DE1232276B - Roentgendiagnostikapparat mit UEberlastungsschutz und mit einer Einstellautomatik fuer den Zweiknopfbetrieb - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H05g

Deutsche Kl.: 21g-20/04

Nummer: 1232 276

Aktenzeichen: S 77880 VIH c/21 g

Anmeldetag: 3. Februar 1962

Auslegetag: 12. Januar 1967

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikapparat mit Überlastungsschutz und mit einer Einstellautomatik für den Zweiknopfbetrieb bei freier Wahl der Werte für die Röhrenspannung und das mAs-Produkt und konstanter Röhrenbelastung über dem gesamten Einstellbereich, wobei das Einstellmittel für das mAs-Produkt über ein Differential mit den Steuermitteln für den Röhrenstrom und die Aufnahmezeit verbunden ist und ein elektrischer Steuermotor, der an eine Regelvorrichtung mit einer der Röhrenbelastung proportionalen Regelspannung angeschlossen ist, eines der Steuermittel antreibt.

Bei einem bekannten Röntgendiagnostikapparat mit Überlastungsschutzvorrichtung, bei dem Röntgenröhrenspannung und mAs-Produkt frei wählbar sind und bei dem der Röhrenstrom und die Aufnahmezeit entsprechend dem gewünschten Belastungsgrad der Röntgenröhre durch eine das Produkt von voreingestellter Röntgenröhrenspannung und niAs-Zahl repräsentierende elektrische Steuergröße selbsttätig nach dem Belastungsnomogramm eingestellt werden, besteht nicht die Möglichkeit, die Werte von Röhrenstrom und Aufnahmezeit im Rahmen der Belastungsgrenze frei einzustellen.

Bei einem anderen bekannten Röntgendiagnostikapparat ist zwar sowohl der Betrieb mit Einstellmitteln für die Röhrenspannung und den mAs-Wert bei konstanter Röhrenbelastung als auch die freie Einstellung der Werte von Röhrenspannung, Röhrenstrom und Aufnahmezeit möglich. Der vorgewählte mAs-Wert bleibt jedoch bei einer Änderung des Röhrenstroms oder der Aufnahmezeit nicht erhalten. Dadurch ist die Bedienungsperson gezwungen, beispielsweise nach einer Korrektur der Aufnahmezeit auch den Röhrenstrom derart nachzustellen, daß der vorgewählte Wert des mAs-Produkts wieder erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat zu schaffen, der sowohl eine Zweiknopfbedienung mit Einstellmitteln für die Röhrenspannung und den mAs-Wert bei konstantem Belastungsgrad der Röntgenröhre über dem gesamten Einstellbereich als auch eine Zweiknopfbedienung erlaubt, bei der ein zusätzliches Einstellmittel für die im Rahmen der belastungsmäßig zulässigen Grenze freie Wahl von Röhrenstrom oder Aufnahmezeit vorhanden ist, wobei der vorgewählte mAs-Wert beim Verstellen der übrigen Werte erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Umschalter vorgesehen ist, der den Steuermotor wahlweise von der Regelvorrichtung für die Konstanthaltung der Röhrenbelastung trennt und

Röntgendiagnostikapparat mit Überlastungsschutz und mit einer Einstellautomatik für den Zweiknopfbetrieb

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Henkestr. 127

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Stig Grimm, Österskär (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 6. Februar 1961 (1193)

über einen Drehrichtungs-Umschalter mit einer festen Spannungsquelle verbindet, bei welcher Betriebsart der Motor für die Dauer der Betätigung des Drehrichtungs-Umschalters das mit ihm verbundene Steuermittel in der einen oder anderen Richtung und über das Differential das andere Steuermittel entsprechend gegensinnig so verstellt, daß das vorgewählte mAs-Produkt konstant bleibt, und daß Anzeigemittel zum betriebsmäßigen Ablesen des jeweils eingestellten Strom- bzw. Zeitwertes mit den Steuermitteln für den Röhrenstrom und/oder die Aufnahmezeit verbunden sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine an sich bekannte elektrische Schaltungsanordnung mit einer zeitabhängigen Regelfunktion vorzusehen, die die Abkühlung der Röntgenröhre in Abhängigkeit von der Zeit nachbildet und die auf das Steuermittel für den Röhrenstrom oder die Aufnahmezeit so einwirkt, daß der eingestellte Belastungswert der Röntgenröhre entsprechend ihrer jeweiligen Arbeitstemperatur korrigiert wird.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsbeispiele des Röntgendiagnostikapparates nach der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.

In F i g. 1 sind die Anode 2 und die Kathode 3 einer Röntgenröhre 1 an die Sekundärwicklung 4 eines Hochspannungstransformators angeschlossen.

Die Primärwicklung 5 des Hochspannungstransformators ist mit einem einstellbaren Spartransformator 6 verbunden, der an Netzanschlüssen 7 und 8 liegt.

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Die Röhrenspannung kann mit einem Schleifkontakt 9 Röhrenstrom und Aufnahmezeit proportionalen eingestellt werden, der von einem Einstellmittel 10 Spannungen eine Steuerspannung bildet, die der für die Röhrenspannung betätigt wird. In den Lei- Belastung der Röntgenröhre, also dem Produkt der tungen zwischen dem Hochspannungstransformator Werte von Röhrenspannung, Röhrenstrom und Auf- und dem regelbaren Transformator 6 liegen Kon- 5 nahmezeit entspricht. Zu dieser Vorrichtung gehört takte 11 und 12 eines elektromagnetischen Relais, der Spartransformator 42, der die gleiche Spannung dessen Wicklung 13 über einen Druckknopfschalter wie der Spannungsmesser 36 erhält. Die Übersetzung 14 an eine Schaltuhr 15 angeschlossen ist, welche dieses Transformators wird von der Lage des Stufennach Ablauf der Aufnahmezeit den Strom zur Wick- schalters 43 in seiner Kontaktebene 44 bestimmt. Die lung 13 unterbricht. Die Dauer der Aufnahme wird io von dieser Kontaktebene ausgehenden Leitungen sind von der Stellung des Stufenschalters 16 in der Kon- an Anzapfungen des Spartransformators 42 in der taktebene 15 bestimmt. Die Welle 17 für den Antrieb Weise angeschlossen, daß der weitere Spartransfordes Stufenschalters 16 wird über ein Differential- mator45 eine Spannung erhält, die proportional ist getriebe 18 gesteuert. dem Produkt von Röhrenspannung und Röhren-Der Glühkathodenstrom der Röntgenröhre 1 wird 15 strom. Die Übersetzung dieses Transformators wird von einem Heiztransformator 19 geliefert, dessen von der Lage des Stufenschalters 46 in seiner Kon-Primärwicklung 20 in Serie mit Einstellwiderständen taktebene 47 bestimmt. Die von dieser Kontaktebene 21 und 22 für die Einstellung der Glühkathoden- ausgehenden Leitungen sind an Anzapfungen des ströme in der Röntgenröhre 1 liegt, die den ge- Spartransformators 45 in der Weise angeschlossen, wünschten Röhrenstromwerten entsprechen. Der 20 daß am Widerstand 48 eine Steuerspannung gebildet Heizstromkreis wird von den Netzanschlüssen 23,24 wird, die immer die gleiche Größe besitzt, wenn die über einen Transformator 25 und Schleifkontakte 26, Röntgenröhre bei einer bestimmten Aufnahmezeit

27 gespeist. Mit dem Kontakt 26 kann das Über- die maximal zulässige Leistung, also den maximal Setzungsverhältnis des Transformators 25 geändert zulässigen Belastungsgrad, erreicht, und die niedriger und mit dem Kontakt 27 der im Heizstromkreis 25 wird, wenn der Belastungsgrad der Röhre sinkt,
liegende Teil des Widerstands 22 eingestellt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform des Rönt-Der Teil des Widerstands 21, der im Heizstromkreis genapparates nach der Erfindung ist es notwendig, wirksam ist, wird durch die Lage des Stufenschalters daß der Logarithmus des eingeregelten Röhren-

28 in der Kontaktebene 30 eines Umschalters 29 stromwertes proportional ist dem Drehwinkel der bestimmt, dessen verschiedene Kontakte an ent- 30 Welle 29 und der Logarithmus des eingeregelten Zeitsprechende Kontakte des Widerstandes 21 ange- wertes proportional ist dem Drehwinkel der Welle 17. schlossen sind. Die einzelnen Stellungen des Stufen- Diese beiden Wellen sind mit einem Differentialschalters entsprechen bestimmten Röhrenstrom- getriebe 18 in solcher Weise an die Welle 53 des werten. Wenn eine Röntgenröhre mit einer anderen Einstellmittels 52 für den mAs-Wert gekuppelt, daß Emissionscharakteristik angeschlossen wird, können 35 die Summe der Drehwinkel der Wellen 29 und 17 gleiche Stromwerte für gleiche Stellungen des Stufen- gleich dem Drehwinkel der Welle 53 ist. Unter den schalters erhalten werden, indem die Übersetzung oben angegebenen Voraussetzungen wird also immer des Transformators 25 mit dem Kontakt 26 und der der gleiche mAs-Wert für einen gewissen Drehwinkel eingeschaltete Teil des Widerstandes 22 mit dem der Welle 53 erhalten. Dabei gibt es viele mögliche Kontakt 27 geändert wird. Eine bestimmte Stellung 40 Kombinationen der beiden Faktoren. Die gewünschte des Stufenschalters 28 bedeutet also immer den glei- Kombination im Sinne der kürzesten Aufnahmezeit chen Röhrenstromwert, unabhängig davon, welche wählt der Apparat selbst auf folgende Weise.
Röntgenröhre gerade an den Röntgenapparat ange- An eine Anzapfung des Widerstandes 48 ist eine schlossen ist. Die Welle 29 des Stufenschalters 28 ist an sich bekannte und daher nur schematisch darvon einem Motor 31 angetrieben und wirkt auf das 45 gestellte elektronische Schaltungsanordnung 54 ange-Differentialgetriebe 18 ein. schlossen. Es handelt sich dabei um eine Brücken-

Die eingeregelte Aufnahmezeit wird von einem schaltung, die die vom Widerstand 48 abgegriffene

Zeiger 32, der an der Welle 17 angebracht ist, auf Spannung mit einer konstanten Spannung vergleicht

einer Skala 33 angezeigt. Der eingeregelte Stromwert und die bei übereinstimmenden Spannungen keine

wird von einem Zeiger 34, der mit der Welle 29 ver- 50 Regelgröße abgibt, während sie bei Nichtüberein-

bunden ist, auf der Skala 35 angezeigt. Der mit dem Stimmung in der einen oder anderen Richtung ent-

Einstellmittel 10 für die Röhrenspannung gewählte sprechend gepolte Regelspannungen erzeugt und

Wert wird von einem Spannungsmesser 36 angezeigt. damit den Motor 31 derart antreibt, daß er über die

Dieser Wert entspricht der während der Aufnahme Welle 29 des Steuermittels den Röhrenstrom bei zu

an der Primärwicklung des Hochspannungstransfor- 55 niednger Spannung am Widerstand erhöht und bei

mators vorhandenen Spannung abzüglich einer Kor- zu hoher Spannung verringert, so daß die Spannung

rektionsspannung, die proportional ist dem Span- am Widerstand 48 stets eine bestimmte Größe

nungsabfall in Leitungen und Transformatoren des erreicht, nämlich diejenige, die einer bestimmten

Hauptstromkreises der Röntgenröhre. Dieser Span- Belastung, vorzugsweise der Grenzbelastung der

nungsabfall ist dem eingeregelten Röhrenstromwert 60 Röntgenröhre, entspricht. Wegen der Einrastanord-

etwa proportional. Die Korrektionsspannung wird nung 56 an der Welle 53 wird die Drehbewegung

von einem Transformator 37 abgenommen, der an über das Differentialgetriebe 18 auf die Welle 17 des

den Netzspannungsanschlüssen 38, 39 angeschlossen Zeitschalters übertragen, so daß der gewählte mAs-

ist. Die Größe der Korrektionsspannung wird von der Wert, der von dem mit der Welle 53 verbundenen

Lage des Stufenschalters 40 in seiner Kontaktebene 65 Zeiger 57 auf der Skala 58 angezeigt wird, trotz des

41 bestimmt. Verstellens der Welle 29 stets erhalten bleibt.

Der Apparat besitzt eine Überlastungsschutzvor- Wenn bei gewissen Röntgenuntersuchungen mit

richtung, die aus den Werten von Röhrenspannung, freier Wahl von Röhrenspannung, Röhrenstrom und

Aufnahmezeit gearbeitet werden soll, ist dies dadurch möglich, daß der Schalter 59 in die rechte Lage gebracht wird. Dabei wird der Verstärker ^4 vom Motor 31 getrennt und dessen Ausgangsspannung von den beiden Gleichstromquellen 60 und 61 geliefert. Der Motor 31 kann mit einem Umschalter 62 wahlweise in beiden Drehrichtungen betätigt werden, so daß der gewünschte Röhrenstromwert einstellbar ist. Dabei bleibt wie bei der beschriebenen automatischen Röhrenstromeinstellung der mit Hilfe des to Einstellmittels 52 vorgewählte mAs-Wert erhalten. Soll neben dem Röhrenstrom auch die Aufnahmezeit frei gewählt werden, so kann das mit Hilfe des Einstellmittels 52 geschehen. Dabei ändert sich natürlich der mAs-Wert.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführung des Röntgenapparates nach der Erfindung. Hier wird vorausgesetzt, daß die beiden Faktoren des mAs-Produkts Glieder in geometrischen Reihen bilden. Das Kontrollsystem zwischen dem Einstellmittel für den mAs-Wert und den Steuermitteln für den Röhrenstrom und die Aufnahmezeit besteht bei dieser Ausführung aus dem Stufenschalter 64 mit der Kontaktebene 63 und dem Widerstand 65, dem Stufenschalter 67 mit der Kontaktebene 66 und dem Widerstand 68, dem Stufenschalter 70 mit der Kontaktebene 69 und dem Widerstand 71, den Transformatorwicklungen 72, 73, 74, die die Spannung für die Widerstände liefern, der elektronischen Schaltvorrichtung 75 sowie dem Motor 76. Der Widerstand 65 ist so ausgelegt, daß die bei der Einregelung von verschiedenen Röhrenstromwerten von der Kontaktebene 63 entnommene Spannung proportional zum Logarithmus der eingeregelten Röhrenstromwerte ist. Der Widerstand 68 ist so dimensioniert, daß die bei der Einregelung verschiedener Aufnahmezeiten von der Kontaktebene 66 entnommene Spannung proportional zum Logarithmus der eingeregelten Aufnahmezeitwerte ist. Der Widerstand 71 ist für die Wahl von verschiedenen mAs-Werten so angepaßt, daß die der Kontaktebene 69 entnommene Spannung proportional zum Logarithmus der gewählten mAs-Werte ist.

Die Spannungen von der Kontaktebene 63 und der Kontaktebene 66 werden durch Serienschaltung addiert, die Spannung von der Kontaktebene 69 wird davon subtrahiert. Die resultierende Spannung ist Null, wenn der von den Steuermitteln für den Röhrenstrom und die Aufnahmezeit eingeregelte mAs-Wert gleich dem mit dem mAs-Wähler gewählten mAs-Wert ist. Diese Spannung wirkt über das elektronische Schaltelement 75 auf den Motor 76 ein, so daß unabhängig von dem vom Motor 31 eingeregelten Röhrenstromwert immer eine solche Aufnahmezeit vom Motor 76 eingestellt wird, daß der gewählte mAs-Wert bestehen bleibt.

Die oben beschriebenen Anordnungen regeln also bei verschiedenen gewählten Kombinationen von Röhrenspannung und mAs-Wert solche Kombinationen von Röhrenstrom und Aufnahmezeit ein, daß die Röntgenröhre mit der größtmöglichen Leistung unter Berücksichtigung des Belastungsvermögens beaufschlagt ist. Dadurch wird bei jeder Aufnahme die kürzestmögliche Aufnahmezeit erreicht. Im übrigen arbeitet diese Ausführungsform des Apparates ebenso wie die nach F i g. 1.

Das Belastungsvermögen einer Röntgenröhre wird normalerweise vom Hersteller in einem Diagramm angegeben, wo die maximal zulässige Leistung als Funktion der Aufnahmezeit dargestellt ist. Bei dieser Kurve wird vorausgesetzt, daß die Röhre wegen vorhergehender Belastungen eine gewisse Temperatur hat. Die Höhe dieser Temperatur beeinflußt natürlich das Belastungsvermögen der Röhre beträchtlich.

Normalerweise wird auf diesen Umstand bei der Konstruktion von Einstellvorrichtungen für Röntgenapparate keine Rücksicht genommen. Dies ist auch bei der beschriebenen Vorrichtung nicht der Fall. Die Konstruktion dieser Vorrichtung ermöglicht jedoch den Anschluß einer Anordnung, durch die die eingeregelte Röhrenleistung nicht nur gemäß dem gewählten Röhrenspannungs- und mAs-Wert, sondern auch mit Rücksicht auf die Anodentemperatur der Röntgenröhre vor der Aufnahme beeinflußt wird.

Eine solche Anordnung kann aus einem schnellen Energiemesser bestehen, der die in den Hochspannungstransformator eingeführte Energie mißt. Diese Energie kann von der Spannung eines Kondensators repräsentiert werden, der parallel zu einem Widerstand liegt, so daß die Spannung am Kondensator mit einer der Abkühlungsgeschwindigkeit der Röhre entsprechenden Geschwindigkeit sinkt. Dieses RC-Glied wird in die Leitung vom Widerstand 48 zu der elektronischen Schaltungsanordnung 54 eingelegt. Die am Widerstand 48 auftretende Steuerspannung, welche die maximal zulässige Belastung der Röntgenröhre bei einer gewählten Kombination von Röhrenspannungs- und mAs-Wert repräsentiert, wird so für verschiedene Temperaturen korrigiert, die die Anode die Röntgenröhre zu verschiedenen Zeitpunkten besitzt.

Bei den beschriebenen Anordnungen sind die Regelorgane für den Röhrenstrom und die Aufnahmezeit als Stufenschalter gewählt worden, die an Transformatoren mit mehreren Anzapfungen angeschlossen sind. Die Anordnungen können natürlich auch als stufenlose Regler ausgeführt werden, wobei die Anzahl der Leitungen und Lötstellen wesentlich sinkt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat mit Überlastungsschutz und mit einer Einstellautomatik für den Zweiknopfbetrieb bei freier Wahl der Werte für die Röhrenspannung und das mAs-Produkt und konstanter Röhrenbelastung über dem gesamten Einstellbereich, wobei das Einstelhnittel für das mAs-Produkt über ein Differential mit den Steuermitteln für den Röhrenstrom und die Aufnahmezeit verbunden ist und ein elektrischer Steuermotor, der an eine Regelvorrichtung mit einer der Röhrenbelastung proportionalen Regelspannung angeschlossen ist, eines der Steuermittel für den Röhrenstrom oder die Aufnahmezeit antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb des Apparates mit außerdem noch frei wählbaren Werten für Röhrenstrom und Aufnahmezeit und beliebiger Röhrenbelastung ein Umschalter (59) vorhanden ist, der den Steuermotor (31) von der Regelvorrichtung trennt und über einen Drehrichtungs-Umschalter (62) mit einer festen Spannungsquelle (60, 61) verbindet, bei welcher Betriebsart der Motor für die Dauer der Betätigung des Drehrichtungs-Umschalters (62) das mit ihm verbundene Steuermittel in der einen oder anderen Richtung und über das Differential (18) das andere Steuermittel entsprechend gegensinnig so verstellt, daß das

vorgewählte mAs-Produkt konstant bleibt, und daß Anzeigemittel zum betriebsmäßigen Ablesen des jeweils eingestellten Strom- bzw. Zeitwertes mit den Steuermitteln für den Röhrenstrom und/ oder die Aufnahmezeit verbunden sind.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung zum Einstellen der prozentualen Röhrenausnutzung an einem einstellbaren Spannungsteiler abgegriffen ist.

3. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte elektrische Schaltungsanordnung mit einer

zeitabhängigen Regelfunktion, die die Abkühlung der Röntgenröhre in Abhängigkeit von der Zeit nachbildet und die auf das Steuermittel für den Röhrenstrom oder die Aufnahmezeit so einwirkt, daß der eingestellte Belastungsgrad der Röntgenröhre entsprechend ihrer jeweiligen Arbeitstemperatur korrigiert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 931305, 965 343;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1026 447, 1083 441, 1052582;
französische Patentschrift Nr. 1 241 368.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen