Röntgenanlage zum Aufnehmen von Photographien mit kurzer Belichtungszeit. Die Erfindung betrifft eine Röntgenanlage zum Aufnehmen van Röntgenphotographien mit kurzer Belichtungszeit. Röntgenphoto graphien von beweglichen Körperteilen müs sen mit kurzen Belichtungszeiten aufgenom men werden, um zu verhüten, dass sie un scharf werden. Um dennoch eine hinrei chende Schwärzung des Films zu erzeugen, muss die Röntgenröhre mit grosser Leistung belastet werden.
Für Aufnahmen des Brust kastens kann diese 2.0 Abis 40 kW betragen.
Die Leitungen, durch die diese starke Lei stung übertragen wird, müssen hinreichenden Querschnitt besitzen, um ohne übergrossen Spannungsabfall arbeiten zu können. Dies trifft nicht nur für die Leiter der Röntgen anlage selbst, sondern auch für diejenigen der Speiseanlage (Netz) zu. Nicht selten muss aus diesem Grund in einem Krankenhaus eine besondere Leitung zum Betriebe der Rönt genapparate angelegt werden.
Auf jeden Fall wird das Elektrizitätsnetz durch diese Appa rate mit starken 'Stössen belastet, was selbst verständlich einen grossen Nachteil -bildet. Zur Vermeidung dieses Nachteils hat man Rönt genanlagen gebaut, die zwecks Versorgung der Röntgenröhre mit Energie einen Hoch spannungskondensator enthalten, bei dem die ganze zur Aufnahme einer Röntgenphoto graphie erforderliche Energie mittels eines schwachen, das Netz nicht schwer belastenden Stromes aufgespeichert wird. Nach Ruf ladung wird dieser Kondensator in dem zur Aufnahme der Photographie gewählten Augen- blick durch einen Hochspannungsschalter mit der Röntgenröhre verbunden.
Die Erfindung bezweckt, die vorstehend geschilderten Nachteile auf andere Weise zu vermeiden und eine zum Betrieb einer Rönt genröhre. bestimmte Stromquelle zu schaffen, die fähig ist, während einer' kurzen Zeitspanne die Röhre mit einem starken Strom zu ver sorgen, unter Umgehung der stossweisen Be lastung des zur Verfügung stehenden Elektri zitätsnetzes.
Die Stromquelle zum Betriebe einer Rönt genröhre nach der Erfindung besteht aus einem Aggregat, das von einem an das Elek- trizitätsnetz anzuschliessenden Motor und einem mit diesem Motor gekuppelten Gene rator gebildet wird. Dieses Aggregat läuft unbelastet an und wird erst belastet, nachdem es auf volle Umdrehungszahl gekommen ist.
Während .der Anlaufperiode und der zur Be lichtung des photographischen Films erfor derlichen Zeit belastet-das Aggregat ,das Speise netz nur mit einem Bruchteil der zur Auf nahme einer Röntgenphotographie erforder lichen, vom Generator an die Röntgenröhre gelieferten Leistung.
Die kinetische Energie des mit voller Um drehungszahl umlaufenden Aggregates muss somit so gross sein, dass die durch -den Ge schwindigkeitsverlustdes Generators während der kurzen Zeit der Belastung herbeigeführte Verringerung der gelieferten Leistung unter halb einer zulässigen Grenze bleibt.
Der Motor braucht nicht fähig zu sein, den belasteten Generator zu treiben, er muss nur den unbelasteten Generator in einer Zeit, die ein Vielfaches der Belichtungszeit sein darf, auf volle Tourenzahl bringen. Zu diesem Zweck kann ein einfacher Einphasenmot.or mit Käfiganker und Anlaufkondensator ver wendet werden.
Gewünschtenfalls kann der Motor, bevor der Generator belastet wird, vom Netz ab geschaltet werden, aber auch ohne dass dies geschieht, nimmt, in der Regel die Netzbela stung beim Einschalten der Belastung sowenig zu, dass von störenden Stössen im Netz keine Rede ist und die normale Hausleitung dies vertragen kann.
Ein Vorteil einer Energiequelle nach der Erfindung ist der, dass sie leicht für ein Cxleichstromnetz oder für ein Wechselstrom netz entworfen werden kann. In beiden Fällen kann derselbe Generator verwendet werden und nur der Motor ist zu ändern.
Der Generator kann eine Gleichstrom maschine für Hochspannung sein, aber eine Wechselstrommasehine, die Niederspannung liefert, ist vorzuziehen. Nicht nur ist sie dann von einfacherer Bauart, sondern sie kann auch zuum Betrieb bestehender Röntgenappa- rate verwendet werden.
Eine besonders zweckdienliche Röntgen anlage entsteht, wenn ein Generator gewählt wird, der Wechselspannung von 300 bis 400 Volt bei einer Frequenz von 400 bis 500 Perioden in der Sekunde liefert. Das Ge wicht, der Umfang und auch die Kosten so wohl des Generators als auch der Transforma tor- und Gleichrichtervorrichtung werden infolgedessen kleiner,-als wenn ein Generator verwendet wird, der Spannung mit der übli chen Netzfrequenz von 50- Perioden in der Sekunde liefert.
Es wird im allgemeinen zweckmässig sein, irgendeine Anzeigevorrichtung anzubringen, auf welcher der Benützer beobachten kann, ob der Generator die .erforderliche Umdre hungszahl erreicht hat. Zu diesem Zweck kön- nen ein Voltmeter, ein Frequenzmessgerät oder ein Tachometer verwendet. werden.
Der Heizstrom für die Röntgenröhre und für die Oxleichrichterröhren des Hoehspan- nun.gssystems kann auf verschiedene Weise beschafft werden. Man kann ihn demSpeise- netz entnehmen unter Benutzung der erfor- derlichenTransformatoren und Stabilisatoren. Der Heizstrom für die Gleichrichtröhre, der nicht. so genau konstant zu sein braucht wie jener der Röntgenröhre, kann auch dem Generator entnommen werden. Auch der Heiz strom für die Röntgenröhre kann dem Gene rator entnommen werden, aber dies erfordert einen besser ausgebildeten Stabilisator.
Wenn es sich um ein Gleichstromnetz handelt, ist. es besonders vorteilhaft, die Anlage mit- einem besonderen Generator zum 'Speisen der Heil drähte zu versehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der ein Schaltbild einer Röntgenanlage ge mäss der Erfindung beispielsweise dargestellt ist.
Ein Elektromotor 1 wird aus der Leitung 2 über einen zweipoligen Schalter 3, 3' ge speist. Der Motor ist mit einem Generator gekoppelt, der eine Spannung von z. B. 360 Volt bei 450 Perioden in der Sekunde lie fert. Der Generator ist mit einem Spannungs stabilisator 5 versehen, der einen schnellen Ausgleich von Spannungsschwankungen her beiführen soll. Solche Vorrichtuingen sind an sich bekannt. Der '.Stabilisator enthält einen Stromkreis, der an die Ausgangsklemmen des Generators angeschlossen ist, sowie einen Stromkreis, .der aus einem Transformator 6 gespeist wird. Er steht somit unter der Ein wirkung sowohl,der Klemmenspannung des Ge nerators als des Stromes, mit dem der Gene rator belastet. ist.
Er regelt. den Strom der Erregerwicklung 7 des Generators derart, dass die Klemmenspannung nahezu gleich bleibt, wenn der Generator belastet wird.
An den Generator ist ein Autotransfor mator 8 angeschlossen, dessen Sekundärspan nung mittels einer verschiebbaren Anzapfung 9 abnehmbar ist und mittels eines Voltmeters 10 gemessen werden kann: Man kann die An zeige des Voltmeters dazu verwenden, bei auf vollen Touren laufendem Generator die An zapfung 9 an die gewünschte Stelle zu brin gen oder, wenn dies einmal geschehen ist, den Augenblick zu bestimmen, in dem der Gene rator die erforderliche Umdrehungszahl erreicht hat und die Röntgenröhre in Betrieb gesetzt werden kann.
Sekundärseitig ist an den Autotrans formator 8 die Primärwicklung eines Hoch spannungstransformators 11 angeschlossen, und zwar durch Vermittlung eines zweipoligen Schalters 12, 12'.
Die Einrichtung enthält ferner einen Zeit schalter 13 an sich bekannter Bauart, mittels welchem die Röntgenmöhre in einem gewünsch ten Augenblick in Betrieb gesetzt werden kann. Dieser Zeitsehalter erhält Strom aus der Leitung 2 und wird mittels eines Schalters 14 betätigt. Seinerseits betätigt er den zwei poligen Schaltei 12, 12' mittels eines Elektro magneten<B>15.</B>
Der Hochspannungstransformator 11 weist zwei Sekundärwicklungen 16 und 17 auf, die miteinander über ein Milliameter 18 verbinden sind. Die andern Enden dieser Wicklungen sind mit einem Doppelweggleichrichter ver bunden, der vier Gleichrichtröhren 19, 20, 21 und 22 enthält. Zur Heizung der Kathoden dieser Gleichrichtröhren ist ein Heizstrom transformator 23 vorgesehen, dessen Primär wicklung in Reihe mit einem Regelwider stand 24 mit der Leitung 2 verbunden ist.
Der gleichgerichtete Strom wird der Rönt genröhre 25 zugeführt. Diese entnimmt ihren Heizstrom einem Transformator 26, der aus der Leitung 2 gespeist wird. Der Transfor mator 26 ist von der Art, bei welcher der Se kundärstrom in weiten Grenzen unabhängig von der Primärspannung ist.
Die Leiter 2 können mittels eines Schalters 27 mit dem verfügbaren Speisenetz verbunden werden.
Die beschriebene Schaltung wirkt folgen dermassen: Durch Schliessen des Schalters 27 wird der Heizstrom der Gleichrichtröhren und der Röntgenröhre- eingeschaltet.. Wird ferner Schalter 3, 2' geschlossen:, so läuft der Motor 1 an, und der mit dem Motor gekoppelte Gene rator 4 fängt an, Spannung zu erzeugen.
Die Umdrehungszahl des Generators und somit auch die Generatorspannung steigen allmäi- lich auf einen konstanten Wert, was man auf dem Voltmeter 10 beobachten kann. Wenn sich die Anzeige des Voltmeters nicht mehr än dert, verschiebt man erforderlichenfalls die Anzapfung 9, um die erwünschte Spannung einzustellen.
Indessen hat man auch auf dein Zeitschalter 13 eine bestimmte Belichtungs zeit eingestellt. Dann wartet man, bis ein zur Aufnahme der Photographie geeigneter Au genblick angebrochen ist, und in diesem Augenblick schliesst man den 'Schaltei 14. Dies hat zur Folge, dass der zweipolige Schalter 12 geschlossen und der Hochspan- Üungstransformator 11 samt den an ihn ange schlossenen Teilen in Betrieb gesetzt wird.
Die Röntgenröhre sendet jetzt ihre Strahlen aus und der photographische Film wird be lichtet. Wenn die zuvor auf dem,Zeitsehalter 13 eingestellte Belichtungszeit verstrichen ist, wird der Schalter 12 infolge der Wirkung des Zeitschalters 13 ausgeschaltet und der Speise strom des Transformators 11 unterbrochen, wodurch auch die Röntgenröhre wieder strom los wird.
Während der Belichtung ist der Gene rator 4 schwer belastet, und es wird somit auf diesen Generator eine starke Bremswirkung ausgeübt. Die kinetische Energie des umlau fenden, aus Generator und Motor bestehenden Systems ist jedoch hinreichend gross gewählt, den infolge dieser Bremswirkung herbei geführten Geschwindigkeitsverlust zu be- grenzen.
An Stelle eines handbetätigten: Schalters 14 kann ein elektrisch betätigter Schalter oder ein sowohl zur elektrischen Betätigung als auch zur Handbetätigung geeigneter Schalter vorgesehen werden.
Die Zeichnung gibt ein Beispiel der Wir kungsweise eines solchen Schalters unter der Einwirkung der Frequenz der Generatorspan- nung. Zu diesem Zweck ist mit dem Gene rator ein aus einer Kapazität 28, einer Induk- tivität 29 und einem regelbaren Widerstand 30 bestehender Reihenresonanzkreis verbun den, der auf die Frequenz abgestimmt ist, welche die Generatorspannung hat, wenn die volle Umdrehungszahl erreicht. ist.
Es ist ein Vollweggleichrichter 31. mit in Reihe geschal tet, der die Eingangswicklung 32 eines magne tischen Verstärkers 33 mit gleichgerichtetem Strom versorgt. Dieser Verstärker 313 hat zwei Ausgangswicklungen 3'4 und 35, die in Reihe mit einem Vollweggleichrichter 36 und der Spule 37 eines Wechselstromrelais an die Leitungen 2 angeschlossen sind.
Der vom Gleichrichter 36 gleichgerichtete Strom durchfliesst die Wicklung 38 des magne tischen Verstärkers 33. Infolgedessen entsteht eine Rückkopplung, die bewirkt, dass der magnetische Verstärker Kippschaltungswir- kung erhält. Die Spule 37 wirkt auf den Be tätigungsschalter 14 des Zeitschalters 13.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Hilfsschaltung ist folgende: Gegen Ende der Anlaufperiode des Generators entsteht auf der Wicklung 3:2 eine vom Gleichrichter 31 gleichgerichtete Spannung. Diese steigt infolge der kennzeichnenden Eigenschaften des abge stimmten Kreises 2-8, 29, 30 sehr schnell bis zu einem Maximalwert an. Die pulsierende Eingangsspannung des magnetischen Ver stärkers führt das Fliessen eines Wechselstro mes durch die Spule 37 herbei, der vom Gleichrichter 36 als pulsierender Gleichstrom durch die Wicklung 38 geschickt wird.
Diese Wicklung unterstützt die Wirkung der Wick- lung 3-2, so dass sich eine Kippschaltungswir- kung ergibt und ein sehr schnell zunehmender Strom die Relaisspule 37 durchfliesst, der das Schliessen, des Schalters 14 bewirkt. Der Zeit schalter 13 übt nun seine Wirkung in der vorstehend beschriebenen Weise aus.