Röntgenapparat Röntgenapparate besitzen meist eine oder mehrere Regeleinrichtungen. So kann eine Einrichtung vorhanden sein, um die Span nung zwischen der Änode und der Kathode der Röntgenröhre (Röhrenspannung) zu wählen und auch eine Regeleinrichtung zur Einstellung des Glühkathodenheizstromes. Mit letzterer Einrichtung wird die Elektro nenemission in der Röntgenröhre (Röhren strom) geregelt.
In gewissen Fällen werden Massnahmen getroffen, um zu verhüten, dass der- Röhren strom von der eingestellten Lage des Span nungswählers abhängt. Diese bieten den Vorteil, dass bei der Herstellung von Rönt genaufnahmen die verschiedenen Belastungs werte leichter einstellbar sind. Ist in Abhän gigkeit von der Art des zu photographieren den Objektes die erforderliche Röhrenspan nung bestimmt, so kann festgesetzt werden, wie gross das Produkt des Röhrenstromes und der Belichtungszeit, also die Ladung, zur Erziehung einer bestimmten Schwärzung der photographischen Platte sein muss.
Die mit tels des Stromreglers und des Zeitwählers ein gestellte Ladung kann auf einer meist in mAs geeichten Ableseskala erkennbar gemacht werden. Wenn nun der Röhrenstrom von der Röhrenspannung abhängig ist, ist für jede zu wählende Röhrenspannung eine andere mAs- Skala erforderlich. Wenn sich aber der Röhrenstrom infolge einer Spannungsände rung nicht ändert, so kann bei jeder zu wäh lenden Spannung die gleiche mAs dienen.
Es sind verschiedene Mittel bekannt, durch die der Röhrenstrom von der Lage des Spannungswählers unabhängig gemacht wer den kann. Man kann z. B. einen veränder lichen Widerstand im Glühstromkreis der Röntgenröhre anbringen und dessen Regel organ mit dem zum Wählen .der Röhr-3n- spannung dienenden Regelorgan. kuppeln. Auch wird für den gleichen Zweck in gewis sen Fällen ein Transformator benutzt, dessen Primärspannung mittels eines mit dem Span nungswähler gekoppelten Bedienungsorgans geregelt wird. und dessen Sekundärwicklung im Glühstromkreis liegt.
Ganz genau wirken diese Massnahmen nicht infolge des Umstan des, dass die Röhrenspannung nicht aus schliesslich durch die Stellung .des Spannungs wählers, sondern auch durch den Spannungs verlust in verschiedenen. Widerständen be dingt wird, und dieser Spannungsverlust ändert sich mit der Stromstärke. Sie können daher nur bei einem bestimmten Wert des Röhrenstromes zu einer vollständigen < Kor rektion führen.
Zum Ändern der Röhrenspannung wird ein Transformator mit :einstellbarem über- setzungsverhältnis verwendet. Der durch den Widerstand im Primärkreis dieses Transfor- inators herbeigeführte Spannungsverlust än dert sich nicht nur mit dem Röhrenstrom, sondern auch mit dem Übersetzungsverhältnis.
Gewöhnlich wird mit dem Röntgengerät ein Diagramm mit mehreren Kurven gelie fert, die je einem bestimmten Strom entspre chen und die Röhrenspannung ass Funktion des Übersetzungsverhältnisses des Regel- transformators darstellen. Aus diesem Kurven blatt kann die bedienende Person die Stel lung ablesen, welche der Spannungsregler einnehmen muss,
um bei einem gegebenen Röhrenstrom eine bestimmte Röhrenspannung erwarten zu können. Auch kann eine Tabelle benutzt werden, in der die erforderliche Lage des Spannungsreglers für jede Kombi nation des Röhrenstromes und der Röhren spannung verzeichnet ist. In den meisten Fällen sind diese Stellungen auf einer dem Bedienungsorgan zugeordneten Bedienungs skala durch eine Nummer angedeutet.
Für die Aufzeichnung einer solchen Kurve werden gewöhnlich am Röntgengerät bei jeder Stellung des Spannungswählers mehrere Messungen, jeweils für eine Reihe von Röhrenstromwerten, durchgeführt. Bei der Installation des Geräts wird der Widerstand endgültig auf den Wert eingestellt, welcher der graphischen Darstellung zugrunde liegt.
Die Erfindung bezweckt, die Herstellung der Spannungsgraphik und die Einstellung der Röhrenspannung. zu erleichtern. Zu die sem. Zweck ist der Röntgenapparat nach der Erfindung mit ,einer Einrichtung versehen, die bewirkt, dass bei einem gegebenen Wert des Röhrenstromes der Spannungsverlust bei jeder Stellung des Spannungswählers gleich ist.
Die Linien der Spannungsgraphik werden dann gerade und man braucht nur in einer Stellung des Spannungswählers die Röhren spannung für eine Reihe von Röhrenstrom werten zu bestimmen.
Die mit der Einstellung der verschiedenen Belastungswerte bei einem Röntgenapparat "nach der Erfindung beauftragte Person ist besser in der Lage, den Spannungswähler zu bedienen, ohne die Graphik heranzuziehen, da sie den einer beliebigen Lage des Span- nungswählers entsprechenden Nominalwert nur um einen für sämtliche Lagen gleichen Betrag herabsetzen oder erhöhen muss, um die Grösse der wirklichen Röhrenspannung zu erzielen; .dieser Betrag ist im übrigen noch vom Röhrenstrom abhängig.
Nach der Erfindung ist der Regler der Röhrenspannung mit einem regelbaren Wi derstand im Speisekreis der Röntgenröhre ge koppelt, so dass. sich die Impedanz in diesem Kreis, und demnach der Spannungsverlost, bei Änderung der Spannung ändert. Wird auf eine Weise, die im nachfolgenden näher erläutert wird, der Wert berechnet, den die- er 'iderstand bei den verschiedenen Stel- s V lungen des Spannungswählers haben muss,
um den Spannungsverlust konstant zu halten, so ergibt sich eine nichtlineare Beziehung zwi schen dem V4Tiderstand und dem Über setzungsverhältnis des . Regeltransformators. Es ergibt sich aber, dass bei Verwendung eines Widerstandes, dessen Regelstufen denen des Übersetzungsverhältnisses proportional sind, kein grosser Fehler gemacht. wird, wenn nur dafür Sorge getragen wird, dass der Span nungsverlust wenigstens bei den Grenzen des Regelbereiches der Röhrenspannung nahezu gleich ist.
Der Apparat nach der Erfindung kann auch derart eingerichtet. werden, dass die Röhrenspannung nicht. mehr von der Stellunn des Stromreglers abhängig ist. Es ist. dann nicht mehr erforderlich, für die Einstellung der Röhrenspannung eine Graphik oder Ta belle heranzuziehen, oder eine Reihe von Korrektionswerten im Gedächtnis zn behal ten, sondern auf der dem Bedienungsorgan des Spannungsreglers zugeordneten Ablese skala kann für jede mögliche Lage dieses Or gans eine den Wert der Röhrenspannung di rekt anzeigende Zahl angebracht werden.
Zu diesem Zweck wird der Speisespan nung der Röntgenröhre eine Hilfsspannung zugefügt. Diese Hilfsspannung ist für jedes Übersetzungsverhältnis des Regeltransforma tors gleich, ändert sich aber mit dem Röhren strom, und kann daher mittels des Bedie- nungsorgans des Stromreglers gewählt wer den.
Auf diese Weise ist auch erreicht, dass sich der Röhrenstrom in noch geringerem Masse als vorhin ändert, wenn eine andere Röhrenspannung gewählt wird. Die kleine .Änderung, die noch auftritt, indem die Hilfs spannung nicht durch den Röhrenstrom selbst, sondern durch die Stellung des Re gelorgans des Röhrenstromes bedingt wird, ist von keiner Bedeutung mehr.
Schliesslich kann der Röhrenstromregler in bekannter Weise mit einer Vorrichtung zum Wählen der Belastungsdauer gekoppelt sein, so dass der Röhrenstrom bei Zunahme der Belastungszeit abnimmt und umgekehrt. Auf diese Weise kann selbsttätig immer die günstigste Röhrenbelastung erreicht werden und eine Überlastung der Röhre wird ver mieden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der Fig. 1 ein Ersatzbild der Schaltung eines Röntgenapparates und Fig. 2 ein Beispiel 1 des Schaltbildes eines Röntgenapparates nach der Erfindung in einfacher Form darstellt.
Fig. 1 dient zur Erläuterung, was die Ursache des Spannungsverlustes ist --und auf welche Weise dessen Wert bestimmt werden kann. In der Figur ist der als Auto-. transformator ausgebildete Regeltransforma tor mit TI und der Hochspannungstransfor mator mit T2 bezeichnet. Das regelbare Über setzungsverhältnis des Autotransformators wird durch N1 und das konstante Über setzungsverhältnis des Hochspannungstrans formators durch N2 dargestellt.
Wird die als konstant anzusehende Spannung, des Speise netzes mit En bezeichnet, so ist die auftre tende Röhrenspannung bei einem Röhren strom gleich 0 (Leerlaufspannung) Ea <I>-</I> NiN24 <I>.</I>
Der Widerstand des Primärstromkreises im Regeltransformator ist in Fig. 1 durch einen konzentrierten Widerstand R" darge- stellt. Der verbleibende Widerstand im Pri märstromkreis des Hochspannungstransfor- mators ist ih Fig. 1 durch einen konzentrier ten Widerstand Ra, dargestellt.
Der mit der Röntgenröhre in Reihe liegende Widerstand des Sekundärstromkreises des Hochspan nungstransformators, von dem der Wider stand etwa vorhandener Gleiehrichterröhren einen Teil bildet, ist in Fig. 1 durch einen konzentrierten Widerstand Rt dargestellt.
Die auftretende Röhrenspannung bei einem Wert des Röhrenstromes gleich I kann durch
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dargestellt werden. Dabei stellt
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den Spannungsverlust E,, dar, Dieser Span nungsverlust ist dem Strom proportional und besteht aus zwei Komponenten: I i
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und<I>I R"</I> Ni N2. Die erstere Komponente ist nicht vom Übersetzungsverhältnis N1 ab hängig, die zweite ändert sich quadratisch mit Ni. .
Bemerkt wird, dass Ra in Wirklichkeit etwas von Ni abhängig ist Durch erfahrungs- gemässe Einstellung der Widerstandsstufen wird aber vermieden, dass dies zu fehler haften Werten führt.
Die Änderung der Komponente
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des Spannungsverlustes wird durch einen regelbaren zusätzlichen Widerstand im Speise kreis des Hochspannungstransformators aus geglichen, dessen Regelorgan mit dem des Regeltransformators gekoppelt ist. Folglich ändert sich der Wert Ra bei Änderung von N1. Wenn
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ist., wobei C einen konstanten Wert dar stellt, so ist für einen Strom I der gesamte Spannungsverlust bei jedem Wert von N1 gleich.
Um das Gerät gleichzeitig derart ein zurichten, dass bei jeder Stellung des Span- nungswählers die. wirkliche Röhrenspannung angegeben werden kann, die ungeachtet des Röhrenstromwertes bei dieser Läge erreicht wird, wird der im Regeltransformator indu zierten Spannung eine Hilfsspannung EI, solchen Wertes zugefügt, dass Eh - E" einen Betrag ergibt, der sich nicht mit I ändert. Folglich muss
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konstant sein.
Ersetzt man dabei Ra durch den oben abgeleiteten Ausdruck, so ergibt sich, dass diese Bedingung bedeutet, dass <I>Eh -</I> IRt einen konstanten Wert ergeben muss, dass also die Hilfsspannung sich in pro portionalem Verhältnis zum Strom ändern muss.
Das Schaltbild nach Fig. 2 zeigt den als Autotransformator ausgebildeten Transfor mator 1, der mit den Netzklemmen über den einstellbaren - Widerstand 3 verbunden ist.
Letzterer dient. dazu, die Impedanz des Pri märkreises des Regeltransformators auf den jenigen Wert zu bringen, der beim Eichen des Gerätes gegolten hat oder bei der Auf zeichnung der Spannungsgraphik berücksich- tigt wurde. Der Primärstromkreis enthält ferner den Regler 4, der eine der Zuleitungen mit verschiedenen Anzapfiuigen der Transfor- matorwickhmg verbinden kann.
Durch diesen Regler kann, umgeachtet der örtlichen Ände rungen der Netzspannung, ein zwischen zwei festen Punkten der Transformatorwicklung angebrachter Voltmeter 5 immer auf eine vor geschriebene Anzeige eingestellt werden.
Der Glühstrom für- die Kathode der Röntgenröhre 6 wird vom Glühstromtransfor- matar 7 geliefert. Wie bereits eingangs er wähnt wurde, sind zum Konstanthalten des Röhrenstromes bei Änderung der Röhren spannung verschiedene Verfahren bekannt.
Auf diese braucht nicht weiter eingegangen zu werden, aber vollständigkeitshalber ist ein zu diesem Zweck dienender Regelwider stand 8 im Primärstromkreis des Glühstrom transformators dargestellt, dessen Regelorgan mit =dem Spannungswähler 13 gekoppelt ist. Der Glühstromkreis besitzt ferner eine Spannungsstabilisiervorrichtung 9 und einen Regelwiderstand 10. Letzterer dient zum Re geln des Röhrenstromes.
Der Hochspannungsgenerator ist ein Trans formator 12, dessen Sekundärwechselstrom, durch Ventile 14 gleichgerichtet, der Rönt genröhre 6 zugeführt wird.
Der Regeltransformator 1 liefert die Speisespannung dein Hochspannungstransfor mator 12, dessen Primärwicklung durch den Spannungswähler 13 an verschiedene An zapfungen des Regeltransformators 1 gelegt werden kann.
Im Primärstromkreis des Transformators 12 liegt ein veränderlicher Widerstand 18, dessen Regelorgan mit dem Spannungswähler 1.3 gekoppelt ist. Um zu zeigen, dass 13, 18 und 8 entweder mechanisch oder auf andere Weise miteinander gekuppelt sind, sind diese Teile in der Figur durch eine strich punktierte Linie miteinander verbunden.
Es ist die Absicht, dass bei einer Ände rung der Lage des Spannungswählers 13 der Wert des Widerstandes 18 sich derart ändert, da.ss der Spannungsverlust durch diese La genänderung nicht beeinflusst wird. Obzwar oben abgeleitet wurde, dass der Wert des Wi derstandes 18 sich quadratisch mit dem Transformationsverhältnis von 1 ändern muss, wurde festgestellt, dass beim kleineren Regelbereich, mit dem man in der Praxis meist zu tun hat, eine lineare Änderung eine hinreichend genaue Annäherung ergibt.
Der höchste Wert von N1, auf den der Span nungswähler einstellbar ist, ist meist nicht höher als dreimal der kleinste Bei diesem Re gelbereich ist die grösste Abweichung, die auf tritt, wenn -die den Widerstand Rt als Funk tion von N1 darstellende parabolische Kurve durch eine gerade Linie ersetzt wird, welche die äussersten Punkte dieser Kurve verbin det (also die Punkte, die dem höchsten und dem kleinsten Wert von Ni entsprechen, die der Spannungsregler ermöglicht),
nicht mehr als 20%-. Der Spannungsverlust wird ge- wöhnlich durch geeignete Wahl der verschie denen in Frage kommenden Widerstände unterhalb einer angemessenen Grenze gehal- ten. Er wird selten mehr als 25% der Leer- Iaufspanntulg betragen.
Der Ersatz eines sich auf die theoretisch richtige Weise mit. N1 än dernden Widerstandes durch einen sich linear mit diesem Wert ändernden Widerstand be wirkt daher im ungünstigsten Falle nur noch einen Fehler von höchstens 5%, -und kann daher als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden.
Auf dem Kern des Regeltransformators 1 liegt eine getrennte Wicklung 16. Die in die ser Wicklung induzierte Spannung dient dazu, den Spannungsverlust von der Einstel lung des Röhrenstromreglers unabhängig zu machen. Da die Wicklung 16 in einer der Zuleitungen zum Hochspannungstransforma: tor liegt, liefert diese Spannung einen Betrag zur Speisespannung dieses Transformators.
Wie oben abgeleitet wurde, muss die in der Wicklung 16 erzeugte Hilfsspannung Et, sich mit dem Strom ändern. Um dies zu ver wirklichen, ist ein Regelorgan 17 vorgesehen, welches mit verschiedenen Anzapfungen der Hilfswicklung 16 verbunden werden kann und, wie es durch eine strichpunktierte Linie in der Figur angedeutet ist, mit dem Regel organ des Widerstandes 10 gekoppelt ist. Auch die Regelstufen der Hilfswicklung 16 können am besten empirisch bestimmt wer den.
Das Ein- und Ausschalten des Speise stromes des Hochspannungstransformators (zu Beginn bzw. am Ende der Belastungszeit) erfolgt durch den elektromagnetisch betätig ten Schalter 19, dessen Erregungsstrom durch ein Zeitbestimmungselement 11 gesteuert wird. Dieses Element kann gewünschtenfa.lls in bekannter Weise mit dem Bedienungsorgan des Widerstandes 10 gekoppelt sein (in der Zeichnung durch eine strichpunktierte Linie angedeutet), so dass entweder verhütet wird, dass die Röntgenröhre stärker belastet wird als bei der gewählten Belastungsdauer zu lässig ist, oder immer eine möglichst gün stigste Belastung der Röntgenröhre erreicht wird.
Der Regelwiderstand 18 kann auch im Primärstromkreis statt im Sekundärstrom kreis des Autotransformators 1 liegen. Den obengegebenen Gleichungen kann leicht ent nommen werden, welcher Bedingung die Re gelcharakteristik des Widerstandes dann theo retisch entsprechen muss. Die Hilfsspannung der Wieklung 16 mu.ss sich auch in diesem Falle in proportionalem Verhältnis zum Röhrenstrom ändern.