DE1464495B2

DE1464495B2 - X-RAY APPARATUS FOR PRODUCING X-RAY X-ray images

Info

Publication number: DE1464495B2
Application number: DE19631464495
Authority: DE
Inventors: Halley H. Lyndhurst; Williams Alfred Leslie Warwick Cleveland Heights; Cogan Margaret Boyle Cleveland; Ohio Hamlin (V.StA.)
Original assignee: Clevite Corp., Cleveland, Ohio (V.StA.)
Priority date: 1962-04-30
Filing date: 1963-04-29
Publication date: 1972-05-18
Also published as: FR1356069A; JPS5027998B1; DE1464495A1; NL291976A; GB969842A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenapparat zum Herstellen von Röntgenaufnahmen mit einer Röntgenröhre und mit einem Hochspamiungserzeuger für die Röhre.The invention relates to an X-ray apparatus for producing X-ray recordings with a X-ray tube and with a high spam generator for the tube.

Ein derartiger Röntgenapparat ist aus der deutschen Patentschrift 733 891 grundsätzlich bekannt. Dabei dient als Hochspannungserzeuger eine mit der Röntgenröhre verbundene Kondensatorschaltung, die mit Hilfe einer Steuerröhre eine aufsummierte Spannung bestimmter Höhe und Polarität über die Röntgenröhre entlädt. Wenn man mit solchen Kondensatorschaltungen sehr hohe Spannungen zum Betreiben von Röntgenröhren erzeugen will, benötigt man einen komplizierten und aufwendigen Aufbau. So ist außer dem als Zwischenspeicher notwendigen Kondensator eine Spannungsvervielfachungsschaltung erforderlich. Darüber hinaus benötigt man spezielle/Vorrichtungen, um den Kondensator über die Röntgenröhre mit einem gewünschten Spannungsverlauf zu entladen.Such an X-ray apparatus is known in principle from German Patent 733 891. A capacitor circuit connected to the X-ray tube serves as a high-voltage generator, the With the help of a control tube, an accumulated voltage of a certain level and polarity across the X-ray tube discharges. When using such capacitor circuits to operate very high voltages wants to produce X-ray tubes, you need a complicated and expensive structure. So is except a voltage multiplier circuit is required for the capacitor required as a buffer store. In addition, you need special / devices to connect the condenser to the X-ray tube to discharge a desired voltage curve.

Weiterhin ist es bekannt, Röntgenröhren eine pulsierende Gleichspannung zuzuführen, die man mit Transformatoren und Gleichrichtern aus einer Wechselspannung ableitet. In neuerer Zeit ist man dazu übergegangen, an die Röntgenröhre direkt eine hohe Wechselspannung anzulegen. In beiden Fällen hängt die Röntgenstrahlung jedoch vom gesamten Spannungsverlauf und nicht nur von der jeweiligen Spitzenspannung ab. Daher ergeben sich trotz gleicher Spitzenspannungen häufig Abweichungen in den Röntgenaufnahmen.It is also known to supply X-ray tubes with a pulsating DC voltage, which can be used with Transformers and rectifiers derived from an alternating voltage. In more recent times one has become that switched to applying a high alternating voltage directly to the X-ray tube. In both cases it depends the X-rays, however, from the entire voltage curve and not just from the respective peak voltage away. Therefore, despite the same peak voltages, there are often deviations in the X-rays.

Neben dem Röhrenstrom und der Betriebsspannung von einigen tausend Volt ist die BelichtungszeitIn addition to the tube current and the operating voltage of a few thousand volts, there is the exposure time

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für die Herstellung guter Röntgenaufnahmen wesent- länge aufgetragene Kurve der integrierten Röntgen-for the production of good X-ray images, the curve of the integrated X-ray

lich. Ändert sich der Spannungsverlauf, dann können Strahlungsstärke bei großen Wellenlängen tiefer alslich. If the voltage curve changes, the radiation intensity at long wavelengths can be lower than

über- oder unterbelichtete Aufnahmen entstehen. diejenige Kurve liegt, die beim Anlegen einer Gleich-Overexposed or underexposed images result. the curve lies which, when an equal

Man hat daher an den bekannten Röntgenapparaten spannung an die Röntgenröhre erzielt wird. Bei demOne has therefore to the known X-ray machines voltage is achieved on the X-ray tube. In which

für Röntgenaufnahmen Einrichtungen vorgesehen, 5 Röntgenapparat nach der Erfindung kann der Span-for X-ray imaging facilities provided, 5 X-ray apparatus according to the invention, the chip

um derartige Störungen zu verhindern. Außerdem nungsanstieg steiler gemacht werden. Die Steilheitto prevent such interference. In addition, the increase in voltage can be made steeper. The steepness

können Fehler jedoch auch durch die verschiedenen des Spannungsabfalls hängt vom Strom durch dieHowever, the voltage drop can also be due to the various errors that depend on the current through the

elektrischen Bauteile hervorgerufen werden, da diese Röntgenröhre und von der Kapazität der zur Span-electrical components are caused, as this X-ray tube and the capacity of the chip

oft unterschiedlich ausfallen. nungserzeugung verwendeten piezoelektrischen EIe-often turn out differently. generation of the piezoelectric egg

Nun ist die Benutzung piezoelektrischer Elemente io mente ab. Die Zeitkonstante kann so gewählt werden,The use of piezoelectric elements is now a thing of the past. The time constant can be chosen so

zur Erzeugung von hohen Spannungen allgemein be- daß der Verlauf der integrierten Röntgenstrahlungs-for the generation of high voltages in general that the course of the integrated X-ray radiation

kannt, jedoch nicht für Hochspannungserzeuger von stärke etwa gleich deren Verlauf beim Anlegen einerknows, but not for high-voltage generators of strength about the same as their course when creating a

Röntgenapparaten. Hierzu wird beispielsweise auf die konstanten Gleichspannung ist. Weiterhin kann derX-ray machines. This is done, for example, on the constant DC voltage. Furthermore, the

USA.-Patentschrift 3 009 975 und 2 668 245 sowie Druck leicht umgekehrt oder weggenommen werden,U.S. Patent 3,009,975 and 2,668,245 and printing can be easily reversed or removed,

auf die britische Patentschrift 808 630 verwiesen. Die 15 um die Steilheit beim Abfall zu erhöhen. Deshalbsee British Patent 808,630. The 15 to increase the steepness when falling. That's why

daraus bekannten piezoelektrischen Hochspannungs- braucht weniger langwellige Strahlungsenergie, ausge-The piezoelectric high-voltage known from this requires less long-wave radiation energy, especially

erzeuger dienen als Zündfunkenquelle für Verbren- filtert zu werden, und es wandelt sich mehr EnergieGenerators serve as a spark source for combustion to be filtered, and more energy is converted

nungsrnaschinen bzw. als Ladegerät? für Meßgeräte, in erwünschte Röntgenstrahlung als in langwelligepowering machines or as a charger? for measuring devices, in desired X-rays than in long-wave

beispielsweise Strahlungsmesser und Elektrometer. Strahlung um. Mit dem erfindungsgemäß ausgebilde-for example radiation meters and electrometers. Radiation around. With the inventively trained

Die bekannten piezoelektrischen Spannungserzeuger, 20 ten Apparat können bei geringem KostenaufwandThe known piezoelectric voltage generator, 20 th apparatus can be used at low cost

die meistens nur aus einem einzigen piezoelektrischen Spannungen bis zu einigen Millionen Volt erzeugtwhich mostly only generates voltages of up to several million volts from a single piezoelectric

Element bestehen, sind nicht in der Lage, eine hinrei- werden.Element exist, are not able to become one.

chend hohe Spannung und Energiemenge sowie einen Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nachcorrespondingly high voltage and amount of energy as well as in a preferred embodiment

geeigneten Spannungsverlauf zum Betrieb von Rönt- der Erfindung sind die piezoelektrischen ElementeThe piezoelectric elements are a suitable voltage curve for the operation of the X-ray invention

genröhren zu liefern. Zum anderen haben piezoelek- 25 beidseitig mit Elektroden versehen und in dem durchto deliver genröhren. On the other hand, piezoelectrodes have 25 electrodes on both sides and through

irische Spannungserzeugungseinrichtungen den Vor- sie gebildeten Stapel in Serie geschaltet, wobei dasIrish voltage-generating devices connected in series with the preceding

teil, daß sie im allgemeinen ohne Zwischenspeicher eine Stapelende geerdet und das andere Stapelendepart that they grounded one end of the stack and the other end of the stack in general without intermediate storage

auskommen und unabhängig von sonstigen Energie- direkt mit der Röntgenröhre verbunden ist und derget along and independent of other energy directly connected to the X-ray tube and the

quellen sind. mechanische Druck in Längsrichtung des Stapels an-sources are. mechanical pressure in the longitudinal direction of the stack

Der Erfindung liegt sornit die Aufgabe zugrunde, 3° gelegt ist. Die erzeugte Spannung wird dahe^derThe invention is based on the object 3 °. The generated tension is therewith

einen einfachen, von äußeren Spannungsquellen un- Röntgenröhre ohne Zwischenschaltung vo^r' Zwi-a simple X-ray tube without the interposition of

abhängigen und daher störungsunanfäüigen Röntgen- schenspejchern zugeführt. ' 'dependent and therefore not susceptible to interference. ''

apparat zu schaffen, mit dem sehr hohe Spannungen Die den mechanischen Druck anlegende Vprrich-to create apparatus with which very high voltages

mit leicht veränderbarem Spanrningsverlauf zum Be- tung kann derart ausgebildet sein, daß die Zeit deswith an easily changeable tension ring course for loading can be designed in such a way that the time of the

trieb der Röntgenröhre geliefert und damit die Härte 35 Anliegens des Drucks und die Zeit der Druckentla-drive of the X-ray tube and thus the hardness 35 applied pressure and the time of pressure release

der Röntgenstrahlen entsprechend beeinflußt werden stung und damit die Dauer der elektrischen Spanrthe X-rays are influenced accordingly stung and thus the duration of the electrical Spanr

kann. nungserzeugung einstellbar sind. Der auf denSpan-can. generation are adjustable. The one on the chip

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebe- nungserzeuger ausgeübte mechanische Druck" wird nen Röntgenapparat erfindungsgemäß dadurch ge- vorzugsweise für eine so lange Zeit aufrechterhalten, löst, daß der Hochspannungserzeuger ein piezoelek- 4° daß die dabei erzeugten Ladungen sich über die innetrischer Spannungserzeuger ist, der aus einer Mehr- ren Widerstände der piezoelektrischen Elemente auszahl von aufeinandergestapelten piezoelektrischen gleichen und daß dann die Druckentlastung in einer Elementen besteht, die elektrisch derart verbunden vorwählbaren, wesentlich kürzeren Zeit erfolgt, wor sind, daß seine gesamte, unmittelbar der Röntgen- bei nur die bei der Druckentlastung erzeugte elektriröhre zugeführte Ausgangsspannung größer als die 45 sehe Spannung, deren Größe durch die Geschwindig-Spannung eines der piezoelektrischen Elemente allein keit der Druckentlastung bestimmt ist, zum Betrieb ist, und daß eine Einrichtung zum Anlegen und zur der Röntgenröhre ausgenutzt wird.
Steuerung des Verlaufs eines auf den Stapel der EIe- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mente wirkenden mechanischen Druckes entspre- liegt der piezoelektrische Spannungserzeuger mit seichend der für die gewünschte Röntgenaufnahme be- 59 nem einen Stapelende an Teilen eines festen Gehäunötigten Spannung, Stromstärke und Betriebsdauer ses an, die ein festes Widerlager beim Zusammender Röntgenröhre vorgesehen ist. drücken bilden, und der mechanische Druck aöm Zu-This object is achieved with the mechanical pressure exerted at the beginning, according to the invention, by the X-ray apparatus being maintained preferably for such a long time that the high-voltage generator is a piezoelectric 4 ° so that the charges generated in the process are transmitted via the internal voltage generator, which consists of a plurality of resistances of the piezoelectric elements of a number of stacked piezoelectric elements and that the pressure relief then consists in an element that is electrically connected in a preselectable, significantly shorter time, so that its entire, directly the X-ray with only the When the pressure relief generated electrical tube output voltage greater than the 45 see voltage, the size of which is determined by the speed voltage of one of the piezoelectric elements alone speed of the pressure relief, is for operation, and that a device for applying and for the X-ray tube is used.
Control of the course of a mechanical pressure acting on the stack of the egg. According to a preferred exemplary embodiment, the piezoelectric voltage generator with the voltage, current intensity and operating time required for the desired X-ray exposure at one end of the stack is applied to parts of a fixed housing, a fixed abutment is provided when the X-ray tube is assembled. pressure, and the mechanical pressure on the supply

Die piezoelektrischen Elemente wirken hierbei sammenpressen des Stapels wird von einer hydrauli-The piezoelectric elements act here. The stack is compressed by a hydraulic

gleichzeitig als Kondensator, der über die Röntgen- sehen Vorrichtung aufgebracht, die als Flüssigkeitat the same time as a capacitor, which is applied over the X-ray device, which is used as a liquid

röhre entladen wird. Die Entladung kann so einge- 55 Isolieröl enthält.tube is discharged. The discharge can thus contain insulating oil.

stellt werden, daß sie allmählich oder innerhalb kür- In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes zester Zeit erfolgt. Eine Möglichkeit hierfür besteht weist das Gehäuse einen Niederdruckbehälter und darin, die piezoelektrischen Elemente unter allmäh- einen über eine Durchgangsöffnung mit diesem in lieh sich steigerndem Druck zusammenzudrücken Verbindung stehenden Hochdruckbehälter auf, wobei und sie dann in vergleichsweise kurzer Zeit plötzlich 60 mit dem Hochdruckbehälter eine Vorrichtung zur Erfreizugeben. Bein Entladungsvorgang beobachtet höhung des Drucks verbunden und in der Durchman eine sehr steile Spannungsspitze. Auf diese gangsöffnung eine Vorrichtung zur Steuerung der Weise können Röntgenaufnahmen von menschlichen Druckdifferenz zwischen den.beiden Behältern yorge-Körperteilen mit einer Belichtungszeit von V10 see sehen ist. Die Vorrichtung zum Erhöhen des Drucks gemacht werden. 65 ist derart ausgebildet, daß sie den sich auf den piezo-that they are gradually or within short periods of time time takes place. One possibility for this is if the housing has a low-pressure container and therein, the piezoelectric elements under gradual a through opening with this in borrowed increasing pressure to compress connection standing high pressure vessel, whereby and then suddenly in a comparatively short time 60 with the high-pressure container to release a device. During the discharge process observed increase in pressure connected and in the Durchman a very steep voltage spike. On this passage opening a device for controlling the Way can x-rays of human pressure difference between the two vessels yorge body parts can be seen with an exposure time of V10 see. The device for increasing the pressure be made. 65 is designed in such a way that it

Bei einigen bekannten Röntgenapparaten ist der elektrischen Spannungserzeuger übertragenden Druck Spannungsverlauf der einer gleichgerichteten Sinus- im Hochdruckbehälter allmählich erhöht. Die Vorspannung, wobei die in Abhängigkeit von der Wellen- richtung zur Steuerung der Druckdifferenz kann einIn some known X-ray machines, the electrical voltage generator is the transmitting pressure The voltage curve of a rectified sine wave in the high-pressure vessel gradually increases. The bias, depending on the direction of the shaft to control the pressure difference, a

Ventil sein, mit dem dann die Durchgangsöffnung zwischen den beiden Behältern plötzlich freigegeben wird.Be a valve with which the passage opening between the two containers is suddenly released will.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der den Spannungserzeuger bildende Stapel 5 von piezoelektrischen Elementen von dem festen Gehäuse umschlossen, zwischen dessen das feste Widerlager für den Stapel bildendem Teil und dem Stapelende Isoliermaterial angeordnet ist. Am anderen Ende des Stapels liegt ein hydraulisch betätigter KoI-ben an, der zugleich als Erdverbindung dient, wobei der vom Stapel nicht ausgefüllte Innenraum des Gehäuses mit dem Isolieröl gefüllt ist und den Niederdruckbehälter bildet.In a further preferred exemplary embodiment, the stack forming the voltage generator is 5 enclosed by piezoelectric elements of the fixed housing, between which the fixed abutment for the stack forming part and the stack end insulating material is arranged. At the other At the end of the stack there is a hydraulically operated piston that also serves as a ground connection, whereby the interior of the housing not filled by the stack is filled with the insulating oil and the low-pressure container forms.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. The invention is described in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Der piezoelektrische Spannungserzeuger des Röntgenapparates nach der Erfindung weist ein Gehäuse auf, das widerstandsfähig gegen Längsdehnung ist. Pi- ao ezoelektrische Elemente innerhalb des Gehäuses sprechen auf Druck und Druckentlastung an. Eine einen mechanischen Druck anlegende Vorrichtung steht mit den piezoelektrischen Elementen derart in Verbindung, daß beim Anlegen des Drucks eine Spannung der einen Polarität und beim Wegnehmen des Drucks eine Spannung der entgegengesetzten Polarität erzeugt wird, wobei nur die Spannung einer Polarität an der Röntgenröhre wirksam wird.The piezoelectric voltage generator of the X-ray apparatus according to the invention has a housing that is resistant to longitudinal expansion. Pi- ao Ezoelectric elements within the housing respond to pressure and pressure relief. One one mechanical pressure applying device is connected to the piezoelectric elements in such a manner that when the pressure is applied, a voltage is generated of one polarity and, when the pressure is removed, a voltage of the opposite polarity is generated becomes, whereby only the voltage of one polarity is effective on the X-ray tube.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Röntgenapparat besteht ein Gehäuse 10 aus einem Zylinder aus hochwertigem Stahl, dessen eines Ende offen und dessen anderes Ende halbkugelförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse ist sehr stabil und so konstruiert, das insbesondere das halbkugelförmige Ende hohe Längskräfte aufnehmen kann. In dem Gehäuse 10 sind eine Anzahl von ringförmigen piezoelektrischen Elementen 12 übereinandergestapelt. Die Elemente sind einzeln in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Gehäuses polarisiert und an der Ober- und Unterfläche mit Elektroden versehen, so daß sie elektrisch in Serie geschaltet sind. Die piezoelektrischen Elemente bestehen aus Quarzkristallen oder piezoelektrischen Keramikstoffen. Letztere werden aus polykristallinen, keramischen Stoffen, z. B. Bariumtitanat oder Bleititanatzirkonat, hergestellt.In the X-ray apparatus shown in the drawing, a housing 10 consists of a cylinder Made of high quality steel, one end of which is open and the other end is hemispherical. The housing is very stable and constructed so that the hemispherical end in particular is high Can absorb longitudinal forces. In the housing 10 are a number of ring-shaped piezoelectric Elements 12 stacked one on top of the other. The elements are individually in a direction parallel to the central axis of the housing polarized and provided with electrodes on the upper and lower surfaces so that they are electrical are connected in series. The piezoelectric elements consist of quartz crystals or piezoelectric ones Ceramics. The latter are made of polycrystalline ceramic materials, e.g. B. barium titanate or lead titanate zirconate.

Zur Abstützung der ringförmigen, piezoelektrischen Elemente 12 dient eine (nicht gezeigte) Stütze, z. B. in Kreuzform, die durch den Stapel geschoben werden kann. Die Stütze muß jedoch ein guter elekirischer Isolator sein, damit elektrische Durchschlage vermieden werden.A support (not shown) serves to support the annular, piezoelectric elements 12, z. B. in a cross shape that can be pushed through the stack. However, the support must be a good electrical one Be an insulator to avoid electrical breakdowns.

Der Stapel piezoelektrischer Elementel2 ist über einen Kolben 14, der mit einer (nicht gezeigten) Elektrode am einen Stapelende in Verbindung steht, gut geerdet. Das andere Stapelende stellt den Hochspannungspol dar und ist teilweise von einem keramischen Isoliermaterial 16 umgeben. Durch eine Durchführung in der Mitte des Isoliermaterials 16 ragt eine Zuleitung 18, das an die andere (nicht gezeigte) äußere Elektrode angeschlossen ist. Um ein gewisses elastisches Nachgeben des halbkugelförmigen Teils des Gehäuses 10 zu vermeiden, ist in dieses Teil ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, z. B. eine Wismutlegierung, eingegossen oder -geschmolzen, das ein Widerlager 20 bildet, gegen das der Stapel piezoelektrischer Elemente gedrückt werden kann. Unter dem Widerlager 20 sitzt ein Abstandring 22 aus Metall, durch den ein Spiel dieser Anordnung vermieden werden soll.The stack of piezoelectric elements 2 is over a piston 14 which is connected to an electrode (not shown) communicating at one end of the stack, well grounded. The other end of the stack represents the high voltage pole and is partially surrounded by a ceramic insulating material 16. Through an implementation In the middle of the insulating material 16 protrudes a lead 18, the one on the other (not shown) outer Electrode is connected. To a certain elastic yield of the hemispherical part of the To avoid housing 10, a metal with a low melting point, e.g. B. a bismuth alloy, cast or melted, which forms an abutment 20 against which the stack of piezoelectric Elements can be pressed. A metal spacer ring 22 sits under the abutment 20, by which a game of this arrangement is to be avoided.

Mit dem Gehäuse 10 ist eine mit Ausnehmungen versehene Bodenplatte 24 verschraubt.A base plate 24 provided with recesses is screwed to the housing 10.

Die Bodenplatte 24 des Gehäuses 10 nimmt die verschiedenen Teile einer Vorrichtung zum Ausüben eines mechanischen Druckes auf die piezoelektrischen Elemente 12 im Stapel auf. Der Druck wird hydraulisch von einer aus einem Hochdruckbehälter und einem Niederdruckbehälter für Flüssigkeiten bestehenden Vorrichtung erzeugt. Der Niederdruckbehälter 26 umfaßt im wesentlichen den gesamten Raum innerhalb des Gehäuses 10, der nicht vom Stapel piezoelektrischer Elemente ausgefüllt ist. Der Hochdruckbehälter 28 ist der Raum zwischen dem Kolben 14 und der Bodenplatte 24. Die Flüssigkeiten im Nieder- bzw. Hochdruckbehälter 26 bzw. 28 können sich über eine Durchgangsöffnung 30 ausgleichen. Ein Magnetventil 32 bekannter Bauweise in der Durchgangsöffnung dient zur Steuerung der Strömung der Flüssigkeit zwischen den beiden Behältern. Vom Hochdruckbehälter 28 führt ein Durchgang 34 zu einem Druckmesser 36 in der Bodenplatte 24.The bottom plate 24 of the housing 10 houses the various parts of an apparatus for exercising a mechanical pressure on the piezoelectric elements 12 in the stack. The pressure becomes hydraulic one consisting of a high pressure tank and a low pressure tank for liquids Device generated. The low-pressure container 26 comprises essentially the entire space inside the housing 10, which is not filled by the stack of piezoelectric elements. The high pressure container 28 is the space between the piston 14 and the base plate 24. The liquids in the lower or high-pressure containers 26 and 28 can equalize each other via a through opening 30. A Solenoid valve 32 of known design in the passage opening is used to control the flow of the Liquid between the two containers. A passage 34 leads from the high-pressure container 28 a pressure gauge 36 in the base plate 24.

In den Durchgang 34 ragt ein von Hand betätigbarer Kolben 38, mit dem der Flüssigkeitsdruck eingestellt werden kann. Der Druck im Hochdruckbehälter 28 kann sich dabei immer dem in Durchgang 34 herrschenden Druck anpassen, obwohl das Magnetventil 32 räumlich dazwischen liegt.A manually operable piston 38, with which the fluid pressure is set, protrudes into the passage 34 can be. The pressure in the high-pressure container 28 can always be the same as that in the passage 34 Adjust pressure, although the solenoid valve 32 is spatially in between.

Das Magnetventil 32 enthält eine Feder 4ß und. einen Stempel 42, der von der Feder vorgespannt ist. Der Stempel 42 hat eine kleine axiale Bohrung, in der eine Druckfeder 44 sitzt, die eine Kugel 46 derart in die Durchgangsöffnung 30 drückt, daß die Flüssigkeit nicht vom Hochdruck- in den Niederdruckbehälter strömen kann.The solenoid valve 32 includes a spring 4ß and. a plunger 42 which is biased by the spring. The plunger 42 has a small axial bore in which a compression spring 44 is seated, which presses a ball 46 into the through-opening 30 in such a way that the liquid cannot flow from the high-pressure container into the low-pressure container.

Als Druckflüssigkeit wird Transformatoröl verwendet, um gleichzeitig die piezoelektrischen Elemente vom Gehäuse 10 zu isolieren. Durch eine Vielzahl von Kanälen 48 in dem Kolben 14 kann sich der Druck der Flüssigkeit zwischen dem Inneren und dem Äußeren der piezoelektrischen Elemente ausgleichen. Transformer oil is used as the pressure fluid to simultaneously control the piezoelectric elements to isolate from the housing 10. Through a plurality of channels 48 in the piston 14, the Equalize the pressure of the fluid between the inside and the outside of the piezoelectric elements.

Das halbkugelförmige Ende des Gehäuses 10 endet an der Außenseite in einem Außengewinde, auf das ein Gehäuse 50 für eine Röntgenröhre 52 mit einer Anode 54 und einer Katode 56 geschraubt werden kann. Die Zuleitung 18 ist elektrisch mit der Anode verbunden, und die Katode wird von einer Batterie 60 über eine Leitung 58 geheizt. 'The hemispherical end of the housing 10 ends on the outside in an external thread on which a housing 50 for an X-ray tube 52 with an anode 54 and a cathode 56 can be screwed can. The lead 18 is electrically connected to the anode, and the cathode is powered by a battery 60 heated via a line 58. '

Das Gehäuse 50 kann als Teil des Gehäuses 10 angesehen werden, und praktisch ist es gewöhnlich erforderlich, das Gehäuse 50 mit Transformatoröl zu füllen, wozu das Gehäuse 50 durch (nicht gezeigte) Kanäle mit dem Hauptgehäuse 10 verbunden wird, um einen Flüssigkeitsausgleich zwischen ihnen zu ermöglichen. Das Innere des Gehäuses 50 ist dann ein Teil des Niederdruckbehälters des hydraulischen Systems. The housing 50 can be viewed as part of the housing 10, and in practice it is usually necessary to to fill the housing 50 with transformer oil, for which the housing 50 by (not shown) Channels is connected to the main housing 10 to allow fluid equalization between them. The interior of the housing 50 is then part of the low-pressure tank of the hydraulic system.

Zur Aufnahme von Röntgenbildern wird das Handrad des Kolbens 38 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wodurch ein Unterdruck in dem hydraulischen System entsteht, durch den über die Flüssigkeit im Niederdruckbehälter der Stempel 42 gegen seine Federkraft bzw. die Kugel 46 von der Durchgangsöffnung 30 weggedrückt wird, so daß der Hochdruckbehälter mit Flüssigkeit gefüllt wird. Der Kolben 38 kann anstatt von Hand von einem Motor betätigtTo take X-ray images, the handwheel of the piston 38 is turned counterclockwise, which creates a negative pressure in the hydraulic system through which the liquid in the Low-pressure container of the punch 42 against its spring force or the ball 46 from the through opening 30 is pushed away so that the high pressure container is filled with liquid. The piston 38 can be operated by a motor instead of manually

werden. Nach Erreichen einer bestimmten Stellung wird das Handrad des Kolbens 38 im Uhrzeigersinne gedreht, woraufhin der Stempel 42 von der Feder sofort wieder in die Normalstellung zurückgedrückt wird, wenn der Druck sich ein wenig erhöht, bis die Kugel wieder so vor der Durchgangsöffnung sitzt, daß kein öl mehr in den Niederdruckbehälter strömen kann. Dann wird das Handrad weitergedreht, bis ein bestimmter Druck erreicht worden ist.will. After reaching a certain position, the handwheel of the piston 38 is clockwise rotated, whereupon the plunger 42 is immediately pushed back into the normal position by the spring if the pressure increases a little until the ball sits in front of the through hole again, that no more oil can flow into the low-pressure tank. Then the handwheel is turned further until a certain pressure has been reached.

Infolge der allmählichen Druckerhöhung im Hochdruckbehälter 28 und im Durchgang 34 wird der Kolben 14 gehoben und der Stapel piezoelektrischer Elemente 12 zusammengedrückt. Dadurch wird eine elektrische Ladung bestimmter Polarität erzeugt, die auf die Röntgenröhre übertragen werden kann. Durch Einstellen der Anstiegsgeschwindigkeit des Druckes und der Zeitkonstante des elektrischen Kreises können verschiedene Belichtungszeiten bei verschiedenen Spannungen erzielt werden. In den meisten Fällen ist es wegen der dabei erzielten niederen Spannungen jedoch nicht ratsam, diese Ladung auszunutzen. Deshalb hält man den Druck über eine solche Zeitspanne aufrecht, die gleich oder größer als die Zeitkonstante des elektrischen Kreises ist, bis sich die Ladungen über die inneren Widerstände der piezoelektrischen Elemente 12 ausgeglichen haben.As a result of the gradual increase in pressure in the high pressure vessel 28 and in the passage 34, the piston 14 lifted and the stack of piezoelectric elements 12 compressed. This creates a Electric charge of a certain polarity generated, which can be transferred to the X-ray tube. By adjusting the rate of rise of pressure and the time constant of the electrical circuit different exposure times can be achieved at different voltages. In most However, in some cases it is not advisable to use this charge because of the low voltages achieved. Therefore, the pressure is maintained for a period of time equal to or greater than is the time constant of the electrical circuit until the charges move over the internal resistances of the piezoelectric Have items 12 balanced.

Der Stapel piezoelektrischer Elemente ist jetzt einem hohen mechanischen Druck ausgesetzt. Beim Absinken des Druckes entsteht eine elektrische Spannung entgegengesetzter Polarität. Dies läßt sich mit einem Kondensator vergleichen, der aufgeladen ist und schlagartig oder nahezu schlagartig entladen wird. Das Auslösen der Röntgenstrahlen durch die Entladung bei der Entlastung geschieht mit Hilfe eines Druckknopfes 62. Wird der Druckknopf gedrückt, dann wird das Magnetventil 32 von einer Batterie 64 erregt und der Stempel in den Magnetkern hinein- bzw. von der Durchgangsöffnung 30 weggezogen, wodurch sich die Flüssigkeit zwischen den beiden Behältern wieder ausgleicht. Dies geschieht sehr plötzlich. Infolgedessen werden die piezoelektrischen Elemente während einer Zeitspanne vom Druck entlastet, die im Vergleich zu der Zeit, die zum Zusammendrücken der Elemente erforderlich ist, s.ehr kurz ist. Das plötzliche Entladen erlaubt eine äußerst schnelle Betätigung des Geräts.The stack of piezoelectric elements is now exposed to high mechanical pressure. At the A drop in pressure creates an electrical voltage of opposite polarity. This can be done with Compare to a capacitor that is charged and suddenly or almost suddenly discharged will. The release of the X-rays by the discharge during the discharge is done with the help a push button 62. When the push button is pressed, the solenoid valve 32 is powered by a battery 64 is excited and the stamp is pulled into the magnetic core or away from the through opening 30, whereby the liquid between the two containers is equalized again. This happens a lot suddenly. As a result, the piezoelectric elements are relieved of pressure for a period of time which is very brief compared to the time it takes to compress the elements is. The sudden discharge allows the device to be operated extremely quickly.

Um einen bestimmten Spannungsverlauf zu erhalten, kann man'mit einer (nicht gezeigten) Schraube, die durch einen Anschlag 68 für den Stempel 42 ragt, den Hub des Stempels 42 verringern, so daß die Flüssigkeit nur durch eine kleine Öffnung allmählich von dem Hoch- in den Niederdruckbehälter strömen kann. Mit der hydraulischen Vorrichtung zur Druckerzeugung kann der Spannungsimpuls, der auf die Röntgenröhre gegeben wird, von einem konstanten Verlauf in einen solchen Verlauf geändert werden, wie er der Entladung eines Kondensators entspricht, .tir " · In order to obtain a certain tension curve, one can use a screw (not shown) that protrudes through a stop 68 for the punch 42 to reduce the stroke of the punch 42 so that the liquid only gradually moves from the top through a small opening. can flow into the low pressure tank. With the hydraulic device for generating pressure, the voltage pulse that is applied to the X-ray tube can be changed from a constant curve to a curve that corresponds to the discharge of a capacitor .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. X-ray apparatus for making X-rays with an X-ray tube and a High voltage generator, characterized in that the high voltage generator is a piezoelectric voltage generator made up of a plurality of stacked piezoelectric elements (12), which are electrically connected in such a way that its entire, The output voltage directly supplied to the X-ray tube (52) is greater than the voltage one of the piezoelectric elements (12) is alone, and that a device (10, 14, 28, 32, 38, 62) for creating and controlling the course of a stack of elements (12) acting mechanical pressure corresponding to that required for the desired X-ray exposure Voltage, amperage and operating time of the X-ray tube is provided.

2. X-ray apparatus according to claim 1, characterized in that the piezoelectric elements (12) provided with electrodes on both sides and in series in the stack formed by them are connected, one end of the stack being grounded and the other end of the stack being connected directly to the X-ray tube (52) is connected and the mechanical pressure is applied in the longitudinal direction of the stack is.

3. X-ray apparatus according to one of claims 1 and 2, characterized in that the the device that applies the mechanical pressure and controls its course is designed in such a way that that the time of application of the pressure and the time of pressure relief and thus the duration the electrical voltage generation are adjustable.

4. X-ray apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Pressure control device is designed so that the exerted on the voltage generator (12, 16) mechanical pressure is maintained for such a long time that the thereby generated Charges equalize each other via the internal resistances of the piezoelectric elements (12), and that then the pressure relief takes place in a preselectable, much shorter time, with only the electrical voltage generated when the pressure is released, its magnitude due to the speed the pressure relief is determined, is used to operate the X-ray tube.

5. X-ray apparatus according to one of claims 2 to 4, characterized in that the piezoelectric voltage generator (12, 16) with its one end of the stack on parts (20, 22) of a fixed housing (10, 24) rests, which form a solid abutment when pressed together, and that the mechanical pressure to compress the stack from a hydraulic device (14, 28, 30, 32, 38) is applied, which contains insulating oil as a liquid.

6. X-ray apparatus according to claim 5, characterized in that the housing (10, 24) has a Low-pressure container (26) and one in connection with this via a through opening (30) has standing high-pressure container (28), with the high-pressure container (28) a device (38) connected to increase the pressure and in the through opening (30) a device (32) is provided for controlling the pressure difference between the two containers (26, 28) is.

7. X-ray apparatus according to claim 6, characterized in that the device (38) for Increasing the pressure is designed so that it affects the piezoelectric voltage generator (12, 14, 16) transferring pressure in the high-pressure container (28) gradually increases, and that the device for controlling the pressure difference is a valve (32) with which then the The passage opening (30) between the two containers (26, 28) is suddenly released.

8. X-ray apparatus according to one of claims 5 to 7, characterized in that the the voltage generator forming stacks of piezoelectric elements (12) from the fixed Casing. (10) is enclosed, between which the fixed abutment for the stack forming Part (20, 22) and the stack end insulating material (16) is arranged, and that at the other end of the stack, a hydraulically operated piston (14) rests, which also serves as a ground connection, wherein the interior of the housing (10) not filled by the stack is filled with the insulating oil and forms the low pressure vessel (26).