DE1062831B - Diagnostik-Roentgenapparat mit Mitteln zur Regelung des Roentgenroehren-emissionsstromes vor Aufnahmebeginn - Google Patents

Description

In der Technik der Diagnostik-Röntgenapparate besteht die Schwierigkeit, den Röntgenröhrenstrom für die relativ kurze Belichtungszeit exakt auf den vorgesehenen Wert zu bringen bzw. konstant zu halten. Vom Röntgenröhrenstrom beeinflußte Regelmittel, wie man sie bei Therapie-Röntgenapparaten zur Konstantregelung des Röntgenröhrenstroms kennt, sind wegen der Wärmeträgheit des Kathodenglühfadens der Röntgenröhre für diesen Zweck unzureichend.

Es ist wegen dieser Schwierigkeit schon bekannt, den Röntgenröhrenheizstrom vor der Röntgenaufnahme mit Hilfe einer vom Istwert des Heizstromes beeinflußten Meßvorrichtung auf einen während der Aufnahme erforderlichen Heizstrom-Sollwert einzuregeln und die Regelvorrichtung mit Aufnahmebeginn von der Meßvorrichtung für den Heizstrom auf eine Meßvorrichtung für den Röntgenröhrenstrom umzuschalten. Es ist ferner bekannt, bereits vor Beginn der Röntgenaufnahme eine Vorstabilisierung des Röntgenröhrenstromes selbst dadurch zu erreichen, daß bei einer zur Erzeugung einer bildgebenden Strahlung noch nicht ausreichenden Röhrenspannung ein gegenüber dem Röntgenröhrenbetriebsstrom verminderter, dem voreingestellten Sollwert des Röhrenbetriebsstromes proportionaler Röhrenhilfsstrom auf einen Sollwert eingeregelt wird.

Die bekannten Maßnahmen haben den Nachteil, daß die Vorstabilisierung durch eine Hilfsgröße durchgeführt werden muß, die nur sehr unvollkommen ein Maß für den späteren Röntgenröhrenbetriebsstrom darstellt. Die Erfindung zielt demgegenüber darauf ab, den für den Röntgenröhrenstrom maßgebenden Emissionsstrom der Glühkathode bereits vor der Aufnahme in seiner betriebsmäßigen Größe direkt zu erfassen, um dadurch Fehlerquellen auszuschalten, die durch die vorgenannten mittelbaren Messungen des zu erwartenden Emissionsstromes gegeben sein können. Nach der Erfindung soll bei Verwendung einer Röntgenröhre mit einer der Kathode bis auf wenige Millimeter genäherten Hilfselektrode vor Aufnahmebeginn bei betriebsmäßig geheizter Kathode an die Hilfselektrode eine derartige gegenüber der Kathode positive, von der voreingestellten Röntgenröhrenspannung abhängige Spannung anschaltbar sein, daß sich ein Emissionsstrom der Kathode einstellt, welcher dem Röntgenröhrenbetriebsstrom bei demselben Röntgenröhrenheizstrom und der beabsichtigten Röntgenröhrenspannung entspricht, wobei durch ein Meßorgan für den Emissionsstrom in dem Hilfskreis Regelmittel für den Röntgenröhrenheizstrom zur Regelung des Emissionsstromes auf einen Sollwert steuerbar sind, und daß mit Aufnahmebeginn die Hilfselektrode auf Kathodenpotential schaltbar ist.

Es ist für Kurzzeitaufnahmen ausreichend, wenn

Diagnostik-Röntgenapparat mit Mitteln

zur Regelung des Röntgenröhrenemissionsstromes vor Aufnahmebeginn

Anmelder:
Siemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Kurt Dietz und Dr, phil. Josef Alfter, Erlangen,
sind als Erfinder genannt worden

man sich mit der in der angegebenen Weise erreichten Stabilisierung des Röntgenröhrenstromes begnügt. In diesem Falle muß die Regelvorrichtung so umgeschaltet werden, daß die bei Aufnahmebeginn erreichte Stellgröße konstant beibehalten bleibt. Für Langzeitaufnahmen kann es dagegen zweckmäßig sein, die Konstantregelung des Röntgenröhrenstromes auch nach Aufnahmebeginn noch fortzusetzen und dabei von der an sich bekannten Maßnahme Gebrauch zu machen, die Regelvorrichtung im Röntgenröhrenheizkreis mit Aufnahmebeginn auf ein Meßglied für den wahren Röntgenröhrenstrom umzuschalten.

Da die Hilfselektrode bei der Anordnung nach der Erfindung der Kathode sehr weit genähert ist, reicht eine relativ niedrige Spannung zwischen Hilfselektrode und Kathode aus, um an der Glühwendel der Kathode ein elektrisches Feld in der Form und Große zu erzielen, wie es später während der Aufnahme auf Grund der zwischen Kathode und Anode angelegten Hochspannung herrschen wird. In dem Regelhilfskreis treten dann nur relativ geringe Leistungen auf, so daß sich die Regelvorrichtung aus vielfach erprobten, billigen elektronischen Bauteilen aufbauen läßt. Zweckmäßig wird man die Regelvorrichtung als ein selbständiges Einbauteil gestalten, das bei Störungen leicht gegen ein anderes ausgetauscht werden kann.

Für die Vorstabilisierung des Röntgenröhrenstromes gemäß der Erfindung ist eine Zeit von etwa 0,8 Sekunden ausreichend. Diese Maßnahme kann daher in jener Zeit vorgenommen werden, die beim Betrieb einer Drehanodenröntgenröhre zwischen Einleitung der Aufnahme und Aufnahmebeginn zwangläufig deshalb einzuhalten ist, um die Drehanode auf die vorgeschriebene Drehzahl zu bringen.

909 580/326

An Hand der Zeichnung soll eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung erläutert werden.

Eine Röntgenröhre 1 mit Hilfselektrode 2 wird über einen Hochspannungstransformator 3 und eine Gleichrichteranordnung 4 gespeist. Über einen Transformator 5 erfolgt die Heizung der Röntgenröhre 1. In den Primärkreis des Heiztransformators 5 sind die Leistungswicklungen 6, 7 eines Magnetverstärkers 8 eingeschaltet, dessen Steuerwicklungen 9, 10 mit einer schematisch angedeuteten Regelvorrichtung 11 verbunden sind. Zwischen Hilfselektrode 2 und Kathode der Röntgenröhre 1 liegt ein Widerstand 12 und eine Gleichrichteranordnung 13, die von einem dem Hochspannungstransformator 3 vorgeschalteten Regeltransformator 14 mit einer der voreingestellten Röntgenröhrenspannung proportionalen Spannung gespeist wird. Eine vom Widerstand 12 abgegriffene Spannung ist der Regelvorrichtung 11 zuführbar und wird dort mit einer entsprechend dem gewünschten Röntgenröhrenstrom einstellbaren Sollspannung verglichen, wobei eine Differenz zwischen beiden Spannungen eine derartige Änderung des Steuerstromes für den Magnetverstärker und damit des davon abhängigen Emissionsstromes der Röntgenröhre 1 zur Folge hat, daß die abgegriffene Spannung am Widerstand 12 mit der Sollspannung in Übereinstimmung gebracht und damit der gewünschte Emissionsstrom eingeregelt wird.

Mit Aufnahmebeginn wird unmittelbar vor dem Schließen eines Schalters 18 im Primärkreis des 'Hochspannungsgenerators 3 ein Schalter 16 geschlossen, der die Hilfselektrode 2 auf Kathodenpotential bringt. Gleichzeitig wird durch den Schalter 16 an Stelle des Widerstandes 12 ein im Röntgenröhrenstromkreis angeordneter Widerstand 17 an die Regelvorrichtung 11 geschaltet und liefert dann eine vom Röntgenröhrenstrom abhängige Regelspannung für den Röntgenröhrenheizstrom.

Röntgenröhren mit in Kathodennähe angebrachten Hilfselektroden sind an sich bekannt. Diese Hilfselektroden wurden bisher aber entweder zur trägheitslosen Steuerung des Emissionsstromes oder zur Erzielung einer bestimmten elektrischen Feldverteilung an der Kathode für eine Fokussierung des Elektronenstrahles benutzt. Für die optimale Ausbildung der Hilfselektrode bei einer Anordnung nach der Erfindung sind die folgendem Gesichtspunkte maßgebend. Einmal soll die Hilfselektrode der Kathode möglichst weit genähert sein, damit man die den Betriebsbedingungen während der Röntgenaufnahme entsprechende elektrische Feldstärke an der Kathode mit einer möglichst geringen Hilfselektrodenspannung erzielt. Zu diesem Zweck wird die Hilfselektrode vorteilhaft unmittelbar unterhalb der Glühwendel, d. h. auf deren anodenfernen Seite angebracht. Andererseits ist es für eine gute Vorstabilisierung des Emissionsstromes anzustreben, daß die Hilfselektrodenspannung möglichst dieselbe Feldverteilung an der Kathode hervorruft, wie sie dort während der Aufnahme herrschen würde.

Ein für die Zwecke der Erfindung besonders geeigneter Röntgenröhrenkathodenaufbau ist in der Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Ein metallischer Kathodenfuß 20 ist über ein Halterohr 21 in dem Glaskörper 22 der Röntgenröhre befestigt. Die durch den Glaskörper 22 hindurchgeführten Kathodenzuleitungen 23,24 sind mit dem Kathodenkörper 20 bzw. dem einen Ende des Kathodenglühfadens 25 verbunden, dessen zweites Ende wiederum mit dem Kathodenfuß 20 verbunden ist (in der Schnittdarstellung der Fig. 2 nicht dargestellt). Über einen auf den Kathodenfuß aufgeschobenen Isolierring 26 ist eine becherförmige Hilfselektrode 27 geschoben, die über dem Kathodenglühfaden 25 eine im Hinblick auf die erforderliche Feldverteilung entsprechend geformte öffnung aufweist. Eine durch den Glaskörper 22 geführte Stromzuführungsleitung 28 gestattet, an die Hilfselektrode 27 eine Spannung zu legen.

Bei Anbringung der Hilfselektrode auf der anodenfernen Seite des Glühfadens der Kathode soll man anstreben, daß auf der Rückseite des Glühfadens dieselbe Feldverteilung erzielt wird, wie sie während der Aufnahme auf der Vorderseite (Anodenseite) des Glühfadens herrscht. Der eingeregelte Emissionsstrom

ao wird sich dann bei gleicher räumlicher Struktur des Glühfadens auf der Kathodenvorderseite und -rückseite beim Anlegen der Anodenspannung nicht ändern.

Claims (4)

PatentANSPKocHK:

1. Röntgendiagnostikapparat mit Mitteln zur Regelung des Röntgenröhrenemissionsstromes vor Aufnahmebeginn, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Röntgenröhre mit einer der Kathode bis auf wenige Millimeter genäherten Hilfselektrode vor Aufnahmebeginn bei betriebsmäßig geheizter Kathode an die Hilfselektrode eine derartige gegenüber der Kathode positive, von der voreingestellten Röntgenröhrenspannung abhängige Spannung anschaltbar ist, daß sich ein Emissionsstrom der Kathode einstellt, welcher dem Röntgenröhrenbetriebsstrom bei demselben Röntgenröhrenheizstrom und der beabsichtigten Röntgenröhrenspannung entspricht, wobei durch ein Meßorgan für den Emissionsstrom in dem Hilfskreis Regelmittel für den Röntgenröhrenheizstrom zur Regelung des Emissionsstromes auf einen Sollwert steuerbar sind, und daß mit Aufnahmebeginn die Hilfselektrode auf Kathodenpotential schaltbar ist.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Aufnahmebeginn die Regelvorrichtung von dem Meßorgan für den Emissionsstrom umschaltbar ist auf ein Meßorgan für den Röntgenröhrenstrom.

3. Röntgenröhre für einen Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode derart ausgebildet ist, daß sie an dem Glühfaden der Kathode bei angelegter Hilfsspannung dieselbe elektrische Feldverteilung verursacht, wie sie dort bei angelegter betriebsmäßiger Anodenspannung herrscht.

4. Röntgenröhre für einen Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode auf der anodenfernen Seite des Glühfadens der Kathode angebracht ist und dort bei angelegter Hilfsspannung dieselbe elektrische Feldverteilung verursacht, wie sie bei angelegter Anodenspannung auf der Anodenseite des Glühfadens herrscht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen