DE102013206945B3 - Method and device for detecting a faulty tube current detection in an X-ray source - Google Patents

Method and device for detecting a faulty tube current detection in an X-ray source Download PDF

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DE102013206945B3
DE102013206945B3 DE201310206945 DE102013206945A DE102013206945B3 DE 102013206945 B3 DE102013206945 B3 DE 102013206945B3 DE 201310206945 DE201310206945 DE 201310206945 DE 102013206945 A DE102013206945 A DE 102013206945A DE 102013206945 B3 DE102013206945 B3 DE 102013206945B3
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    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
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Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommessung in einem Hochspannungspfad (2, 3, 6) eines mit einem Röntgengenerator (1) elektrisch verbundenen Röntgenstrahler (2) an, wobei der Röntgenstrahler (2) mit einer von dem Röntgengenerator (1) erzeugten Hochspannung (u(t)) versorgt wird, die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall der Röhrenstrommessung nach einem Hochspannungspulsende oder nach dem Abschalten der Hochspannungsversorgung wird aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate (S1) der an dem Röntgenstrahler (2) anliegenden Hochspannung (u(t)) ermittelt, wobei durch eine Abweichung der ersten Spannungsabfallrate (S1) zu einer vorgegebenen zweiten Spannungsabfallrate (S2) die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall angezeigt wird. Die Erfindung bietet den Vorteil, die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall einer Röhrenstrommessung ohne Änderung der Hardware sicher und rasch zu erkennen.The invention provides a method and associated apparatus for detecting a faulty change or failure of a tube current measurement in a high voltage path (2, 3, 6) of an X-ray source (2) electrically connected to an X-ray generator (1), wherein the X-ray source (2) the erroneous change or failure of the tube current measurement after a high-voltage pulse end or after switching off the high-voltage supply is determined from a determined first voltage drop rate (S1) at the X-ray source ( 2) applied high voltage (u (t)), wherein by a deviation of the first voltage drop rate (S1) to a predetermined second voltage drop rate (S2), the faulty change or failure is displayed. The invention offers the advantage of reliably and rapidly detecting the erroneous change or failure of a tube current measurement without changing the hardware.

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Figure DE102013206945B3_0001

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommessung in einem Hochspannungspfad eines mit einem Röntgengenerator elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers, wobei der Röntgenstrahler mit einer von dem Röntgengenerator erzeugten Hochspannung versorgt wird. Die Erfindung betrifft auch die Ermittlung der Kapazität des Hochspannungspfads.The invention relates to a method and a device for detecting a faulty change or failure of a tube current measurement in a high voltage path of an X-ray source electrically connected to an X-ray generator, wherein the X-ray source is supplied with a high voltage generated by the X-ray generator. The invention also relates to the determination of the capacitance of the high-voltage path.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In der Regel findet bei Röntgengeneratoren für Röntgenstrahler eine Regelung des Röhrenstroms statt, um die gewünschte Strahlungsdosis für die Röntgenbildgebung zu erhalten. Üblicherweise wird der Röhrenstrom im Hochspannungsstromkreis erfasst, wobei in der Regel dazu der Spannungsabfall an massenahen Messwiderständen („Shunt”) gemessen wird. Um starke Stromimpulse und -transienten, die bei Stromstößen des Röntgenstrahlers entstehen können, wie beispielsweise beim Durchzünden bzw. beim Durchschlagen/„Arcen”, ordentlich abzuleiten, werden die zur Röhrenstrommessung erforderlichen Komponenten typischerweise mit einer Kombination von Überspannungsableitern (TVS- und/oder Transzorbdioden), Bedämpfungskapazitäten und nachfolgenden Filterschaltungen geschützt.Typically, in X-ray generators for X-ray sources, control of the tube current takes place to obtain the desired radiation dose for X-ray imaging. Usually, the tube current is detected in the high-voltage circuit, with the voltage drop at mass-near measuring resistors ("shunt") usually being measured for this purpose. In order to properly dissipate strong current pulses and transients that may occur during power surges of the X-ray source, such as during strike-through or "arcing", the components required for the tube current measurement are typically combined with a combination of surge arresters (TVS and / or Transzorb diodes ), Bedämpfungskapazitäten and subsequent filter circuits protected.

Fallen die Überspannungsschutzelemente (Transzorbdioden werden z. B. bei einem Ausfall niederohmig), die Filterbeschaltung (Durchschlag der Filterkapazitäten) oder die eigentlichen Röhrenstromerfassung (Messwiderstände können z. B. durch Überlast ihren Wert verändern) aus, so wird der Röntgengenerator, sofern dieser den Ausfall nicht erkennen kann, auf einen falschen Röhrenstrom einregeln. Ein derartiges Fehlverhalten kann im Einzelfall auch bei externen Verdrahtungsfehlern einer Röntgenanlage (z. B. Überbrücken einer der Messerfassungen) auftreten.If the overvoltage protection elements (eg transzorb diodes become low impedance in the case of a failure), the filter circuit (breakdown of the filter capacitors) or the actual tube current detection (measuring resistors can change their value, for example due to overload), the X-ray generator, if this fails Failure to detect failure can adjust to a wrong tube current. In the individual case, such a malfunction may also occur in the case of external wiring errors of an X-ray system (eg bridging one of the measuring sockets).

Bei dosisgeregelten, bildgebenden Röntgensystemen der Medizintechnik stellt dieses Fehlverhalten zwar keine Gefährdung des Patienten dar, da die vorhandene Dosisregelung/-abschaltung eingreift, allerdings kann der Röntgenstrahler durch die unzulässig hohe Leistung geschädigt werden.In the case of dose-controlled, imaging X-ray systems of medical technology, this misconduct does not pose a risk to the patient, since the existing dose control / deactivation intervenes, but the X-ray emitter can be damaged by the unacceptably high power.

Bekannte Möglichkeiten zum Erkennen eines fehlerhaften Verhaltens der Röhrenstromerfassung sind beispielsweise:

  • – Eine Plausibilitätsprüfung der Röhrenstrommessschaltung anhand der Ermittelung der Leistungsabgabe des Wechselrichters in den Resonanzschwingkreis/Hochspannungserzeuger. Die Genauigkeit dieses Verfahrens liegt aber erst oberhalb 100 mA Röhrenstrom in einem brauchbaren Bereich (Erkennung ab 50% Abweichung) und ist für eine gute Abweichungs- oder Fehlererkennung unzureichend. Eine so erkannte Abweichung wird bei bekannten Systemen als „Warning” in das Logfile eingetragen und führt, bedingt durch die Detektionsunsicherheit, zu keiner Abschaltung.
  • – Eine Kontrollmessung mit einem externen Strommessgerät oder einem mAs-Messgerät (Strom-Zeitintegral) in Serie zur generatoreigenen Röhrenstromerfassung während der Fertigungsendprüfung des Generators nach einem ersten Burn-In-Test. Dadurch können Fehler an der Röhrenstromerfassung bei Auslieferung des Produkts ausgeschlossen werden. Fehler und unzulässige Veränderungen an der Strommesserfassung können danach nicht mehr (automatisiert) erkannt werden.
  • – Bei Vorhandensein einer doppelt ausgeführten Messerfassung kann durch die redundant ausgeführte Wandlung der einzelnen Messerfassungsschaltungen auf Plausibilität geprüft werden. Dies erfordert allerdings einen wesentlich erhöhten Hardware- und Firmwareaufwand. Symmetrische Fehler in der Erfassung können aber nicht erkannt werden.
Well-known possibilities for detecting a faulty behavior of the tube current detection are, for example:
  • - A plausibility check of the tube current measuring circuit based on the determination of the power output of the inverter in the resonant circuit / high voltage generator. However, the accuracy of this method is only above 100 mA tube current in a usable range (detection from 50% deviation) and is insufficient for a good deviation or error detection. Such a recognized deviation is entered in known systems as "Warning" in the log file and leads, due to the detection uncertainty, no shutdown.
  • - A control measurement with an external current measuring device or a mAs meter (current-time integral) in series with the generator's own tube current detection during the final production test of the generator after a first burn-in test. As a result, errors in the tube current detection at the time of delivery of the product can be excluded. Errors and impermissible changes to the current measurement can not be detected (automatically).
  • - In the presence of a duplicate measuring socket can be checked by the redundant conversion of the individual measuring circuits for plausibility. However, this requires a significantly increased hardware and firmware costs. However, symmetrical errors in the detection can not be detected.

Wie vorstehend beschreiben, findet bei Röntgengeneratoren eine Regelung des Röhrenstroms statt, um so die gewünschte, zur Röntgenbildgebung erforderliche Strahlungsdosis zu erhalten. Der Röhrenstrom wird im Hochspannungsstromkreis ermittelt, was durch die massenahe Messwiderstände realisiert wird. Gattungsmäßig wird die Hochspannung bei primär gepulsten Röntgenstrahlern in den Pulspausen entladen und wird nur für den gewünschten Röntgenpuls aufgebaut.As described above, control of the tube current takes place in X-ray generators so as to obtain the desired radiation dose required for X-ray imaging. The tube current is determined in the high-voltage circuit, which is realized by the mass measuring resistors. Generically, the high voltage is discharged in the pulse pauses in the case of primarily pulsed X-ray sources and is built up only for the desired X-ray pulse.

In der Regel ist der Röntgenstrahler von dem Röntgengenerator mit dem Hochspannungserzeuger räumlich getrennt und über Hochspannungskabel mit diesem verbunden. Das kapazitiv belegte Hochspannungskabel muss zu Pulsbeginn aufgeladen werden, was bei einer Länge von bis zu 30 Metern einen beachtlichen Ladestrom verursacht. Der Ladestrom wird auf der Röntgengenerator-Seite gemessen und „fließt” zuerst in die Hochspannungskabel, wirkt aber im Moment des Spannungsaufbaus noch nicht Dosis gebend.In general, the X-ray source of the X-ray generator with the high voltage generator is spatially separated and connected via high voltage cable with this. The capacitive high-voltage cable must be charged at the beginning of the pulse, which causes a considerable charging current for a length of up to 30 meters. The charging current is measured on the X-ray generator side and first "flows" into the high voltage cables, but at the moment of the voltage build-up does not yet give a dose.

Da der Ladestrom aber dennoch von der Röhrenstrommessschaltung erfasst wird, muss der kapazitive Anteil des Röhrenstroms für eine korrekte Röhrenstromerfassung abgezogen werden. Für eine derartige Korrektur der Röhrenstrommessung ist die genaue Kenntnis aller kapazitiven Komponenten des Hochspannungspfads, das sind Nutz- und parasitäre Kapazitäten, notwendig.However, since the charging current is still detected by the tube current measuring circuit, the capacitive component of the tube current must be subtracted for correct tube current detection. For such a correction of the tube current measurement, the exact knowledge of all capacitive components of the high-voltage path, ie useful and parasitic capacitances, is necessary.

Außerdem ist für einen optimalen Hochspannungsregelkreis die Gesamtkapazität für die Regelschnelligkeit und Regelqualität ausschlaggebend. Daher wird die Gesamtkapazität bei vielen Anwendungen durch die entsprechende Wahl von Reglerparametern berücksichtigt. In addition, for an optimal high-voltage control circuit, the total capacity for the control speed and control quality is crucial. Therefore, the overall capacity of many applications is taken into account by the appropriate choice of controller parameters.

1 zeigt ein zu obigen Ausführungen entsprechendes vereinfachtes Blockschaltbild des Hochspannungspfads eines Röntgengenerators 1 und eines Röntgenstrahlers 2. Der Röntgenstrahler 2 umfasst eine Anode 4 und einen Emitter 5, der mit einem Heizstrom ih versorgt wird. Durch Anlegen einer Hochspannung u(t) und bei einem entsprechend hohen Heizstrom ih werden Elektronen aus dem Emitter 5 geschleudert, die auf die Anode 4 auftreffen und dort beim Abbremsen eine Röntgenstrahlung erzeugen. 1 shows a simplified block diagram corresponding to the above embodiments of the high-voltage path of an X-ray generator 1 and an X-ray source 2 , The X-ray source 2 includes an anode 4 and an emitter 5 , which is supplied with a heating current i h . By applying a high voltage u (t) and at a correspondingly high heating current i h , electrons are emitted from the emitter 5 hurled on the anode 4 impinge and generate an X-ray radiation when decelerating.

Der Röntgengenerator 1 umfasst eine Steuerung 7 mit einem Wechselrichter, dessen Ausgangsspannung einen Hochspannungserzeuger 6 versorgt. Die Hochspannung u(t) wird über bis zu 30 m lange Hochspannungskabel 3 dem Röntgenstrahler 2 zugeführt. Die Hochspannungskabel 3 weisen parasitäre Kapazitäten auf, die von den Hochspannungspulsen ebenso wie die Kapazitäten im Hochspannungserzeuger 6 aufgeladen und in den Pulspausen entladen werden. Der Hochspannungserzeuger 5, die Hochspannungskabel 3 und der Röntgenstrahler 2 bilden zusammen einen Hochspannungspfad.The X-ray generator 1 includes a controller 7 with an inverter whose output voltage is a high voltage generator 6 provided. The high voltage u (t) is generated by high-voltage cables up to 30 m long 3 the X-ray source 2 fed. The high voltage cables 3 have parasitic capacitances, the high voltage pulses as well as the capacities in the high voltage generator 6 be charged and discharged in the pauses in the pulse. The high voltage generator 5 , the high voltage cable 3 and the X-ray source 2 together form a high voltage path.

Aus der Praxis ist bekannt, die Gesamtkapazität des Hochspannungspfads mit Hilfe eines Messgeräts zu bestimmen. Alternativ wird eine pauschale Kapazität geschätzt, die nur einen kleinen Teil aller möglichen Kapazitäten berücksichtigt und neben Reglerparametrierzwecken zur Röhrenstromkorrektur angezogen wird. Eine derartige Korrektur ist für kurze Röntgenpulse, wie beispielsweise bei der Angiografie erforderlich, unzureichend, da der am Shunt gemessene Röhrenstrom mehr durch transiente Kabelladungsströme als durch den eigentlichen Röhrenstrom bestimmt wird.From practice it is known to determine the total capacity of the high voltage path with the aid of a measuring device. Alternatively, a lumped capacity is estimated that takes into account only a small portion of all possible capacitances and is attracted to the tube current correction in addition to controller parameterization purposes. Such correction is insufficient for short x-ray pulses, such as required in angiography, because the tube current measured at the shunt is determined more by transient cable charge currents than by the actual tube current.

Des Weiteren kann die Kapazität unberücksichtigt bleiben, was zu wesentlichen Einbußen in dem Hochspannungsregelverhalten und in der Systemperformance führt. Für einfache Anwendungen ist dies aber ausreichend.Furthermore, the capacity can be disregarded, resulting in significant losses in the high-voltage regulation behavior and in the system performance. This is sufficient for simple applications.

Die Patentschrift DE 722 867 A offenbart eine Schaltungsanordnung zum genauen Schalten von im Voraus bestimmbaren Elektrizitätsmengen für elektrische Apparate, insbesondere Röntgenapparate, mit einer Abschaltverzögerung.The patent DE 722 867 A discloses a circuit arrangement for accurately switching in advance determinable quantities of electricity for electrical apparatus, in particular X-ray apparatus, with a switch-off delay.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 051 633 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung für gittergesteuerte Röntgenröhren, wobei eine Korrekturspannung nach Maßgabe einer Korrekturfunktion erzeugt wird. Diese Korrekturspannung dient zur Korrektur einer zwischen der Anode und der Kathode angelegten Spannung im Sinne einer konstanten Spannung auch im Zeitraum der Steuerung mittels der Steuerelektrode. Mit der erzeugten Korrekturspannung wird die zwischen der Anode und der Kathode angelegte Spannung korrigiert.The publication DE 10 2009 051 633 A1 discloses a circuit arrangement for grid-controlled x-ray tubes, wherein a correction voltage is generated in accordance with a correction function. This correction voltage is used to correct a voltage applied between the anode and the cathode voltage in the sense of a constant voltage in the period of control by means of the control electrode. The generated correction voltage corrects the voltage applied between the anode and the cathode.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die einen Fehler bei der Röhrenstromerfassung genau und sicher erkennen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine möglichst genaue Bestimmung der Kapazität des Hochspannungspfades eines mit einem Röntgengenerator elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers erlaubt.It is an object of the invention to provide a method and a device that accurately and reliably detect a fault in the tube current detection. A further object of the invention is to specify a method and a device which permits the most accurate determination possible of the capacitance of the high voltage path of an X-ray source electrically connected to an X-ray generator.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Verfahren und der Vorrichtung der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the stated object is achieved with the method and the device of the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, aus dem Spannungsverlauf der an einem Röntgenstrahler anliegenden Hochspannung nach einem Hochspannungspulsende oder nach dem Abschalten der Hochspannungsversorgung durch einen Vergleich mit einem bekannten Spannungsverlauf auf eine fehlerhafte Veränderung oder einen Ausfall einer Röhrenstrommessung zu schließen, wobei der Spannungsverlauf durch Kapazitäten und den aktuell fließenden Röhren- und Messteilerstrom bestimmt ist. Eine weitere Idee der Erfindung besteht darin, unmittelbar nach einem Röntgenpulsende, d. h. in einer Pulspause, aus einem gemessenen Spannungsverlauf der Hochspannung und einem gemessenen Röhrenstrom die Kapazität des Hochspannungspfades zu ermitteln.The basic idea of the invention is to conclude from the voltage curve of the high voltage applied to an X-ray source after a high-voltage pulse end or after switching off the high-voltage supply by a comparison with a known voltage curve to an erroneous change or failure of a tube current measurement, wherein the voltage profile through capacitances and the currently flowing tube and Messteilerstrom is determined. Another idea of the invention is immediately after an X-ray pulse end, i. H. in a pulse pause to determine the capacitance of the high-voltage path from a measured voltage curve of the high voltage and a measured tube current.

Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommessung in einem Hochspannungspfad eines mit einem Röntgengenerator elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers, wobei der Röntgenstrahler mit einer von dem Röntgengenerator erzeugten Hochspannung versorgt wird und wobei die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall der Röhrenstrommessung nach einem Hochspannungspulsende oder nach dem Abschalten einer Hochspannungsversorgung aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate der an dem Röntgenstrahler anliegenden Hochspannung ermittelt wird, wobei durch eine Abweichung der ersten Spannungsabfallrate zu einer vorgegebenen zweiten Spannungsabfallrate die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall angezeigt wird. Die Erfindung bietet den Vorteil, die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall einer Röhrenstrommessung ohne Änderung der Hardware sicher und rasch zu erkennen.The invention claims a method for detecting a faulty change or failure of a tube current measurement in a high voltage path of an X-ray source electrically connected to an X-ray generator, wherein the X-ray source is supplied with a high voltage generated by the X-ray generator, and wherein the erroneous change or failure of the tube current measurement after a high voltage pulse end or after switching off a high voltage supply is determined from a determined first voltage drop rate of the high voltage applied to the x-ray source, wherein the erroneous change or failure is indicated by a deviation of the first voltage drop rate to a predetermined second voltage drop rate becomes. The invention offers the advantage of reliably and rapidly detecting the erroneous change or failure of a tube current measurement without changing the hardware.

In einer Weiterbildung des Verfahrens kann die zweite Spannungsabfallrate aus der Kapazität des Hochspannungspfads und eines Röhrenmessstroms berechnet werden, wobei der Röhrenmessstrom durch die Summe aus einem durch den Röntgenstrahler fließenden Röhrenstrom und einem Messteilerstrom gebildet wird.In a development of the method, the second voltage drop rate can be calculated from the capacitance of the high-voltage path and a tube measurement current, wherein the tube measurement current is formed by the sum of a tube current flowing through the X-ray source and a measuring divider current.

In einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Spannungsabfallrate aus dem Quotienten des Röhrenmessstroms und der Kapazität des Hochspannungspfads gebildet werden.In a further embodiment, the second voltage drop rate may be formed from the quotient of the tube measurement current and the capacitance of the high voltage path.

In einer weiteren Ausbildung kann der Verlauf des Röhrenstroms für die Bildung der zweiten Spannungsabfallrate als näherungsweise linear konstant angenommen werden.In a further embodiment, the course of the tube current for the formation of the second voltage drop rate may be assumed to be approximately linearly constant.

Bevorzugt gibt die erste Spannungsabfallrate die zeitliche Änderung der Hochspannung bei einem bestimmten Röhrenstrom nach einem Hochspannungspuls an.Preferably, the first voltage drop rate indicates the time change of the high voltage at a particular tube current after a high voltage pulse.

Beispielsweise kann die erste Spannungsabfallrate in einem Bereich zwischen 87,5% und 75% des Abfalls der Hochspannung ermittelt werden.For example, the first voltage drop rate may be determined in a range between 87.5% and 75% of the high voltage drop.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Kapazität aus der ersten Spannungsabfallrate der an der Röntgenröhre anliegenden Hochspannung nach einem Hochspannungspulsende eines Hochspannungstestpulses bestimmt werden.In another embodiment, the capacitance may be determined from the first voltage drop rate of the high voltage applied to the x-ray tube after a high voltage pulse end of a high voltage test pulse.

Außerdem kann die Kapazität aus dem Röhrenmessstrom und der ersten Spannungsabfallrate gebildet werden, wobei die Hochspannung so gewählt werden kann, dass nach dem Hochspannungspulsende kein Röhrenstrom fließt. Dies macht die Kapazitätsbestimmung unabhängig von der Röhrenstromerfassung, da nur der bekannte und hochgenaue Messteilerstrom fließt.In addition, the capacitance may be formed from the tube measurement current and the first voltage drop rate, wherein the high voltage may be selected so that no tube current flows after the high voltage pulse end. This makes the capacitance determination independent of the tube current detection since only the known and high precision sense divider current flows.

Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Ermittlung des Röhrenstroms bei bekannter Kapazität eines Hochspannungspfads eines mit einem Röntgengenerator elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers, wobei der Röntgenstrahler mit einer von dem Röntgengenerator erzeugten Hochspannung versorgt wird. Der Röhrenstrom wird aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate der an dem Röntgenstrahler anliegenden Hochspannung nach einem Pulsende der Hochspannung oder nach dem Abschalten einer Hochspannungsversorgung sowie der Kapazität ermittelt. Dadurch kann auch bei einer fehlerhaften Röhrenstrommessung der Röhrenstrom ermittelt werden.The invention also claims a method for determining the tube current at a known capacity of a high-voltage path of an X-ray source electrically connected to an X-ray generator, wherein the X-ray source is supplied with a high voltage generated by the X-ray generator. The tube current is determined from a determined first voltage drop rate of the high voltage applied to the X-ray source after a pulse end of the high voltage or after switching off a high voltage supply and the capacitance. As a result, the tube current can be determined even if the tube current measurement is faulty.

Die Erfindung beansprucht auch eine Vorrichtung zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommesseinheit in einem Hochspannungspfad eines mit einem Röntgengenerator elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers, wobei der Röntgenstrahler mit einer von dem Röntgengenerator erzeugten Hochspannung versorgt wird. Die Vorrichtung umfasst einen elektrischen Schaltkreis, der ausgebildet ist, die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall der Röhrenstrommesseinheit aus einer gemessenen ersten Spannungsabfallrate der an dem Röntgenstrahler anliegenden Hochspannung nach einem Hochspannungspulsende oder nach dem Abschalten einer Hochspannungsversorgung zu ermitteln, wobei eine Abweichung der ersten Spannungsabfallrate zu einer vorgegebenen (aufgrund des gemessenen Röhrenstroms erwarteten) zweiten Spannungsabfallrate die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall anzeigt.The invention also claims an apparatus for detecting a faulty change or failure of a tube current measuring unit in a high voltage path of an X-ray source electrically connected to an X-ray generator, wherein the X-ray source is supplied with a high voltage generated by the X-ray generator. The apparatus includes an electrical circuit configured to determine the erroneous change or failure of the tube current measuring unit from a measured first voltage drop rate of the high voltage applied to the x-ray source after a high voltage pulse end or after switching off a high voltage supply, wherein a deviation of the first voltage drop rate to one predetermined (expected due to the measured tube current) second voltage drop rate indicating the faulty change or failure.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung kann der elektrische Schaltkreis ein digitaler Signalprozessor, ein Mikroprozessor, ein FPGA oder eine Kombination derartiger Schaltungen sein.In a development of the device, the electrical circuit may be a digital signal processor, a microprocessor, an FPGA or a combination of such circuits.

Bevorzugt kann der elektrische Schaltkreis ausgebildet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.Preferably, the electrical circuit can be designed to carry out a method according to the invention.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of an embodiment with reference to schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

1: ein Blockschaltbild des Hochspannungspfads eines Röntgengenerators und eines Röntgenstrahlers gemäß Stand der Technik, 1 FIG. 2 is a block diagram of the high voltage path of an X-ray generator and an X-ray source according to the prior art;

2: ein Blockschaltbild der Röhrenstrommessung und der Röhrenspannungsmessung im Hochspannungspfad eines Röntgengenerators und 2 : A block diagram of the tube current measurement and the tube voltage measurement in the high voltage path of an X-ray generator and

3: ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Röhrenstrom und Hochspannung eines Röntgenstrahlers. 3 : a diagram of the time course of tube current and high voltage of an X-ray source.

Detaillierte Beschreibung eines AusführungsbeispielsDetailed description of an embodiment

2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Röhrenstrommessung und der Röhrenspannungsmessung im Hochspannungspfad eines einen Röntgenstrahler 2 mit einer Hochspannung u(t) versorgenden Röntgengenerators. Vom Röntgengenerator sind lediglich die beiden Hochspannungstransformatoren 8 und die Gleichrichtereinheiten 15 des Hochspannungserzeugers dargestellt. Die Hochspannungstransformatoren 8 transformieren die von einem Wechselrichter stammende Wechselspannung auf bis zu 150 kV, die mit Hilfe der beiden Gleichrichtereinheiten 15 gleichgerichtet werden. Diese gleichgerichtete Hochspannung u(t) wird dem Röntgenstrahler 2 zur Röntgenstrahlungserzeugung zugeführt. Dabei werden das positive Potenzial der Anode 4 und das negative Potenzial dem Emitter 5 des Röntgenstrahlers 2 zugeführt. Zur Bedämpfung befindet sich im Röhrstromkreis ein Dämpfungswiderstand R4. 2 shows a simplified block diagram of the tube current measurement and the tube voltage measurement in the high voltage path of an X-ray source 2 with a high voltage u (t) supplying X-ray generator. From the X-ray generator are just the two High-voltage transformers 8th and the rectifier units 15 of the high voltage generator shown. The high voltage transformers 8th transform the AC voltage coming from an inverter up to 150 kV, using the two rectifier units 15 to be rectified. This rectified high voltage u (t) becomes the X-ray source 2 supplied to the X-ray generation. This will be the positive potential of the anode 4 and the negative potential of the emitter 5 of the X-ray source 2 fed. For damping, a damping resistor R4 is located in the tube circuit.

Um den im Betrieb durch den Röntgenstrahler 2 fließenden Röhrenstrom ir(t) zu bestimmen, ist eine Röhrenstrommesseinheit 9 vorgesehen, die im Wesentlichen aus den beiden Messwiderständen R3 und dem zweiten Operationsverstärker 13 besteht. Der Röhrenmessstrom i(t), der durch die Messwiderstände R3 fließt, erzeugt in den Messwiderständen R3 einen Spannungsabfall, der ein Maß für den Röhrenmessstrom i(t) ist. Dieser Spannungsabfall wird mit dem zweiten Operationsverstärker 13 gemessen und der Messwert einem elektrische Schaltkreis 14 zur erfindungsgemäßen Auswertung zugeführt. Der Messwiderstand R3, auch als „Shunt” bezeichnet, hat typischerweise 5 Ohm. Der elektrische Schaltkreis 14 ist beispielsweise ein digitaler Signalprozessor, ein Mikroprozessor oder ein FPGA.To be in operation by the X-ray source 2 to determine flowing tube current i r (t) is a tube current measuring unit 9 provided, which consists essentially of the two measuring resistors R3 and the second operational amplifier 13 consists. The tube measuring current i (t), which flows through the measuring resistors R3, generates a voltage drop in the measuring resistors R3, which is a measure of the tube measuring current i (t). This voltage drop is with the second operational amplifier 13 measured and the reading is an electrical circuit 14 supplied for evaluation according to the invention. The measuring resistor R3, also referred to as "shunt", typically has 5 ohms. The electrical circuit 14 is for example a digital signal processor, a microprocessor or an FPGA.

Die an dem Röntgenstrahler 2 anliegende Hochspannung u(t) wird mit Hilfe einer Hochspannungsmesseinheit 10 gemessen. Die Hochspannungsmesseinheit 10 umfasst im Wesentlichen einen Messteiler 11 mit den in Serie geschalteten zwei ersten Messteilerwiderständen R1 und den beiden zweiten Messteilerwiderständen R2, sowie einen ersten Operationsverstärker 12, der den Spannungsabfall an den zweiten Messteilerwiderständen R2 misst. Der gemessene Wert wird an den elektrischen Schaltkreis 14 übertragen.The at the X-ray source 2 high voltage u (t) is applied by means of a high-voltage measuring unit 10 measured. The high voltage measuring unit 10 essentially comprises a measuring divider 11 with the two series-connected measuring resistors R1 and the two second measuring dividing resistors R2, as well as a first operational amplifier 12 which measures the voltage drop across the second sense resistor R2. The measured value is applied to the electrical circuit 14 transfer.

Die ersten Messteilerwiderstände R1 haben typischer Weise einen Wert von 200 MΩ, die beiden zweiten Messteilerwiderstände R2 einen Wert von 20 kΩ. Infolge des endlichen Widerstands des Messteilers 11 fließt durch den Messteiler ein nicht zu vernachlässigender Messteilerstrom im(t), der bei einer Hochspannung u(t) von 125 kV etwa 0,312 mA groß ist. Der Messteilerstrom im(t) überlagert sich in der Röhrenstrommesseinheit 9 mit dem Röhrenstrom ir(t) zum Röhrenmessstrom i(t).The first measuring dividing resistors R1 typically have a value of 200 MΩ, the two second measuring dividing resistors R2 a value of 20 kΩ. Due to the finite resistance of the measuring divider 11 flows through the measuring divider a non-negligible measuring divider current i m (t), which is about 0.312 mA at a high voltage u (t) of 125 kV. The measuring divider current i m (t) is superimposed in the tube current measuring unit 9 with the tube current i r (t) to the tube measuring current i (t).

Der Hochspannungserzeuger baut bei einer Strahlungsanforderung die Hochspannung u(t) am Röntgenstrahler 2 auf und lädt dabei die Hochspannungskabel 3 und die internen Hochspannungskapazitäten des Hochspannungserzeugers auf. Zudem wird über einen nicht dargestellten Stromfluss am Emitter 5 des Röntgenstrahlers 2 die erforderliche Emissionstemperatur eingestellt. Diese Temperatur bestimmt den Röhrenstrom ir(t) zwischen Anode und Kathode des Röntgenstrahlers 2 und somit die Röntgen-Dosisleistung. Dadurch kann bei einer konstant anliegenden Hochspannung u(t) (= Röntgenröhrenspannung) direkt über den Röhrenstrom ir(t) die Dosisleistung eingestellt bzw. geregelt werden.The high voltage generator builds the high voltage u (t) at the X-ray source at a radiation request 2 while charging the high voltage cables 3 and the internal high voltage capacity of the high voltage generator. In addition, via a current flow, not shown, at the emitter 5 of the X-ray source 2 set the required emission temperature. This temperature determines the tube current i r (t) between the anode and the cathode of the X-ray source 2 and thus the X-ray dose rate. As a result, at a constant high voltage u (t) (= x-ray tube voltage), the dose rate can be set or regulated directly via the tube current i r (t).

Wird die Strahlungsanforderung an den Hochspannungserzeuger weggenommen, werden ein nicht dargestellter Wechselrichter und somit die Hochspannungstransformatoren 8 keine weitere Energie in das Hochspannungskabel 3 und die Röntgenröhre 2 liefern. Da allerdings der Emitter 5 noch auf Emissionstemperatur ist, werden die hochspannungserzeugerinternen Kapazitäten und die Kabelkapazität maßgeblich durch den Röhrenstrom ir(t) entladen.If the radiation request to the high voltage generator is removed, an inverter, not shown, and thus the high voltage transformers 8th no more energy in the high voltage cable 3 and the x-ray tube 2 deliver. Because, however, the emitter 5 is still at emission temperature, the high voltage generator internal capacities and the cable capacity are significantly discharged by the tube current i r (t).

Wird nun bei einer im Betrieb bekannten Kapazität C, gebildet aus den Kapazitäten des Hochspannungskabels 3, des Hochspannungserzeugers und des Röntgenstrahlers 2, die erste Spannungsabfallrate S1 der Hochspannung u(t) in einem optimal gewählten Zeitbereich nach einem Pulsende durch den elektrischen Schaltkreis ermittelt (z. B. der Hochspannungsabfall zwischen 87,5% und 75%), kann dieser Wert mit einer berechneten zweiten Spannungsabfallrate S2, errechnet aus der Kapazität C und dem zuletzt fließenden Röhrenmessstrom i(t) verglichen werden, wobei der tatsächlich fließende Röhrenstrom ir(t) um den im Messteiler 11 fließenden Messteilserstrom im(t) kleiner ist. Die erste und die zweite Spannungsabfallrate S1, S2 werden in V/s angegeben, und stellen die zeitliche Spannungsänderung dar. Es ist vorteilhaft diese Ermittlung jeweils kurz nach Pulsende vorzunehmen, da dort der Spannungsabfall näherungsweise linear ist.Will now be at a known in operation capacity C, formed from the capacities of the high voltage cable 3 , the high voltage generator and the X-ray source 2 , determines the first voltage drop rate S1 of the high voltage u (t) in an optimally selected time range after a pulse end through the electrical circuit (eg, the high voltage drop between 87.5% and 75%), this value may be calculated with a second voltage drop rate S2 , calculated from the capacitance C and the last flowing tube measurement current i (t), the actually flowing tube current i r (t) being compared to that in the measuring divider 11 flowing Meßsteilserstrom i m (t) is smaller. The first and the second voltage drop rate S1, S2 are indicated in V / s, and represent the temporal voltage change. It is advantageous to carry out this determination shortly after the end of the pulse, since there the voltage drop is approximately linear.

Ist die gemessene erste Spannungsabfallrate S1 (deutlich) größer als die berechnete zweite Spannungsabfallrate S2, ist dies ein Zeichen dafür, dass der zuletzt geflossene Röhrenstrom ir(t) größer war als der von der Röhrenstrommesseinheit 9 erfasste. Das ist ein Hinweis darauf, dass eine fehlerhaften Veränderung oder ein Ausfalls der Röhrenstrommesseinheit 9 aufgetreten ist. Wird ein Ausfall oder Fehler erkannt, kann eine Warnmeldung erfolgen und/oder der Röntgengenerator (1) abgeschaltet werden.If the measured first voltage drop rate S1 (clearly) is greater than the calculated second voltage drop rate S2, this is an indication that the last tube current i r (t) flowed was greater than that of the tube current measuring unit 9 captured. This is an indication that a faulty change or failure of the tube current measuring unit 9 occured. If a failure or error is detected, a warning message and / or the X-ray generator ( 1 ) are switched off.

Durch Rückrechnung anhand der ersten Spannungsabfallrate S1 und der Kapazität C kann trotzdem der Röhrenstrom ir(t) im Abschaltmoment ermittelt werden. Dieser Zusammenhang kann mit folgender Gleichung (1) dargestellt werden: ir(t) = C· du(t) / dt – im(t), (1) wobei du(t)/dt die erste Spannungsabfallrate S1 ist.By recalculation on the basis of the first voltage drop rate S1 and the capacitance C, the tube current i r (t) can nevertheless be determined at the turn-off moment. This relationship can be represented by the following equation (1): i r (t) = C · du (t) / dt - i m (t), (1) where du (t) / dt is the first voltage drop rate S1.

Mit Hilfe der Erfindung ist es daher auch möglich, den Röhrenstrom ir(t) ohne Nutzung der dafür primär vorgesehenen Röhrenstrommesseinheit 9 zu ermitteln, und zwar

  • – für alle Arten von Systemen, die eine Hochspannung benötigen,
  • – für alle Arten von strahlungserzeugenden Systemen, die eine Hochspannung benötigen,
  • – durch eine Berechnung anhand des Spannungsabfalls an Kapazitäten des Hochspannungspfads,
  • – als redundanter Röhrenstrom-Kontrollwert,
  • – auch unter Berücksichtigung von Röhrenstrom-Nichtlinearitäten,
  • – auch unter Berücksichtigung verschiedener thermischer Effekte (Wendel-Elektronenauskühlung etc.),
  • – auch unter Berücksichtigung vorhandener weiterer resistiver Lasten (Spannungsmessteiler),
  • – als Kontrollwert zur Prüfung eines korrekt funktionierenden Röhrenstrommesseinheit 9,
  • – als Vergleichswert für eine Qualitätsermittlung der Röhrenstrommesseinheit 9 und
  • – zur Erkennung asymmetrischer Stromflüsse bei Röntgenstrahlern, wenn die Hochspannung differentiell erfasst wird.
With the aid of the invention, it is therefore also possible to use the tube current i r (t) without the use of the tube current measuring unit provided primarily for this purpose 9 to determine, and indeed
  • - for all types of systems that require a high voltage,
  • - for all types of radiation-generating systems that require a high voltage,
  • By calculation based on the voltage drop across capacitances of the high voltage path,
  • As a redundant tube current control value,
  • - also considering tube current nonlinearities,
  • - taking into account various thermal effects (helical-electron cooling, etc.),
  • - taking into account existing additional resistive loads (voltage measuring device),
  • - as a control value for testing a properly functioning tube current measuring unit 9 .
  • - as a comparison value for a quality determination of the tube current measuring unit 9 and
  • - For the detection of asymmetric current flows in X-ray sources, when the high voltage is detected differentially.

Statt der Verwendung von ersten und zweiten Spannungsabfallraten S1, S2 können auch die Zeiten zwischen vorgegebenen relativen Spannungspegeln der Hochspannung u(t) verglichen werden.Instead of using first and second voltage drop rates S1, S2, the times between predetermined relative voltage levels of the high voltage u (t) may also be compared.

Zur Bestimmung der Kapazität C des Hochspannungspfads kann wie folgt vorgegangen werden. Bei einem definiert abgeschalteten Emitter 5 des Röntgenstrahlers 2 kann die gesamte Last des Hochspannungspfades alleinig durch den Hochspannungsmessteiler in dem Hochspannungserzeuger 6 beschrieben werden. Weitere, mögliche Lasten können je nach Ausführung ebenfalls berücksichtigt werden.To determine the capacitance C of the high-voltage path can proceed as follows. For a defined emitter turned off 5 of the X-ray source 2 can the entire load of the high voltage path solely by the high voltage measuring in the high voltage generator 6 to be discribed. Other, possible loads can also be taken into account, depending on the design.

Wird nun bei bekannter Last die erste Spannungsabfallrate S1 der Hochspannung gemessen (z. B. der Spannungsabfall zwischen 87,5% und 75%), kann dieser Wert zur Errechnung der Kapazität C hergenommen werden. Somit ist es Möglich, die Kapazität C des Systems (Kabel, Röhre, Hochspannungserzeuger) genau zu vermessen und damit während des Normalbetriebes maßgebliche Performanceverbesserungen und Statusüberwachungen zu erreichen.If, for a known load, the first voltage drop rate S1 of the high voltage is measured (for example the voltage drop between 87.5% and 75%), this value can be used to calculate the capacitance C. Thus, it is possible to accurately measure the capacity C of the system (cable, tube, high voltage generator) and thus to achieve significant performance improvements and status monitoring during normal operation.

Typischerweise sind röntgenstrahlerzeugende Systeme für eine Betriebsspannung von bis zu 150 kV ausgelegt. Um die Kapazität C möglichst ohne Fremdeinflüsse des Strahlers (z. B. Kaltemission, Leckströme durch Öl etc.) zu bestimmen, wird das System bei ausgeschaltetem und ausgekühltem Emitter auf seine minimale Arbeitsspannung (z. B. 40 kV) geladen.Typically, X-ray generating systems are designed for an operating voltage of up to 150 kV. In order to determine the capacitance C as far as possible without external influences of the radiator (eg cold emission, leakage currents through oil, etc.), the system is charged to its minimum operating voltage (eg 40 kV) when the emitter is switched off and cooled down.

Das System wird somit nur durch den Messteiler 11 des Hochspannungskreises entladen, dessen Wert hochgenau und bekannt ist. Über die erste Spannungsabfallrate (z. B. Spannungsabfall von 87,5% bis 75%) lässt sich die Kapazität C des Systems hinreichend gut bestimmen. Dieser Zusammenhang kann durch die folgende Gleichung (2) dargestellt werden: C = i(t)/ du(t) / dt, (2) wobei du(t)/dt die erste Spannungsabfallrate S1 ist.The system is thus only through the measuring divider 11 of the high voltage circuit whose value is highly accurate and known. Over the first voltage drop rate (eg voltage drop of 87.5% to 75%), the capacity C of the system can be determined sufficiently well. This relationship can be represented by the following equation (2): C = i (t) / du (t) / dt, (2) where du (t) / dt is the first voltage drop rate S1.

Diese Prozedur ist optimalerweise immer dann notwendig, wenn am System Komponenten im Hochspannungsbereich getauscht werden und lässt sich somit optimal in den ebenfalls notwendigen, bereits bestehenden Inverterabgleich integrieren. Dieser Inverterabgleich, der zum Abgleich des Wechselrichter-Schwingkreises (bei Resonanzwechselrichtern) notwendig ist, nutzt ebenfalls Arbeitspunkte im Bereich von 40 kV.This procedure is optimally always necessary when components in the high-voltage range are exchanged on the system and can thus be optimally integrated into the already necessary, already existing inverter adjustment. This inverter adjustment, which is necessary to adjust the inverter resonant circuit (for resonant inverters), also uses operating points in the range of 40 kV.

In 3 ist ein Diagramm dargestellt, das den zeitlichen Verlaufs des Röhrenstroms ir(t) in einer Röhrenstrommesseinheit 9 nach 2 und den zeitlichen Verlauf der mit einer Hochspannungsmesseinheit 10 nach 2 ermittelten Hochspannung u(t) bei Pulsbetrieb zeigt. Zum Zeitpunkt T1 wird der Wechselrichter des Röntgengenerators eingeschaltet. Die Kapazitäten des Hochspannungserzeugers und der Hochspannungskabel werden aufgeladen, so dass der Röhrenstrom ir(t) und damit der nicht dargestellte Röhrenstrom und die Hochspannung u(t) langsam aufgebaut werden und erst beim Zeitpunkt T2 nach einigen Millisekunden ihre Maximalwerte erreichen. Die Hochspannung u(t) ist zum Zeitpunkt T2 aufgebaut. Der maximale Röhrentrom ir(t) beträgt typischerweise 2 A und die maximale Hochspannung u(t) typischerweise 150 kV.In 3 is a diagram showing the time course of the tube current i r (t) in a tube current measuring unit 9 to 2 and the timing of the with a high voltage measuring unit 10 to 2 detected high voltage u (t) in pulsed mode shows. At time T1, the inverter of the X-ray generator is turned on. The capacities of the high voltage generator and the high voltage cables are charged so that the tube current i r (t) and thus the unillustrated tube current and the high voltage u (t) are built up slowly and only reach their maximum values after a few milliseconds at time T2. The high voltage u (t) is established at time T2. The maximum tube current i r (t) is typically 2 A and the maximum high voltage u (t) is typically 150 kV.

Zum Zeitpunkt T3 wird der Wechselrichter abgeschaltet. Der Röntgengenerator liefert keine Leistung mehr in den Hochspannungspfad. Sowohl die Hochspannung u(t) als auch der Röhrenstrom ir(t) bauen sich bis zum Zeitpunkt T4 auf Null ab. In der Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 werden die Kapazitäten entladen. Im Zeitraum T5, kurz nach dem Abschalten des Pulses ist der Spannungsverlauf der Hochspannung u(t) linear abfallend und der Verlauf des Röhrenstroms ir(t) nahezu linear konstant, so dass dieser Bereich idealer Weise zur Bestimmung der ersten Spannungsabfallrate S1 bzw. zur Ermittlung der Kapazität C verwendet werden kann.At time T3, the inverter is turned off. The X-ray generator no longer supplies power to the high voltage path. Both the high voltage u (t) and the tube current i r (t) decay to zero until time T4. In the period between the times T3 and T4, the capacities are discharged. In the period T5, shortly after switching off the pulse, the voltage curve of the high voltage u (t) is linearly decreasing and the course of the tube current i r (t) is almost linearly constant, so that this range is ideally suited for determining the first voltage drop rate S1 or Determining the capacity C can be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
RöntgengeneratorX-ray generator
22
RöntgenstrahlerX-ray
33
HochspannungskabelHigh voltage cables
44
Anodeanode
55
Emitter/KathodeEmitter / cathode
66
HochspannungserzeugerHigh voltage generator
77
Steuerung und WechselrichterControl and inverter
88th
HochspannungstransformatorHigh Voltage Transformer
99
RöhrenstrommesseinheitTube current measuring unit
1010
HochspannungsmesseinheitHigh voltage measuring unit
1111
Messteilermeasuring divider
1212
Erster OperationsverstärkerFirst operational amplifier
1313
Zweiter OperationsverstärkerSecond operational amplifier
1414
Elektrischer SchaltkreisElectrical circuit
1515
GleichrichtereinheitRectifier unit
CC
Kapazität des HochspannungspfadsCapacity of the high voltage path
i(t)i (t)
RöhrenmessstromTube measuring current
ih i h
Heizstromheating
im(t)i m (t)
MessteilerstromMeasuring divider current
ir(t)i r (t)
Röhrenstrom/Strom der durch den Röntgenstrahler fließtTube current flowing through the X-ray source
R1R1
erster Messteilerwiderstand (200 MΩ)first measuring resistor (200 MΩ)
R2R2
zweiter Messteilerwiderstand (20 kΩ)second measuring resistor (20 kΩ)
R3R3
Messwiderstand/Shunt (5 Ω)Measuring resistor / shunt (5 Ω)
R4R4
Dämpfungswiderstanddamping resistor
tt
Zeit in msTime in ms
S1S1
erste Spannungsabfallrate in V/sfirst voltage drop rate in V / s
S2S2
zweite Spannungsabfallrate in V/ssecond voltage drop rate in V / s
T1T1
Einschalten WechselrichterSwitching on inverter
T2T2
Hochspannung aufgebautHigh voltage built up
T3T3
Abschalten WechselrichterShut down inverter
T4T4
Hochspannung abgebautHigh voltage reduced
T5T5
Zeitraum für die Bestimmung der ersten SpannungsabfallratePeriod for determining the first voltage drop rate
u(t)u (t)
Hochspannunghigh voltage

Claims (12)

Verfahren zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommessung in einem Hochspannungspfad (2, 3, 6) eines mit einem Röntgengenerator (1) elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers (2), wobei der Röntgenstrahler (2) mit einer von dem Röntgengenerator (1) erzeugten Hochspannung (u(t)) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall der Röhrenstrommessung nach Abschalten einer Hochspannungsversogung oder einem Hochspannungspulsende aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate (S1) der an dem Röntgenstrahler (2) anliegenden Hochspannung (u(t)) ermittelt wird, wobei durch eine Abweichung der ersten Spannungsabfallrate (S1) zu einer vorgegebenen zweiten Spannungsabfallrate (S2) die fehlerhafte Veränderung oder der Ausfall angezeigt wird.Method for detecting a faulty change or failure of a tube current measurement in a high voltage path ( 2 . 3 . 6 ) one with an X-ray generator ( 1 ) electrically connected X-ray source ( 2 ), wherein the X-ray source ( 2 ) with one of the X-ray generator ( 1 ) is supplied, characterized in that the erroneous change or the failure of the tube current measurement after switching off a Hochspannungsversogung or a Hochspannungspulsende from a determined first voltage drop rate (S1) at the X-ray source ( 2 ) is detected, wherein by a deviation of the first voltage drop rate (S1) to a predetermined second voltage drop rate (S2), the faulty change or failure is displayed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsabfallrate (S2) aus der Kapazität (C) des Hochspannungspfads (2, 3, 6) und eines Röhrenmessstroms (i(t)) berechnet wird, wobei der Röhrenmessstrom (i(t)) durch die Summe aus einem durch den Röntgenstrahler (2) fließenden Röhrenstrom (ir(t)) und einem Messteilerstrom (im(t)) gebildet wird.A method according to claim 1, characterized in that the second voltage drop rate (S2) from the capacitance (C) of the high voltage path ( 2 . 3 . 6 ) and a tube measurement current (i (t)), wherein the tube measurement current (i (t)) is given by the sum of a current through the X-ray source ( 2 ) flowing tube current (i r (t)) and a measuring divider current (i m (t)) is formed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsabfallrate (S2) aus dem Quotienten des Röhrenmessstroms i(t)) und der Kapazität (C) des Hochspannungspfads (2, 3, 6) gebildet wird.Method according to Claim 2, characterized in that the second voltage drop rate (S2) is determined from the quotient of the tube measurement current i (t)) and the capacitance (C) of the high-voltage path (S2). 2 . 3 . 6 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Röhrenmessstroms (i(t)) für die Bildung der zweiten Spannungsabfallrate (S2) als näherungsweise linear konstant angenommen wird.A method according to claim 3, characterized in that the course of the tube measuring current (i (t)) for the formation of the second voltage drop rate (S2) is assumed to be approximately linearly constant. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsabfallrate (S1) die zeitliche Änderung der Hochspannung (u(t)) nach einem Hochspannungspuls angibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first voltage drop rate (S1) indicates the time change of the high voltage (u (t)) after a high voltage pulse. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsabfallrate (S1) in einem Bereich zwischen 87,5% und 75% des Abfalls der Hochspannung (u(t)) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first voltage drop rate (S1) is determined in a range between 87.5% and 75% of the drop of the high voltage (u (t)). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (C) aus der ersten Spannungsabfallrate (S1) der an dem Röntgenstrahler (2) anliegenden Hochspannung (u(t)) nach einem Hochspannungspulsende eines Hochspannungstestpulses bestimmt wird.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that the capacitance (C) from the first voltage drop rate (S1) at the X-ray source ( 2 ) high voltage (u (t)) after a high voltage pulse end of a high voltage test pulse is determined. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (C) aus dem Röhrenmessstrom (i(t)) und der ersten Spannungsabfallrate (S1) ermittelt wird, wobei die Hochspannung (u(t)) so gewählt wird, dass nach dem Hochspannungspulsende kein Röhrenstrom (ir(t)) fließt.A method according to claim 7, characterized in that the capacitance (C) from the tube measuring current (i (t)) and the first voltage drop rate (S1) is determined, wherein the high voltage (u (t)) is selected so that after the high voltage pulse end no tube current (i r (t)) flows. Verfahren zur Ermittlung des Röhrenstroms (ir(t)) bei bekannter Kapazität (C) des Hochspannungspfades (2, 3, 6) eines mit einem Röntgengenerator (1) elektrisch verbundenen Röntgenstrahler (2), wobei der Röntgenstrahler (2) mit einer von dem Röntgengenerator (1) erzeugten Hochspannung (u(t)) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Röhrenstrom (ir(t)) aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate (S1) der an dem Röntgenstrahler (2) anliegenden Hochspannung (u(t)) nach einem Pulsende der Hochspannung oder nach dem Abschalten einer Hochspannungsversorgung und der Kapazität (C) ermittelt wird.Method for determining the tube current (i r (t)) with known capacitance (C) of the high-voltage path ( 2 . 3 . 6 ) one with an X-ray generator ( 1 ) electrically connected X-ray source ( 2 ), wherein the X-ray source ( 2 ) with one of the X-ray generator ( 1 ) is supplied, characterized in that the tube current (i r (t)) from a determined first voltage drop rate (S1) at the X-ray source ( 2 ) high voltage (u (t)) after a pulse end of the high voltage or after switching off a high voltage supply and the capacitance (C) is determined. Vorrichtung zur Ermittlung einer fehlerhaften Veränderung oder eines Ausfalls einer Röhrenstrommesseinheit (9) in einem Hochspannungspfad (2, 3, 6) eines mit einem Röntgengenerator (1) elektrisch verbundenen Röntgenstrahlers (2), wobei der Röntgenstrahler (2) mit einer von dem Röntgengenerator (1) erzeugten Hochspannung (u(t)) versorgt wird, gekennzeichnet durch: – einen elektrischen Schaltkreis (14), der ausgebildet ist, die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall der Röhrenstrommesseinheit (9) aus einer ermittelten ersten Spannungsabfallrate (S1) der an dem Röntgenstrahler (2) anliegenden Hochspannung (u(t)) nach einem Hochspannungspulsende oder nach dem Abschalten einer Hochspannungsversorgung zu ermitteln, wobei eine Abweichung der ersten Spannungsabfallrate (S1) zu einer vorgegebenen zweiten Spannungsabfallrate (S2) die fehlerhafte Veränderung oder den Ausfall anzeigt. Device for detecting a faulty change or failure of a tube current measuring unit ( 9 ) in a high voltage path ( 2 . 3 . 6 ) one with an X-ray generator ( 1 ) electrically connected X-ray source ( 2 ), wherein the X-ray source ( 2 ) with one of the X-ray generator ( 1 ) generated high voltage (u (t)), characterized by: - an electrical circuit ( 14 ) that is formed, the erroneous change or failure of the tube current measuring unit ( 9 ) from a determined first voltage drop rate (S1) at the X-ray source ( 2 ) after a high voltage pulse end or after switching off a high voltage supply, wherein a deviation of the first voltage drop rate (S1) to a predetermined second voltage drop rate (S2) indicates the erroneous change or failure. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (14) ein digitaler Signalprozessor, ein Mikroprozessor oder ein FPGA ist.Device according to claim 10, characterized in that the electrical circuit ( 14 ) is a digital signal processor, a microprocessor or an FPGA. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (14) ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9 durchzuführen.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the electrical circuit ( 14 ) is adapted to perform a method according to any one of claims 2 to 9.
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