DE1193179B

DE1193179B - Roentgenapparat

Info

Publication number: DE1193179B
Application number: DES67006A
Authority: DE
Inventors: Hans Jacobs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-02-09
Filing date: 1960-02-09
Publication date: 1965-05-20

Description

Röntgenapparat In der Röntgentechnik werden Apparate gebraucht, bei denen die Röntgenröhre und der Hochspannungserzeuger in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Häufig werden diese leicht transportablen Apparate für die Durchstrahlung schwer zugänglicher Objekte, wie Hochdruck-Dampfkessel, Brückenkonstruktionen, Rohrleitungen usw., eingesetzt. Es erhöht ihren Gebrauchswert daher beträchtlich, wenn sie klein und leicht sind.
Man baut aus diesem Grund oft selbstgleichrichtende Röntgenröhren mit Wechselspannungstransformatoren zusammen und verzichtet auf den höheren Wirkungsgrad der mit Gleichspannung arbeitenden Apparate. Der schlechte Wirkungsgrad hat seine Ursache darin, daß zwar während einer ganzen Spannungshalbwelle Wärine entsteht, genügend durchdringungsfähige Strahlen aber nur in einem kleinen Abschnitt des Spannungsmaximums. Weil bei dieser Betriebsart der Brennfleck nur gering belastet werden kann, damit als Folge eines Erglühens des Brennflecks die Gleichrichterwirkung der Röntgenröhre nicht verlorengeht, muß außerdem der Brennfleck, bezogen auf Gleichspannungsbetrieb, groß sein. Zur Erzielung gleicher Abbildungsschärfe muß daher bei gleicher elektrischer Belastung eine Durchstrahlung mit Wechselspannung aus größerem Abstand als bei Gleichspannung erfolgen. Zum Ausgleich der mit dem Quadrat des Abstandes fallenden Strahlungsintensität muß daher entsprechend längere Zeit gestrahlt werden.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie verzichtet auf die Verwendung reiner Gleichspannung und geht aus von einem bekannten Röntgenapparat, bei dem die Röntgenröhre unmittelbar an den Hochspannungstransformator angeschlossen ist, dessen Primärwicklung mit aus der Wechselspannung des speisenden Netzes gewonnenen elektrischen Impulses gespeist ist.
Die Erfindung besteht darin, daß eine Schaltvorrichtung vorhanden ist, die in vorgegebenen Zeitpunkten jeder Periode der Wechselspannung einen Speicherkondensator über die Primärwicklung des Hochspannungstransformators viermal zwecks Ladung mit dem Netz verbindet und viermal in vorgegebenen Zeitpunkten über die Primärwicklung entlädt.
Es ist zwar ein Röntgenapparat bekannt, bei dem der Hochspannungstransformator mit Impulsen gespeist wird. Dabei wird aber ein Speicherkondensator über Gleichrichter und Kondensatoren aus dem Netz aufgeladen und periodisch über eine gesteuerte Funkenstrecke und die Primärwicklung eines Impulstransforinators entladen. Dem Hochspannungstransformator werden aber nur Entladeimpulse zugeführt, die nach einer Exponentialfunktion abklingen.
Bei einem anderen bekannten Apparat wird die Röntgenröhre mit Rechteckimpulsen betrieben. Hier liegt aber die ganze, die elektrische Leistung beeinflussende Apparatur auf der Hochspannungsseite. Der dadurch erforderliche Isolationsaufwand macht es allein schon unmöglich kleinere und damit auch leichtere Apparate als die z. Z. üblichen nach diesem Prinzip zu bauen.
Im Gegensatz zu diesen bekannten Apparaten, benötigt der nach der Erfindung weniger technischen Aufwand als die z. Z. üblichen technischen Röntgeneintankapparate. Es fehlt z. B. trotz voller Regelbarkeit, der Heiztransformator und es wird auch keine spezielle Röntgenröhre benötigt. Ferner entfallen die Steuerröhren, welche die Hochspannung sperren müssen, wie sie bei bekannten Apparaten erforderlich sind.
Das Wesen der Erfindung soll zunächst an einem vereinfachten Schema dargestellt werden. In der Ab b. I ist der Verlauf der treibenden elektrischen Spannung dargestellt. Die Zeitpunkte sind durch gerade und ungerade Zahlen festgelegt.
Der mechanische oder elektronische Schalter 11 nach der A b b. II verbindet den Kondensator 12 zu allen ungeraden Zeitpunkten über 9 mit der treibenden Spannung U. Dadurch wird dieser mit Hilfe des Gleichrichters 13 über den Transformator 14 geladen. Da der Schalter 11 zwischen diesen Ladungen jeweils einmal Kontakt gegen 10 gibt und dadurch eine Entladung bewirkt, erhält der Transformator in jeder Periode der Wechselspannung 8 Lade- bzw. Entladeimpulse durch den Gleichrichter in gleicher Richtung und formt diese Niederspannungsimpulse in Hochspannungsimpulse für den Betrieb der Röntgenröhre 21 um. Das für die Wirkung des Transformators erforderliche magnetische Feld ist dabei so bemessen, daß seine Energie gegen die in der Röntgenröhre umgesetzte zu vernachlässigen ist.
Unter dieser Voraussetzung verläuft die Spannung U, am Kondensator angenähert nach Ab b. III. Der Kondensatorspannung proportional ist die Anodenspannung der Röntgenröhre. Da die Anodenspannung unterhalb einer gewissen Grenze A U kaum noch bildgebende, sondern nur noch Wärmewirkung haben, ist es zweckmäßig, den Impuls zur Zeit t, zu beenden. Das kann dadurch geschehen, daß nach der A b b. IV zur Zeit ti die Schaltröhre 18 gezündet wird, wodurch die Restenergie des Kondensators 12 im Widerstand 19 umgesetzt und die Röntgenröhre entlastet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Impulse nach einem Amplitudenverlust von höchstens 1011/o zwangläufig abgebrochen werden.
Die Zündung der Schaltröhre erfolgt über das Verzögerungsglied 20 durch den Anodenstrom. Ist dieser z. B. zu schwach, so verlängert sich die Zeitdauer des Impulses, wodurch der Kathode der Röntgenröhre 21 durch die mit der Hochspannungswicklung magnetisch verbundene Heizwicklung längere Zeit Heizleistung zugeführt wird.
Dadurch steigt die Temperatur der Kathode und damit der Anodenstrom.
Auf diese Weise ist ein stabiler, regelbarer Betrieb der Röntgenröhre möglich, ohne daß für die Kathode ein besonderer regelbarer Heiztransformator benötigt wird.
Die Ladeimpulse des Kondensators strahlen als Störungen in das speisende Netz aus. Um das zu verhindern, wird die Energie einem zweiten Kondensator 16 entnommen und die Ausstrahlung von Störungen durch die Drossel 17 beschränkt. Die Drossel 17 kann so bemessen sein, daß mit dem Kondensator 16 eine Spannungserhöhung durch Resonanzeffekt eintritt.

Claims

Patentanspräche: 1. Röntgenapparat, bei dem die Röntgenröhre unmittelbar an den Hochspannungstransformator angeschlossen ist, dessen Primärwicklung mit aus der Wechselspannung des speisenden Netzes gewonnenen elektrischen Impulsen gespeist ist, d a - durch gekennzeichnet, daß eine Schaltvorrichtung (9 bis 11) vorhanden ist, die in vorgegebenen Zeitpunkten (1, 3, 5, 7) jeder Periode der Wechselspannung einen Speicherkondensator (12) über die Primärwicklung des Hochspannungstransformators (14) viermal zwecks Ladung mit dem Netz (U) verbindet und viennal in vorgegebenen Zeitpunkten (2, 4, 6, 8) über die Primärwicklung entlädt.
2. Röntgenapparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen derart mit der Schaltvorrichtung, der Primärwicklung und dem Speicherkondensator verbundenen Gleichrichter (13) in Graetzschaltung, daß die Lade- und Entladeimpulse den Transformator im gleichen Sinne durchfließen. 3. Röntgenapparat nach Ansprach 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (18, 19, 20), die die Lade- und Entladeimpulse nach einem gewissen Intensitätsschwund von der Primärwicklung des Transformators ableitet. 4. Röntgenapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Röntgenröhre durch elektrische Impulse geheizt ist, deren Energieinhalt mit steigendem Röntgenröhrenstrom fällt. in Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 649 406; usA.-Patentschriften Nr. 1647 478, 2 899 562; »Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen«, Bd. 71, 1949, Nr. 4, S. 632 bis 635.