DE1247497B - Schaltungsanordnung zum Messen der prozentualen Belastung einer Roentgenroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H05g

DeutscheKl.: 21g-20/06

Nummer: 1247 497

Aktenzeichen: C 27515 VIII c/21 j

Anmeldetag: 20. Juli 1962

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen der prozentualen Belastung einer Röntgenröhre durch Messung, der Differenz zwischen einer dem Logarithmus der tatsächlichen Leistung der Röntgenröhre proportionalen Spannung und einer Spannung, die dem Logarithmus der bei der eingestellten Belichtungszeit maximal zulässigen Belastung der Röntgenröhre proportional ist.

Bei röntgendiagnostischen Generatoren ist gewöhnlich die Wahl der BeHchtungsdaueri nur in einer begrenzten Zahl von Weiten möglich, die meistens eine geometrische Reihe bilden. Da die Einstellung der Zeit t diskontinuierlich ist, wird der ihr entsprechende Teil der die Belastungskurve darstellenden Spannung durch Abgriff an einem einfachen Stufenschalter gewonnen. Wenn demgegenüber der Generator mit einer stetigen Regelung der Zeiten t, z. B. von 0,001 bis 10 Sekunden ausgestattet ist, muß man gewöhnlich zwei Steuerknöpfe verwenden. Der eine Knopf steuert ein von 1 bis 10 abgestuftes Potentiometer, während der andere Knopf einen Schalter steuert, der die Anzeige des ersteren mit 0,001, 0,01, 0,1 oder 1 Sekunden vervielfachen läßt. In diesem Fall wird das System, das den der Zeit entsprechenden Teil der Spannung abzunehmen gestattet, ziemlich verwickelt. Man ist hierbei auch noch gezwungen, eine Gleichstromverstärkerstufe einzusetzen, die wieder die Gefahr des Auftretens von zeitlichen Mißweisungen mit sich bringt, wenn sie nicht besonders eingerichtet ist.

Es ist auch schon ein Röntgenapparat mit einer Vorrichtung zum Überlastungsschutz der Röntgenröhre bei der Herstellung einer Serie von Röntgenaufnahmen bekannt, die von den logarithmischen Werten von Spannungen Gebrauch macht, die den in einer Röntgenanlage maximal zulässigen Effektivleistungen proportional sind, um die Röntgenröhre vor Überlastung zu schützen. Die dort behandelte Aufgabe liegt jedoch vorliegender Erfindung nicht zugrunde.

Vielmehr befaßt sich die Erfindung mit der Aufgabe, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zur Messung der prozentualen Belastung einer Röntgenröhre zu schaffen, die bei Röntgenapparaten mit stetiger Zeitregelung unter Verwendung von verschiedenen einschaltbaren Zeitbereichen zu verwenden ist und eine Messung gewährleistet, bei der ein Höchstmaß der Freiheit von Fehlanzeigen gewährleistet ist.

DieseAufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die beiden Meßspannungen von zwei Schaltungsanordnung zum Messen der
prozentualen Belastung einer Röntgenröhre

Anmelder:

Compagnie Generale de Radiologie S. A., Paris
Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt, München 42, Gotthardstr. Sl

Als Erfinder benannt:

Jean Nagel, Vanves, Seine;

Jean Bougie, Paris;

Pierre-Claude Lagus,

Meudon, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Juli 1961 (868 632)

gleichen, von einer gemeinsamen Stromquelle gespeisten, durch je zwei Röhrensysteme mit verbundenen Kathoden gebildeten Differenzverstärkern geliefert werden und daß bei dem zur Erzeugung der dem Logarithmus der maximalen Belastung proportionalen Meßspannung dienenden Verstärker das Steuergitter des ersten Röhrensystems an einer festen Vorspannung liegt, während die verbundenen Kathoden beider Systeme über einen mittels einer ersten Schaltebene eines Stufenschalters in Stufen umschaltbaren Widerstand am negativen Pol der Stromquelle Hegen und das Steuergitter des zweiten Röhrensystems an einen logarithmischen Spannungsteiler angeschlossen ist, der aus einer Mehrzahl von verschiedenen Bereichen der Belichtungszeit entsprechenden, über eine zweite Schaltebene des Stufenschalters wahlweise einschaltbaren Widerständen sowie einem gemeinsamen, mit dem jeweils eingeschalteten Stufenwiderstand in Serie geschalteten logarithmischen Potentiometer mit stetig verstellbarem Abgriff besteht, wobei der Stufenschalter mit dem Emstellmittel für den gewünschten BeHchtungszeitbereich und der Potentiometerabgriff mit dem Einstellmittel für den innerhalb dieses Zeitbereichs gewählten bestimmten Zeitwert gekoppelt sind, und und weiter die Werte der einzelnen Stufen des umschaltbaren Kathodenwiderstands sowie der Widerstände des Gitterspannungsteilers des zweiten Röhren-

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systems in logarithmischer Abstufung derart gewählt sind, daß dem Steuergitter des zweiten . Röhrensystems eine mit der Einstellung der Belichtungszeit veränderte Vorspannung zugeführt wird und die vom Differenzverstärker abgegebene, am Anodenwiderstand des zweiten Röhrensystems auftretende Meßspannung über den gesamten einstellbaren Belichtungszeitbereich die Iogarithmische Kurve der maximal zulässigen Belastung der Röntgenröhre als Funktion der eingestellten Belichtungszeit in Form einer analogen Kurve darstellt, die in eine den verschiedenen Zeitbereichen entsprechende Zahl von Abschnitten zerlegt ist und innerhalb jedes Abschnittes

geradlinig verläuft, -

Eine so ausgebildete Schaltung gestattet, eine analöge Kurve .darzustellen, deren Abszissen und Ordinären logarithmisch ausgedrückt sind, indem diese Kurve durch -Abschnitte von Geraden angenähert wird. Es zeigt sich hierbei, daß dann, wenn man sie logarithmisch ausdrückt, die verschiedenen zulässigen Belastungen entsprechenden Kurven praktisch parallel in Richtung der Ordinaten verschoben sind, und die hier vorgeschlagene Schaltung läßt zu, auf das Gitter der Verstärkerröhre mittels des Stufenschalters unter Übergang von einer Kurve zur anderen einzuwirken.

Weitere Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach der Erfindung und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor, die eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schaltbildmäßig veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 das allgemeine Schaltbild der Meßschaltung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 ein Diagramm, das den technischen Fortschritt der hier vorgeschlagenen Meßschaltung erkennen läßt.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Meßschaltung besteht im wesentlichen aus zwei einander gleichen Differenzverstärkern, von denen einer eine dem Ausdruck log W — log (U ■ I) proportionale Spannung, der andere eine log W_m mit W_m =7(0 proportionale Spannung. verarbeitet, wobei diese beiden Spannungen gegeneinandergeschaltet werden, um das

Verhältnis "zu'messen und die Ungleichheit

Wm .

W <C Wm ^zu überprüfen.. Dabei ist mit )4 ^y.die_tatsächliche Belastung und mit W_m die in der eingestellten Belichtungszeit maximal zulässige Belastung der Röntgenröhre bezeichnet. . .

Das in Fig. 1 wiedergegebene Schaltschema läßt diese Meßvorrichtung besser verstehen. Zwei Doppeltrioden 1 und 2 werden von ein und derselben Hochspannungsquelle gespeist und bilden zwei einander gleiche Differenzverstärker. An dem Gitter 3 wird mittels eines Abgriffs 4 eine dem Logarithmus von I proportionale Spannung eingegeben. An dem GitterS liegt über ein Potentiometer 6 eine dem Logarithmus von U proportionale Spannung. An dem Anodenwiderstand 7 erhält man demnach durch geeignete Wahl der Widerstandsstufen eine Spannung, die folgendem Ausdruck proportional ist:

log U + log/ = log U-I = IogW

⁶5

Die andere Doppeltriode 2 ist dafür vorgesehen, eine log W_m mit W_m = / (0 proportionale Spannung zu verarbeiten. Wie zuvor angezeigt worden ist, be-

nutzt man bei einem röntgendiagnostischen Generator, der mit einer stetigen Regelung der Zeiten t von beispielsweise 0,001 bis IOSekunden ausgestattet ist, zwei Uhrwerksteuerknöpfe. Der erstere, der mit t_t bezeichnet ist, verschiebt sich vor einem von 1: bis 10 eingeteilten Ziffernblatt. Der zweite, der mit t₂ bezeichnet ist, steuert einen Schalter, der die Anzeigen des ersteren mit 0,001, 0,01, 0,1 oder 1 Sekunden multipliziert. Bei der hier beschriebenen Schaltung steuert der Knopf t_t das logarithmische Potentiometer 8 derart, daß dann, wenn t_i vor dem Teilstrich 1 steht, der Schieber von 8 sich bei 9 befindet, während er sich, wenn vor dem Teilstrich 10 steht, bei 10 befindet. Der Knopf r₂ steuert einen Schalter mit zwei Schaltebenen 11 und 12.

Das Diagramm der F i g. 2 stellt in logarithmischen Koordinaten die Änderungen der Funktion W_m = / (0 dar. Die Punkte t, B, C, D und E entsprechen V1000, ¹Aoo₃ ¹Ao, 1 und. 10 Sekunden. Bei Wiedergabe dieser Werte steht der Knopf t_x vor dem Teilstrich 1, und der Schieber des Potentiometers 8 befindet sich bei 9, d. h., das Gitter 13 liegt am Potential Null. Es ist also möglich, an dem Anodenwiderstand 14 eine log W_m proportionale Spannung zu erhalten, die den Punlcten A, B₁C, D und E entspricht, indem die verschiedenen Bereiche des Kathodenwiderstands 14' entsprechend geregelt werden. Wenn man für t₂ eine Sonderstellung wählt (z. B. ¹Aoo, was dem Punkt B entspricht), schaltet der von t₂ gesteuerte Schalter 11 den Widerstand 16 ein. Durch anschließende Einstellung von t_± derart, daß vom Teilstrich 1 bis zum Teilstrich 10 wandert, vermindert sich die an dem Anodenwiderstand 14 hegende Spannung. Es genügt dann, den Widerstand 16 derart einzuregeln, daß, wenn der Schieber von 8 bei 10 ist, d.h. wenn der zeitlich angezeigte Wert 10 ■ ¹Aoo also Vio Sekunden ist, die an dem Anodenwiderstand 14 erhaltene Spannung für den Punkt C der Belastungskurve proportional log W_m ist.

. Da 8 ein logarithmisches Potentiometer ist, so sieht man, daß das System der Belastungskurve nahezu folgt, wenn die den Logarithmus W_m darstellende Ausgangsspannung durch den geradlinigen Abschnitt BC gegeben ist. Die Betriebsweise ist für die verschiedenen Stellungen des Steuerknopfs t₂ die gleiche. Schließlich erhält man an dem Anodenwiderstand 14 eine Spannung, die den Werten von log W_m proportional ist, die durch die gebrochene Kurve ABCDE gegeben sind. Sieht man mehrere Röntgenröhren vor, lassen sich durch entsprechende Umschaltung Widerstandssätze 14', 15,16, 17 und 18 entsprechend jeder Röhre vorsehen. Man kann aber auch den XJbergang von einer zur anderen. Röhre vereinfachen. Wenn man nämlich die gewöhnlichen Belichtungszeiten betrachtet, so ergibt die Erfahrung, daß es für den Übergang von dem Belastungsdiagramm einer Röntgenröhre auf ein anderes Belastungsdiagramm einer Röntgenröhre mit verschiedenem Brennpunkt genügt, das erstere, in logarithmischen Koordinaten aufgetragene Belastungsdiagramm einer Verschiebung gemäß der Achse der Koordinaten zu unterwerfen. Diese Eigenschaft wird in dem hier beschriebenen System dadurch verwendet, daß man auf das Gitter 20 der Triode 2 mittels des Schalters 19 einwirkt. In der F i g, 1 ist der Schalter 19 in zwei Stellungen GF (großer Brennpunkt) und PF (kleiner Brennpunkt) dargestellt. Selbstverständlich lassen sich auch andere Stellungen

Claims (3)

vorsehen, die den verschiedenen Röntgenröhren entsprechen. 100 W Zur Messung des Verhältnisses —, d. h. der prozentualen Belastung genügt es, zwischen die S Widerstände 7 und 14 ein Voltmeter 21 zu schalten. Die an den Klemmen des Widerstands 7 liegende Spannung ist nämlich proportional log W = log U ■ I. Die an den IGemmen des Widerstands 14 liegende Spannung ist proportional log WM. Dann ist die an den Klemmen des Voltmeters 21 Hegende Spannung Wm proportional log Wm — log W, also log —— . Ist W= WM, so beträgt die Belastung 100%. Es ist also log -~- = 0, und die Spannung an den Klemmen des Voltmeters ist Null. Die Skala ist an dieser Stelle mit 100% bezeichnet. Ist beispielsweise W = 0,5 WM, so beträgt die Belastung 50%, und die an den Klemmen des Voltmeters Hegende Spannung ist proportional log 2. Das Voltmeter kann also unmittelbar in prozentualen Belastungen geeicht werden. Um die Ungleichheit W <C WM sicherzustellen, genügt es, auf dem bewegHchen Teil des Voltmeters einen Kontakt anzuordnen, der die Unterbrechung bewirkt, wenn die Belastung 100% übersteigt. Es ist wichtig zu bemerken, daß die Röhren 1 und 2 einander gleich sind, ebenso wie die Anodenwiderstände 7 und 14. Die Hochspannungsversorgung ist für die beiden Röhren gemeinsam. Diese von den jedem der Differenzverstärker eigenen Vorteilen unabhängige Symmetrie führt dazu, daß die Meßvorrichtung ein Höchstmaß von Mißweisungsfreiheit besitzt. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Messen der prozentualen Belastung einer Röntgenröhre durch Messung der Differenz zwischen einer dem Logarithmus der tatsächlichen Leistung der Röntgenröhre proportionalen Spannung und einer Spannung, die dem Logarithmus der bei der eingestellten BeUchtungszeit maximal zulässigen Belastung der Röntgenröhre proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßspannungen von zwei gleichen, von einer gemeinsamen Stromquelle gespeisten, durch je zwei Röhrensysteme mit verbundenen Kathoden gebildeten Differenzverstärkern (1, 2) geHefert werden und daß bei dem zur Erzeugung der dem Logarithmus der maximalen Belastung proportionalen Meßspannung dienenden Verstärker (2) das Steuergitter (20) des ersten Röhrensystems an einer festen Vorspannung Hegt, während die verbundenen Kathoden beider Systeme über einen mittels einer ersten Schaltebene (12) eines Stufenschalters in Stufen umschaltbaren Widerstand (14') am negativen Pol der StromqueHe Hegen und das Steuergitter (13) des zweiten Röhrensystems an einen logarithmischen Span- S

nungsteiler angeschlossen ist, der aus einer Mehrzahl von verschiedenen Bereichen der Belichtungszeit entsprechenden, über eine zweite Schaltebene (11) des Stufenschalters wahlweise einschaltbaren Widerständen (15 bis 18) sowie einem gemeinsamen, mit dem jeweils eingeschalteten Stufenwiderstand in Serie geschalteten logarithmischen Potentiometer (8) mit stetig verstellbarem Abgriff besteht, wobei der Stufenschalter (11, 12) mit dem Emstellmittel (i₂) für den gewünschten Belichtungszeitbereich und der Potentiometerabgriff .mit dem Emstellmittel (i_x) für den innerhalb dieses .Zeitbereichs gewählten bestimmten Zeitwert gekoppelt sind, und weiter die Werte der einzelnen Stufen des umschaltbaren Kathodenwiderstands (14') sowie der Widerstände (15 bis 18) des Gitterspannungsteilers des zweiten Röhrensystems in logarithmischer Abstufung derart gewählt sind, daß dem Steuergitter (13) des zweiten Röhrensystems eine mit der EinsteUung der BeUchtungszeit veränderte Vorspannung zugeführt wird und die vom Differenzverstärker (2) abgegebene, am Anodenwiderstand (14) des zweiten Röhrensystems auftretende Meßspannung über den gesamten einsteUbaren BeUchtungszeitbereich die logarithmische Kurve der maximal zulässigen Belastung der Röntgenröhre als Funktion der eingesteUten BeUchtungszeit in Form einer analogen Kurve darstellt, die in eine den verschiedenen Zeitbereichen entsprechende Zahl von Abschnitten zerlegt ist und innerhalb jedes Abschnittes geradlinig verläuft.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Messen der prozentualen Belastung mehrerer Röntgenröhren mit verschieden belastbaren Brennflecken oder einer Röntgenröhre mit mehreren verschieden belastbaren Brennflecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (19) zum EinsteUen verschiedener Werte der an dem Steuergitter (20) des ersten Röhrensystems des die maximale Belastung darstellenden Differenzverstärkers (2) Hegenden Vorspannung beim Übergang zu einem anderen Brennfleck vorgesehen ist, während der logarithmische Spannungsteiler für die in der EinsteHung der BeHchtungszeit veränderte Vorspannung an dem Steuergitter (13) des zweiten Röhrensystems für sämt-Uche Brennflecke unverändert bleibt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Schutzvorrichtung für die Röntgenröhre auslösen, wenn der tatsächliche Meßwert der prozentualen Belastung den höchst zulässigen Belastungswert überschreitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1083 441;
»Electronic Engineering«, Juni 1957, S. 266 bis 271; »Rohde und Schwarz-Mitteilungen, 1952, H. 1, und 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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