DE102005062839A1

DE102005062839A1 - Verfahren und System zur Stromregelung bei der Strahlungsemission

Info

Publication number: DE102005062839A1
Application number: DE200510062839
Authority: DE
Inventors: Cristian Atria Cravetto; Guillermo Garcia Soto
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-01-03
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-07-13
Also published as: FR2880510A1; FR2880510B1

Abstract

Ein Temperaturregelungssystem (2) und -verfahren für einen Heizfaden (22) einer Kathode (16) einer Strahlungsröhre (15), wobei der Heizfaden (22) einen Heizstrom zur Aufheizung des Heizfadens (22) führt. Das Regelungssystem (2) ist durch eine Rückkopplungsschleife (100), die einen Messwert des Heizstroms (I¶fil¶) zu dem Eingang des Regelungssystems (2) zurückführt, und eine Berechnung gebildet, die in der Lage ist, den gemessenen Wert des Heizstroms (I¶fil¶) zu verwenden, um einen Wert des Heizstroms (I*¶fil¶) zu berechnen, der dem Heizfaden (22) zugeführt werden soll, um die Temperatur des Heizfadens (22) zu regeln.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Regelung von Strom in einem Strahlungsemissionssystem und insbesondere in einer Röntgenröhre. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Erzeugung von Bildern insbesondere auf dem medizinischen Gebiet sowie in zerstörungsfreien Anwendungen.
Ein Röntgenbild wird durch Bestrahlung eines Objektes, beispielsweise eines Patientenkörpers, mit einer Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlen, akquiriert. Diese Röntgenstrahlen durchdringen den Patientenkörper und werden abgeschwächt. Die verbleibende Strahlungsintensität wird auf einem Detektor aufgezeichnet. Röntgenstrahlen werden unter Verwendung von Röntgenröhren emittiert. Beispielsweise weist eine Röntgenröhre, die in einer medizinischen Röntgenvorrichtung eingebaut ist, eine Anode und eine Kathode auf, die beide in einem vakuumdichten Gehäuse derart eingeschlossen sind, dass diese beiden Elektroden elektrisch voneinander isoliert sind. Das Emissionsprinzip in einer Röntgenröhre umfasst ein Freisetzen von Elektronen von der Kathode durch Aufheizen derselben auf eine sehr hohe Temperatur und eine Projektion der Elektronen auf die Anode mit hoher Geschwindigkeit durch Erzeugung eines elektrischen Polarisationsfeldes zwischen der Anode und der Kathode. Die Anode empfängt Elektronen von dem Elektronenstrahl auf ei ner kleinen Zielfläche, die als der Fokus oder Brennfleck bezeichnet wird. Auf diese Fokusstelle schlagen Elektronen in dem Elektronenstrahl auf, und diese sendet dann Röntgenstrahlen aus, die zur Erzeugung von Bildern verwendet werden können.
Die Qualität der Röntgenbilder, die unter Verwendung einer Röntgenröhre erzeugt werden, hängt von den charakteristischen Eigenschaften der Röntgenstrahlen und insbesondere der Härte der Röntgenstrahlen und der Rate der Röntgenstrahlen ab. Die charakteristischen Eigenschaften der Röntgenstrahlen hängen von vielen Parametern ab, zu denen die zwischen der Kathode und der Anode der Röntgenröhre zur Erzeugung des elektrischen Polarisationsfeldes angelegte Spannung, die als die Röhrenspannung bezeichnet wird, und der elektrische Strom zur Aufheizung der Kathode, der als Heizstrom bezeichnet wird, gehören. Die Härte der erzeugten Röntgenstrahlen hängt von der Energie der Strahlen und deshalb von der Photonenstrahlungsfrequenz ab. Die Härte der Röntgenstrahlen ist hauptsächlich durch den Wert der Röhrenspannung gesteuert. Die Härte der Röntgenstrahlen hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der (von der Kathode weggerissene) Elektronen auf den Fokuspunkt an der Anode aufschlagen. Somit ist verständlich, dass, wenn die Röhrenspannung erhöht wird, das induzierte elektrische Polarisationsfeld verstärkt ist und deshalb die (von der Kathode weggerissenen) Elektronen auf die Anode mit einer höheren Geschwindigkeit auftreffen, wobei diese Kollision die Erzeugung energiereicher Röntgenstrahlen bewirkt.
Die Rate der Röntgenstrahlen hängt von der Menge der erzeugten Röntgenstrahlen und deshalb von der Anzahl emittierter Röntgenphotonen ab. Folglich steht die Röntgen strahlenrate in direkter Beziehung zu dem Röhrenstrom. Die Röntgenstrahlenrate ist hauptsächlich durch die Werte der Röhrenspannung und des Heizstroms gesteuert. Die Anzahl der erzeugten Röntgenstrahlen steht in direkter Beziehung zu der Anzahl von Elektronen, die auf die Anode auftreffen. Die Anzahl dieser Elektronen ist erstens von der Kathodentemperatur (die Anzahl der Elektronen, die von der Kathode weggerissen werden können, steigt mit einer Erhöhung der Temperatur) und deshalb von dem Heizstrom sowie zweitens von dem elektrischen Polarisationsfeld zwischen der Anode und der Kathode (die Wegreißerscheinung kann leichter stattfinden, wenn diese Feldstärke steigt) und deshalb von der Röhrenspannung abhängig.
Wenn der Patient zwischen der Röhre und dem Detektor eingerichtet worden ist, ist zur Durchführung einer Röntgenuntersuchung eine Röntgenstrahlenemission durch die Röntgenröhre erforderlich, um den Patienten während einer Exposition (engl. Pose: Pose, Stellung) zu bestrahlen. Die Röntgenspannung ist während dieser Exposition zwischen der durch den Heizstrom aufgeheizten Kathode und der Anode angelegt. Es ist bekannt, dass die Kathode lediglich für die Zeitspanne erhitzt werden sollte, während der sie ausstrahlen soll, um zu verhindern, dass die Kathode aufgrund des spontanen Abrisses von Elektronen zu schnell verschleißt. In der Praxis verringert der Benutzer den Wert des Heizstroms zwischen zwei Expositionen, um zu ermöglichen, dass sich die Kathodentemperatur von einer Arbeitstemperatur (400°K) auf eine niedrigere Temperatur, die als Haltetemperatur bezeichnet wird, erniedrigt.
Beim gepulsten Einsatz der Röhre treten aufgrund der Wärmekonstante oder Wärmeträgheit der Kathode Probleme auf.
Diese Zeitkonstante verzögert den Anstieg der Kathodentemperatur zu Beginn der Exposition in einer derartigen Weise, dass die Anzahl der zu dem Patienten ausgesandten Röntgenstrahlen während dieser Exposition zu gering ist.
Ein bekannter Weg zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Kathode vor der Exposition vorzuheizen. Jedoch ist dieses Vorheizen ziemlich langsam (liegt in der Größenordnung zwischen 4 und 5 Sekunden). Offensichtlich ist diese Langsamkeit auf einigen Gebieten, insbesondere dem Gefäßabbildungsgebiet, bei dem ein Kontrastmittel in das Blut eines Patienten zur gleichen Zeit injiziert wird, wenn die Röntgenplatte des Arterien- und Venensystems des Körpers aufgenommen wird, nicht akzeptabel. Dieses Kontrastmittel verbreitet sich in Form einer Welle, die durch den Herzschlag aufgezwungen wird. In anderen Worten ist der verbesserte Kontrast nur flüchtig, für ungefähr eine Sekunde und zu einem zufälligen Zeitpunkt, der von dem Injektionszeitpunkt abhängt, sichtbar und mit einer Wartezeit von 4 bis 5 Sekunden kaum vereinbar.
Ein bekannter Weg zur Überwindung dieses Problems besteht darin, den Heizstrom von dem Haltewert zu dem Arbeitswert durch Anwendung eines Kurzzeitimpulses, der dem Heizstrom einen Überstrom aufprägt, zu vergrößern. Die Kathodentemperatur steigt dann für die gleiche Wärmezeitkonstante viel schneller an. Nachdem dieser Überstrom für eine bestimmte Zeit angewandt worden ist, wird erzwungen, dass der Heizwert den Betriebswert annimmt. Jedoch werden neuzeitliche Anforderungen an die Ausgangsleistungssteuerung zunehmend streng. Insbesondere wird gefordert, dass die mittlere Leistungsabgabe von einer Röhre während der Dauer des Impulses innerhalb eines Fensters von ± 10% über dem gewünschten Mittelwert liegen sollte. Jedoch ist festgestellt worden, dass trotz des Überstroms größere Differenzen auftreten und dass es unmöglich ist, die Röntgenstrahlenrate (in Abhängigkeit von dem Röhrenstrom) genau zu steuern.
Ein weiteres Problem, das mit der Wärmekonstante in Beziehung steht, liegt darin, dass diese auch den Temperaturabfall am Ende der Exposition verzögert, was zu einer Emission unnötiger Röntgenstrahlen zu dem Patienten nach dem Ende der Expositionszeit führt.
Die vorstehend erwähnten Probleme sind mit der Tatsache verbunden, dass die Heizfadentemperatur nicht in Echtzeit gemessen werden kann. Während der Exposition oder in anderen Worten während der Anwendung der Röhrenspannung ist es möglich, den Wert des Röhrenstroms zu messen und den Wert der Heizfadentemperatur abzuleiten. Jedoch gibt es keine Mittel zur Messung der Heizfadentemperatur in den Zeiträumen außerhalb der Exposition, in anderen Worten vor und nach der Anwendung der Röhrenspannung. Somit kann mit den Regelsystemen und -verfahren nach dem Stand der Technik die Heizfadentemperatur während der Exposition, jedoch nicht zu sonstigen Zeiten geregelt werden. Außerdem führt die Tatsache, dass der Wert der Kathodentemperatur vor der Exposition unbekannt ist, ein Röntgenröhrenreaktivitätsproblem ein, wenn sich die Temperatur von der Haltetemperatur zu der Arbeitstemperatur verändert.
Darüber hinaus kann die Heizfadentemperatur driften, weil der Kathodenheizfaden bei einer Haltetemperatur gehalten wird, ohne dass diese Temperatur gemessen werden kann. In der Tat variieren der Fadenheizstrom und die Fadenwärme konstante mit der Temperatur. Diese nicht messbaren Variationen können eine Drift der Heizfadentemperatur einführen. Falls die Heizfadentemperatur die Haltetemperatur übersteigt, besteht eine Gefahr der Herbeiführung einer unerwünschten Emission von Röntgenstrahlen, wenn die Exposition aus ist, was eine nutzlose Bestrahlung des Patienten zur Folge hat, die insbesondere bei einem System, das auf dem medizinischen Gebiet eingesetzt wird, unakzeptabel ist. Es versteht sich, dass die Temperatur des Heizfadens ein Mittel zur Regulierung des Emissionsvermögens der Röntgenröhre bietet.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zur Strahlungsemissionsregelung dar, das wenigstens einen der Nachteile der vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren überwindet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Temperaturregelungssystem für einen Heizfaden einer Kathode einer Strahlungsröhre, wobei der Heizfaden einen Heizstrom führt, um den Faden aufzuheizen, und wobei das Regelungssystem eine Rückkopplungsschleife, die einen gemessenen Wert des Heizstroms an den Eingang des Regelungssystems zurückgibt, sowie eine Einrichtung zur Berechnung eines Wertes des Heizstroms, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, um die Temperatur des Heizfadens zu regeln, unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms aufweist.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ferner ein Temperaturregelungsverfahren für einen Heizfaden einer Kathode einer Strahlungsröhre, wobei der Heizfaden einen Heizstrom führt, um den Heizfaden aufzuheizen, wobei das Verfahren aufweist, dass der Wert des Heizstroms, der in dem Heizfaden fließt, gemessen und ein Wert des Heizstroms, der dem Heizfaden zur Regelung der Fadentemperatur zugeführt werden soll, unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms berechnet wird, wobei der gemessene Wert des Heizstroms über eine Rückkopplungsschleife eines Regelungssystems zurückgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere charakteristische Eigenschaften und Vorteile des Regelungsverfahrens und -systems erschließen sich näher nach dem Lesen der folgenden Beschreibung, die lediglich veranschaulichend und keinesfalls beschränkend ist und die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden muss, in denen zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung einer Röntgenröhre, die im Zusammenhang mit einem Regelungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
2 ein allgemeines Blockschaltbild einer Röntgenröhre, die mit dem Regelungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Regelungsmoduls des Regelungssystems;
4 ein Blockschaltbild eines ersten Teils der ersten Ausführungsform des Regelungsmoduls;
5 ein Blockschaltbild eines zweiten Teils der ersten Ausführungsform des Regelungsmoduls;
6 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Regelungsmoduls;
7 ein Blockschaltbild eines Teils der zweiten Ausführungsform des Regelungsmoduls;
8 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des Regelungsmoduls und
9 ein Blockschaltbild eines Teils der dritten Ausführungsform des Regelungsmoduls.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bevor mit der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen des Regelungssystems und -verfahrens begonnen wird, müssen die Begriffe des „stabilen Zustands" und „Übergangszustands" sowie der Begriff des Emissionsvermögens der Röntgenröhre näher beschrieben werden.
Das Regelungssystem weist Modelle (statisches Modell und dynamisches Modell) auf, die insbesondere zur Vorhersage eines Temperaturzustands des Heizfadens unter Verwendung von Eingangssignalen (die nachstehend näher beschrieben sind) verwendet werden.
Der Temperaturzustand des Heizfadens ist die Temperatur des Heizfadens in einem stabilen Zustand. Wenn der Heizfaden unter Verwendung eines konstanten Wertes des Heizstroms gespeist wird, steigt die Heizfadentemperatur an (dies ist der Übergangszustand) und stabilisiert sich anschließend (dies ist der stabile Zustand). Die verwendeten Modelle sagen oder bestimmen die Heizfadentemperatur im stabilen Zustand voraus. Diese Temperatur des Heizfadens im stabilen Zustand entspricht einem äquivalenten Heizstrom im stabilen Zustand, der nachfolgend mit I_{fil_eq} bezeichnet ist, multipliziert mit einer Konstante. In der Praxis liefern die dynamischen und statischen Modelle aus Einfachheitsgründen dieses Heizstromäquivalent im stabilen Zustand I_{fil_eq} und nicht die Heizfadentemperatur im stabilen Zustand. Der Leser wird ohne weiteres verstehen, dass der berechnete äquivalente Heizstrom im stabilen Zustand I_{fil_eq} gleich dem Heizstrom I_fil ist, der in dem Heizfaden nur im stabilen Zustand fließt.
Der tatsächlich in dem Heizfaden umlaufende Heizstrom hängt von dem spezifischen Widerstand des Heizfadens ab. Der spezifische Widerstand des Heizfadens hängt von der Heizfadentemperatur ab. Da die Heizfadentemperatur sich während des Übergangszustands verändert, variiert der tatsächlich in dem Faden geführte Heizstrom ebenfalls während des Übergangszustands. Während des Übergangszustands ist der Heizstrom I_fil, der tatsächlich in dem Faden fließt, nicht gleich dem äquivalenten Heizstrom im stabilen Zustand. Während des stabilen Zustands verändert sich die Heizfadentemperatur nicht mehr, so dass folglich der tatsächlich in dem Heizfaden fließende Heizstrom fest oder unveränderlich ist. Im stabilen Zustand ist der tatsächlich in dem Heizfaden fließende Heizstrom gleich dem äquivalenten Heizstrom im stabilen Zustand, der für die Heizfadentemperatur im stabilen Zustand kennzeichnend ist.
Die in dem Regelungssystem verwendeten Modelle stellen ein Mittel oder einen Weg zur Bestimmung des Wertes des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand (der gleich dem mit einer Konstante multiplizierten thermischen Zustand des Heizfadens ist) bereit. Dieser Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand repräsentiert die Heizfadentemperatur (im stabilen Zustand).
Es ist ferner wünschenswert, das Emissionsvermögen der Röntgenröhre näher zu erläutern. Der Leser wird bemerken, dass die Kenntnis der äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand und der Röhrenspannung, die der Röntgenröhre zugeführt wird, ein Mittel zur Vorhersage des Emissionsvermögens der Röntgenröhre bietet. Demgemäß steht die Heizfadentemperatur im stabilen Zustand in Beziehung mit dem Heizstrom im stabilen Zustand und dem Emissionsvermögen der Röhre für eine bestimmte Röhrenspannung. Eine Regelung des Heizfadenstroms durch das Regelungssystem ergibt ein Mittel zur Regelung der Heizfadentemperatur und deshalb zur Regelung des Emissionsvermögens der Röntgenröhre.
1 veranschaulicht eine Röntgenröhre 1, die im Zusammenhang mit einem Regelungssystem 2 eingesetzt wird, das eine Regelung der Röntgenstrahlemission in einer Röntgenröhre bewerkstelligt. Die Röntgenröhre weist eine Kathode 3 und eine Anode 4, beispielsweise eine rotierende Anode, auf. Die Kathode 3 ist entweder eine direkte Kathode oder eine indirekte Kathode. Die Kathode 3 weist vorzugsweise einen Satz einzelner Drähte auf, von denen zu einem gegebenen Zeitpunkt einer aktiviert ist. In allen Fällen wird die Temperatur durch einen Heizfaden 22 erhöht, der in 1 alleine veranschaulicht ist. Der Heizfaden wird gemäß einem Heizstrom I_fil, der in diesem fließt, erhitzt. Wenn ein Generator an den Anschlüssen der Kathode 3 und der Anode 4 eine (als die Röhrenspannung kV bezeichnete) Hochspannung erzeugt, wird durch den Generator der Röhrenstrom mA festgesetzt, der die Röhrenspannung kV hervorbringt. Der Röhrenstrom mA durchläuft den Raum zwischen der Kathode 3 und der Anode 4 in Form eines Elektronenstrahls, der auf einen Brennfleck oder Fokus der Anode auftrifft, wodurch eine Emission einer Röntgenstrahlung 5 bewirkt wird, die zur Erzeugung eines Radiogramms verwendet wird.
Das Regelungssystem weist einen Mikroprozessor 6 auf, der mit einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 8, einem Programmspeicher 9 und einem Datenspeicher 10 über einen Adress-, Daten- und Befehlsbus 7 verbunden ist. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 8 ist dazu eingerichtet, Befehle von einer (nicht veranschaulichten) Mensch/Maschinen- Schnittstelle zu empfangen, um den Betrieb der Röhre (Röntgenstrahlenhärte und Röntgenstrahlenrate) anzupassen. Ein in dem Programmspeicher 9 enthaltenes Programm 11 stellt eine Einrichtung bereit, die dazu dient, den Mikroprozessor 6 zu veranlassen, eine Folge von Operationen auszuführen, so dass die Röntgenstrahlung bei einem genau erwarteten Wert unveränderlich ist.
2 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild des Regelungssystems 2 und der Röntgenröhre 1. Die Röntgenröhre 1 ist von der gleichen Art wie diejenige, die in 1 veranschaulicht ist. Das Regelungssystem stellt eine Einrichtung zur Regelung der Emission von Röntgenstrahlen durch Regelung der Temperatur des Heizfadens bereit. Das Regelungssystem gibt einen Wert des Heizstroms aus, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, I^* _fil. Dieser Wert des Heizstroms wird an dem Eingang einer als Heizfadenregler bezeichneten Steuereinrichtung 14 empfangen. Der Heizfadenregler 14 versorgt den Heizfaden 22 der Kathode 16 mit dem dem Heizfaden zuzuführenden Heizstrom I^* _fil.
Das Regelungssystem empfängt von dem Benutzer benötigte Werte der Röhrenspannung kV* und des Röhrenstroms mA* als Eingaben oder Eingangsgrößen. Das Regelungssystem enthält ferner zwei Rückkopplungsschleifen 100, 101, die gemessene Werte des Stroms an den Eingang des Regelungssystems zurückführen. Die erste Rückkopplungsschleife 100 gibt einen gemessenen Wert des Heizstroms I_fil, der in dem Heizfaden fließt, an den Eingang des Regelungssystems zurück. Der gemessene Wert des Heizstroms I_fil wird durch einen Sensor 20 gemessen, der mit dem Heizfaden 20 in Reihe angeordnet ist. Der gemessene Wert des Heizstroms I_fil, wie er durch die erste Rückkopplungsschleife 100 zurückgegeben wird, wird durch das Regelungssystem 2 dazu verwendet, das Emissionsvermögen der Röhre 1 zwischen Expositionen (in anderen Worten, wenn die Röntgenröhre keine Röntgenstrahlen emittiert) zu regeln. Die zweite Rückkopplungsschleife 101 gibt einen gemessenen Wert des Röhrenstroms mA an den Eingang des Regelungssystems 2 zurück. Dieser gemessene Wert des Röhrenstroms mA wird mit einem Sensor 19 gemessen, der mit dem Generator 18 in Reihe platziert ist. Der gemessene Wert des Röhrenstroms mA, der durch die zweite Rückkopplungsschleife 101 an den Eingang zurückgeführt wird, wird durch das Regelungssystem 2 dazu verwendet, das Emissionsvermögen der Röhre 1 während der Expositionen zu regeln. Der durch die erste Rückkopplungsschleife 100 zurückgegebene gemessene Wert des Heizstroms I_fil kann ferner dazu verwendet werden, das Emissionsvermögen der Röhre 1 während der Expositionen zu regeln.
Das Regelungssystem ist in der Lage, das Emissionsvermögen der Röntgenstrahlungsröhre (zu jedem beliebigen Zeitpunkt) durch eine dynamische Regelung der Temperatur des Heizfadens dynamisch zu regeln. Diese dynamische Regelung des Emissionsvermögens der Röntgenröhre wird aufgrund der ersten Rückkopplungsschleife 100 erzielt (die den gemessenen Wert des Heizstroms I_fil, der in dem Heizfaden fließt, als Eingangsgröße zurückgibt).
3 umfasst ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines Regelungsmoduls 11 veranschaulicht, das in dem Regelungssystem 2 verwendet wird. Die besondere Architektur des Regelungsmoduls nach 3 ergibt eine Einrichtung zur Schätzung des Röhrenstroms zu einer beliebigen Zeit. Sie wird verwendet, um die Temperatur des Heizfadens 22 zwischen Expositionen zu regeln. Während einer Bestrahlung des Patienten regelt ein als Korrektor bezeichneter Regler den Röhrenstrom. Wenn keine Bestrahlung des Patienten stattfindet, ist die Röntgenstrahlenemission durch eine Schätzeinrichtung des Wärmeverhaltens des Heizfadens gesteuert. Diese Topologie ist für preiswerte Systeme nützlich, weil sie keine großen Echtzeitkapazitäten erfordert.
Das Regelungsmodul weist ein statisches Röhrenmodell S, ein dynamisches Röhrenmodell D, eine erste Subtraktionseinrichtung 12 und eine zweite Subtraktionseinrichtung 13, einen ersten Korrektor oder Regler C1, einen zweiten Korrektor oder Regler C2 und einen Schalter 21 auf. Dieses Regelungsmodul ist durch ein Programm gebildet, das in dem Programmspeicher 9 des Regelungssystems implementiert ist. Jedoch kann diese Schaltung auch analog mittels elektronischer Komponenten ausgeführt sein.
Das Regelungssystem wird mit der Röntgenröhre 15 verwendet, die eine Kathode 16 und eine Anode 17 aufweist. Die Anschlüsse der Anode 17 und der Kathode 16 sind an einen Generator 18 angeschlossen, der die Röhrenspannung erzeugt.
Das statische Modell S, das von einem Wert der Röhrenspannung und einem Wert des Röhrenstroms startet, wird dazu verwendet, den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand vorherzusagen. Dieses Modell, das an sich von Fachleuten bekannt ist (vgl. Französische Patentanmeldung 03 00368, die der US 2005/0084070 A1 entspricht), ist durch eine Übertragungsfunktion gebildet, die den natürlichen Logarithmus ln des Wertes des Röhrenstroms als Funktion eines analytischen Polynomausdrucks zweiter Ordnung in Abhängigkeit von dem Heizstrom im stabilen Zustand und erster Ordnung in Abhängigkeit von der Röhrenspannung ergibt. Dieser Polynomausdruck ist durch die folgende Formel gegeben: ln(mA) = aIfil_eq 2 ln(kV) + bIfil_eq 2 + CIfil_eq ln(kV) + dIfil_eq + e ln(kV) + f,wobei:
a, b, c, d, e und f Koeffizienten für eine bestimmte Röhre darstellen und bekannt sind, wenn diese Röhre kalibriert worden ist;
I_{fil_eq} den Heizstrom des Kathodenheizfadens im stabilen Zustand darstellt;
kV die Röhrenspannung darstellt und
mA der Röhrenstrom ist.
Die Koeffizienten „a" bis „f" des statischen Modells werden bestimmt, indem eine Anzahl von Kalibrierungsuntersuchungen durchgeführt wird, während derer die Werte der Röhrenspannung und des Heizstroms verändert werden, um den Wert der Röhrenspannung (beispielsweise unter Verwendung eines parallel zu den Anschlüssen der Anode und der Kathode angeordneten Spannungsmessers), den Wert des Heizstroms (beispielsweise unter Verwendung eines in Reihe mit dem Heizfaden angeordneten Strommessers) und den entsprechenden Wert des Röhrenstroms (beispielsweise unter Verwendung eines in Reihe mit dem Generator 18 platzierten Amperemeters) für jede Veränderung zu erfassen.
Es versteht sich, dass das statische Modell eine Be ziehung zwischen dem Röhrenstrom, der Röhrenspannung und dem Heizstrom herstellt und dass dieses Modell folglich dazu verwendet werden kann, den Wert einer dieser drei Größen (I_{fil_eq} oder mA oder kV) vorherzusagen, wenn die Werte der beiden anderen Größen bekannt sind.
Das dynamische Modell D stellt eine Einrichtung zur Vorhersage des Wertes des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} in Abhängigkeit von dem momentanen Wert des in dem Heizfaden fließenden Heizstroms bereit. Es sollte daran erinnert werden, dass der Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand für die Temperatur des Heizfadens im stabilen Zustand kennzeichnend ist. Somit liefert das dynamische Modell eine Antwort auf die Frage: „wenn ich dem Heizfaden einen Heizstrom I_fil zuführe, wie wird die Heizfadentemperatur im stabilen Zustand sein?". Dieses Modell, das von Fachleuten bekannt ist (vgl. Französische Patentanmeldung 03 501 62, die der am 7. Mai 2004 eingereichten US-Anmeldung 10/841 134 entspricht), ist eine Übertragungsfunktion, die verwendet werden kann, um die zeitliche Ableitung d/dt des Wertes des Heizstroms im stabilen Zustand in Form einer Funktion eines analytischen Polynomausdrucks zweiter Ordnung in Abhängigkeit von dem äquivalenten Heizstrom im stabilen Zustand I_{fil_eq} und zweiter Ordnung in Abhängigkeit von dem Heizstrom I_fil zu erhalten. Dieser Polynomausdruck ist durch die folgende Formel gebildet:
wobei
a, b, c und d Koeffizienten für eine bestimmte Röhre bilden und bekannt sind, wenn diese Röhre kalibriert worden ist;
I_{fil_eq} den äquivalenten Heizstrom für den Kathodenheizfaden im stabilen Zustand darstellt und
I_fil der in dem Faden fließende Heizstrom ist.
Die Koeffizienten a bis d des dynamischen Modells werden bestimmt, indem eine Anzahl von Kalibrierungsexperimenten durchgeführt werden. Wie beobachtet werden kann, liefert diese Gleichung die Veränderung dI_{fil_eq} des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} für ein Zeitintervall dt. Der äquivalente Heizstrom im stabilen Zustand I_{fil_eq} wird durch Berechnung der zuvor angegebenen Gleichung in Echtzeit (in anderen Worten für sehr kurze Zeitintervalle) und Addition der berechneten Veränderung dI_{fil_eq} zu dem vorhergehenden Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} erhalten.
Wenn die Röntgenröhre gezündet ist, gilt I_fil= 0 und dI_{fil_eq}/dt = 0 somit I_{fil_eq} = 0.
Nach dem Zeitintervall dt wird die Veränderung dI_{fil_eq} des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand berechnet und diese Veränderung zu dem vorhergehenden Wert des Heizstroms addiert: Ifil_eq(t = dt) = Ifil_eq(vorher) + dIfil_eq = 0 + dIfil_eq.
Anschließend wird die Veränderung dI_{fil_eq} des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand alle dt berechnet und diese Veränderung zu dem vorherigen Wert des Heizstroms addiert: Ifil_eq (t = 2dt) = Ifil_eq (vorher) + dIfil_eq = Ifil_eq (t = dt) + dIfil_eq, Ifil_eq (t = 3dt) = Ifil_eq (vorher) + dIfil_eq = Ifil_eq (t = 2dt) + dIfil_eq, Ifil_eq (t = 4dt) = Ifil_eq (vorher) + dIfil_eq = Ifil_eq (t = 3dt) + dIfil_eq, und so weiter.
Der Wert des äquivalenten Stroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} kann zu einem beliebigen Zeitpunkt bekannt sein, indem der Polynomausdruck, der verwendet wird, um dI_{fil_eq}/dt zu erhalten, in Echtzeit berechnet wird.
Die erste und die zweite Subtraktionseinrichtung werden jeweils dazu verwendet, eine Differenz zwischen zwei Eingangswerten zu berechnen. Bei jeder Subtraktionseinrichtung wird das Ergebnis der Differenzbildung zu dem Ausgang der Subtraktionseinrichtung übermittelt.
Der erste und der zweite Regler C1 und C2 werden dazu verwendet, die Genauigkeits-, Stabilitäts- und Geschwindigkeitseigenschaften des Regelungsmoduls zu verbessern. Diese Regler C1 und C2 sind beispielsweise PI-(Proportional-Integral-)Regler, wie sie für einen Fachmann allgemein bekannt sind, oder sonstige entsprechende Regler. Der erste Regler C1 empfängt einen Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand als Eingangsgröße und sendet einen Wert des Heizstroms, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, als Ausgangsgröße aus. Der zweite Regler empfängt einen Wert des Röhrenstroms als Eingangsgröße und sendet einen Wert des Heizstroms, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, als Ausgangsgröße aus.
Der Schalter 21 schaltet zwischen einem ersten Zweig der Schaltung und einem zweiten Zweig der Schaltung um, wie dies nachstehend beschrieben ist. Es ist zu bemerken, dass die Röntgenröhre in dem gepulsten Modus eingesetzt wird, so dass in anderen Worten eine Folge von Patientenexpositionen herbeigeführt wird. Für jede Patientenexposition ist es bekannt, wann die Exposition beginnt: entweder drückt der Benutzer einen Druckknopf, um die Exposition zu triggern, oder der Prozessor sendet ein Steuerungssignal zu dem Schalter in dem Zeitpunkt, in dem er einen Befehl zu dem Generator übermittelt, um die Röhrenspannung kV zu erzeugen. Zu Beginn einer Exposition schaltet der Schalter zu dem zweiten Regler C2 um. Wenn die Exposition endet, schaltet der Schalter zu dem ersten Regler C1 um.
Ein Fadenregler 14 steuert in effektiver Weise die Aufheizung des Heizfadens. Der Heizfadenregler versorgt den Kathodenheizfaden mit dem Heizstrom, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, um die Temperatur von der Haltetemperatur zu der Arbeitstemperatur und umgekehrt zu verändern.
Die Anordnung mit dem statischen Modell S und dem dynamischen Modell D bildet einen sogenannten Beobachter. Ein Beobachter ist ein mathematisches Modell eines physikalischen Prozesses. Beispielsweise kann dieser Beobachter ein iteratives nicht lineares Filterverfahren, beispielsweise ein erweitertes Kalman-Filter verwenden.
Das Funktionsprinzip der Röntgenröhre, die in dem Regelungssystem eingesetzt wird, in dem das Regelungsmodul die vorstehend beschriebenen Elemente enthält, ist nachstehend mit Bezug auf 3, 4 und 5 beschrieben.
Die Werte der Röhrenspannung kV* und des Röhrenstroms mA*, die von dem Benutzer benötigt werden, werden an dem Eingang des Regelungsmoduls empfangen. Diese Werte können von Hand durch den Benutzer oder automatisch, beispielsweise unter Verwendung automatischer Luminanz- oder Emissionssteuerungsschleifen (ABC-Schleifen) eingegeben werden. Wenn die Exposition auf den Patienten angewandt wird, erzeugt der Generator 18 die Röhrenspannung kV, für die der (gemessene) Wert ungefähr dem erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* entspricht. Der Schalter 21 wechselt zu dem zweiten Regler C2. Der aktive Teil der Schaltung, wie sie in 3 veranschaulicht ist, entspricht dann der Schaltung nach 4. Die zweite Subtraktionseinrichtung 13 empfängt den erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* als Eingangsgröße und einen gemessenen Wert des Röhrenstroms mA. Der gemessene Wert des Röhrenstroms mA entspricht dem Röhrenstrom, der tatsächlich zwischen der Anode 17 und der Kathode 16 der Röntgenröhre 15 fließt. Der gemessene Wert des Röhrenstroms mA kann unter Verwendung eines Sensors 19, beispielsweise eines Amperemeters, der in Reihe mit dem Generator 18 angeordnet ist, gemessen werden. Die zweite Subtraktionseinrichtung 13 subtrahiert den gemessenen Wert des Röhrenstroms mA von dem erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* und sendet das Ergebnis der Subtraktion „mA* – mA" zu dem Ausgang. Das Ergebnis dieser Subtraktion entspricht dem Fehler zwischen dem tatsächlich zwischen der Anode und der Kathode fließenden Röhrenstrom und dem Röhrenstrom, der von dem Benutzer benötigt wird.
Der zweite Regler C2 empfängt den von der zweiten Subtraktionseinrichtung 13 ausgegebenen Fehler „mA* – mA" als Eingangsgröße und sendet den Wert des Heizstroms, der dem Heizfaden zugeführt werden soll, I^* _fil, zu dem Ausgang, um den Fehler zwischen dem gemessenen Wert des Röhrenstroms mA und dem benötigten Wert des Röhrenstroms mA* zu korrigieren.
Der Fadenregler 14 empfängt den von dem zweiten Regler C2 ausgegebenen Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _fil als Eingangsgröße und erzeugt den zugehörigen Heizstrom I_fil.
Deshalb wird während der Exposition des Patienten die Temperatur des Heizfadens derart geregelt, um den von dem Benutzer benötigten Röhrenstrom zu erhalten.
An dem Ende der Exposition des Patienten stoppt der Generator die Zufuhr einer Spannung zu der Röntgenröhre. Der Sensor 19 ist dann nicht mehr in der Lage, den Wert des Röhrenstroms zu erfassen (weil kV = 0 an den Generatoranschlüssen). Der Schalter 21 schaltet zu dem ersten Regler C1 hinüber. Der aktive Teil der in 3 veranschaulichten Schaltung entspricht dann der Schaltung, wie sie in 5 veranschaulicht ist.
Das statische Modell S empfängt den erforderlichen Wert des Röhrenstroms kV* und des Röhrenstroms mA* als Eingangsgrößen und berechnet den zugehörigen Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I^* _{fil_eq}.
Das dynamische Modell D empfängt den gemessenen Wert des Heizstroms als Eingangsgröße unter Verwendung eines Sensors 20 (beispielsweise unter Verwendung eines in Reihe mit dem Heizfaden 22 angeordneten Amperemeters) und berechnet den thermischen Zustand des entsprechenden Heizfadens 22. Es gibt den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand aus (der dem mit einer Konstante multiplizierten thermischen Zustand des Heizfadens entspricht).
Die erste Subtraktionseinrichtung 12 nimmt den erforderlichen Wert des Heizstroms I^* _{fil_eq} als Ausgangssignal von dem statischen Modell S und den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand als Ausgangssignal von dem dynamischen Modell entgegen. Die erste Subtraktionseinrichtung 12 subtrahiert den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} von dem erforderlichen Wert des Heizstroms I^* _{fil_eq} und übermittelt das Ergebnis "I^* _{fil_eq} – I_{fil_eq}" dieser Subtraktion zu dem Ausgang. Das Ergebnis dieser Subtraktion entspricht dem Fehler zwischen dem tatsächlich in dem Heizfaden fließenden Heizstrom und dem von dem Benutzer benötigten Heizstrom.
Der erste Regler C1 nimmt die Fehlerausgabe „I^* _{fil_eq} – I_{fil_eq}" von der ersten Subtraktionseinrichtung 12 entgegen und übermittelt den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _{fil_eq} zu dem Ausgang.
Der Fadenregler 14 nimmt den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _fil, wie er von dem zweiten Regler C2 ausgegeben wird, entgegen und erzeugt den zugehörigen Heizstrom I_fil.
Somit wird die Heizfadentemperatur mit der in den 3, 4 und 5 veranschaulichten Schaltung in einer geschlossenen Schleife zu allen Zeitpunkten (dynamisch) ge regelt, was die Regelung schnell macht (die Regelungszeit beträgt nicht mehr als 400ms) im Gegensatz zu der Regelung der Temperatur des Heizfadens, die mit einer offenen Schleife durchgeführt wird und deshalb sehr langsam abläuft (ein paar Sekunden beträgt).
Deshalb ist durch die besondere Architektur des vorstehend beschriebenen Regelungsmoduls eine Einrichtung zur Regelung der Temperatur der Röntgenröhre durch Treffen von Temperaturvorhersagen oder -vorausbestimmungen geschaffen. Diese Temperaturvorhersagen stehen in Beziehung mit dem Elektronenstrahl, der selbst mit der Röntgenstrahlemission in Beziehung steht.
Deshalb wird mit der vorstehend dargestellten Schaltung die Röntgenstrahlemission während einer Exposition und zwischen Patientenexpositionen durch Regelung der Temperatur des Heizfadens in Echtzeit geregelt.
6 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Regelungsmoduls 11, das in dem Regelungssystem 2 verwendet wird. Die besondere Architektur des Regelungsmoduls nach 6 ergibt eine Einrichtung zur Schätzung des Wertes des Röhrenstroms. Das dynamische Modell wird verwendet, um den wirklichen Wärmezustand des Heizfadens zu schätzen, während das statische Modell dazu verwendet wird, den Wert des Röhrenstroms zu schätzen. Es wird ein Beobachter vorgeschlagen, um zu verhindern, dass der Röhrenstrom während der Exposition abdriftet. Diese Architektur benötigt große Echtzeitkapazitäten, wobei jedoch diese Architektur beim starken Störrauschen nützlich ist und diese Architektur außerdem lediglich einen einzelnen Regler verwendet.
Das Regelungsmodul weist ein statisches Röhrenmodell S, eine erste Subtraktionseinrichtung 23, eine zweite Subtraktionseinrichtung 24, eine dritte Subtraktionseinrichtung 25, einen Korrektor oder Regler C, ein dynamisches Röhrenmodell D und ein Verstärkungsmodul G auf. Dieses Regelungsmodul ist durch ein Programm gebildet, das in dem Programmspeicher 9 des Regelungssystems implementiert ist. Jedoch kann diese Schaltung auch analog mit Elektronikkomponenten realisiert sein.
Das Regelungssystem wird mit der Röntgenröhre 15, die eine Kathode 16 und eine Anode 17 aufweist, eingesetzt. Die Anschlüsse der Anode 17 und der Kathode 16 sind mit einem Generator 18 verbunden, der die Röhrenspannung kV erzeugt. Die unterschiedlichen Elemente des Regelungsmoduls haben die gleichen Charakteristika wie die vorstehend beschriebenen (statischen und dynamischen Modelle, Regler, etc.). Diese Ausführungsform betrifft hauptsächlich das Verstärkungsmodul G. Das Verstärkungsmodul stellt sicher, dass der durch das dynamische Modell geschätzte Heizstrom stets genau ist. Das Verstärkungsmodul empfängt ein Signal, das einem Wert entspricht, als Eingangssignal und multipliziert diesen Wert mit einem Koeffizienten. Dieser Koeffizient ist eine Kalman-Optimalverstärkung. Der Koeffizient des Verstärkungsmoduls entspricht einem von null verschiedenen Wert während der Expositionen und ist zwischen den Expositionen gleich null.
Die das statische Modell S, das Verstärkungsmodul G, das dynamische Modell D und die erste sowie die zweite Subtraktionseinrichtung 23, 24 enthaltende Anordnung bildet den Beobachter. Wie vorstehend beschrieben, verwendet dieser Beobachter beispielsweise ein iteratives nicht lineares Filterverfahren, beispielsweise ein erweitertes Kalman-Filter.
Das Funktionsprinzip der Röntgenröhre, die gemeinsam mit dem Regelungssystem eingesetzt wird, das die zweite Ausführungsform des Regelungsmoduls enthält, ist nun nachstehend mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
Die Werte der Röhrenspannung kV* und des Röhrenstroms mA*, die von dem Benutzer benötigt werden, werden an dem Eingang des Regelungsmoduls empfangen. Zwischen den Patientenexpositionen (zwischen oder nach der Anwendung der Expositionen) erzeugt der Generator 18 keine Spannung für die Röntgenröhre. Der Sensor 19 ist dann nicht mehr in der Lage, den Röhrenstrom zu messen (da kV = 0 an den Generatoranschlüssen). Der Verstärkungsfaktor des Verstärkungsmoduls wird gleich null gesetzt. Der aktive Teil der in 6 veranschaulichten Schaltung entspricht dann der in 7 veranschaulichten Schaltung.
Das dynamische Modell D nimmt den gemessenen Wert des Fadenheizstroms I_fil (wie er mit dem Sensor 20 erfasst wird) als die Eingangsgröße entgegen und berechnet den zugehörigen thermischen Zustand des Heizfadens 22. Das dynamische Modell übermittelt den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq} zu dem Ausgang. Dieser Wert wird an dem Eingang des statischen Modells S empfangen.
Das statische Modell S nimmt an dem Eingang den erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* und den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq}, wie er von dem dynamischen Modell ausgegeben wird, entgegen und berechnet einen geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ.
Die dritte Subtraktionseinrichtung 25 nimmt den erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* und den geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ, wie er von dem statischen Modell S ausgegeben wird, entgegen. Die Subtraktionseinrichtung subtrahiert den geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ von dem erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* und übermittelt das Ergebnis „mA* – mÂ" dieser Subtraktion zu dem Ausgang. Das Ergebnis dieser Subtraktion entspricht dem Fehler zwischen dem tatsächlich zwischen der Anode und der Kathode fließenden Röhrenstrom und dem Röhrenstrom, der von dem Benutzer benötigt wird.
Der Regler C nimmt den von der dritten Subtraktionseinrichtung 25 ausgegebenen Fehler „mA* – mÂ" entgegen und übermittelt den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _fil zu dem Ausgang.
Der Fadenregler 14 empfängt den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _fil, wie er von dem Regler C ausgegeben wird, und erzeugt den zugehörigen Heizstrom I_fil.
Der aktive Teil der Schaltung entspricht dann der in 6 veranschaulichten Schaltung.
Der Sensor 19 erfasst die Stärke des Röhrenstroms mA zwischen der Anode 17 und der Kathode 16 und übermittelt das gemessene Ergebnis zu dem Ausgang. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkungsmoduls wird gleich einem von null verschiedenen Wert festgesetzt. Der gemessene Wert des Röhrenstroms mA, wie er von dem Sensor 19 ausgegeben wird, und der geschätzte Wert des Röhrenstroms mÂ, wie er von dem statischen Modell S ausgegeben wird (der geschätzte Wert, wie er in dem vorhergehenden Iterationsschritt durch das statische Modell berechnet worden ist) werden an dem Eingang der ersten Subtraktionseinrichtung 23 empfangen. Die erste Subtraktionseinrichtung 23 subtrahiert den gemessenen Wert des Röhrenstroms mA von dem geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ und übermittelt das Ergebnis „mÂ – mA" zu dem Ausgang. Dieses Ergebnis „mÂ – mA" repräsentiert den Fehler zwischen dem geschätzten Röhrenstrom mÂ und dem gemessenen oder erfassten Röhrenstrom mA.
Das Verstärkungsmodul G (dessen Verstärkungsfaktor während der Exposition ungleich null ist) nimmt das von der ersten Subtraktionseinrichtung 23 ausgegebene Ergebnis entgegen, multipliziert dieses mit dem Verstärkungsfaktor und gibt das Ergebnis dieser Multiplikation aus.
Die zweite Subtraktionseinrichtung 24 nimmt den von dem Verstärkungsmodul G ausgegebenen Wert und den gemessenen Wert des Heizstroms I_fil, wie er von dem zweiten Sensor 20 ausgegeben wird, an dem Eingang entgegen. Die zweite Subtraktionseinrichtung 24 subtrahiert den von dem Verstärkungsmodul G ausgegebenen Wert von dem gemessenen Wert des Heizstroms I_fil und übermittelt das Ergebnis der Subtraktion zu dem Ausgang.
Das dynamische Modell D nimmt das von der zweiten Subtraktionseinrichtung 24 ausgegebene Ergebnis an dem Eingang entgegen und berechnet den Wert des äquivalenten Heizstroms in dem entsprechenden stabilen Zustand I_{fil_eq}.
Das statische Modell S nimmt (an dem Eingang) den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand I_{fil_eq}, wie er von dem dynamischen Modell D ausgegeben wird, und den erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* entgegen und berechnet den geschätzten Wert des zugehörigen Röhrenstroms mÂ. Es sollte daran erinnert werden, dass das statische Modell S die Beziehung zwischen dem Heizstrom, der Röhrenspannung und dem Röhrenstrom bestimmt. Falls zwei dieser drei Größen bekannt sind, kann das statische Modell somit die dritte vorausberechnen.
Das Ausgangssignal von dem statischen Modell wird zuerst von der ersten Subtraktionseinrichtung 23 (wie vorstehend beschrieben) und auch von der dritten Subtraktionseinrichtung 25 empfangen. Die dritte Subtraktionseinrichtung 25 empfängt den erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* und den geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ, wie er von dem statischen Modell S ausgegeben wird, als Eingangsgrößen. Die dritte Subtraktionseinrichtung 25 subtrahiert den geschätzten Wert des Röhrenstroms mÂ von dem erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA*. Das Ergebnis an dem Ausgang der Subtraktionseinrichtung 25 beträgt „mA* – mÂ". Dieses Ergebnis entspricht dem Fehler zwischen dem erforderlichen Röhrenstrom mA* und dem geschätzten Röhrenstrom mÂ.
Der von der dritten Subtraktionseinrichtung 25 ausgegebene Fehler „mA* – mÂ" wird dem Regler C zugeführt, der den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms I^* _fil ausgibt. Der Wert des Heizstroms, der dem Heizfaden zuzuführen ist, I^* _fil, wie er von dem Regler C ausgegeben wird, wird an dem Eingang des Fadenreglers 14 empfangen, der den zugehörigen Heizstrom I_fil erzeugt.
Deshalb wird während der Exposition der Heizstrom des Heizfadens derart geregelt, um den von dem Benutzer benötigten Röhrenstrom zu erhalten.
Mit der in den 6 und 7 veranschaulichten Schaltung wird die Emission von Röntgenstrahlen während einer Exposition und zwischen den Patientenexpositionen durch Regelung der Temperatur des Heizfadens in Echtzeit geregelt. Mit der in 6 und 7 veranschaulichten Schaltung wird die Heizfadentemperatur in einer geschlossenen Schleife zu allen Zeiten (dynamisch) geregelt, wodurch sich die Regelung schnell gestaltet (die Regelungszeit beträgt nicht mehr als 400ms) im Gegensatz zu der Regelung der Temperatur des Heizfadens, die mit einer offenen Schleife und deshalb sehr langsam (innerhalb einiger Sekunden) abläuft.
Deshalb ist durch die besondere Architektur des Regelungsmoduls, wie es vorstehend beschrieben ist, eine Einrichtung geschaffen, die dazu dient, die Temperatur der Röntgenröhre zu regeln, indem Wärmevorhersagen bestimmt werden. Die Temperaturvorhersagen stehen mit dem Elektronenstrahl in Beziehung, der selbst mit der Röntgenstrahlemission in Beziehung steht. Bei Anwendung der Patientenexpositionen erzeugt der Generator 18 die Röhrenspannung kV, deren Wert ungefähr dem erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* entspricht. Zwischen der Anode und der Kathode wird ein Röhrenstrom festgesetzt.
8 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des in dem Regelungssystem 2 verwendeten Regelungsmoduls 11. Das Regelungsmodul weist ein erstes statisches Röhrenmodell S1 und ein zweites statisches Modell S2, eine erste Subtraktionseinrichtung 31, eine zweite Subtraktionseinrichtung 32, eine dritte Subtraktionseinrichtung 33, einen Korrektor oder Regler C, ein dynamisches Modell D und ein Verstärkungsmodul G auf. Dieses Regelungsmodul ist durch ein Programm gebildet, das in dem Programm speicher 9 des Regelungssystems 2 implementiert ist. Jedoch kann diese Schaltung auch analog unter Verwendung elektronischer Komponenten hergestellt werden.
Das Regelungssystem wird mit der Röntgenröhre 15 verwendet, die eine Kathode 16 und eine Anode 17 aufweist. Die Anschlüsse der Anode 17 und der Kathode 16 sind an einem Generator 18 angeschlossen, der die Röhrenspannung kV erzeugt. Die unterschiedlichen Elemente des Regelungsmoduls haben die gleichen Eigenschaften wie diejenigen, die vorstehend beschrieben sind (die statischen und dynamischen Modelle, Regler, etc.).
Die Anordnung mit den beiden statischen Modellen S1, S2, dem Verstärkungsmodul, dem dynamischen Modell D und den drei Subtraktionseinrichtungen 31, 32, 33 bilden den Beobachter, der beispielsweise ein iteratives nicht lineares Filterverfahren, beispielsweise ein erweitertes Kalman-Filter verwendet.
Das Funktionsprinzip der Röntgenröhre, die gemeinsam mit dem Regelungssystem verwendet wird, das die dritte Ausführungsform des Regelugsmoduls aufweist, ist im Zusammenhang mit den 8 und 9 beschrieben.
Die Werte der Röhrenspannung kV* und des Röhrenstroms mA*, wie von dem Benutzer benötigt, werden an dem Eingang des Regelungsmoduls empfangen. Der Generator 18 versorgt vor der Anwendung der Exposition und nach der Anwendung der Exposition die Röntgenröhre nicht mit Spannung. Der Sensor 19 ist nicht in der Lage, den Röhrenstrom zu erfassen (weil an den Generatoranschlüssen kV = 0). Der Verstärkungsfaktor des Verstärkungsmoduls beträgt 0. Der aktive Teil der in
8 veranschaulichten Schaltung entspricht dann der in 9 veranschaulichten Schaltung.
Das erste statische Modell S1 nimmt den erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* und den erforderlichen Wert des Röhrenstroms mA* als Eingangsgrößen entgegen und berechnet den erforderlichen Wert des zugehörigen Heizstroms I^* _{fil_eq} (der die erforderliche Heizfadentemperatur kennzeichnet).
Das dynamische Modell D nimmt den unter Verwendung des ersten Sensors 20 gemessenen Wert des Heizstroms I_fil als Eingangsgröße entgegen und berechnet den Temperaturzustand des zugehörigen Heizfadens 22. Es gibt den geschätzten Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand Î_{fil_eq2} als Ausgangsgröße ab.
Die erste Subtraktionseinrichtung 31 nimmt den erforderlichen Wert des Heizstroms I^* _{fil_eq}, wie er von dem statischen Model S ausgegeben wird, und den geschätzten Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand Î_{fil_eq2}, wie er von dem dynamischen Modell D ausgegeben wird, entgegen. Die erste Subtraktionseinrichtung 31 subtrahiert den geschätzten Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand Î_{fil_eq2} von dem erforderlichen Wert des Heizstroms I^* _{fil_eq}und übermittelt das Ergebnis „I^* _{fil_eq} – Î_{fil_eq2}" dieser Subtraktion zu dem Ausgang. Das Ergebnis dieser Subtraktion entspricht dem Fehler zwischen dem Heizstrom, der tatsächlich zwischen der Anode und der Kathode fließt, und dem von dem Benutzer benötigten Heizstrom.
Der Regler C empfängt den von der ersten Subtraktionseinrichtung 31 ausgegebenen Fehler „I^* _{fil_eq} – Î_{fil_eq2}" und gibt den Wert des Heizstroms I^* _fil, der dem Heizfaden 22 zuge führt werden soll, als Ausgangsgröße aus.
Der Fadenregler 14 empfängt das von dem Regler C ausgegebene Ergebnis I^* _fil und erzeugt den zugehörigen Heizstrom I_fil.
Wieder ist durch die dritte Ausführungsform des Regelungssystems eine Einrichtung zur Regelung der Temperatur des Heizfadens 22, wenn der Patient nicht einer Exposition ausgesetzt ist, geschaffen. Bei Anwendung der Patientenexposition erzeugt der Generator 18 die Röhrenspannung kV, die ungefähr der erforderlichen Röhrenspannung kV* entspricht. Zwischen der Anode 17 und der Kathode 16 wird ein Röhrenstrom festgesetzt. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkungsmoduls beträgt nicht mehr null. Der aktive Teil der Schaltung entspricht dann der in 8 veranschaulichten Schaltung.
Das zweite statische Modell S2 empfängt den erforderlichen Wert der Röhrenspannung kV* und den Wert des Röhrenstroms mA, wie er durch den zweiten Sensor 19 erfasst wird, als Eingangsgrößen und berechnet den geschätzten Wert des zugehörigen Heizstroms Î_{fil_eq1}.
Die zweite Subtraktionseinrichtung 32 nimmt den geschätzten Wert Î_{fil_eq1} des Heizstroms, wie er von dem zweiten statischen Modell S2 ausgegeben wird, und den geschätzten Wert Î_{fil_eq2} des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand, wie er von dem dynamischen Modell D ausgegeben wird (und der für den vorhergehenden Abtastwert berechnet worden ist), entgegen. Die Subtraktionseinrichtung subtrahiert den geschätzten Wert Î_{fil_eq1} des Heizstroms, wie er von dem zweiten statischen Modell S2 ausgegeben wird, von dem von dem dynamischen Modell ausgegebenen geschätzten Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand Î_{fil_eq2} und übermittelt das Ergebnis dieser Subtraktion Î_{fil_eq2 –} Î_{fil_eq1}" zu dem Ausgang.
Das Verstärkungsmodell G empfängt das von der zweiten Subtraktionseinrichtung ausgegebene Ergebnis der Subtraktion als Eingangsgröße und multipliziert dieses Ergebnis mit dem von null verschiedenen Verstärkungsfaktor. Das Ergebnis des Verstärkungsmoduls wird zu dem Eingang der dritten Subtraktionseinrichtung 33 übermittelt.
Die dritte Subtraktionseinrichtung 33 nimmt das von dem Verstärkungsmodul G ausgegebene Ergebnis entgegen und subtrahiert dieses von dem gemessenen Wert des Heizstroms I_fil, wie er von dem ersten Sensor 20 ausgegeben wird. Das Ergebnis der dritten Subtraktionseinrichtung wird zu dem Eingang des dynamischen Modells übermittelt, das die Temperatur des Heizfadens berechnet und den Wert des äquivalenten Heizstroms im stabilen Zustand zu dem Ausgang übermittelt. Die Ausgabe von dem dynamischen Modell wird zu dem Eingang der ersten und der zweiten Subtraktionseinrichtung 31, 32 übermittelt. Die erste Subtraktionseinrichtung 31 subtrahiert den von dem dynamischen Modell ausgegebenen Wert von dem Wert, der von dem ersten statischen Modell S1 ausgegeben wird. Das Ausgangssignal der ersten Subtraktionseinrichtung wird zu dem Eingang des Reglers C übermittelt, der den Wert des dem Heizfaden zuzuführenden Heizstroms abgibt. Der Fadenregler 14 nimmt das von dem Regler C ausgegebene Ergebnis I^* _fil entgegen und erzeugt den zugehörigen Heizstrom I_fil.
Deshalb wird mit der in den 8 und 9 ver anschaulichten Schaltung die Röntgenstrahlemission während der Patientenexposition sowie zwischen Patientenexpositionen durch Regelung der Temperatur des Heizfadens in Echtzeit geregelt.
Deshalb schaffen die vorstehend dargestellten unterschiedlichen Ausführungsformen des Regelungsmoduls eine Einrichtung zur Regelung der Heizfadentemperatur während der Patientenexposition sowie zwischen Patientenexpositionen.
Eine Ausführungsform eines Beobachters in einem Röntgenstrahlgenerator Jedi100Vasc1T, der eine Röntgenstrahlröhre Ultrix 160 aufweist, ist nachstehend als ein Beispiel beschrieben. Dieser Beobachter ist in Software erzeugt und in der Programmiersprache C im Gleitkommaformat (Floating Point Format) kodiert worden. Dieser Beobachter war ein erweitertes Kalman-Filter. Das Ziel für die Codierung des Beobachters war ein Mikrocontroller XPC850XT50 von Motorola. Die Abtastdauer, in anderen Worten die Zeitspanne zwischen zwei durch den Beobachter vorgenommenen Schätzungen, betrug eine Millisekunde. Die Verarbeitungsdauer, in anderen Worten die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn Eingangsdaten dem Beobachter zugeführt wurden, und dem Zeitpunkt, wenn das berechnete Ergebnis von dem Beobachter ausgegeben worden ist, betrug 0,150 Millisekunden.
Nachstehend ist eine zweite beispielhafte Ausführungsform eines Beobachters in einem Djinn-Röntgenstrahlgenerator beschrieben. Der Beobachter, der in der Sprache C geschaffen worden ist, entspricht dem in 3 veranschaulichten Beobachter (erste Ausführungsform des Regelungsmoduls). Die Zielplattform für die Codierung des Beobach ters war ein 16-bit-Festkommamikrocontroller ST10F269. Die Abtastdauer betrug fünf Millisekunden. Die Verarbeitungsdauer betrug 0,2 Millisekunden.
Die besondere Architektur des Regelungssystems (und insbesondere die Rückkopplungsschleife) kann/können dazu verwendet werden, die Temperatur des Heizfadens dynamisch zu regeln. Die dynamische Regelung der Temperatur des Heizfadens stellt eine Einrichtung zur Regelung der Emissionsfähigkeit der Strahlungsröhre bereit. Die besondere Architektur des Regelungssystems ergibt eine Strahlungsröhre, deren Strahlungsemission zu allen Zeiten gesteuert/geregelt ist.
Die besondere Architektur des Regelungssystems ergibt eine Einrichtung zur Verbesserung von Zugriffszeiten und/oder der Genauigkeit des Röhrenstroms und erzeugt automatisch den Überstrom, der erforderlich ist, um eine Änderung von der Haltetemperatur zu der Arbeitstemperatur zu bewirken. Die Kenntnis der Heizfadentemperatur zu allen Zeitpunkten stellt ein Mittel zur Veränderung der Stärke des Heizstroms in Echtzeit bereit, das die Zeitdauer, während der der Überstrom des Heizfadenstroms auftritt auf ein Minimum reduziert und die Zugriffszeit verbessert. Die besondere Architektur des Regelungssystems stellt ein Mittel zur Schaffung einer sehr reaktionsfähigen Strahlungsröhre bereit.
Nachfolgend sind den Schutzumfang nicht beschränkende Aspekte des Regelungssystems angegeben: Das System weist ferner eine Rückkopplungsschleife auf, die einen Messwert eines Röhrenstroms an den Eingang des Regelungssystems zurückführt; die Strahlungsröhre erzeugt eine Folge von Pa tientenexpositionen, wobei jede Exposition einer Bestrahlung eines Patienten durch Emission einer Strahlung entspricht, und das Regelungssystem ist in der Lage, die Temperatur des Heizfadens durch Veränderung des Heizstroms, der in dem Kathodenheizfaden fließt, zu regeln, wobei die Berechnungseinrichtung den gemessenen Wert des Heizstroms und/oder den gemessenen Wert des Röhrenstroms, der zwischen der Anode und der Kathode fließt, verwendet, um den Wert des dem Heizfaden während der Expositionen zuzuführenden Heizstroms zu berechnen oder zu schätzen, und den gemessenen Wert des Heizstroms, der in dem Heizfaden fließt, verwendet, um den zugehörigen Wert in sonstigen Zeitpunkten außerhalb der Expositionen zu berechnen oder zu schätzen; das System weist ein statisches Modell zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand unter Verwendung eines Wertes des Röhrenstroms und eines Wertes der Röhrenspannung auf; das System weist ein dynamisches Modell zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand I_{fil_eq} unter Verwendung des erfassten Wertes des Heizstroms I_fil der tatsächlich in dem Heizfaden 22 fließt auf; das System enthält wenigstens eine Subtraktionseinrichtung zur Subtraktion zweier Werte voneinander, die als Eingangsgrößen empfangen werden; das System weist wenigstens einen Korrektor oder Regler auf; das System weist wenigstens einen Schalter auf; das System weist wenigstens einen Sensor auf, der dazu dient, den Wert des Heizstroms zu erfassen; das System weist einen Fadenregler zur Versorgung des Heizfadens mit dem Heizstrom, der angewandt werden soll, auf; die Korrektoren oder Regler sind Proportional-Integral-Regler, während der wenigstens eine Sensor durch einen Amperemeter gebildet ist.
Während eine Realisierungsform der Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für einen Fachmann, dass verschiedene Veränderungen in Bezug auf die Funktion und/oder den Weg oder die Mittel und/oder das Ergebnis vorgenommen und Elemente der Erfindung durch äquivalente Mittel ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang und Rahmen der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Kern abzuweichen. Deshalb besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Realisierungsform beschränkt sein soll, wie sie hier als beste Form zur Ausführung dieser Erfindung beschrieben ist, sondern dass die Erfindung sämtliche Ausführungsformen mit umfassen soll, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen. Außerdem bezeichnet die Verwendung der Ausdrücke erste(r, s), zweite(r, s) etc. keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, vielmehr werden die Ausdrücke erste(r, s), zweite(r, s) etc. dazu verwendet, ein Element oder Merkmal von einem anderen zu unterscheiden. Ferner bezeichnet die Verwendung der Ausdrücke ein, eine, einer etc. keine Mengenbegrenzung, sondern zeigt die Gegenwart wenigstens eines des in Bezug genommenen Elementes oder Merkmals an.
Ein Temperaturregelungssystem 2 und -verfahren für einen Heizfaden 22 einer Kathode 16 einer Strahlungsröhre 15, wobei der Heizfaden 22 einen Heizstrom zur Aufheizung des Heizfadens 22 führt. Das Regelungssystem 2 ist durch eine Rückkopplungsschleife 100, die einen Messwert des Heizstroms I_fil zu dem Eingang des Regelungssystems 2 zurückführt, und eine Berechnung gebildet, die in der Lage ist, den gemessenen Wert des Heizstroms I_fil zu verwenden, um einen Wert des Heizstroms I^* _fil zu berechnen, der dem Heizfaden 22 zugeführt werden soll, um die Temperatur des Heizfadens 22 zu regeln.

Claims

Temperaturregelungssystem (2) für einen Heizfaden (22) einer Kathode (16) einer Strahlungsröhre (15), wobei der Heizfaden (22) einen Heizstrom führt, um den Heizfaden aufzuheizen, wobei das System aufweist: eine Rückkopplungsschleife (100), die einen gemessenen Wert des Heizstrom (I_fil) an den Eingang des Regelungssystems (2) zurückgibt; und eine Einrichtung zur Berechnung eines Wertes des Heizstroms (I^* _fil), der dem Heizfaden (22) zugeführt werden soll, um die Temperatur des Heizfadens (22) zu regeln, unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms (I_fil).
System nach Anspruch 1, das aufweist: eine Rückkopplungsschleife (101), die einen gemessenen Wert des Röhrenstroms (mA) zu dem Eingang des Regelungssystem (2) zurückführt.
System nach Anspruch 2, wobei: die Strahlungsröhre (15) eine Folge von Expositionen erzeugt, wobei jede Exposition der Bestrahlung eines Objektes durch Emission einer Strahlung entspricht; das Regelungssystem (2) in der Lage ist, die Temperatur des Heizfadens durch Veränderung des in dem Kathodenheizfaden (22) fließenden Heizstroms zu regeln; die Einrichtung zur Berechnung den gemessenen Wert des Heizstroms (I_fil) und/oder den gemessenen Wert des Röhren stroms (mA), der zwischen der Anode (17) und der Kathode (16) fließt, verwendet, um den Wert des Heizstroms (I^* _fil), der dem Heizfaden (22) während der Expositionen zuzuführen ist, zu berechnen; und den gemessenen Wert des Heizstroms (I_fil), der in dem Heizfaden (22) fließt, verwendet, um den zugehörigen Wert zwischen den Expositionen zu berechnen.
System nach Anspruch 1, das aufweist: ein statisches Model (S) zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand (I^* _{fil_eq}) unter Verwendung eines Wertes des Röhrenstroms (mA*) und eines Wertes der Röhrenspannung (kV*).
System nach Anspruch 1, das aufweist: ein dynamisches Modell zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand (I_{fil_eq}) unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms (I_fil), der tatsächlich in dem Heizfaden (22) fließt.
System nach Anspruch 1, das aufweist: wenigstens eine Subtraktionseinrichtung zur Subtraktion zweier Werte, die als Eingangsgrößen empfangen werden.
System nach Anspruch 1, das aufweist: wenigstens einen Regler.
System nach Anspruch 1, das aufweist: wenigstens einen Schalter.
System nach Anspruch 1, das aufweist: wenigstens einen Sensor (19, 20), der dazu dient, den Wert des Heizstroms zu erfassen.
System nach Anspruch 1, das aufweist: einen Fadenregler (14) zur Versorgung des Heizfadens (22) mit dem anzuwendenden Heizstrom (I*_fil).
System nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regler durch Proportional-Integral-Regler gebildet sind und der wenigstens eine Sensor durch einen Amperemeter gebildet ist.
Temperaturregelungsverfahren für einen Heizfaden (22) einer Kathode (16) einer Strahlungsröhre (15), wobei der Heizfaden (22) einen Heizstrom zur Aufheizung des Heizfadens führt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messung des Wertes des Heizstroms (I_fil), der in dem Heizfaden fließt, und Berechnung eines Wertes des Heizstroms (I*_fil), der dem Heizfaden zugeführt werden soll, um die Heizfadentemperatur (22) zu regeln, unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms (I_fil), wobei der gemessene Wert des Heizstroms (I_fil) durch eine Rückkopplungsschleife eines Regelungssystems zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Rückkopplungsschleife (101) einen gemessenen Wert eines Röhrenstroms (mA) zu einem Eingang des Regelungssystems (2) zurückführt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, das aufweist, dass: die Strahlungsröhre eine Folge von Expositionen erzeugt, wobei jede Exposition einer Bestrahlung eines Objektes durch Emission einer Strahlung entspricht; das Regelungssystem die Temperatur des Heizfadens durch Veränderung des in dem Kathodenheizfaden fließenden Heizstroms regelt; die Einrichtung zur Berechnung den gemessenen Wert des Heizstroms und/oder den gemessenen Wert des Röhrenstroms, der zwischen der Anode und der Kathode fließt, zur Berechnung des Wertes des dem Heizfaden während der Expositionen zuzuführenden Heizstroms verwendet und den gemessenen Wert des Heizstroms, der in dem Heizfaden (22) fließt, verwendet, um den entsprechenden Wert zwischen den Expositionen zu berechnen.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 14, das aufweist: Bereitstellung eines statischen Modells zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand unter Verwendung eines Wertes des Röhrenstroms und eines Wertes der Röhrenspannung.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 15, das aufweist: Bereitstellung eines dynamischen Modells zur Berechnung eines kennzeichnenden Wertes einer äquivalenten Heizfadentemperatur im stabilen Zustand unter Verwendung des gemessenen Wertes des Heizstroms, der tatsächlich in dem Heizfaden fließt.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 16, das aufweist: Bereitstellung wenigstens einer Subtraktionseinrichtung zur Subtraktion zweier Werte, die als Eingangsgrößen empfangen werden.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 17, das aufweist: Bereitstellung wenigstens eines Reglers. 19, Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 18, das aufweist: Bereitstellung wenigstens eines Schalters.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 19, das aufweist: Bereitstellung wenigstens eines Sensors zur Erfassung des Wertes des Heizstroms.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 20, das aufweist: Bereitstellung eines Fadenreglers zur Versorgung des Heizfadens mit dem Strom, der zugeführt werden soll.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 21, das aufweist: Bereitstellung eines Proportional-Integral-Reglers und eines Amperemeters als wenigstens einen Sensor.