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Röntgenapparat für die Anfertigung kinematografischer Aufnahmen Die
Erfindung betrifft einen Röntgenapparat für die Anfertigung kinematografischer Röntgenaufnahmen.
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Bei bekannten Einrichtungen für die Röntgen-Kinematografie wird die
periodische Unterbrechung des Stromkreises der Röntgenröhre auf der Hochspannungsseite
durch ein gittergesteuertes Hochspannungsventil oder eine gittergesteuerte Röntgenröhre
erreicht, wobei bis zu 50 Bilder pro Sekunde erzielbar sind. Nachteilig ist dabei,
daß einerseits diese gittergesteuerten Röhren sehr kostspielige Bauelemente - sind
und andererseits die vollständige Sperrung insbesondere hoher Röhrenströme Schwierigkeiten
bereitet.
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Es ist weiterhin bekannt, zur Anfertigung kinematografischer Röntgenaufnahmen
den Hochspannungstransformator eines Röntgenapparates periodisch für die Dauer einer
Periode des Betriebswechselstromes an die Betriebsspannung zu legen und für die
Dauer der nachfolgenden Periode von der Spannungsquelle zu trennen. Auf diese Weise
ist es - bei einer Netzfrequenz von 50 Hz - möglich, 25 Röntgenaufnahmen pro Sekunde
zu erzielen.
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Für die Untersuchung schneller Bewegungsvorgänge ist jedoch eine höhere
Bildfrequenz erwünscht. Die Erfindung hat daher zum Ziel, den Hochsspannungstransformator
periodisch für die Dauer von nur einer Halbperiode des Betriebswechselstromes an
Spannung zu legen und während der Dauer der nachfolgenden Halbperiode von der Spannungsquelle
zu trennen. Mit einer auf diese Weise betriebenen Röntgenröhre läßt sich eine Bildfrequenz
von 50 Aufnahmen pro Sekunde erzielen. Unterbräche man bei einer derartigen Anordnung
jedoch lediglich periodisch die Spannungszufuhr- zum Transformator, so würden im
Transformator bei jeder Einschaltung hohe Einschaltstromstöße auftreten, die ihre
Ursache in dem remanenten magnetischen Fluß des Transformatorkerns haben.
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Während bei dem eingangs geschilderten bekannten Betrieb des Transformators
mit 25 Einschältungen pro Sekunde, bei dem die Abschaltung und die Einschaltung
des Transformators demnach in gleichsinnigen Spannungsnulldurchgängen erfolgt, der
nach jeder neuen Einschaltung erregte magnetische Fluß dem von der vorangegangenen
Einschaltung im Transformatorkern vorhandenen (remanenten) Fluß entgegengerichtet
ist und diesen Fluß schwächt, kommt es bei 50 Einschaltungen pro Sekunde zu bekannten
Sättigungserscheinungen, die an Hand der Fig. 1 erläutert werden sollen.
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In der Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der einem Transformator zugeführten
periodisch unterbrochenen Spannung durch die Kurven 1 dargestellt. Am Ende der ersten
Einschaltung sinkt der durch die Kurve 2 dargestellte magnetische Fluß von seinem
Maximalwert auf den remanenten Fluß 0,. ab. Bei der nachfolgenden Einschaltung des
Transformator im Zeitpunkt A überlagert sich nun der durch den betriebsmäßigen Magnetisierungsstrom
erregte Fluß dem im Transformatoreisen von dem vorhergehenden remanenten Fluß
0, derart, daß der resultierende Fluß zu Sättigungserscheinungen im Transformatoreisen
führen kann, was einen hohen Magnetisierungsstrom zur Folge hat, der den normalen.
Laststrom wesentlich übersteigen kann. Der hohe Magnetisierungsstrom ist vor allem
wegen der strommäßigen Belastung der Schaltkontakte unerwünscht und führt außerdem
infolge größerer Spannungsabfälle am Netzwiderstand und an. den inneren Widerständen
des Transformators zu einer verminderten Sekundärspannung des Transformators.
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Diese Nachteile werden bei geringem Schaltungsaufwand erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß für eine periodische Ein- und Ausschaltung der Röntgeniöhre
mit Einschaltzeiten und Pausenzeiten von je einer Halbperiodendauer der Betriebswechselspannung
im Primärkreis des Hochspannungstransformators Schaltröhren mit Ventilwirkung vorhanden
sind, die wechselweise zu Beginn jeder Einschaltung der Betriebswechselspannung
gezündet werden, so daß, der bei Beginn jeder Einschaltung einsetzende Magnetisierungsstrom
jeweils einen magnetischen Fluß im Eisen des Hochspannungstransformators mit von
Einschaltung zu Einschaltung wechselnder Richtung verursacht.
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Das Ergebnis einer derartigen Schaltweise ist in der Fig. 2 dargestellt,
in der mit der Kurve 1 wiederum
die Spannung und mit der Kurve 2
der magnetische Fluß im Transformatoreisen bezeichnet ist. Da jetzt bei der Einschaltung
im Zeitpunkt A der remanente Fluß e,. durch den infolge des Magnetisierungsstromes
erregten magnetischen Fluß geschwächt ist, kommt es nicht zu einem überhöhten Fluß
im Transformatoreisen und damit zu keinem überhöhten Magnetisierungsstrom.
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In den Fig. -3 und 4 sollen zwei Schältungsanordnungen nach der Erfindung
erläutert werden.
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In der Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung eines Röntgenapparates
mit . einem Hochsp@nnungstransformator 3, vier Gleichrichtern 4 bis 7 und einer
Röntgenröhre 8 dargestellt. Zur periodischen Anschaltung der Röntgenröhre 8 für
die Dauer jeder zweiten Halbperiode des Betriebswechselstromes dienen die in den
Stromzuführungsleitungen des Transformators 3 angeordneten Schaltröhren9 bis 12,
die paarweise derart leitend gesteuert werden, daß der Primärstrom des Transformators
3 von Einschaltung zu Einschaltung seine Richtung wechselt, und zwar sollen während
der Einschaltperioden abwechselnd die Schaltröhrenpaare 9,10 und 11,12 leitend gesteuert
werden.
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Zur Zündung der Schaltröhren 9 bis 12 dienen Zündimpulse, die von
zwei Impulstransformatoren 13, 14 geliefert werden. Diese Impulstransformatoren
13,
14 erzeugen beim Nulldurchgang des Betriebswechselstromes Stromimpulse,
von denen jeder zweite derart gerichtet ist, daß die angeschlossenen Schaltröhren
zünden. Durch zwei sogenannte Flip-Flop-Relais 15,
16 ist dafür gesorgt,
daß jeweils nur einer der Impulstransformatoren 13,14 wirksam werden kann. Die Wirkungsweise
dieser Flip-Flop-Relais 15, 16 ist derart, daß jeder dem Relais zugeführte Stromimpuls
eine Stellungsänderung des Relaiskontaktes 17, 18 herbeiführt, d. h., den geöffneten,
Relaiskontakt schließt bzw. den geschlossenen Kontakt öffnet. Zur Steuerung der
Relais 15,16 dient jeweils die negative Halbwelle des Betriebswechselstromes, dessen
positive Halbwelle von den Relais 15, 16 durch den Gleichrichter 19 ferngehalten
wird.
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Eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzielung passender Flußrichtungen
im Transformatoreisen ist in der Fig. 4 dargestellt. Für diese Anordnung werden
nur zwei Schaltröhren 20, 21 benötigt, dafür sind aber eine unterteilte Primärwicklung
22, 23 des Hochspannungstransformators und zwei Betriebsspannungen erforderlich,
die zweckmäßig von einem-Vortransformator 24 abgegriffen werden. Die mit
der zuvor beschriebenen Anordnung übereinstimmenden Schaltungselemente weisen die
gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 auf. Durch den Zündmechanismus 13 bis 19 werden
abwechselnd die Schaltröhren 20 und 21 leitend gesteuert. Für die
Impulstransformatoren 13, 14 wird demnach nur je eine Sekundärwicklung, benötigt.
Statt der unterteilten Primärwicklung 22, 23 des Hochspannungstransformators 3 genügt
eine Anzapfung der Primärwicklung, wenn die Anzapfungshälften gegensinnig gewickelt
sind.