydener Flaschen, verstanden werden.
Es zeigt sich, dass hiedurch bessere Ergebnisse erzielt werden, was sich aus einem günstigeren Verlauf des Stromes und der Spannungen der Röntgenröhre erklären lässt.
Ein erheblicher Vorzug, den die Verwendung einer Selbstinduktion nach der Erfindung hat, ist der, dass infolgedessen der Kondensator eine kleinere Kapazität haben kann und die erforderliche Energie nützlicher verwendet wird. Besonders wenn die Selbstinduktion einen magnetischen Kern besitzt, der bei der maximal auftretenden Stromstärke gesättigt ist, wird der Vorzug zur Wirkung gebracht.
Man braucht nicht immer eine besondere Selbstinduktion in den Stromkreis einzufügen, sondern kann zu diesem Zweck oft die den Ladestrom des Kondensators liefernde Transformatorwicklung verwenden. Zu diesem Zweck kann eine Umschaltvorrichtung vorgesehen sein, aber diese kann sogar entfallen, wenn die Röntgenröhre in Reihe mit einer Funkenstrecke parallel zum Gleichrichter geschaltet ist, über den der Kondensator sich auflädt. In diesem Fall wirkt, wenn der Primärstrom des Transformators eingeschaltet bleibt, auf die Röntgenröhre die Summe der Spannungen der Transformatorwicklung und des geladenen Kondensators. Es kann von Wichtigkeit sein, dass man auch die Gelegenheit hat, eine niedrigere Spannung zu entnehmen.
Dies kann nun bei dieser Schaltung mit Hilfe einer zweiten Funkenstrecke erfolgen, welche die erste und die Transformatorwicklung überbrückt und ferner dadurch, dass die Vorrichtung derart ausgebildet wird, dass wahlweise die erste oder die zweite Funkenstrecke in Tätigkeit gesetzt werden kann.
Die Einrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 ist ein Diagramm, in dem der Verlauf der Spannung der Röntgenröhre mit und ohne Benutzung einer Selbstinduktion dargestellt wird. Fig. 2 und 3 stellen Schaltungsanordnungen von Ausführungsformen einer Einrichtung nach der Erfindung dar.
In Fig. 2 bezeichnet 1 eine Röntgenröhre. Diese erhält ihren Anodenstrom von einem Kondensator 2. Dieser Kondensator wird von einem Transformator 3 über einen Gleichrichter 4 geladen. Die Stromkreise der Glühkathode der Röntgenröhre und des Gleichrichters sind der besseren Übersichtlichkeit halber fortgelassen. Der Gleichrichter kann aus einer oder mehreren Entladungsröhren, aber auch aus einem oder mehreren Gleichrichtergeräten anderer Art bestehen.
In Reihe mit der Röntgenröhre liegt eine Funkenstrecke 5. Sobald sich der Kondensator auf eine bestimmte Spannung aufgeladen hat, findet ein Durchschlag der Funkenstrecke statt
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und es entlädt sich der Kondensator über die Röntgenröhre, so dass eine kurzdauernde Belichtung erzielt wird.
Mit 6 ist eine Selbstinduktion bezeichnet, die erfindungsgemäss in den Stromkreis ein- gefügt wird. Die Wirkungsweise dieser Selbstinduktion ist in Fig. 1 erläutert. Die Kurve 7 stellt darin den zeitlichen Verlauf der Spannung JE der Röntgenröhre dar, wenn die Selbstinduktion 6 nicht vorgesehen ist. Damit eine bestimmte nützliche Energie durch die Röhre geführt werden kann, muss der Kondensator sich auf eine Spannung ei Volt aufladen. Bei dieser Spannung ist jedoch die Entladung noch nicht zur Gänze nützlich wirksam, da die Spannung zu hoch ist, um Strahlen mit hinreichender Kontrastwirkung für eine Aufnahme zu erzeugen. Erst wenn die Spannung auf den Wert e2 herabgesunken ist, haben die Strahlen genug von ihrer Härte verloren, um ein deutliches Röntgenbild erzeugen zu können.
Unterhalb des Wertes e3 werden die Strahlen zu weich und es findet auch keine nützliche Wirkung mehr statt. Nur während der Zeit zwischen und t3 wird also die Entladung nützlich verwendet. Von < o-2 erfolgt keine nützliche Strahlung, es wird aber während dieser Zeit doch ein sehr grosser Teil der verfügbaren Energie verbraucht, da die Spannung hier hoch und somit auch die Stromstärke gross ist. Dadurch, dass nun die Drosselspule 6 in den Stromkreis eingeführt wird, erhält die Spannung annähernd den mit der Linie 8 bezeichneten Verlauf.
Die Spannung steigt hier von Null schnell bis zum Wert e3, wo die nützlichen Röntgenstrahlen aufzutreten anfangen. Die Spannung behält einen Wert in dem brauchbaren Gebiet vom Augenblick - < g um dann wieder unter den Wert e3 zu sinken.
Es ist nun ersichtlich, dass im zweiten Fall die Energie im wesentlichen dort verwendet wird, wo die Spannung einen günstigen Wert bat. Man kommt also mit weniger Energie aus und der Kondensator kann eine kleinere Kapazität besitzen. Die beiden Fälle sind derart gewählt, dass die Zeit, während welcher die Spannung einen geeigneten Wert hat, dieselbe ist.
Man kann dies nicht nur durch die Grösse der Kapazität, sondern auch durch den Wert der Selbstinduktion beeinflussen. Wird beispielsweise eine Kapazität von 0-6 {JL F verwendet, so zeigt sich, dass ein günstiges Ergebnis mit einer Selbstinduktion im Wert von etwa 1000 Henry erzielt wird. Meist reichen jedoch weit kleinere Kapazitäten hin.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung einer Einrichtung dargestellt, bei der die den Ladestrom des Kondensators liefernde Transformatorwicklung gleichzeitig als Selbstinduktion im Entladungsstromkreis dient. Der Kondensator 9 wird hier über den Gleichrichter 12 von einem Transformator mit einer Primärwicklung 10 für Niederspannung und einer Sekundärwicklung 11 für Hochspannung geladen. Parallel zum Gleichrichter ist die Röntgenröhre 13 und eine mit ihr in Reihe liegende Funkenstrecke mit Elektroden 14 und 15 geschaltet. Findet zwischen diesen Elektroden ein Überschlag statt, so fliesst der Strom des Kondensators 9 über die Wicklung 11 und die Funkenstrecke durch die Röntgenröhre.
Man kann den Kondensator entladen, während der Primärstrom des Transformators ein- geschaltet bleibt. In diesem Fall wirkt auf die Röntgenröhre ausserdem die in der Wicklung 11 induzierte Spannung. Es kann jedoch eine zweite Funkenstrecke vorgesehen werden, mit deren
Hilfe erzielt wird, dass die Spannung des Kondensators allein wirksam ist. Zu diesem Zweck dient die in der Figur gestrichelt dargestellte Verbindung, die von dem mit dem Kondensator verbundenen Ende der Wicklung 11 zu einer Funkenstreckenelektrode 16 führt. Dadurch wird zwischen den Elektroden 14 und 16 eine Funkenstrecke gebildet, welche die Wicklung 11 und die Funkenstrecke zwischen 14 und 15 überbrückt. Die Elektrode 14 kann nun z.
B. beweglich sein, so dass sie beliebig in der Richtung nach 15 oder in der Richtung nach 16 zu bewegt werden kann, und entweder die erste oder die zweite Funkenstrecke in Tätigkeit gesetzt wird. Die wahlweise Betätigung der einen oder der andern Funkenstrecke lässt sich selbstverständlich auf andere Weise ermöglichen, ohne dass damit vom Grundgedanken der
Erfindung abgegangen wird. Die Elektrode 16 kann unmittelbar mit der Transformatorwicklung verbunden sein, aber eine Selbstinduktion ist hier auch am Platze. Diese ist daher in der
Figur dargestellt und mit 17 bezeichnet.
Die Erfindung ist nicht auf Einrichtungen beschränkt, bei denen der Entladungsstrom durch Betätigung einer Funkenstrecke geschlossen wird. Das Einschalten des Stromes kann ebensogut auf andere Weise, z. B. durch Anlegen eines zu diesem Zwecke geeigneten
Potentials an eine Hilfselektrode oder durch Einschalten des Heizstromes der Glühkathode der Röntgenröhre oder einer gegebenenfalls mit ihr in Reihe geschalteten Entladungsröhre erfolgen.
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X-ray system with a capacitor serving as a power source for the X-ray tube.
The invention relates to an X-ray system for producing recordings with short-term exposure. It is known to use a capacitor for this purpose which, after it has been charged to a certain voltage, is discharged via an X-ray tube. This causes a current of great intensity, but of short duration, to flow through the tube.
According to the invention, a self-induction connected in series with the capacitor is used in such a system. Under. Capacitor "should also be understood here to mean a group of capacitor elements, for example a battery from Leydener bottles.
It turns out that better results are achieved through this, which can be explained by a more favorable course of the current and the voltages of the X-ray tube.
A significant advantage of the use of self-induction according to the invention is that, as a result, the capacitor can have a smaller capacitance and the required energy is used more usefully. Particularly when the self-induction has a magnetic core that is saturated at the maximum current that occurs, the preference is brought into effect.
It is not always necessary to insert a special self-induction into the circuit, but can often use the transformer winding that supplies the charging current of the capacitor for this purpose. A switching device can be provided for this purpose, but this can even be omitted if the X-ray tube is connected in series with a spark gap in parallel with the rectifier, via which the capacitor is charged. In this case, if the primary current of the transformer remains switched on, the sum of the voltages of the transformer winding and the charged capacitor acts on the X-ray tube. It can be important that one also has the opportunity to draw a lower voltage.
With this circuit, this can now be done with the aid of a second spark gap, which bridges the first and the transformer winding, and further by designing the device in such a way that either the first or the second spark gap can be activated.
The device is explained in more detail in the drawing, for example. 1 is a diagram in which the course of the voltage of the X-ray tube with and without the use of self-induction is shown. Figs. 2 and 3 show circuit arrangements of embodiments of a device according to the invention.
In Fig. 2, 1 denotes an X-ray tube. This receives its anode current from a capacitor 2. This capacitor is charged by a transformer 3 via a rectifier 4. The circuits of the hot cathode of the X-ray tube and the rectifier have been omitted for the sake of clarity. The rectifier can consist of one or more discharge tubes, but also of one or more rectifier devices of another type.
In series with the X-ray tube there is a spark gap 5. As soon as the capacitor has been charged to a certain voltage, the spark gap breaks down
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and the capacitor discharges through the X-ray tube, so that a brief exposure is achieved.
With 6 a self-induction is designated, which is inserted according to the invention into the circuit. The mode of action of this self-induction is explained in FIG. The curve 7 therein represents the time course of the voltage JE of the X-ray tube when the self-induction 6 is not provided. In order for a certain useful energy to be conducted through the tube, the capacitor must be charged to a voltage of one volt. At this voltage, however, the discharge is not yet fully usefully effective, since the voltage is too high to generate rays with sufficient contrast for a picture. Only when the voltage has dropped to the value e2 have the rays lost enough of their hardness to be able to generate a clear X-ray image.
Below the value e3, the rays become too soft and there is no longer any useful effect. The discharge is only used usefully during the time between and t3. There is no useful radiation from <o-2, but a very large part of the available energy is consumed during this time, since the voltage here is high and therefore the current is also high. Because the choke coil 6 is now introduced into the circuit, the voltage has approximately the curve indicated by the line 8.
The voltage here rises rapidly from zero to the value e3, where the useful X-rays begin to appear. The voltage maintains a value in the usable range from the moment - <g and then falls again below the value e3.
It can now be seen that in the second case the energy is used essentially where the voltage has a favorable value. So you get by with less energy and the capacitor can have a smaller capacity. The two cases are chosen so that the time during which the voltage has a suitable value is the same.
This can be influenced not only by the size of the capacitance, but also by the value of the self-induction. If, for example, a capacitance of 0-6 {JL F is used, it turns out that a favorable result is achieved with a self-induction of about 1000 henry. However, much smaller capacities are usually sufficient.
FIG. 3 shows a circuit arrangement of a device in which the transformer winding which supplies the charging current of the capacitor simultaneously serves as a self-induction in the discharge circuit. The capacitor 9 is charged here via the rectifier 12 by a transformer with a primary winding 10 for low voltage and a secondary winding 11 for high voltage. The X-ray tube 13 and a spark gap with electrodes 14 and 15 lying in series with it are connected in parallel with the rectifier. If a flashover takes place between these electrodes, the current of the capacitor 9 flows through the winding 11 and the spark gap through the X-ray tube.
The capacitor can be discharged while the primary current of the transformer remains switched on. In this case, the voltage induced in the winding 11 also acts on the X-ray tube. However, a second spark gap can be provided with which
Help is obtained that the voltage of the capacitor alone is effective. The connection shown in dashed lines in the figure, which leads from the end of the winding 11 connected to the capacitor to a spark gap electrode 16, is used for this purpose. As a result, a spark gap is formed between the electrodes 14 and 16, which bridges the winding 11 and the spark gap between 14 and 15. The electrode 14 can now, for.
B. be movable so that it can be moved in the direction of 15 or in the direction of 16, and either the first or the second spark gap is put into action. The optional actuation of one or the other spark gap can of course be made possible in a different way without departing from the basic idea of the
Invention is departed. The electrode 16 can be connected directly to the transformer winding, but self-induction is also in place here. This is therefore in the
Figure shown and designated by 17.
The invention is not restricted to devices in which the discharge current is closed by actuating a spark gap. Switching on the power can just as easily be done in other ways, e.g. B. by creating a suitable for this purpose
Potential to an auxiliary electrode or by switching on the heating current of the hot cathode of the X-ray tube or a discharge tube connected in series with it.
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