DE1050458B - Einrichtung zum Schutz von Röntgenröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Röntgenröhren, insbesondere der die Röntgenstrahlen aussendenden Anode der Röhre, gegen übermäßige thermische Beanspruchung, bei der zur Nachbildung und Überwachung der an der Anode der Röntgenröhre herrschenden Temperaturverhältnisse ein elektrisches, aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen bestehendes Netzwerk verwendet wird, das bei Speisung mit einem der der Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen Strom eine zur Betätigung einer Anzeige-, Signaloder Abschalteinrichtung dienende Spannung liefert.

Der Schutz der Röntgenröhren gegen thermische Uberbelastung bzw. Überbeanspruchung ist ein wichtiges Problem, da moderne Röntgenröhren teuer sind und jedes Ausfallen der Röntgenapparatur eine unangenehme Störung bedeutet.

Um Überbelastungen der Röntgenröhre zu vermeiden, haben die Hersteller solcher Röhren ihren Lieferungen schon Kenntafeln oder Diagramme beigegeben, aus denen man in Abhängigkeit von der Einschaltdauer bzw. der Belichtungszeit einer Röntgenaufnahme diejenigen Belastungen ablesen kann, die nicht überschritten werden dürfen.

Die Benutzer der Röntgenröhren müssen also die Kenntafeln oder Diagramme heranziehen, um die für ihre Röhren jeweils zulässigen Belastungen genau zu ermitteln. Die Kenntafeln oder Diagramme werden in der Weise aufgestellt, daß man an den fertigen Röhren die Temperatursteigerung im Brennfleck der Anode bei unterschiedlicher Belastung experimentell mißt und auf Grund dieser Messungen die zulässigen Belastungen festlegt.

Um dem Benutzer der Röhre das jeweilige Aufsuchen der zulässigen Belastungswerte zu ersparen, hat man bereits mechanische oder-elekt-r-isehe-^V-orrichtungen geschaffen, die — ausgehend von den Angaben der Kenntafeln oder Diagramme — selbsttätig die noch innerhalb der zulässigen Grenzen liegenden Belastungen angeben oder festlegen. SolcheVorrichtungen gestatten es, entweder die Arbeitsbelastungen stets um einen bestimmten Betrag unterhalb der zulässigen Belastungsgrenze zu halten oder die Belastung der Röhre innerhalb der gegebenen Grenzen ganz nach freiem Ermessen zu wählen.

Es hat sich jedoch als notwendig erwiesen, bei Röntgenanlagen, mit denen Schirmbildbetrachtungen und Röntgenaufnahmen, in wechselnder Folge oder kurz nacheinander durchgeführt werden, auch die vorangegangenen Belastungen der Röhre zu berücksichtigen, da man in solchen Fällen mit höheren Ausgangstemperaturen der Anode rechnen muß. Schaltet man nämlich die Röntgenröhre zu einer neuen Aufnahme ein, solange ihre-Anode-noch-nicht wieder ab~ Einrichtung
zum Schutz von Röntgenröhren

Anmelder:

Compagnie Generale de Radiologie,
Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt, München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 19. Juni 1956

Robert Guerin, Paris, und Jean Jourdan, Juvisy (Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

gekühlt ist, so besteht die Gefahr, daß die Temperatur derjenigen Stelle der Anode, an der sich der Brennfleck befindet — selbst bei Belastungen, die nach den Kenntafeln oder Diagrammen noch innerhalb der zulässigen Grenzen liegen sollten —, einen unzulässig hohen Wert annimmt.

Es sind auch schon Schutzeinrichtungen erdacht worden, die diese Schwierigkeit vermeiden sollen. Bei diesen Einrichtungen werden das thermische Verhalten der Anode angenähert nachbildende Vorrichtungen benutzt, die die gesamten in der Anode gespeicherten Wärmemengen addieren und in geeigneter

Weise — z. B. durch eine Signalvorrichtung den

Benutzer der Röhre auf das Erreichen der Belastungsgrenze aufmerksam machen sollen.

Diese Vorrichtungen bestehen entweder aus einem Arbeitszähler, dessen Anzeige der der Röntgenröhre zugeführten Energie bzw^Arbeit im wesentlichen ver~- hältnisgleich ist, wobei eine den Zählermechamsmüs in Richtung auf seine Ausgangslage zurückbewegende Feder eine Berücksichtigung der Abkühlung ergibt, oder sie enthalten elektrische, aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen bestehende Netzwerke, die bei Speisung mit einem der der

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—Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen _ Strom eine zur Betätigung einer Anzeige-, Signaloder Abschalteinrichtung dienende Spannung liefern.

Schutzeinrichtungen mit Arbeitszählern sind — wenn sie die Abkühlung der Anode auch nur angenähert richtig wiedergeben sollen — sehr kompliziert im Aufbau und daher stark störanfällig. Sie zeigen überdies nur eine mittlere Anodentemperatur an. Schutzeinrichtungen mit elektrischen, aus Kondensatoren und Widerständen aufgebauten Netzwerken — deren Benutzung als Nachbildungen der Temperaturverhältnisse auch auf anderen Gebieten der Technik üblich ist — sind beispielsweise durch die französische Patentschrift 988 426 und die britische Patentschrift 547 030 bekannt geworden. Gemäß der französischen Patentschrift wird nur ein

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Kondensator mit einem in Reihe geschalteten. Widerstand als Nachbildung des Anodentemperaturverhaltens verwendet und die Klemmenspannung des Kondensators als Anzeigegröße benutzt. Eine derartige Temperaturnachbildungsschaltung kann nur eine Nachbildung der mittleren Temperatur der gesamten Anode, aber nicht die unterschiedlichen Temperaturverhältnisse in den einzelnen Bereichen der Anode wiedergeben. Die für die jeweils zulässige weitere Beanspruchung der Röhre maßgebenden Ausgangstemperaturen der einzelnen Anodenbereiche werden nur sehr unvollkommen erfaßt.

Die in der britischen Patentschrift beschriebene Schutzeinrichtung enthält ein Netzwerk, bei dem ein erster Widerstand mit einer ersten Kapazität in Reihe geschaltet ist, während parallel zu der ersten Kapazität ein zweiter Widerstand und eine zweite Kapazität in Hintereinanderschaltung liegen. Ein derartiges Netzwerk gibt bereits eine etwas bessere Annäherung an die Erwärmungs- und Abkühlungsverhältnisse der Anode. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung wird aber als Kriterium für die Belastungsgrenze der Röhre die an den Klemmen der ersten Kapazität auftretende Spannung benutzt. Diese Spannung ist jedoch kein einwandfreies Maß für die Temperatur des sich im Brennfleck befindenden Anodenmaterials. Eine genauere Überprüfung ergibt zudem, daß weder die Erwärmungs- noch die Abkühlungsverhältnisse des eigentlichen Brennfleckes, seiner näheren Umgebung sowie der Hauptmasse der Anode mit der aus dieser Patentschrift als bekannt zu entnehmenden Vorrichtung einwandfrei nachgebildet werden können, so daß bei rasch aufeinanderfolgenden Beanspruchungen der Röhre größere Fehler auftreten, die gegebenenfalls zu einem Überschreiten der zulässigen Belastung der Röhre führen.

Wie eingehende Versuche über die im Betriebe noch zulässigen Beanspruchungen von Röntgenröhrenanoden bzw. Antikathoden (über die in der von dem Erfinder herausgegebenen Zeitschrift »Revue CGR«.. 1955, Heft 3, eingehend berichtet ist) bestätigt haben, ist die Belastungsgrenze der Anode einer Röntgenröhre allein durch die Temperatur einer dünnen Oberflächenschicht des Anodenmaterials gegeben, die sich unmittelbar im Brennfleck befindet. Bei einer bestimmten, noch unterhalb der Schmelztemperatur des Anodenmaterjals liegenden Temperaturgrenze, der »kritischen« Temperatur, setzt nämlich ein starkes —Wachstum—der—Größe—der—Kristalle. des Anndenmaterials ein, das die~^mittierende Oberfläche " der Anode aufreißt und die nutzbare Röntgenstrahlung erheblich verringert. Diese als »Alterung« der Anode bezeichnete Ersclieinung läßt sich nur dann verhindern oder wenigstens weitgehend begrenzen, wenn das -Anodenmaterial im Brennfleck nicht über die kritische Temperatur erhitzt wird.

Eine "Einrichtung, die ein Überschreiten dieser Temperaturgrenze im Brennfleck mit Sicherheit ver- ~hindern soll, muß also eine Anzeigegröße liefern, die — ganz unabhängig von den vorangegangenen Belastungen der Röhre — der jeweiligen Brennflecktemperatur möglichst genau proportional ist.

Nun beobachtet man nach dem Einschalten einer -Röntgenröhre .zuerst einen sprunghaften Anstieg der Brennflecktemperatur; dann diffundiert die im Brennfleck erzeugte Wärme erst in die Umgebung des Brennflecks und dann nach und nach in die Masse der Anode hinein, so daß die Erwärmung der gesamten Anode sowohl größenordnungsmäßig als auch zeitlich hinter der für die Alterung maßgebenden Temperatur -der~Brennfleck-Ansatzstelle nachhinkt.

Man hat zwar bereits früher empfohlen, zur Überwachung der Brennflecktemperatur photoelektrische Temperaturmeßgeräte zu benutzen, um auf Grund von Strahlungsmessungen die jeweilige Brennflecktemperatur zu ermitteln. Diese Geräte lassen sich jedoch nur schwer so einstellen und eichen, daß die tatsächliche Brennflecktemperatur einwandfrei erfaßt wird; oft zeigt das Gerät nur einen mittleren Temperaturwert an, der stark durch die Temperatur des in der Umgebung des Brennfleckes liegenden Anodenmaterials beeinflußt ist. Außerdem kann eine derartige photoelektrische Anzeige keinesfalls ein Abbild der an der Anode herrschenden sonstigen Temperaturverhältnisse geben; es kann infolgedessen auch kein Maß für die Beurteilung der Belastbarkeit der warmen Röntgenröhre vor einer weiteren Aufnahme liefern.

Um einerseits eine Überlastung des Brennfleckbereiches der Anode oder Antikathode mit Sicherheit zu vermeiden und andererseits auch die Abkühlungsverhältnisse der einzelnen Bereiche der Anode genauer zu erfassen, um so ein sicheres Maß für die jeweils noch zulässige weitere Belastung der Röntgenröhre zu gewinnen, umfaßt bei einer Schutzvorrichtung zur Nachbildung und Überwachung der an der Anode herrschenden wechselnden Temperaturverhältnisse mit einem elektrischen, aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen bestehenden und mit einem der der Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen Strom gespeisten Netzwerk erfindungsgemäß das Netzwerk drei Widerstände sowie zwei Kapazitäten, von denen der erste Widerstand mit der ersten Kapazität in Reihe geschaltet ist, während parallel zu der ersten Kapazität der zweite Widerstand und die zweite Kapazität in Hintereinanderschaltung liegen und die zweite Kapazität durch den dritten Widerstand überbrückt ist, wobei die bei der Speisung des Netzwerkes mit dem der Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen Strom an der Reihenschaltung des ersten Widerstandes und der ersten Kapazität auftretende Spannung die zur Überwachung des Temperaturverlaufes in dem Brennfleckbereich und zur Betätigung der Anzeige-, Signal- oder Abschalteinrichtung dienende Größe ist.

Die Überbrückung der zweiten Kapazität durch den dritten Widerstand berücksichtigt in sehr weitgehender Weise die zeitlich »nachhinkende« Erwärmung und die Abkühlung des außerhalb der näheren Umgebung des Brennfleckbereiches liegenden Teiles des Anodenkörpers", während die Verwendung der an-der Reihenschaltung des ersten Widerstandes und der ersten Kapazität auftretenden Eihgangsspannung des Netzwerkes als Kriterium oder Maß für die j ewei IigeTemperatur des sich unmittelbar im Brenrifleck befindenden

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Anodenmaterials eine sehr genaue Anpassung an die tatsächlich an dieser Stelle vorhandenen Temperaturverhältnisse, insbesondere den sofortigen spr-ungh-af-t-enfassung des »nachhinkenden« Verlaufs der Temperatur des außerhalb der näheren Umgebung des Brennfleckes liegenden Teiles-des- Anodenkörpers und damit -au&h-

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Anstieg beim Einschalten der Röhre, ergibt.

Bei Röntgenröhren mit sich drehender Anode — bei 5 denen die Wärmeabgabe durch Leitung stark hinter der Wärmeabstrahlung zurücktritt — sind die Abkühlungsverhältnisse mit einer solchen relativ einfachen Schaltung des zur Temperaturnachbildung verwendeten Netzwerkes noch nicht einwandfrei zu erfassen. Bei derartigen Anoden ist in weiterer Ausbildung der Erfindung — insbesondere zur möglichst genauen Nachbildung der im wesentlichen auf Wärmeabstrahlung beruhenden Abkühlung der Anode — mit dem dritten Widerstand des Netzwerkes ein eine Polarisationsspannung lieferndes Schaltungselement, z. B. eine Batterie oder ein Primärelement, in Reihe geschaltet.

Die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung macht es weiterhin möglich, aus dem Netzwerk eine Spannung zu entnehmen, die eine recht genaue vorherige Beurteilung der jeweils noch zulässigen weiteren Belastung der Röntgenröhre erlaubt. Zu diesem Zweck kann an die Klemmen der zweiten Kapazität des Netzwerkes eine nach dem Kompensationsprinzip — d. h. ohne Leistungsentzug aus der Kapazität — arbeitende Spannungs-Prüfeinrichtung angeschlossen werden. Sie enthält eine gesonderte Spannungsquelle, der über einen PotentiometerabgrifF eine variable Gegenspannung zur Kompensation der Spannung an der zweiten Kapazität entnehmbar ist. Der Abgriff bildet eine Anzeigevorrichtung. Seine Stellung gestattet in Abhängigkeit von der Spannung an den Klemmen der zweiten Kapazität eine Ermittlung der jeweils noch zulässigen weiteren Belastung der warmen Röntgenröhre als einen Bruchteil der Belastbarkeit der kalten Röhre.

Mit dieser zusätzlichen Spannungsprüfeinrichtung läßt sich eine Steuervorrichtung für ein eine Signaloder Sperrvorrichtung betätigendes Relais kuppeln.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

Fig. 1 ein aus Kondensatoren und Widerständen bestehendes Temperaturnachbildungsnetzwerk gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Kennliniendarstellung der zulässigen Belastung N einer kalten Röntgenröhre in Abhängigkeit von der in logarithmischem Maßstab aufgetragenen Belastungszeit,

Fig. 3 Abkühlungskennlinien einer festen und einer so sich drehenden Anode mit der Anodentemperatur Θ

in—Abhängigkeit von der Abkühlungszeit,

- Fig. 4 die Form einer drehbaren Anode, Fig. 5 eine Ergänzungsdarstellung zu Fig. 1,

Fig. 6 das Schaltbild einer Prüfeinrichtung zur Ermittlung der noch zulässigen weiteren Belastung der Röhre.

Die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung umfaßt zur~ Erzeugung einer Größe, die der Temperatur des Brennfleckbereiches der Anode stets weitgehend verhältnisgleich ist, den in Fig. 1 als Netzwerk dargestellten Uberwachungsstromkreis mit drei Widerständen R_v R₂, R₃ und zwei Kapazitäten C₁ und C₂.

Der Widerstand R₁ ist mit der Kapazität C₁ in — Reihe an die Eingangsklemmen des Stromkreises geschaltet; parallel zu der Kapazität C₁ liegen der Widerstand R₂ und die Kapazität C₂ in Hinterein-_ anderschaltung, wobei die Kapazität C₂ durch den weiteren Widerstand R_s überbrückt ist. Dieser Widerstand Rr, ist wesentlich für die möglichst-genaue Er—70-:

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45 für die Genauigkeit der Anzeige der jeweiligen Brennflecktemperatur.

Man schließt diese Vorrichtung derart an eine Stromquelle an, daß beim Arbeiten der Röntgenröhre ein Gleichstrom / durch die Vorrichtung hindurchfließt, der derjenigen elektrischen Leistung verhältnisgleich ist, mit der die Röntgenröhre gespeist wird. Diese elektrische Leistung entspricht dem Produkt V_m ■A_m (in dem V_m und A_m die arithmetischen Mittelwerte der der Röntgenröhre zugeführten Spannung und des Stromes bedeuten), wenn für die Erzeugung der Betriebsspannung der Röntgenröhre ein Gleichrichtergerät mit vier Ventilen verwendet wird; sie ist 1,35 · V_m ■ A_m, wenn man ein Gleichrichtergerät mit sechs Ventilen benutzt. Etwa dem größeren Wert entspricht auch die Leistung bei einem Gleichrichtergerät mit vier Ventilen, wenn die Verbindungskabel zwischen dem die Gleichspannung liefernden Gerät und der Röntgenröhre eine größere Länge haben, so daß sie elektrische Energie speichern können und infolgedessen eine Glättung der Spannung ergeben.

Unter diesen Bedingungen tritt an den Eingangsklemmen A und B des Überwachungsstromkreises eine beim Einschalten der Röhre zunächst sprunghaft und dann langsamer ansteigende Spannung U auf. Diese Spannung U kann man als Kriterium für die Temperatur des Brennfleckbereiches der Anode oder Antikathode verwenden, wenn man die Werte der Widerstände R_v R₂, R₃ und der beiden Kapazitäten C₁ und C₂ unter Beachtung an sich bekannter Regeln für die Auslegung eines elektrischen Abbildes des thermischen Verhaltens eines mehrteiligen Körpers bestimmt. Der zeitliche Verlauf der Spannung U paßt sich dann dem die Temperatur des Brennfleckbereiches darstellenden Temperatur-Zeit-Diagramm mit großer Genauigkeit an. Das Erreichen eines bestimmten Grenzwertes der Spannung U zeigt an, daß die zulässige Belastungsgrenze der Röntgenröhre, z. B. während einer Röntgenaufnahme, erreicht ist.

Bei der Verwendung einer Vorrichtung oder Schaltung gemäß Fig. 1 erhält man die in Fig. 2 dargestellten Ergebnisse, die für eine Einzelaufnahme gelten, bei der von einer kalten Röntgenröhre ausgegangen wird. In dieser Fig. 2 ist eine vollausgezogene Linie dargestellt, die angibt, welche größte Leistung N man einer Röntgenröhre zuführen darf, und zwar jeweils für diejenige Zeitdauer t, deren Logarithmus als Abszisse aufgetragen ist. Als ge- -strkhelte Linie ist zum Vergleich diejenige -Kurve— eingezeichnet, die man mit einer gemäß der Erfindung ausgeführten Vorrichtung erhält, deren Schaltbild in Fig. 1 dargestellt ist, wenn man das Erreichen einer bestimmten Spannung U dem Erreichen der Belastungsgrenze der Röntgenröhre gleichsetzt.

Wenn z. B. die Spannung an den Klemmen des KondensatorsC₂, d.h. an den PunktenTC und D def" Darstellung gemäß Fig. 1, während des Verlaufes einer Schirmbildbetrachtung (etwa entsprechend der Temperatursteigerung der Anode) ansteigt, wird die Dauer einer darauffolgenden Aufnahme ganz wesentlich_.begrenzt bzw. verringert, da nunmehr_nicht von einer kalten Röntgenröhre, d. h. von vollkommen entladenen Kondensatoren C₁ und C₂ ausgegangen wird, sondern von Kondensatoren, an deren Klemmen noch gewisse Anfangsspannungen vorhanden sindT die einer Übertemperatur der Anode oder Antikathode entsprechen.

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Die durch Festlegen eines bestimmten Grenzwertes der Spannung U in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 erzielbare Begrenzung der Einschaltdauer der Röntgenröhre entspricht mit sehr hoher Genauigkeit derjenigen, die" sich ergibt, wenn die RöntgenTöhT"e~eine""feststehende Anode hat und man die Temperatur des Brennflecks auf einen bestimmten Wert begrenzen will.

Bei der Röntgenröhre mit drehbarer Anode ist die soeb_en beschriebene und in Fig. 1 dargestellte _Anordnung nicht ohne weiteres geeignet; der Grund hierfür liegt darin, daß die Abkühlung einer rotierenden Anode sich wesentlich von der einer feststehend eingebauten Anode unterscheidet.

Bei einer fest eingebauten Anode folgt das Abklingen der Anodentemperatur Θ einem Exponentialgesetz, das durch eine von der Zeit abhängige-F-unktiongegeben ist (vgl. Fig. 3, Kurve E), die sich sehr gut durch eine geeignete Zusammenschaltung von Kapazitäten und Widerständen wiedergeben läßt, da die Entladung eines Kondensators über einen Widerstand sehr genau einem solchen Exponentialgesetz folgt. Im Falle einer Röntgenröhre mit drehbarer Anode der üblichen Ausführung — bei der die Anode (vgl. Fig. 4) gewissermaßen ein aus Wolfram bestehender Teller K ist, der von einer nur schwach wärmeleitenden zentralen Stütze L getragen wird — erfolgt die Abkühlung der Anode im wesentlichen durch Strahlung nach einer Funktion, die sich ganz allgemein schreiben läßt:Wärmeabstrahlung W = ο · Tⁿ (entsprechend dem Stephan-Boltzmann-Gesetz, bei dem für den schwarzen Körper η = 4 ist).

Die auf Grund experimenteller Untersuchungen gefundene Abkühlungskurve einer solchen drehbaren Anode wird durch die gestrichelte Kurve F der Fig. 3 wiedergegeben. Man sieht, daß diese Kurve anfangs eine wesentlich stärkere Neigung aufweist als die Kurve E, aber daß diese Neigung sich späterhin sehr stark vermindert, und zwar so weit, daß die Kurve nach einer verhältnismäßig langen Zeit (von etwa 1 Stunde) in eine etwa waagerechte Gerade übergeht. Es ist also nicht möglich, eine solche KurveF durch eine Kurve E zu ersetzen. Man kann diese beiden Kurven höchstens in zwei Punkte zusammenfallen lassen, und zwar am Anfangspunkt der Kurve und einem weiteren Punkt, der zeitlich 1 oder 2 Minuten von dem Anfangspunkt entfernt liegt.

Ein gutes Ergebnis konnte dadurch erzielt werden, daß (vgl. die Schaltung in Fig. 5) in Reihe mit dem Widerstand R₃ ein eine Polarisationsspannung lieferndes Schaltungselement, z.B. eine Batterie P, eingeschaltet wurde. Diese Spannungsquelle, die auch eine andere beliebige Gleichspannungsquelle sein kann, hält an den Klemmen des Kondensators C₂ über lange Zeit eine gewisse kleine Spannung aufrecht.

Unter diesen Bedingungen erhält man eine Kurve G, die sich sehr gut der experimentell gefundenen Kurve F anpaßt (vgl. die gestrichelt dargestellte Kurve G in Fig. 3), wenn man gleichzeitig die Werte von C_t und R₃ entsprechend ändert.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine Vorrichtung, die in der soeben beschriebenen Weise ausgebildet ist, mit sehr großer Genauigkeit die Belastungsgrenzen wiedergibt, die auf Grund experimenteller Messungen bei Reihenuntersuchungen bzw, anderen, in kurzen Zeitabständen hintereinander durchgeführtenRöntgenaufnahmen zu beachten sind.

Während des Zeitraumes einer Schirmbildbetrachtung ist der Strom / (vgl. Fig. 1), der der zugeführten Leistung proportional ist, verhältnismäßig klein. In

diesem Falle können die unvermeidlichen Ableitströme, die über die niemals ganz einwandfreien Isolationen der Kondensatoren und Widerstände fließen können, große Bedeutung haben, und es erweist sich als~zweckmäßig, jeweils bei einer Schirmbildbetrachtung den Strom / um einen Faktor k zu verstärken, diesen verstärkten Strom aber durch einen dem Wert 1/k entsprechenden Bruchteil des Widerstandes R₃ fließen zu lassen. Das endgültige Ergebnis ist das gleiche, aber die Wirkungsweise der Vorrichtimg ist sicherer, selbst bei Verwendung normaler Isolierstoffe.

Mit Hilfe der soeben beschriebenen Vorrichtung kann die Röntgenröhre abgeschaltet und die Röntgenaufnahme unterbrochen werden, wenn die Spannung zwischen den Punkten A und B einen bestimmten Wert erreicht hat.

- Dieser Wert kann nun aber leicht -w-ährend-einei-Röntgenaufnahme erreicht werden, wenn der die Belichtungszeit steuernde Zeitmesser an der Bedienungsstelle noch nicht abgelaufen, d. h. die Belichtung noch nicht lang genug war, um eine einwandfreie Aufnahme zu ergeben. Dies kann eine unerwünschte Störung bedeuten.

Um derartige Unterbrechungen zu vermeiden, sollte

^a5 als Anzeige bei der neuen Vorrichtung nur eine einfache Signalgabe angewendet werden.

Eine andere Anwendungsform der Vorrichtung, die auch diesen Nachteil ausschließt, besteht darin, daß man eine Sicherheitsmaßnahme bereits vor dem Beginn einer Aufnahme auslöst, wobei als maßgebende Größe die Ladung des Kondensators C₂, d. h. die an seinen Klemmen liegende Spannung benutzt und die Leistung berücksichtigt wird, die der Röntgenröhre während der Aufnahmezeit der vorgesehenen Aufnähme zugeführt werden soll.

In Abhängigkeit von der Ladung des Kondensators C₂ kann man nun die noch zulässige weitere Belastung als einen Bruchteil des für die kalte Röntgenröhre auf Grund ihrer Kenntafel oder ihres Diagramms zulässigen Belastungswertes festlegen. Mit Hilfe einer elektrischen Einrichtung vergewissert man sich, daß die vorgesehene Belastung der Röntgenröhre nicht die zulässige Belastung der Röhre übersteigen wird. Falls ein solches Übersteigen der zulässigen Belastung möglich sein sollte, wird entweder das Einschalten der Röhre für die folgende Aufnahme verhindert, oder es spricht eine Warnsignalanlage an.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Ausbildungsform der Vorrichtung — das lediglich ein willkürlich herausgegriffenes Beispiel darstellt und den Umfang der Erfindung in keiner Weise begrenzt — ist in der Fig. 6 der Zeichnung dargestellt.

T ist eine allgemein bekannte gittergesteuerte Gasentladungsröhre mit zwei Steuergittern, C₂, R₃ und P sind die bereits in Fig. 5 dargestellten Schaltungselemente. P₁ ist eine zusätzliche Polarisationsspannungsquelle, S der Schleifkontakt eines Potentiometers P₂, das aus der SpannungsquelleH gespeist wird und in Prozenten der die Röntgenröhre durchfließenden Leistung im Verhältnis zu einer bei kalter Röhre zulässigen Leistung abgestuft bzw. geeicht ist.

Die Messung beruht auf einer leistungslosen Spannungskompensation. Man verschiebt zunächst den Abgriff S des Potentiometers P₂, bis der Punkt a das negative Potential der Hilfsspannungsquelle V_h hat, "dann ist die⁷¹Gegeiispannung so einge&tell'tT^däß'^d.ie^ Röhre T zündet. Wenn die Röntgenröhre gearbeitet, hat, ist der Kondensator C₂ mit einer gewissen Spannung aufgeladen. Man verschiebt nun den Abgriff 5" des Potentiometers P₂ in Richtung auf den Punkt b

Claims (4)

ϊ U sj \J \J U hin, um dadurch ein Wiederzünden der Röhre T zu vermeiden. Jeder Ladung bzw. Spannung des Kon-, densators C2 entspricht eine bestimmte^ Stellung des -verschiebbaren—Potentiometerschlei fkontaktes^S"-}—bei der eine Zündung der Röhre T gerade ausbleibt. Diese Stellungen des Potentiometerkontaktes werden mit entsprechenden Zahlenwerten versehen, die die zulässige Belastung in Prozenten der Belastbarkeit der kalten Röntgenröhre angeben. Wenn das Potentiometer P2 mit einem Organ der Steuerstelle der Röntgenröhre — z. B. einem Belichtungsmesser — zusammengebaut ist, das die zu erwartende Belastung bereits vor der beabsichtigten Aufnahme anzeigt, d. h. während noch die Einstellung der Aufnahmewerte erfolgt, kann man bei Einstellung des Potentiometers auf diese Belastung ohne weiteres erkennen, ob man die zulässige Röhrenbelastung bei der Aufnahme überschreiten würde. Bei Einstellung eines nicht mehr zulässigen Belastungswertes zündet die Entladungsröhre, und ein in ihrem Anodenkreis liegendes Relais r spricht an, wobei es entweder durch seinen Kontaktl eine Signalvorrichtung betätigt und/oder eine die Aufnahme sperrende Verriegelung durch seinen Kontakt 2 bewirkt. Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz von Röntgenröhren, insbesondere der die Röntgenstrahlen aussendenden Anode, gegen übermäßige thermische Beanspruchung, bei der zur Nachbildung und Überwachung der an der Anode der Röntgenröhre herrschenden Temperaturverhältnisse ein elektrisches, aus einer Kombination von Kondensatoren und Widerständen bestehendes Netzwerk verwendet wird, das bei Speisung mit einem der der Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen Strom eine zur Betätigung einer Anzeige-, Signal- oder Abschalteinrichtung dienende Spannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk drei Widerstände (R_v R₂, R₃) sowie zwei Kapazitäten (C₁ und C₂) umfaßt, von denen der erste Widerstand (R₁) mit der ersten Kapazität (C₁) in Reihe geschaltet ist, während parallel zu der ersten Kapa-

zijtät (C₁) der zweite Widerstand (R₂) und die zweite Kapazität (C₂) in Hintereinanderschaltung liegen und die zweite Kapazität (C₂) durch den -dritten-W-ider-stand^^^-überbrüekl^ist-—wobei-diebei der Speisung des Netzwerkes mit dem der der Röntgenröhre zugeführten Leistung proportionalen Strom (/) an der Reihenschaltung des ersten Widerstandes (R₁) und der ersten Kapazität (C₁) auftretende Spannung die zur Überwachung des Temperaturverlaufes in dem Brennfleckbereich und zur Betätigung der Anzeige-, Signal- oder Abschalteinrichtung dienende Größe ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für Röntgenröhren mit drehbarer Anode, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem dritten Widerstand (R_z) ein eine Polarisationsspannung lieferndes Schaltungselement, z. B-. eine Batterie (P) oder ein Primärelement, in Reihe geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Klemmen der zweiten Kapazität (C₂) eine nach dem Kompensationsprinzip — d. h. ohne Leistungsentzug aus der Kapazität — arbeitende Spannungsprüfeinrichtung angeschlossen ist, die zum Abgreifen einer variablen Gegenspannung aus einer gesonderten Spannungsquelle ein verstellbares Schaltungselement (Schleifkontakt 5) enthält, das eine Anzeigevorrichtung bildet, die in Abhängigkeit von der Spannung an den Klemmen der zweiten Kapazität (C₂) eine Ermittlung der jeweils noch zulässigen weiteren Belastung der warmen Röntgenröhre als einen Bruchteil der Belastbarkeit der kalten Röhre gestattet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zusätzlichen Spannungsprüfeinrichtung eine Steuervorrichtung für ein eine Signal- oder Sperrvorrichtung (über Kontakte 1, 2) betätigendes Relais (r) gekuppelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 680244; französische Patentschrift Nr. 988 426; britische Patentschrift Nr. 547 030.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen