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Einrichtung zur Erzeugung durchdringungsfähiger Röntgenstrahlen und an solchen reicher Röntgen- strahlenbündel.
Bei manchen gegenwärtig im Vordergrunde des Interesses stehenden Anwendungen der Röntgenstrahlen in der Heilkunde, so vor allem bei der Behandlung tiefliegender Krankeitsherde, ist es erforderlich, die benutzten Röntgenröhren verhältnismässig lange Zeiträume hindurch unter starker Inanspruchnahme zu betreiben. Da ausserdem hierbei nur die durchdringungsfähigen Röntgenstrahlen nutzbar gemacht werden, während die weniger durchdringungsfähigen, sogenannten weicheren Strahlen unnützer Ballast sind, ist es erwünscht, den Anteil der durchdringungsfähigen Strahlen an dem gesamten, von der Röntgenröhre ausgehenden Strahlenbündel gegenüber den weicheren Strahlen möglichst zu vergrössern, da dann die Röntgenröhre bei gleicher Ausbeute an brauchbaren, nämlich durchdringungsfähigen Strahlen aber weniger stark in Anspruch genommen zu werden braucht.
Zur Erreichung dieses Zieles ist vorgeschlagen worden, im Wechselstromkreise der benutzten Röntgenröhre eine der schon in den Anfängen der Röjitgenstrahlentechnik bekannt gewordenen umlaufenden Schaltvorrichtungen anzubringen, welche die Röntgenröhre nur für ganz. kurze Zeitspannen, und zwar immer gerade im Zeitpunkte des Maximums der auftretenden Wechselspannung, mit der Stromquelle verbinden. Nicht die Höhe der an die Röntgenröhre angelegten Spannung allein ist es jedoch, von welcher die Zusammensetzung des in der Röntgenröhre erzeugten Röntgenstrahlenbündels seiner Härte nach bestimmt wird. sondern vor allem auch die Art des zeitlichen Verlaufes, die Kurvenform des die Röntgenröhre durchsetzenden elektrischen Stromes, die selbst wieder wesentlich von der Kurvenform der Klemmenspannung der Röntgenröhre abhängt.
Je schneller die zeitliche Änderung, je steiler also die Kurve dieser Klemmenspannung verläuft, desto reicher ist das erzeugte Röntgenstrahlenbündel an harten Strahlen sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Beziehung.
Eine Einrichtung, welche diesen beiden Anforderungen entspricht, welche also die Röntgenröhre nur Klemmenspannungen sowohl möglichst hohen Maximalbetrages als auch möglichst steiler Kurvenform aussetzt, bildet den Gegenstand der Erfindung. Gemäss der Erfindung wird die Röntgenröhre von einer geeigneten Wechselstromquelle, zweckmässig der Sekundärwicklung eines mit Maschinenwechselstrom oder durch Unterbrecher oder ähnliche Mittel periodisch seine Stärke ändernd gemachten Strome gespeisten Hochspannungstransformationsgerätes aus über eine periodisch wirkende Schaltvorrichtung mit Kondensatorentladungen gespeist.
Die Röntgenröhre wird so nur für ganz kurze, ihrer Phase nach entsprechend ausgewählte Zeitintervalle, praktisch augenblicksweise, an den geladenen Kondensator angeschlossen, erhält also die Entladung des Kondensators praktisch unter denselben Bedingungen, als hätte dieser seine Ladung, die er nun durch die Röntgenröhre hindurchschickt, beliebig lange vorher erhalten und bis zu dem nunmehr eintretenden Zeitpunkt der Entladung beibehalten. Der Vorgang ist also merklich unabhängig von der Kurvenform des Speisestromes (und damit der Klemmenspannung des Transformators) ; sein zeitlicher Verlauf ist ausschliesslich durch die elektromagnetischen Grössen des Entladungsweges bestimmt.
Dieser zeitliche Verlauf der Entladung ist aber, zumal wenn der Entladungsweg so beschaffen
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ist, dass die Entladung aperiodisch erfolgt, ein sehr rascher, die Entladungskurve von sehr steiler Form, daher für den Zweck der Erfindung besonders geeignet.
Darüber hinaus zeigt das Experiment, dass bei der neuen Einrichtung der die leitende
Verbindung der zur Kontaktbildung dienenden Teile der periodisch wirkenden Schalt- vorrichtung bewirkende Funkenübergang zwischen diesen Teilen bei ihrer Annäherung aneinander erheblich später eintritt und bei ihrem Sichentfernen voneinander erheblich früher aufhört, als bei den bekannten Einrichtungen mit periodisch wirkender Schaltvorrichtung.
Dadurch lässt sich bei der neuen Einrichtung einerseits die Zeitspanne des Stromschlusses besonders kurz bemessen, also praktisch auf den gewünschten Zeitpunkt, etwa denjenigen der höchsten zur Verfügung stehenden Spannung, beschränken. Auch ist andrerseits bei dem Auftreten der kurzen Funkenentladungen in der periodisch wirkenden Schaltvorrichtung diese ebenso wie alle in der Umgebung der Funkenentladung befindlichen Teile der ganzen Einrichtung viel weniger der Schädigung ausgesetzt, als bei den bekannten periodisch wirkenden Schaltvorrichtungen mit ihren wesentlich längeren, häufig den Charakter von Flammenbogen aufweisenden Entladungen.
Zur Ausführung der Erfindung bedient man sich mit Vorteil der in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellten Schaltungsanordnung, bei welcher der Sekundärwicklung a des Transformationsgerätes b die Kapazität c parallelgeschaltet ist und die Röntgenröhre r mittels der synchron mit der auf sie wirkenden Spannung arbeitenden periodischen (hier einer umlaufenden) Schaltvorrichtung d immer nur in Zeitpunkten des Spannungsmaximums mit der Kapazität c verbunden wird. Zweckmässig ist zur Sicherung aperiodischen Charakters der Kondensatorentladung in deren Stromweg noch eine Selbstinduktion oder Widerstand besitzende Vorrichtung e geschaltet.
Dadurch wird verhindert, dass die Kondensatorentladung oszillatorisch, in Form von elektrischen Schwingungen vor sich geht, was, da die Entladung dabei periodisch ihre Richtung wechselt, die Röntgenröhre zeitweise Spannungen unerwünschter Richtung aussetzen würde.
Die periodische Schaltvorrichtung d kann sowohl als Stromrichtungswähler (Selektor), d. h. als ein nur während jedes zweiten Spannungsmaximums den Stromkreis schliessendes, nur die Spannungswellenhälften untereinander gleicher Richtung benutzendes Gerät als auch als Wechse1stromgleichrichter ausgebildet sein, also alle Spannungsmaxima nutzbar machen.
Auch kann die Anordnung so getroffen werden, dass zwischen je zwei Kondensatorentladungen ein stromloses Zeitintervall von mehr als einer halben Wechselstromperiode zu liegen kommt und so besonders energische Entladungen hoher Maximalspannung erzeugt werden. Andrerseits lässt sich die Erfindung aber auch mit Vorteil zum abwechselnden Betriebe zweier oder mehrerer Röntgenröhren, beispielsweise in den hierfür an sich bekannten Verbindungsarten der periodischen Schaltvorrichtung mit den Röntgenröhren verwenden. Als vorteilhaft, wenn auch nicht notwendig, erweist es sich ferner, bei der Ausführung der Erfindung von dem Prinzip des Resonanztransformators Gebrauch zu machen.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Einrichtung zur Erzeugung durchdringungsfähiger Röntgenstrahlen und an solchen reicher Röntgenstrahlenbündel, dadurch gekennzeichnet, dass die benutzte Röntgenröhre von einer Wechselstromquelle aus über eine periodisch wirkende Schaltvorrichtung mit Kondensatorentladungen gespeist wird.