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Anordnung zur Steuerung des Gitterpotentials von Gitterröhren, die in einem Entladungsstromkreis an Stellen hohen Potentials gegen Erde liegen, insbesondere bei Einrichtungen zur Röntgenstrahlen- erzeugung.
Bei Einrichtungen zum Betriebe von Röntgenröhren ist in vielen Fällen vorteilhaft oder erforderlich, den durch die Röntgenröhre fliessenden Strom nicht mittelbar (im Primärstromkreis des Hochspannungstransformators), sondern unmittelbar (im Röhrenstromkreis selbst) ein-bzw. auszuschalten.
Bei solchen Einrichtungen, bei denen Kondensatoren plötzlich zur Entladung gebracht werden, wurde das Ein- bzw. Ausschalten des Röntgenröhrenheizstromes bewirkt. Da das Ansteigen und Abfallen der Temperatur des Glühkörpers der Röntgenröhre jedoch verhältnismässig langsam vor sieh geht, ist es vorteilhafter, in Serie mit der Röntgenröhre eine Gitterröhre zu schalten und die Schaltung des Röntgenröhrenstromes durch Ändern der Gitterspannung zu bewirken.
Die Fig. 1 zeigt die Charakteristik einer solchen Gitterröhre. Es ist der Röhrenstrom J in Abhängigkeit von der Gitterspannung E bei konstanter Anodenspannung dargestellt. Wenn die Gitterspannung einen gewissen negativen Betrag Eu erreicht, so wird der Röhrenstrom J gleich Null.
Da die Gitterröhre direkt im Hochspannungskreis liegt, die Schaltung jedoch von dem auf Erdpotential befindlichen Bedienungsschalttisch aus erfolgen muss, ist ein Bindeglied erforderlich, das den Spannungsunterschied zwischen dem Sehalttisch und der Gitterröhre aufnimmt.
Dies ist durch einen elektrischen Leiter ermöglicht, der diesen Spannungsunterschied aufzunehmen bzw. zu erzeugen vermag.
Gemäss Fig. 2 ist dieses Leiterelement der Transformator a, der die gleiche Spannung erzeugt wie der Haupttransformator b. Befindet sich der Schalter c in seiner Einschaltestellung d, so sind die Potentiale der Kathode und des Gitters der Röhre e stets gleich. Befindet sich der Schalter c in seiner Ausschaltestellung f, so ist die Sekundärwickelung des Transformators a mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle g verbunden. In diesem Falle ist das Potential des Gitters gegenüber dem der Kathode um den Betrag der von g erzeugten Spannung negativ. Wenn dieser Betrag grösser als Eu oder gleich Bu (Fig. 1) ist, so wird der Röntgenröhrenstrom unterbrochen.
In der in der Fig. 3 wiedergegebenen Sehaltungsanordnung wird die Potentialdifferenz zwischen der Gitterröhre e und Erde durch die Kondensatoren h bzw. i aufgenommen. k und m sind Hochspannungsleitungen, die der Röntgenröhre n beispielsweise eine konstante Spannung zuführen. Durch den Schalter c kann zwischen die niederspannungsseitigen Belegungen der Kondensatoren ? t und t wahlweise eine von einer kleinen Gleichspannungsquelle 0 (beispielsweise einer Trockenbatterie) gelieferte Spannung gelegt werden bzw. können diese beiden Belegungen miteinander kurzgeschlossen werden. Die beiden Belegungen sollen zunächst kurzgeschlossen sein, d. h., der Schalter c soll sich in seiner Einschaltestellung d befinden. Durch die Hochspannung in den Leitungen k, w wird die sekundärseitige Belegung des Kondensators h negativ aufgeladen.
Es fliesst aber auch von der Kathode zum Gitter der Röhre e ein Gitterstrom, der den Kondensator i auf das gleiche Potential auflädt. Wird nun der Schalter c in seine Ausschaltstellung gebracht, d. h. mit dem negativen Pol des Spannungserzeugers o verbunden, so erhält das
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Schaltungsanordnung gemäss Fig. 4 getroffen sein. Hier ist der Kondensator h (Fig. 3) durch den hoch- ohmigen Widerstand p ersetzt. Von einer Anzapfung des in diesem Falle als Spannungsteiler dienenden Widerstandes p kann dann gleichzeitig die für die Steuerung des Gitters erforderliche negative Spannung abgenommen werden.
Ist diese Steuerspannung des Gitters noch zu hoch, um in den Sehalttiseh eingeführt zu werden, bzw. können die Kontaktvorriehtungen des den Zeitvorgang steuernden Zeitrelais nicht für diese Span-
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dient eine zweite Gitterröhre q dazu, einen Teil des Spannungsteilers P1 kurzzuschliessen bzw. freizugeben.
Dies geschieht durch Änderung des Gitterpotentials von q durch den Schalter e. Ist das Gitterpotential von q genügend negativ, so fliesst durch q kein Strom, und an der primären Belegung des Kondensators i liegt ein positives Potential, das der absoluten Grösse nach grösser oder gleich Eo'ist. Wird dem Gitter der Röhre q durch den Schalter c ein positives Potential gegeben, so fliesst durch q ein Strom, der in dem Widerstand pz einen Spannungsabfall erzeugt. Bei Vernachlässigung des in der Röhre q selbst auftretenden Spannungsabfalles liegt die primäre Belegung von i an Erde, und das Gitter von e erhält negatives Potential.
Die Fig. 6 zeigt die Schaltungsanordnung einer Einrichtung zur Röntgenstrahlenerzeugug, bei der die in Reihe liegenden Kondensatoren 111 und h2 von einer (nicht abgebildeten) Ladeeinrichtung aufgeladen werden und sieh plötzlich (während einer Aufnahme) über die Röntgenröhre n entladen. Zur Steuerung des Entladestromes dient die Gitterröhre e. Während der Ladung der Kondensatoren steht der Schalter c in seiner Einsehaltestellung f. Der Glühkörper der Röntgenröhre n ist nicht geheizt. Gleichzeitig mit den Kondensatoren h1 und h2 wird durch einen in der Röhre e fliessenden Gitterstrom der Kondensator i aufgeladen, u. zw. erhält i die gleiche Spannung wie h1.
Wird der Schalter c in seine Ausschaltstellung f gebracht, so erhält das Gitter eine von dem Spannungsteiler p abgreifbare negative Spannung. Jetzt kann die Röntgenröhre M geheizt werden. Es fliesst jedoch noch kein Strom. Erst wenn der Schalter e wieder in seine Stellung d gebracht ist, fliesst über die Gitterröhre e und die Röntgenröhre n der Entladestrom.
Die Anfangsladung des Kondensators h1 sei E1 (Fig. 7). Durch den Entladestrom Ja wird in der Zeit T die Spannung des Kondensators 111 auf den Wert E2 abfallen. Wenn E1-E2 = E0 ist, kann eine weitere Entladung nicht erfolgen, da durch die negative Gitterspannung der Entladestrom unterdrückt wird. Durch geeignete Wahl von jEo kann erreicht werden, dass die Spannung während der Entladung nur so weit sinkt, als dabei noch mit einem günstigen Wirkungsgrad Röntgenstrahlen erzeugt werden.
Eine weitere Entladung, die nur eine ungünstige Wärmebelastung des Brennfleekes der Röntgenröhre zur Folge haben würde, ist vermieden.
Werden die Kondensatoren h1 bzw. h2 durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen ersetzt, die pulsierende Gleichspannung erzeugt, so wird-der Kondensator i auf den Seheitelwert der Röhrenspannung Emax aufgeladen. Ein Röntgenröhrenstrom kann jedoch nur fliessen, solange die von der Einrichtung erzeugte Spannung N grösser als iqt. Der Wirkungsgrad der Röntgenstrahlenerzeugung ist dann der gleiche, wie wenn die Röntgenröhre mit einer Gleichspannung betrieben werden würde, die nur um den Betrag Eo pulsiert. Die unnötige Wärmeerzeugung wird von der Röntgenröhre weggezogen und von der Gitterröhre übernommen.
In der in der Fig. 8 dargestellten Anordnung ist ausser der in Reihe mit der Röntgenröhre n liegenden Gitterröhre e eine zweite Röhre q parallel zur Röntgenröhre geschaltet. Die Gitter der beiden Röhren e, q sind mit dem Kondensator i verbunden und werden auf den Scheitelwert der von den Hochspannungsleitungen k, m gelieferten Spannung aufgeladen. Die Anordnung soll so getroffen sein. dass
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verwendet werden, wenn zwischen den Gittern der beiden Röhren, beispielsweise durch eine Trockenbatterie, eine konstante Potentialdifferenz erzeugt wird.
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Gitterröhre q ein Parallelstrom Jq. Durch diesen Strom wird in der Gitterröhre e ein zusätzlicher Spannungsabfall erzeugt.
Die an der Röntgenröhre liegende Spannung En kann nicht weiterstiegen, da ein
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der konstant und unabhängig von der Spannung E in den Leitungen k, 1n ist. Da dem Erzeuger konstanter Spannung keine Energie entnommen wird, so ist es möglich, mittels eines einzigen Spannungserzeugers die Spannung mehrerer Röntgenapparate konstant zu halten.