DE1075230B - Röntgenapparat mit einer Vorrichtung zum Überlastungsschutz der Röntgenröhre bei Aufnahmeserien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenapparat mit einer Vorrichtung zum Überlastungsschutz der Röntgenröhre bei Aufnahmeserien.

Für jede Röntgenröhre läßt sich eine eindeutige Beziehung zwischen der Aufnahmezeit und der maximalen elektrischen Energie angeben, welche während dieser Zeit der Röntgenröhre bei konstanter Röntgenröhrenleistung zugeführt werden kann. Eine Kurve, die diesen Zusammenhang zwischen der auf der Abszisse aufgetragenen Aufnahmedauer und der auf der Ordinate angegebenen Belastung widerspiegelt, ist in der Fig. 1 durch die Kurve 1 dargestellt.

Bei einer kontinuierlichen Aufnahme erfolgt die Energiezufuhr zur Röntgenröhre bei einer bestimmten, durch Röntgenröhrenstrom und -spannung gegebenen Röhrenleistung, z. B. gemäß der Geraden 2. Bei einer Serienaufnahme mit äquidistanten Aufnahmen und gleichen Einzelbelastungen wächst die Röhrenbelastung z. B. gemäß der Treppenkurve 3, wenn man für die Aufnahmeserie durch Wahl geeigneter Betriebswerte die gleiche Gesamtbelastung wie im Falle der kontinuierlichen Aufnahme gemäß der Geraden 2 vorsieht und die Seriendauer der Dauer dieser Einzelaufnahme entspricht. Ein Vergleich der Kurve 2 mit der ihr weitgehend angeglichenen Kurve 3 ergibt, daß die Belastungsverhältnisse in beiden Fällen angenähert die gleichen sein müssen. Sorgt man daher dafür, daß die Röntgenröhre bei einer Serie von äquidistanten Aufnahmen mit gleichen Betriebswerten der Einzelbelastungen dann abgeschaltet wird, wenn der Zustand erreicht ist, in dem die Treppenkurve 3 die Kurve 1 schneidet, so wird die Röntgenröhre vor Überlastung geschützt.

Die Erfindung besteht daher darin, daß Mittel zur Erzeugung einer mit Beginn der Aufnahmeserie sich derart verändernden Steuergröße vorgesehen sind, daß diese Steuergröße in jedem Zeitpunkt der Aufnahmeserie einem bis dahin bei kontinuierlicher Anschaltung zulässigen Belastungswert der Röntgenröhre entspricht, d. h. eine Steuergröße liefert, die sich entsprechend der Kurve 1 ändert, und daß ferner Mittel zur Erzeugung einer sich proportional mit der wirklichen Belastung der Röntgenröhre ändernden Steuergröße vorgesehen sind, welche beide Mittel derart zusammenwirken, daß, wenn die während der Aufnahmeserie anwachsende letztgenannte Steuergröße den Wert der erstgenannten Steuergröße erreicht, eine Abschaltung der Röntgenröhre bewirkt wird. Für den Fall einer Aufnahmeserie mit konstanten Aufnahmepausen erscheint es auf Grund der Darstellung der Fig. 1 ohne weiteres glaubhaft, daß die Beanspruchung der Röntgenröhre gegenüber der Beanspruchung bei einer gleich langen Einzelaufnahme nicht wesentlich unterschiedlich" sein kann. Es ist Röntgenapparat mit einer Vorrichtung

zum Überlastungsschutz der Röntgenröhre

bei Aufnahmeserien

Anmelder:

Siemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Ernst Gulden, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

dagegen unklar, ob sich dieselbe Beanspruchung der Röhre ergeben würde, wenn die Belastung in einer Weise erfolgen würde, wie sie in der Fig. 1 durch die gestrichelte Treppenkurve 3 α veranschaulicht ist.

Hier ist in der ersten Phase der Aufnahmeserie eine höhere Bildfrequenz gewählt als in den anschließenden Phasen, wie es z. B. zweckmäßig ist, wenn die zu untersuchenden Vorgänge zu Serienbeginn schnell verlaufen und später langsamer werden.

Es wurde nun gefunden, daß es nur in einem Bereich bis zu etwa 4 Sekunden unzulässig ist, bei Serienaufnahmen in der-fersten Aufnahmephase eine größere mittlere Belastung zu überschreiten, als es einer der Dauer dieser Phase entsprechenden Einzelbelastung entspricht. Das heißt, die Treppenkurve der Belastung bei einer Serienaufnahme mit ungleichmäßiger Aufnahmefrequenz im Diagramm der Fig. 1 darf eine Linie nicht überschreiten, die einer Belastungslinie für eine Röntgenaufnahme mit höchstzulässiger Belastung von 4 Sekunden Dauer überschreitet. Nach 4 Sekunden Aufnahmedauer darf die Belastungskurve dagegen nahe unterhalb der Kurve 1 entlanglaufen. Das hat seinen Grund darin, daß in diesem Bereich die weitere Belastung im wesentlichen nur durch die Abkühlung (Wärmeableitung, Wärmeabstrahlung) der Anode bestimmt ist.

Man hat daher bei Serienaufnahmen mit ungleichmäßiger Aufnahmefrequenz zusätzlich dafür zu sorgen, daß die Belastungstreppenkurve sich nicht über eine

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Linie 2 α- (Fig. 1) hinaus erhebt. Man erreicht das, indem man für die Einzelaufnahme nur eine bestimmte Energie zuläßt. Die Röntgenröhrenenergie der Einzelaufnahme bestimmt nämlich in Verbindung mit der minimalen Pausendauer, die wegen des Filmtransports einen Grenzwert nicht unterschreiten kann, die maximal mögliche mittlere Steigung der Belastungstreppenkurve.

Röntgenapparate bekannter Bauart enthalten bereits eine Überlastungsschutzvorrichtung für den Einzelaufnahmebetrieb, die verhindert, daß eine unzulässig hohe Einzelaufnahme eingestellt wird. Bei einer Umschaltung des Apparates auf Serienaufnahmebetrieb wird man die Einstellmöglichkeit der Betriebswerte für die Einzelaufnahme durch einen Eingriff in die genannte Überlastungsschutzvorrichtung im zuvor angegebenen Sinne begrenzen. Diese Begrenzung der Betriebswerte der Einzelaufnahme einer Serie bedeutet eine gewisse Einschränkung für Aufnahmeserien mit gleich langen Aufnahmepausen und kürzerer Seriendauer als 4 Sekunden. Man könnte daher dafür sorgen, daß die Begrenzung der Betriebsdateneinstellung für die Einzelaufnahme der Serie bei der Einstellung von Serienaufnahmen mit äquidistanten Einzelaufnahmen nicht wirksam wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, die ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Überlastungsschutzvorrichtung darstellt, soll der Gegenstand der Erfindung nachfolgend erläutert werden.

Die zu beschreibende Schaltungsanordnung bildet den Teil eines im übrigen nicht dargestellten Diagnostik-Röntgenapparates, der einen sogenannten Programmwähler zur Voreinstellung der Betriebswerte einer Aufnahmeserie und ein Steuergerät enthält, das die Einschaltung der Röntgenröhre in der vorgewählten Weise bewirkt.

Zugleich mit der Auslösung der Aufnahmeserie wird in der erfindungsgemäßen Überlastungsschutzvorrichtung über den Kontakt 4 ein Motor 5 an Spannung gelegt, der den Abgriff eines Potentiometers 6 kontinuierlich verändert. Die Widerstandskurve des Potentiometers 6 ist so ausgeführt, daß die vom Potentiometer 6 abgegriffene Spannung U₁ in jedem Zeitpunkt der Serie um einen bestimmten Spannungswert (U₂ —CJ₁), der dem bis zu diesem Zeitpunkt zulässigen Belastungswert der Röntgenröhre entspricht, kleiner ist als die Zündspannung U₂ der Schaltröhre 7.

Die Kurve des Differenzbetrages zwischen der Potentiometerspannung U₁ und der Zündspannung U_z der Schaltröhre 7 als Funktion der Zeit muß also der Kurve der zulässigen elektrischen Arbeit der Röntgenröhre entsprechen, die in der Fig. 1 durch die Kurve 1 dargestellt ist.

Zu der Spannung U₁ wird die an einem Kondensator 8 herrschende Spannung U₂ addiert, die wiederum von der bis zum betrachteten Zeitpunkt tatsächlich in der Röntgenröhre umgesetzten elektrischen Arbeit abhängig ist. Während der Aufnahmeserie nimmt die Spannung U₁ kontinuierlich ab, und die Spannung U₂ steigt während jeder Einzelaufnahme stufenweise an. Sobald die Spannung U₂ stärker angestiegen ist, als die Spannung U₁ abgesunken ist, oder sobald die Steuergröße U₂ die Vergleichssteuergröße (JJ₂-U₁) erreicht und somit die in der Röntgenröhre umgesetzte elektrische Arbeit größer wird als die zulässige Belastung der Röntgenröhre, wird die Zündspannung der Schaltröhre 7 erreicht. Der Zündstromstoß der Schaltröhre 7 erregt ein Relais 9, dessen nicht dargestellter Ruhekontakt die Aufnahmeserie unterbricht.

Die Proportionalität der Spannung U₂ mit der tatsächlich in der Röhre umgesetzten Arbeit wird in an sich bekannter Weise folgendermaßen erreicht:

Der tatsächliche Röhrenstrom oder ein ihm proportionaler Strom wird über die Widerstände 10 und 11 geleitet. Der auf diese Weise an diesen Widerständen 10., 11 erzielbare Spannungsabfall U₃ ist dann dem Röhrenstrom I_Rä proportional.

Ein veränderbarer Abgriff 12 am Widerstand 11

ίο wird in Abhängigkeit von der eingestellten Röhrenspannung derart verstellt, daß die abgegriffene, zur Aufladung eines Kondensators 8 dienende Spannung U₄ der eingestellten Röhrenleistung proportional ist. Bei jeder Einzelaufnahme einer Serie wird die Ladung des Kondensators 8 daher um einen Spannungsbetrag erhöht, welcher proportional der Belastungszahl einer Aufnahme ist, so daß die Kondensatorspannung U₂ in jedem Augenblick ein Maß für die bis dahin in der Röntgenröhre umgesetzte elekirische Arbeit ist. Ein Gleichrichter 18 dient als Entladesperre für den Kondensator 8 während der Aufnahmepausen innerhalb der Serie, Zur Entladung des Kondensators 8 nach Beendigung der Aufnahmeserie dienen ein Entladewiderstand 13 und ein von dem bereits erwähnten, nicht dargestellten Steuergerät betätigter Kontakt 14.

Nach einer für Serienaufnahmen in Betracht kommenden Maximalzeit von z. B. 40 Sekunden läuft der Schleifer des kreisförmigen Potentiometers 6 über einen wicklungsfreien Teil seines Keramikkörpers. Dadurch wird für die Röhre 7 ein hochohmiger Spannungsteiler 15, 16 wirksam, der dem Gitter dieser Röhre 7 eine die Zündspannung übersteigende Spannung zuführt, so daß die Aufnahmeserie auf jeden Fall unterbrochen wird.

Durch einen am Motor 5 angebrachten Haltenocken 17 wird die Motorspannung auch nach öffnen des Kontaktes 4 so lange aufrechterhalten, bis der Schleifer des Potentiometers 6 wieder in seine Ausgangsstellung geführt ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Röntgenapparat mit einer Vorrichtung zum Überlastungsschutz der Röntgenröhre bei Aufnahmeserien, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung einer mit Beginn der Aufnahmeserie sich derart verändernden Steuergröße vorgesehen sind, daß diese Steuergröße in jedem Zeitpunkt der Aufnahmeserie einem bis dahin bei kontinuierlicher Anschaltung zulässigen Belastungswert der Röntgenröhre entspricht, und daß ferner Mittel zur Erzeugung einer sich proportional mit der wirklichen Belastung der Röntgenröhre ändernden Steuergröße vorgesehen sind, welche beide Mittel derart zusammenwirken, daß, wenn die während der Aufnahmeserie anwachsende letztgenannte Steuergröße den Wert der erstgenannten Steuergröße erreicht, eine Abschaltung der Röntgenröhre bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergrößen durch elektrische Spannungen realisiert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gitter einer elektronischen Schaltröhre eine Spannung zugeführt wird, die in jedem Zeitpunkt der Aufnahmeserie um einen bestimmten als Steuergröße wirksamen Spannungswert, der dem bis zu diesem Zeitpunkt zulässigen Belastungswert der Röhre entspricht, kleiner ist als die Zündspannung der elektronischen

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Schaltröhre, und daß zu dieser Spannung eine der Röntgenröhre repräsentierende Spannung in Spannung addiert wird, die die wirkliche Be- an sich bekannter Weise als Ladespannung eines lastung der Röntgenröhre repräsentiert. während der Belastungen der Röhre proportional

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch der Röhrenleistung aufladbaren Kondensators gegekennzeichnet, daß die die wirkliche Belastung 5 wonnen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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