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Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren mit beweglicher Anode.
Röntgenröhren mit beweglicher Anode eignen sich zur Herstellung von Aufnahmen von kurzer
Dauer. Sie können auch für die Durchleuchtung benutzt werden. Die Bewegung der Anode bringt dann aber keinen wesentlichen Vorteil, weil die kontinuierliche Belastung hiebei verhältnismässig gering ist.
Erfindungsgemäss wird eine Röntgenröhre mit beweglicher Anode, z. B. eine Drehanodenröhre, sowohl für die Herstellung von Aufnahmen als für die Durchleuchtung in der Weise benutzt, dass man für die Aufnahme die Anode mit hoher Geschwindigkeit rotieren lässt und bei der Durchleuchtung, deren
Dauer im Verhältnis zu der der Aufnahme sehr lang ist, mit nur geringer Geschwindigkeit, damit keine starke Beanspruchung der Anodenlager und Erwärmung des Trieborgans stattfindet.
In einer Einrichtung nach der Erfindung ist mit einer Schaltvorrichtung zur wahlweisen Einstellung der Betriebsbedingungen für die Durchleuchtung und für die Aufnahme eine Regelungsvorrichtung für die Geschwindigkeit der Anode derart verbunden, dass diese nur bei der Einstellung der Betriebs- bedingungen für die Durchleuchtung sich mit niedriger Geschwindigkeit bewegt, um anderseits die Anode vor Überlastung zu schützen.
Während der Durchleuchtung könnte die Anode stillstehen ; aus thermischen Gründen liegt kein Anlass vor, sie in Bewegung zu halten. Jedoch ist es vor allem für den Übergang zur Aufnahme besser, dass die Anode mit einer geringen Geschwindigkeit in Bewegung bleibt. Das Reibungsmoment, welches überwunden werden muss, wenn die Anode zur Herstellung einer Aufnahme auf volle Geschwindigkeit gebracht wird, ist, wenn sie sich bereits langsam bewegt, geringer als bei Stillstand, so dass die Anlaufzeit kleiner bleibt und nach Beendigung der Durchleuchtung die Aufnahme rascher erfolgen kann. Dabei findet keine wesentliche Abnutzung der Lager statt, und ferner tritt keine Erwärmung des zum Antrieb dienenden Stators auf.
Die Geschwindigkeitsänderung der Anodenbewegung ! 5 kann durch Umschaltung des Stators auf eine andere Spannung durch Änderung der Frequenz des ihn speisenden Wechselstromes oder durch Umschaltung auf ein Hilfspolsystem erfolgen. Am einfachsten geschieht sie dadurch, dass in den Stromkreis des Triebstromes eine Impedanz geschaltet wird, die den Strom so weit abschwächt, dass er nur noch ein ganz kleines Drehmoment auszuüben vermag, das gerade ausreicht, die Anode langsam zu bewegen. Diese Impedanz wird bei der Umschaltung auf die Betriebsbedingungen für die Aufnahme kurzgeschlossen.
Zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen nach der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 ist das Schaltschema einer Einrichtung, bei welcher eine Röntgenröhre mit beim Betriebe drehbarer Anode von einem Transformator gespeist wird, während Fig. 2 das Schaltschema einer Einrichtung darstellt, bei welcher Kondensatoren zur Speisung der Röhre verwendet werden.
In Fig. 1 ist die Röntgenröhre 1 mit ihrer Drehanode 2 an dem einen und mit der Glühkathode 3 an dem andern Ende der Sekundärwicklung 4 eines Hochspannungstransformators angeschlossen, dessen Primärwicklung 5 mit ihrem einen Ende unmittelbar an einen Spartransformator 6 angeschlossen ist. Das andere Ende der Wicklung 5 ist mit zwei Kontakten 7 und 8 eines mehrpoligen Umschalters 9 verbunden. Dieser wird z. B. durch Federkraft in der gezeichneten Stellung gehalten, in der der Kontakt 8 mit dem Kontakt 10 leitend verbunden ist. Von hier aus führt eine Verbindung über den Handsehalter. H zur Spannungsregelungsvorrichtung. ?, die auf den Spartransformator 6 wirkt.
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den Schalter 14, die Wicklung 1. 3 und die Leiter 19 und 20 zum Netz zurückfliesst.
Nimmt der Um- schalter 9 seine zweite Stellung ein, so ist die Wicklung 5 über die Kontakte 7 und 21 mit dem Zeitschalter 22 verbunden, der mit der Spannungsregelungsvorrichtung 2. 3, die ebenfalls auf den Spartransformator 6 wirkt, verbunden ist. Letzterer ist durch die Leitungen 17 und 20 über den zweipoligen Schalter 16 mit dem Netz 15 verbunden.
Ferner fliesst, wenn der Hauptsehalter 16 geschlossen ist, ein Strom durch den Leiter 19, über die
Kontakte 24 und 25 oder über die Kontakte 26 und 27 durch einen Widerstand 28, bzw. durch Widerstände 29 und 30, zu dem einen Ende der Primärwicklung eines Heizstromwandlers 31. Das andere Ende dieser Wicklung ist durch den Leiter 32 mit dem Leiter 17 und dadurch mit dem Netz verbunden. An der Sekundärwicklung des Transformators 31 liegt die Glühkathode 3.
In der gezeichneten Stellung ist der Widerstand 30 in den Heizstromkreis eingeschaltet. Er dient zur Regelung des Heizstromes für die Durchleuchtung, während die Spannungsregelungsvorrichtung 12 zur Einstellung der Durchleuchtungsspannung dient. Mittels des Handschalters 11 kann der Hoch- spannungstransformator eingeschaltet und die Röhre in Betrieb gesetzt werden.
Wird durch das Schliessen des Schalters 14 der Umschalter 9 umgelegt, so werden die Regelung- vorrichtungen 23 und 28 zum Einstellen von Spannung und Strom für die Aufnahme eingeschaltet.
Für die Regelung der Belichtungszeit sowie für das Ein-und Ausschalten des Anodenstromes bei der
Aufnahme dient der Zeitschalter 22.
Die Drehanode 2 der Röhre wird durch einen dreiphasigen Stator 33 in Drehung versetzt. Zur
Speisung dieses Stators dient eine Transformationseinrichtung 34, die einphasigen Wechselstrom aufnimmt.
Sie ist einerseits durch den Leiter 35 mit dem Leiter 20 und dadurch mit dem Netz verbunden. Ander- seits erfolgt die Stromzufuhr durch die Leiter 32 und 36 und durch den Widerstand 37. Letzterer ist im gezeichneten Beispiel regelbar und wird auf einen solchen Wert abgestellt, dass die Anode sich gerade noch dreht. Geht man zu der Aufnahme über, nachdem der Zeitschalter gegebenenfalls bereits aufgezogen worden ist, so werden durch das Umlegen des Schalters 9 die Kontakte 38 und 39 miteinander ver- bunden und so die Impedanz 37 kurzgeschlossen. Die Transformationseinriehtung 34 liegt nunmehr an der vollen Netzspannung, und der Triebstrom der Anode steigt bis auf den Wert an, bei dem das Dreh- moment imstande ist, der Anode die für die Herstellung einer Aufnahme erforderliche Geschwindigkeit zu geben.
Weil die Anode nicht von ihrer Ruhestellung aus auf volle Geschwindigkeit gebracht zu werden braucht, sondern bereits eine Drehung ausführt, erfolgt das Anlassen sehr schnell, und die Aufnahme kann fast unmittelbar nach dem Umlegen des Schalters 9 durch Einrücken des Zeitschalters gemacht werden.
In Fig. 2 ist wieder zu finden die Röntgenröhre 1, die Drehanode 2, die Glühkathode 3, der Stator 33, die Transformationseinrichtung 34, die Heizstromregelvorrichtung 30 mit Vorschaltwiderstand 29 für die Durchleuchtung, die Heizstromregelvorrichtung 28 für die Aufnahme und der Heizstromwandler 31.
Wird der zweipolige Hauptschalter 16 geschlossen, so fliesst von dem Netz 15 aus ein Strom über den Schalter 41, den man sich zunächst geschlossen zu denken hat, durch die Primärwicklung 42 des
Hochspannungstransformators. Die Primärwicklung eines Heizstromtransformators 43 ist ebenfalls mit dem Netz verbunden. Letzterer dient zur Speisung der Glühkathode 44 einer Gleichrichterröhre 45, deren Anode 46 ebenso wie die Glühkathode 47 einer zweiten Gleichrichterröhre 48 mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 49 des Hochspannungstransformators verbunden ist. Die Glühkathode 47-wird von einem Teil der Wicklung 49 aus mit Heizstrom versorgt.
Die Anode 50 der Gleichrichterröhre 48 ist über einen Kondensator 51 und die Glühkathode 44 der Gleichrichterröhre 45 über einen Kondensator 52 mit dem andern Ende der Wicklung 49 verbunden. Die Röntgenröhre 1 liegt über den beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren 51 und 52. Es ist dabei, wie ersichtlich, die bekannte Greinacher-
Schaltung benutzt.
In der gezeichneten Stellung des Umschalters 53 ist die Primärwicklung des Transformators 31 über die Widerstände 29 und 30, die Schalterkontakte 54 und 55 und den Leiter 56 mit dem Netz verbunden.
Anderseits erfolgt die Verbindung mit dem Netz durch den Leiter 57 und einen elektromagnetisch betätigten Schalter 58. Dieser wird durch eine Magnetspule 59, die von der Sekundärwicklung des Transformators 43 aus erregt wird, geschlossen gehalten. Der Schalter 58 bildet mit der Spule 59 ein verzögertes Relais. Der Grund dazu findet sich weiter unten. Nimmt der Schalter 53 die gezeichnete Stellung ein und werden die Schalter 16 und 41 geschlossen, so wird die Röntgenröhre belastet, u. zw. mit einem Strom, der für die Durchleuchtung ausreicht.
Soll zur Aufnahme übergegangen werden, so wird der Knopf 60 niedergedrückt. Es fliesst dann vom Netz aus ein Strom über den Leiter 62, den Druckschalter 60, eine Magnetspule 61, den Leiter 63 und über den Schalter 58 zum Netz zurück. Unter der Wirkung der Spule 61 bewegt sich der Schalter 53 nach seiner zweiten Stellung hin, wodurch die Kontakte 64 und 65 miteinander verbunden werden und der Druckschalter 60 kurzgeschlossen wird, so dass man ihn loslassen kann. Ferner stellt der Umschalter 53 eine Verbindung zwischen den Kontakten 66 und 67 her. Hiedureh wird ein Stromkreis geschlossen,
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Nr. 553543 beschrieben ist. Ehe die Kontakte 66 und 67 miteinander in Verbindung kommen, ist die
Verbindung der Kontakte 54 und 55 unterbrochen worden.
Der Umschalter 53 soll so langsam arbeiten, dass in der zwischen dieser Unterbrechung und der Verbindung der Kontakte 66 und 67 liegenden Zeit die Glühkathode 3 unter ihre Emissionstemperatur abgekühlt ist, so dass die Ausschaltung des Schalters 71 nicht zur Bildung eines Hochspannungslichtbogens Anlass gibt.
Nach der Unterbrechung des Anodenkreises der Röntgenröhre werden die Kontakte 72 und 73 miteinander verbunden. Der Regelungswiderstand 28 tritt hiedurch an die Stelle des Widerstandes 30, und die Kathode 3 fängt wieder zu glühen an. Der Glühstrom kann nun durch den Regelwiderstand 28 auf einen Wert gebracht werden, der für die Herstellung einer Aufnahme nötig ist.
Inzwischen sind auch die Kontakte 74 und 75 miteinander verbunden worden. Diese schalten den Speisestrom der Transformationseinrichtung 34 ein, der über den Schalter 58 und die Leiter 63,
76 und 62 fliesst. Die Anode 2 wird hiedurch in schnelle Drehung versetzt.
Die Röntgenröhre nimmt, da ihr Anodenkreis unterbrochen ist, keinen Strom mehr auf, und die
Kondensatoren werden bis zu annähernd der Maximalspannung der Hoehspannungswieklung 49 auf- geladen. Ist der Augenblick gekommen, in dem man die Aufnahme machen will, so schaltet man den
Schalter 41 aus. Der Hochspannungstransformator und der Transformator 43 werden hiedurch stromlos.
Die Heizströme der Glühkathoden 44 und 47 werden sofort unterbrochen. Auch die Magnetspule 70 wird stromlos, so dass sich der Schalter 71 schliesst. Die Glühkathode 3 wird noch gespeist, weil der Strom des Transformators 31 nicht über den Schalter 41, sondern über den Schalter 58 fliesst und dieser nicht unmittelbar ausschaltet, da er, wie gesagt, ein verzögertes Relais bildet. Die Kondensatoren 51 und ? können sich also über die Röntgenröhre 1 entladen, so dass erst nach oder während der Entladung der
Glühstrom der Röntgenröhre durch den Schalter 58 unterbrochen wird. Hiedurch wird aber zugleich der Strom der Magnetspule 61 und auch der Speisestrom der Transformationseinrichtung 34 ausgeschaltet. Der Schalter 53 nimmt dann wieder die Durehleuehtungsstellung ein.
Die ganze Einrichtung ist somit stromlos, worauf mittels des Schalters 41 die Durchleuchtung wieder angefangen werden kann.
Da auch während der Durchleuchtung eine langsame Drehung der Anode erwünscht ist, kann eine Impedanz 77 zwischen die Kontakte 74 und 75 geschaltet werden, über die bei der Durchleuchtung ein Strom zu der Transformationseinrichtung 34 fliessen, so dass die Anode mit geringer Drehzahl rotieren kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren mit elektrisch bewegter Anode, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung zur wahlweisen Einstellung der Belastung der Röhre eine Regelungsvorrichtung für die Umlaufgeschwindigkeit der Anode derart verbunden ist, dass die Geschwindigkeit bei hohen Belastungen grösser ist als bei kleinen.