Schaltungsanordnung für eine Drehanoden-Röntgenröhre Das Hauptpatent
1062 827 betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre mit zwei konzentrischen Brennfleckbahnen
von unterschiedlichen Tellerwinkeln, wobei die Brennfleckbahn mit dem kleineren
Tellerwinkel im Hinblick auf eine größenordnungsmäßig gleiche Belastbarkeit beider
Brennfleckbahnen mindestens gleich breit wie die Brennfleckbahn mit dem größeren
Tellerwinkel gestaltet ist. Unter Brennfleckbahn wird dabei die im Laufe einer Tellerumdrehung
von Elektronen beaufschlagte Ringfläche auf der Telleroberfläche verstanden, deren
Breite der Länge der strichförmigen Elektronenaufprallfläche entspricht. Eine derartige
Röhre ergibt bei Verwendung des Brennflecks mit kleinem Tellerwinkel Aufnahmen mit
großer Zeichenschärfe, aber kleinem Bildausschnitt, da die Elektronenaufprallfläche
das nutzbare Strahlenbündel auf einer Bildseite um so stärker begrenzt, je kleiner
der Tellerwinkel ist. Dieser kleine Bildausschnitt reicht für die praktisch vorkommenden
Detailaufnahmen aber aus. Für Übersichtsaufnahmen mit großem Format, bei denen es
auf eine extreme Zeichenschärfe nicht so ankommt wie bei Detailaufnahmen, steht
der Brennfleck mit dem größeren Tellerwinkel zur Verfügung.Circuit arrangement for a rotating anode X-ray tube The main patent 1062 827 relates to a rotating anode X-ray tube with two concentric focal point paths of different plate angles, the focal point path with the smaller plate angle being at least as wide as the focal point path with the larger plate angle with regard to an equally large load capacity of both focal point paths is. In this context, the focal point path is understood to mean the ring surface on the surface of the disk which is acted upon by electrons in the course of a rotation of the disk, the width of which corresponds to the length of the line-shaped electron impact surface. When using the focal spot with a small plate angle, such a tube produces images with great definition but a small image section, since the smaller the plate angle, the more the electron impact surface limits the usable beam on one side of the image. However, this small image section is sufficient for the detailed shots that occur in practice. The focal spot with the larger plate angle is available for large-format overview shots where extreme sharpness of the drawing is not as important as for detailed shots.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Nutzanwendung dieser
Röntgenröhre für die Herstellung von Hochleistungsfernaufnahmen, d. h. Aufnahmen
mit großem FOktiS-Film-Abstand (z. B. Lungenfernaufnahmen, Ganzkörperaufnahmen,
seitliche Lendenwirbelaufnahmen) mit nahezu paralleler Strahlenführung. Diese diagnostische
Technik erfordert eine außerordentlich große Röntgenleistung. Bei dem großen Fokus-Film-Abstand
(2 bis 3 m) wirkt sich die durch die endlichen Abmessungen des Brennflecks verursachte
Abbildungsunschärfe nur geringfügig aus. Man könnte daher für Hochleistungsfernaufnahmen
zur Erzielung der erforderlichen Leistung eine Röntgenröhre mit größeren als den
üblichen Brennfleckabmessungen benutzen. Eine derartige Spezialröhre würde aber
wegen der Seltenheit, mit der Hochleistungsfernaufnahmen im Verhältnis zu normalen
Röntgenaufnahmen mit Anwendung kleiner Brennfleckabtnessungen und kleinerer Fokus-Film-Abstände
in der diagnostischen Praxis angefertigt werden, einen übermäßigen Aufwand darstellen.The present invention relates to a new use of the same
X-ray tube for the production of high-performance remote images, d. H. Recordings
with a large FOktiS film distance (e.g. remote lung exposures, full-body exposures,
lateral lumbar vertebra images) with almost parallel beam guidance. This diagnostic
Technology requires an extremely high level of X-ray output. With the large focus-film distance
(2 to 3 m) affects the one caused by the finite dimensions of the focal point
Image blurring is only slightly off. One could therefore use it for high-performance remote shooting
an X-ray tube larger than that to achieve the required performance
Use the usual focal spot dimensions. Such a special tube would, however
because of the rarity with the high-performance remote shooting relative to normal
X-ray recordings using small focal spot measurements and smaller focus-film distances
are made in diagnostic practice, represent an excessive expense.
Es sind an sich Röntgenröhren mit mehreren Glühkathoden bekannt, durch
die auf der Anodenoberfläche eng nebeneinanderliegende Brennflecke erzeugt werden
können. Je nachdem, wieviel Glühkathoden eingeschaltet werden, kann man verschieden
große Brennflecke erzielen. Von einer derartigen Schaltmöglichkeit soll im Rahmen
der vorliegenden Erfindung für die beiden Kathoden einer Röntgenröhre nach dem Hauptpatent
1062 827 mit wahlweiser Einschaltung der beiden Kathoden Gebrauch gemacht
werden. (Bei der genannten bekannten Schaltvorrichtung zur Veränderung der Brennfleckgröße
ist eine wahlweise Einschaltung der einzelnen Kathoden natürlich nicht erforderlich,
sondern nur die zusätzliche Einschaltung einer zweiten Kathode oder mehrerer zusätzlicher
Kathoden zu einer ersten Kathode für den kleinen Brennfleck.) Es wird daher mit
dem Ziel einer Erhöhung der Röhrenleistung einer Drehanoden-Röntgenröhre nach dem
Hauptpatent für Hochleistungsfernaufnahmen erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer
Röhre mit in radialer Richtung hintereinanderliegenden Brennflecken Schaltmittel
vorzusehen, welche außer der wahlweisen Einschaltung der Brennflecke auch deren
gleichzeitige Einschaltung ermöglichen, so daß beide Brennflecke gleichzeitig Röntgenstrahlen
aussenden. Die größenordnungsmäßig gleiche Belastbarkeit beider Brennflecke der
Röntgenröhre nach dem Hauptpatent gestattet auf diese Weise, die maximale Nutzleistung
einer Röntgenröhre erheblich zu steigern, nämlich größenordnungsmäßig zu verdoppeln.
Auf diese Weise steht für eine Aufnahme die Summe der optimal zulässigen Brennfleckleistungen
zur Verfügung, z. B. 35-i-30 kW für eine Belastungsdauer von 0,1 Sekunden. Daß in
diesem Falle die Brennfleckform aus z. B. zwei aufeinandergesetzten Quadraten mit
den Abmessungen etwa 1,5X1,5 mm und 0,9X0,9 mm besteht, ist aus den obengenannten
Gründen wegen der großen Fokus-Film-Abstände für die Abbildungsgüte unschädlich.X-ray tubes with several hot cathodes are known per se, by means of which focal spots lying close to one another can be produced on the anode surface. Depending on how many hot cathodes are switched on, different sized focal spots can be achieved. In the context of the present invention, use is made of such a switching option for the two cathodes of an X-ray tube according to the main patent 1062 827 with the two cathodes optionally being switched on. (In the case of the known switching device for changing the focal spot size, an optional activation of the individual cathodes is of course not necessary, but only the additional activation of a second cathode or several additional cathodes to a first cathode for the small focal spot.) It is therefore with the aim of a According to the invention, it is proposed to increase the tube power of a rotating anode X-ray tube according to the main patent for high-performance telephoto photography to provide switching means for a tube with focal spots lying one behind the other in the radial direction, which, in addition to the optional activation of the focal spots, also enable their simultaneous activation, so that both focal spots emit X-rays at the same time. The load-bearing capacity of both focal points of the x-ray tube according to the main patent, which is of the same order of magnitude, allows the maximum useful power of an x-ray tube to be increased considerably, namely to double it in terms of magnitude. In this way, the sum of the optimally permissible focal spot powers is available for a recording, e.g. B. 35-i-30 kW for a load duration of 0.1 seconds. That in this case the focal point shape from z. B. consists of two squares placed on top of one another with the dimensions about 1.5 × 1.5 mm and 0.9 × 0.9 mm, is harmless to the image quality for the reasons mentioned above because of the large focus-film distances.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Der Kathodenfuß 1 einer Drehanoden-Röntgenröhre 2 weist zwei Glühkathoden 3, 4 auf,
durch die auf dem Anodenteller 5 zwei in radialer
Richtung des Tellers
hintereinanderliegende Brennflecke zu erzeugen sind. Die Oberfläche der inneren
der konzentrisch angeordneten Elektronenaufprallflächen, welche der Glühkathode
3 zugeordnet ist, schließt mit der Ebene senkrecht zur Drehanodenachse einen kleineren
Winkel ein als die Oberfläche der äußeren Elektrodenaufprallfläche, z. B. 10° gegenüber
19° oder 9° gegenüber 17,5°. Auf diese Weise kann das von der inneren Aufprallfläche
ausgehende Röntgenstrahlungsbündel nicht von dem Anodenmaterial außerhalb dieser
Aufprallfläche beeinflußt werden, und außerdem ist durch die starke Verkürzung des
strichförmigen Brennflecks wegen des kleinen Tellerwinkels eine sehr gute Zeichenschärfe
erreicht.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
The cathode base 1 of a rotating anode X-ray tube 2 has two hot cathodes 3, 4,
through the on the anode plate 5 two in radial
Direction of the plate
successive focal spots are to be generated. The surface of the inner
of the concentrically arranged electron impact surfaces, which of the hot cathode
3 is assigned, closes with the plane perpendicular to the rotating anode axis a smaller one
Angle as the surface of the outer electrode impact surface, e.g. B. 10 ° opposite
19 ° or 9 ° versus 17.5 °. This way it can be done from the internal impact surface
outgoing X-ray beams do not come from the anode material outside this
Impact surface can be influenced, and also is due to the strong shortening of the
Line-shaped focal point because of the small plate angle a very good definition
achieved.
Die Glühkathoden 3, 4 sind über Leitungen 6, 7, 8 je mit den Sekundärwicklungen
zweier Heiztransformatoren 9, 10 verbunden. Über einen Betriebsschalter 11 und einen
Brennfleckwahlschalter 12 können entweder wahlweise ein oder auch beide Transformatoren
9, 10 an eine Spannungsquelle 13 gelebt werden. Der Brennfleckwahlschalter 12 weist
zu diesem Zweck drei Schaltstellungen auf, in denen ein Schalthebel 14 mit einem
Kontaktstück 15 entweder auf einem der festen Gegenkontaktstücke 16, 17 ruht oder
auf den beiden isoliert nebeneinanderli;egenden Gegenkontaktstücken 18, 19 liegt.The hot cathodes 3, 4 are each connected to the secondary windings via lines 6, 7, 8
two filament transformers 9, 10 connected. Via an operating switch 11 and a
Focal spot selection switch 12 can either select one or both transformers
9, 10 to a voltage source 13 are lived. The focal point selection switch 12 has
for this purpose, three switching positions in which a shift lever 14 with a
Contact piece 15 either rests on one of the fixed counter-contact pieces 16, 17 or
on the two isolated, side-by-side opposing contact pieces 18, 19.
Die Röhrenstromeinstellung erfolgt - für jede Glühkathode 3, 4 getrennt
- über die Regelwiderstände 20, 21. Zur Anpassung der Regelvorrichtung an die Emissionscharakteristiken
der Glühkathoden dienen bekannte Justiervorrichtungen, bestehend aus den Widerständen
22, 23 und 24, 25. Es ist für die Bildgüte unter Umständen von Vorteil, wenn die
Leuchtdichten der beiden Teile des zusammengesetzten Brennflecks möglichst gleich
sind. Zu diesem Zweck werden mittels des Schalters 12 und der mit diesem Schalter
gekuppelten Schalter 26, 27 für die Einzelbetriebsweise und die gleichzeitige Betriebsweise
der Glühkathoden verschiedene Anzapfungen der Widerstände 22 bis 25 gewählt. Der
Abgleich mittels Parallel- und Vorwiderstand zum Regelwiderstand 20 bzw. 21 hat
den Vorteil einer schnellen Justierungsmöglichkeit. Der Parallelwiderstand 22 bzw.
24 ist für den Röntgenröhrenstrom nicht wirksam, wenn der betriebsmäßig regelbare
Widerstand 20 bzw. 21 auf Null heräbgeregelt ist. Stellt man in dieser Stellung
den Vorwiderstand 23 bzw. 25 entsprechend dem maximalen Röhrenstrom ein, so ändert
sich die für diesen Stromwert erzielte Abstimmung der Einstellvorrichtung beim nachträglichen
Verändern des Parallelwiderstandes zur Einstellung eines zweiten Röhrenstromwertes
nicht mehr.The tube current is set separately for each hot cathode 3, 4
- Via the control resistors 20, 21. To adapt the control device to the emission characteristics
Known adjustment devices consisting of the resistors are used for the hot cathodes
22, 23 and 24, 25. It may be advantageous for the quality of the image if the
Luminance of the two parts of the assembled focal spot as equal as possible
are. For this purpose, by means of the switch 12 and with this switch
coupled switches 26, 27 for the individual operation and the simultaneous operation
Different taps of the resistors 22 to 25 are selected for the hot cathodes. Of the
Adjustment by means of parallel and series resistance to control resistor 20 or 21 has
the advantage of a quick adjustment option. The parallel resistor 22 resp.
24 is not effective for the X-ray tube current if the operationally controllable one
Resistance 20 or 21 is downregulated to zero. If you stand in this position
the series resistor 23 or 25 according to the maximum tube current, so changes
the adjustment of the setting device achieved for this current value in the subsequent
Changing the parallel resistance to set a second tube current value
no longer.
Für den Betrieb mit nur einer Glühkathode erfolgt die Einstellung
des Röhrenstromes an Hand einer entsprechend kenntlich gemachten Skala 28. Der Abgleich
der Widerstände 22 bis 25 ist zu diesem Zweck so getroffen, daß dem gleichen Skalenwert
für beide Glühkathoden die gleichen Ströme zugeordnet sind. Die Einstellung der
beiden Röhrenströme für den gleichzeitigen Betrieb der Glühkathoden erfolgt an Hand
einer zweiten Skala 29, wobei mittels der Eichwiderstände 22 bis 25 gegebenenfalls
dafür gesorgt ist, daß beide Brennflecke die gleiche wirksame Leuchtdichte aufweisen.
Wie bei der Anpassung der Regelvorrichtung an die Emissionscharakteristik läßt sich
mit den- jeweils beiden Justierwiderständen bei gegebenen Regelcharakteristiken
für die Widerstände 20, 21 eine exakte Übereinstimmung nur bei zwei Betriebswerten
erzielen. Diese exakte Übereinstimmung bei zwei Betriebswerten hat aber auch für
die Zwischenwerte eine für die Praxis ausreichende Übereinstimmung zur Folge.The setting is made for operation with only one hot cathode
of the tube current on the basis of a correspondingly marked scale 28. The adjustment
the resistors 22 to 25 is made for this purpose so that the same scale value
the same currents are assigned for both hot cathodes. The setting of the
both tube currents for the simultaneous operation of the hot cathodes is done by hand
a second scale 29, using the calibration resistors 22 to 25 if necessary
it is ensured that both focal points have the same effective luminance.
As with the adaptation of the control device to the emission characteristics,
with the two adjustment resistors for the given control characteristics
for the resistors 20, 21 an exact match only for two operating values
achieve. This exact correspondence with two operating values also has for
the intermediate values result in sufficient agreement for practice.
Wie bereits angeführt, steht durch die gleichzeitige Benutzung der
hintereinanderliegenden Brennflecke für Hochleistungsfernaufnahmen praktisch die
Summe der Einzelleistungen beider Brennflecke zur Verfügung. Dies gilt jedoch nur
für kurze Belastungszeiten, in deren Verlauf die Erhitzung noch im wesentlichen
auf die Brennfleckstellen beschränkt bleibt. Für diesen Zeitbereich benötigt man
also für die gleichzeitige Einschaltung beider Brennflecke keinen speziellen Überlastungsschutz,
da diese Funktion von der bereits vorhandenen Überlastungsschutzvorrichtung für
den Einzelbetrieb der Brennflecke erfüllt wird. Für längere Belastungszeiten, in
deren Verlauf sich der ganze Wolframteller bis zu einem gewissen Grade erhitzt,
ist eine Addition der Maximalleistungen beider Brennflecke nicht mehr zulässig.
In der Regel wird man bei derartigen Langzeitaufnahmen keine so hohe Röntgenröhrenleistung
benötigen, wie sie der Summe beider Brennflecke entspricht. Es ist aber zweckmäßig,
zusätzliche Schaltmittel vorzusehen, welche auch bei den längeren Belastungszeiten
einen sicheren Überlastungsschutz gewährleisten, indem bei längeren Belastungszeiten
die abgegebene Leistung beider Brennflecke in Abhängigkeit von der Einschaltzeit
kleiner eingestellt wird, als sich aus der Addition der maximalen Leistungen der
einzelnen Brennflecke ergibt.As already mentioned, the simultaneous use of the
focal spots lying one behind the other for high-performance remote photography practically the
Sum of the individual performances of both focal spots are available. However, this only applies
for short exposure times during which the heating is still essentially
remains limited to the focal point. For this time range you need
So there is no special overload protection for the simultaneous activation of both focal spots,
since this function is different from the already existing overload protection device for
the individual operation of the focal point is fulfilled. For longer periods of stress, in
the course of which the whole tungsten plate heats up to a certain degree,
an addition of the maximum powers of both focal spots is no longer permitted.
As a rule, one does not get such a high X-ray tube output with such long-term exposures
need as it corresponds to the sum of both focal spots. But it is useful
to provide additional switching means, which also with the longer load times
ensure safe overload protection by using for longer periods of use
the power output of both focal spots as a function of the switch-on time
is set smaller than that resulting from the addition of the maximum power of the
results in individual focal spots.
Man erreicht dies z. B. in einfacher Weise dadurch, daß bei einer
höheren als der genannten kritischen Aufnahmezeit ein vom Zeitschalter 30 her gesteuerter
Widerstand 31 in die den beiden Heiztransformatoren 9, 10 gemeinsame Stoffzuführungsleitung
eingeschaltet wird. Durch Kupplung eines Schalters 32 mit dem Schalthebel 14 ist
dafür gesorgt, daß der Widerstand 31 nur wirksam werden kann, wein beide Brennflecke
gleichzeitig eingeschaltet sind.This is achieved e.g. B. in a simple manner in that at a
higher than the critical recording time mentioned is controlled by the timer 30
Resistor 31 in the substance feed line common to the two heating transformers 9, 10
is switched on. By coupling a switch 32 to the shift lever 14 is
made sure that the resistor 31 can only be effective when both focal points
are switched on at the same time.