Überlastungsschutzvorrichtung für eine mit tellerförmiger Drehanode
ausgestattete Röntgenröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine überlastungsschutzvorrichtung
für eine mit tellerförmiger Drehanode ausgestattete Röntgenröhre. Die Erfindung
bezweckt, die Überhitzung der Anodenscheibe zu verhüten.Overload protection device for one with a plate-shaped rotating anode
equipped X-ray tube The invention relates to an overload protection device
for an X-ray tube equipped with a plate-shaped rotating anode. The invention
aims to prevent the anode disk from overheating.
Röntgenapparate sind gewöhnlich mit Mitteln zur selbsttätigen Regelung
der Belastung der Röntgenröhre versehen in der Weise, daß die Belastung von der
eingestellten Belastungsdauer abhängig ist, indem bei kürzeren Zeiten die Belastung
hoch ist, aber bei längeren Belastungsperioden allmählich abnimmt. Auf diese Weise
wird das Defektwerden der Röntgenröhre durch Überhitzung vermieden. Bei einem Apparat
dieser Art wird die Anfangstemperatur der Anodenscheibe beim Anfang der Belastungsperiode
nicht berücksichtigt. Wenn die Anodenscheibe in dem betreffenden Augenblick bereits
stark erhitzt ist, kann sie während der Belastungsdauer beschädigt werden.X-ray machines are usually self-regulating
the loading of the X-ray tube provided in such a way that the loading of the
The set load duration depends on the shorter times the load
is high, but gradually decreases with prolonged periods of exertion. In this way
This prevents the X-ray tube from becoming defective due to overheating. With an apparatus
this type becomes the starting temperature of the anode disk at the beginning of the loading period
not taken into account. If the anode disc is already at that moment
is very hot, it can be damaged during the exposure period.
Die Elektronenentladung in der Röntgenröhre ist auf die Anode gerichtet
und trifft die Anodenoberfläche innerhalb eines begrenzten Gebiets, das der Brennfleck
der Röhre genannt wird. Infolge der Drehung der Anodenscheibe beschreibt das erwähnte
Gebiet eine kreisförmige Bahn auf der Anodenscheibe, welche Bahn hier die Brennfleckbahn
genannt wird. Es ist bereits bekannt, die Temperatur am Brennfleck mittels einer
photoelektrischen Zelle oder eines ähnlichen, lichtempfindlichen Elementes zu messen,
um die Belastung zu unterbrechen, wenn diese Temperatur unzulässige Werte erreicht,
so daß Beschädidung der Anodenscheibe möglich wäre. Eine solche Schutzmaßnahme ist
jedoch in vielen Fällen nicht hinreichend. Bei einer bekannten Einrichtung wird
deshalb das optische System auf eine solche Stelle der Röntgenröhrenanode eingestellt,
daß die lichtempfindliche Vorrichtung bei Überschreitung eines bestimmten einstellbaren
Wertes der durchschnittlichen Temperatur der Anode anspricht. Wenn nämlich Reihenaufnahmen
oder eine Bildreihe für einen Film angefertigt werden, die sehr kurz belichtet werden
und zwischen zwei Aufnahmen die Brennflecktemperatur genügend herabsinkt, so daß
ein den Brennfleck überwachendes optisches System nicht anspricht, ist es nicht
ausgeschlossen, daß der Anodenteller eine verhältnismäßig hohe Gesamttemperatur
annimmt, die eine Zerstörung der Röntgenröhre zur Folge haben kann.The electron discharge in the X-ray tube is directed towards the anode
and hits the anode surface within a limited area that is the focal point
called the tube. As a result of the rotation of the anode disk describes the mentioned
Area of a circular path on the anode disk, which path is the focal point path here
is called. It is already known to measure the temperature at the focal point by means of a
measure a photoelectric cell or a similar light-sensitive element,
to interrupt the load if this temperature reaches impermissible values,
so that damage to the anode disk would be possible. One such protective measure is
however, in many cases not sufficient. In a known device
therefore the optical system is adjusted to such a position on the X-ray tube anode,
that the photosensitive device when a certain value is exceeded
Responds to the value of the average temperature of the anode. If namely continuous shooting
or a series of pictures for a film can be made, which are exposed very briefly
and between two exposures the focal point temperature drops sufficiently so that
an optical system monitoring the focal point does not respond, it is not
excluded that the anode plate has a relatively high overall temperature
that can destroy the X-ray tube.
Eine weitere Einzelheit dieser bekannten Ausbildung besteht in einer
solchen Anordnung des lichtempfindlichen Elements, daß es nicht von dem durch die
Kathode ausgestrahlten Licht beeinflußt wird. Dazu ist es auf die Rückseite des
Tellers gerichtet. Es muß berücksichtigt werden, daß Lichtstrahlen nur in beschränkter
Weise aus der Röntgenröhre austreten können, wenn, wie üblich, die Röhre in einem
mit Öl gefüllten Mantel angeordnet ist, und der Mantel nur eine einzige öffnung
besitzt, die zum Austreten der Röntgenstrahlen vorgesehen ist. Das Anbringen weiterer
Durchlaßöffnungen für der. Lichtaustritt kann eine Herabsetzung der Spannungssicherheit
herbeiführen und ist auch wegen des höheren Kostenaufwandes unerwünscht.Another detail of this known training is one
such an arrangement of the photosensitive element that it is not affected by the
Cathode emitted light is influenced. To do this, it is on the back of the
Dish straightened. It must be taken into account that light rays are only limited
Way out of the X-ray tube, if, as usual, the tube in one
Oil-filled jacket is arranged, and the jacket only has a single opening
possesses, which is provided for the exit of the X-rays. Attaching more
Passages for the. Light emission can reduce the voltage security
bring about and is also undesirable because of the higher cost.
Die Erfindung hat zum Zweck, diese Nachteile zu vermeiden. Bei einer
Röntgenröhre, die von einem mit einem Austrittsfenster für die Röntgenstrahlen versehenen
Mantel umschlossen ist und eine Stelle der sich drehenden scheibenförmigen Anode
durch das Strahlenfenster hindurch von einem wärme- oder lichtempfindlichen Detektor
überwacht wird, ist erfindungsgemäß der Detektor auf ein beschränktes Gebiet außerhalb
der kreisförmigen Brennfleckbahn auf der Vorderseite des Tellers gerichtet und ein
zweiter gleichartiger Detektor überwacht durch das Austrittsfenster hindurch die
Heizkathode der Röntgenröhre, und die durch die Wärmestrahlung erzeugten Ströme
beider Detektoren wirken in entgegengesetztem Sinne auf ein elektrisches Meßwerk
ein, das die Temperatur der Anode anzeigt.The invention aims to avoid these disadvantages. At a
X-ray tube provided by one with an exit window for the X-rays
Sheath is enclosed and a point of the rotating disc-shaped anode
through the radiation window from a heat or light sensitive detector
is monitored, according to the invention, the detector is outside a restricted area
directed towards the circular focal point path on the front of the plate and a
second detector of the same type monitors the through the exit window
The heating cathode of the X-ray tube and the currents generated by the thermal radiation
Both detectors act in opposite directions on an electrical measuring mechanism
indicating the temperature of the anode.
Dabei wird der Einfluß des von der Kathode auf die Anodenscheibe geworfenen
Lichtes, das von der
Überwachungsvorrichtung miterfaßt wird, von
dem zweiten empfindlichen Detektor ausgeglichen.Thereby the influence of the thrown from the cathode on the anode disk is thrown
Light coming from the
Monitoring device is also detected by
balanced by the second sensitive detector.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die eine
vorzugsweise verwendete Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which one
preferably used embodiment of the invention illustrated for example.
In der Figur bezeichnet 1 eine Röntgenröhre und 2 deren Mantel. Der
Mantel ist mit Öl 3 gefüllt, das als Kühlflüssigkeit dient. Die Kathode der Röhre
ist mit 4 und die Anodenscheibe mit 5 bezeichnet. Die Anodenscheibe ist mit
einem Rotor 6 verbunden, der in einem Antriebmotor für die Anodenscheibe untergebracht
ist, dessen Feldwicklungen mit 7 bezeichnet sind. Der Elektronenstrahl der Kathode
4 wird auf ein eng begrenztes Gebiet der Anodenscheibe konzentriert, so daß ein
Röntgenstrahlbrennfleck 8 erhalten wird. Bei Drehung der Anodenscheibe beschreibt
der Brennfleck eine kreisförmige Bahn, d. h. die Brennfleckbahn 9.In the figure, 1 denotes an X-ray tube and 2 denotes its jacket. The jacket is filled with oil 3, which serves as a cooling liquid. The cathode of the tube is denoted by 4 and the anode disk by 5. The anode disk is connected to a rotor 6, which is accommodated in a drive motor for the anode disk, the field windings of which are denoted by 7. The electron beam from the cathode 4 is concentrated on a narrowly limited area of the anode disk, so that an X-ray focal point 8 is obtained. When the anode disk is rotated, the focal point describes a circular path, ie the focal point path 9.
Zum Überwachen der Temperatur der Anodenscheibe ist eine photoelektrische
Zelle 11 vor dem Fenster 10 im Mantel 2 der Röntgenröhre angebracht, wobei eine
geeignete Optik verwendet wird, so daß nur von einem beschränkten Gebiet außerhalb
der Brennfieckbahn, im veranschaulichten Beispiel nahe dem Mittelteil der Anodenscheibe,
Licht konzentriert wird. Bei der Belastung der Röntgenröhre wird die Anode stets
stärker aufglühen, und bei hoher Belastung kann sie sogar gelbheiß werden. In der
photoelektrischen Zelle 11 ändert sich der Widerstand entsprechend dem von der Anodenscheibe
ausgestrahlten Licht. Der erwähnte Teil der Anodenscheibe wird jedoch auch durch
das von der Kathode 4 stammende Licht beleuchtet und der von der Anodenscheibe zurückgestrahlte
Teil desselben wird auch die photoelektrische Zelle 11 erreichen, die somit, wenn
keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, eine unrichtige Anzeige der Temperatur
der Anodenscheibe ergibt. Es sei bemerkt, daß das zurückgestrahlte Licht sich von
Fall zu Fall ändert, wenn verschiedene Werte des Heizstroms für verschiedene Belastungen
verwendet werden. Um den Einfluß des zurückgestrahlten Lichtes auszugleichen, ist
eine zweite photoelektrische Zelle 12 mit zugehöriger Optik und nötigenfalls einem
Lichtfilter vorgesehen, welche Zelle auf die Kathode 4 gerichtet ist. Die Photozellen
11 und 12 sind in einer Brückenschaltung mit den Widerständen 13, 14 und 15 angebracht,
von denen der Widerstand 14 ein Spannungsteiler ist, dessen verschiebbare Anzapfung
mit einer Klemme einer Batterie 16 verbunden ist, deren andere Klemme an den gegenüberliegenden
Speisepunkt der Brückenschaltung angeschlossen ist. Ein Galvanometer 17 ist in den
Nullzweig der Brücke eingefügt. Mittels des Spannungsteilers 14 wird die Brücke
derart eingestellt, daß das Galvanometer bei kalter Anodenscheibe die Nullage einnimmt.
Die Galvanometeranzeige ist dann bei Belastung der Röhre ein Maß für die Temperatur
der Anodenscheibe und mittels dieser Anzeige kann man die notwendigen Intervalle
zwischen den aufeinanderfolgenden Belastungsperioden, z. B. bei Reihenaufnahmen
einstellen, damit die Anodenscheibe nicht überhitzt wird. Bei einer lange dauernden
Belastung kann diese unterbrochen werden, wenn die Anodenscheibe zu stark erhitzt
wird. Das Meßwerk 17 kann durch eine Relaisvorrichtung ergänzt oder ersetzt sein,
die bei einem bestimmten Wert der Spannung oder des Stroms in dem Nullzweig der
Brücke die Anodenspannung der Röntgenröhre abschaltet und diese Spannung abgeschaltet
läßt, solange die Anodenscheibe die unzulässig hohe Temperatur aufweist. Dieses
Relais kann den Kontakt sperren, der gewöhnlich zum Ein- und Ausschalten der Röhre
benutzt wird.To monitor the temperature of the anode disk is a photoelectric
Cell 11 placed in front of the window 10 in the jacket 2 of the X-ray tube, with a
Appropriate optics are used so that only from a restricted area outside
the Brennfieckbahn, in the illustrated example near the middle part of the anode disk,
Light is concentrated. When the X-ray tube is loaded, the anode always becomes
glow more intensely, and with high loads it can even become yellow-hot. In the
photoelectric cell 11, the resistance changes according to that of the anode disk
emitted light. However, the mentioned part of the anode disk is also through
illuminates the light originating from the cathode 4 and the light reflected back from the anode disk
Part of the same will also reach the photoelectric cell 11, which thus if
no special precautions are taken, an incorrect display of the temperature
of the anode disk. It should be noted that the reflected light differs from
Changes case by case when different values of the heating current for different loads
be used. To compensate for the influence of the reflected light, is
a second photoelectric cell 12 with associated optics and, if necessary, one
Light filter is provided, which cell is directed to the cathode 4. The photocells
11 and 12 are mounted in a bridge circuit with resistors 13, 14 and 15,
of which the resistor 14 is a voltage divider, its displaceable tap
is connected to one terminal of a battery 16, the other terminal of which is connected to the opposite
Feed point of the bridge circuit is connected. A galvanometer 17 is in the
Zero branch of the bridge inserted. By means of the voltage divider 14, the bridge
set in such a way that the galvanometer assumes the zero position when the anode disk is cold.
The galvanometer display is then a measure of the temperature when the tube is under load
the anode disk and by means of this display you can determine the necessary intervals
between the successive loading periods, e.g. B. for continuous shooting
adjust so that the anode disk does not overheat. For a long one
This load can be interrupted if the anode disk heats up too much
will. The measuring mechanism 17 can be supplemented or replaced by a relay device,
at a certain value of the voltage or the current in the zero branch of the
Bridge switches off the anode voltage of the X-ray tube and this voltage is switched off
lets as long as the anode disk has the impermissibly high temperature. This
Relay can block the contact, which is usually used to switch the tube on and off
is used.
Der durch die Photozelle 12 bestimmte Strom wirkt somit als Gegenkopplungsstrom
in dem Meßkreis. Eine solche Gegenkopplung zum Erzielen der angestrebten Kompensation
kann selbstverständlich auch mittels anderer Schaltungen als der dargestellten Brückenschaltung
erzielt werden. Es ist auch möglich, andere Mittel, z. B. Phototransistoren, anzuwenden,
um die Intensität des von der Kathode ausgestrahlten Lichtes zu messen, statt der
Photozelle 12. Der Widerstand 15 kann zusätzlich mit dem Heizstromwiderstand verbunden
sein, so daß bei Änderung des Heizstromes eine entsprechende Änderung des Widerstandswertes
des Widerstandes 15 erfolgt. Dieser Widerstand ist derart bemessen und angeordnet,
daß der durch den Detektor 12 bestimmte Gegenkopplungsstrom bei jedem Heizstrom
mit der erforderlichen Genauigkeit die Beleuchtung derAnodenscheibe durch die Kathode
anzeigt.The current determined by the photocell 12 thus acts as a negative feedback current
in the measuring circuit. Such a negative feedback to achieve the desired compensation
can of course also by means of circuits other than the bridge circuit shown
be achieved. It is also possible to use other means, e.g. B. phototransistors, apply,
to measure the intensity of the light emitted by the cathode instead of the
Photo cell 12. The resistor 15 can also be connected to the heating current resistor
so that when the heating current changes, there is a corresponding change in the resistance value
of the resistor 15 takes place. This resistance is dimensioned and arranged in such a way that
that the negative feedback current determined by the detector 12 for each heating current
the cathode illuminates the anode disk with the required accuracy
indicates.
Die Zeichnung zeigt ferner in gestrichelten Linien eine bekannte Ausführungsform,
bei der die Photozelle 11 a zum Überwachen der Temperatur der Anodenscheibe
derart gerichtet ist, daß sie durch Licht von der Rückseite der Anodenscheibe erregt
wird. Die Photozelle 11 a kann dabei außerhalb eines gesonderten Fensters im Mantel
oder innerhalb des Mantels selber angebracht sein. Dies ist aber nachteilig, da
die hierzu erforderlichen Abänderungen der Konstruktion des Röhrenmantels einen
höheren Kostenaufwand bedingen und da es nicht ausgeschlossen ist, daß durch solche
Abänderungen eine Herabsetzung der Spannungssicherheit herbeigeführt wird.The drawing further shows in dashed lines a known embodiment in which the photocell 11 a for monitoring the temperature of the anode disc directed such that it is excited by light from the back of the anode disc. The photocell 11 a can be attached outside a separate window in the jacket or inside the jacket itself. This is disadvantageous, however, since the changes in the construction of the tube jacket which are necessary for this require higher costs and since it cannot be ruled out that such changes lead to a reduction in the voltage security.