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Zeitschaltungsanordnung für Strahlungsquellen Die Erfindung betrifft
eine Zeitschaltungsanordnung für Geräte, in denen elektrische Energie in Strahlungsenergie
umgewandelt wird, insbesondere für Geräte zur Dental-Rontgenographie.
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Es besteht die Aufgabe, nach einmaliger, beispielsweise von Hand erfolgter
Einschaltung, das Röntgengerät in dem Augenblick automatisch abzuschalten, in dem
eine vorgegebene Strahlungsleistungsdosis, welche einen gewunschten Schwärzungsgrad
einer photographischen oder röntgenographischen Emulsion hervorruft, erreicht ist.
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In diesem Falle soll die Herstellung immer richtig belichteter Röntgenaufnahmen,
insbesondere Dentalaufnahmen, unabhängig von Netzspannungsschwankungen, bei möglichst
einfacher Handhabung des Gerätes ermöglicht werden ; insbesondere soll die Notwendigkeit
entfallen, die erforderliche, am Bedienungsorgan des Zeitschalters einzustellende
Belichtungszeit für jede Aufnahme zu errechnen oder mittels Tabellen usw. sonstwie
zu ermitteln.
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Da die Intensität der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung
mit der Speisespannung und dem Speisestrom (d. h. mit der Spannung des Stromversorgungsnetzes)
schwankt, besteht die Aufgabe im wesentlichen darin, in jedem Einzelfalle einen
definierten und reproduzierbaren Wert des Produktes von Strahlungsintensität und
Expositionszeit zu erreichen.
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Elektronische Zeitschalter für die verschiedensten Zwecke sind bekannt.
Ebenso sind Dental-Röntgengeräte in zahlreichen Ausfiihrungen bekannt.
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Dental-Röntgengeräte bestehen größtenteils aus einem Gehäuse, welches
die Röntgenröhre mitsamt Hochspannungserzeuger und Strahlenschutzvorrichtung usw.
enthält und an einem schwenkbaren Stativarm bewegbar angebracht ist. Sie werden
nur zur Belichtung von Röntgenfilmen verwendet und sind zu diesem Zweck mit einem
mechanischen Zeitschalter ausgerüstet, der in einem mit Handgriff versehenen besonderen
Gehäuse untergebracht und durch ein langes Kabel mit dem eigentlichen Röntgengerät
verbunden ist. Das Schaltergehäuse stellt mit seinem Schalter ein separates zusätzliches
Gerät von nicht unerheblichen Abmessungen und Gewicht dar, das bei Nichtgebrauch
irgendwo aufgehängt oder hingelegt werden muß, wobei manchmal das lange Kabel in
störender Weise im Arbeitsbereich des Zahnarztes herumhängt.
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Die Einstellung der benötigten Aufnahme- (Expositions-) Zeit erfolgt
bei den meisten bekannten Geräten auf einem am Schaltergehäuse angebrachten Zifferblatt,
welches eine i Zeiteinheiten (z. B. Sekunden) markierte Skala aufweist. Für die
Belichtung von Zahnfilmen mussen, je nach dem aufzunehmenden Objekt (Zahn bzw.
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Zahngruppe in Ober-oder Unterkiefer, usw.) und der Aufnahmet-echnik
(extraoral, intraoral, Aufbißaufnahme, usw.) verschiedene Aufnahmezeiten gewählt
werden, welche einer Tabelle zu entnehmen und am Zeitschalter einzustellen sind.
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Bei Verwendung von Filmen verschiedener Empfindlichkeit, beispielsweise"hochempfindliche",
weniger empfindliche"feinzeichnende", zu bestimmten Zwecken"höchstempfindliche",
muB eine-andere Tabelle zu Rate gezogen werden, oft aber, weil eine solche nicht
vorhanden ist, der Zeitwert entsprechend vorgegebener, d. h. erst nachzulesender
Faktoren umgerechnet werden. Dasselbe gilt für die etwaige Verwendung von Verstärkerfolien
und ihre Kombinationen mit verschiedenen Filmsorten.
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Außerdem geben die Tabellen nur Mittelwerte an, die für eine bestimmte
Geräte--und Rohrentype gelten sollen. In der Praxis stellen die Tabellen aber nicht
für jedes Gerät die optimalen Werte dar, weil die unvermeidlichen Toleranzen nicht
berúEksichtigt sind, die bei den verschiedenen Geräten in Bezug auf Gesamteigenfilterung.
ühd Durchgriff der verwendeten Rohre auftreten.
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Das Bedienungspersonal ist dadurch gezwungen, durch besondere Reihen
von Probeaufnahmen noch zusätzliche individuelle Korrekturfaktoren zu ermitteln
und in Rechnung zu stellen. Wenn nun die in so umständlicher Weise korrigierte Expositionszeit
an einem Zeitschalter üblicher Art eingestellt wird, kommt aber oft trotzdem keine
gute Aufnahme zustande, weil die an das Gerät gelangende Netzspannung während der
relativ kurzen Expositionszeit erheblich schwankt und dadurch der in der Röntgenröhre
fließende Änodenstrom oft nicht dem Soll- (Nenn-) Wert entspricht.
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Die Schwärzung der Filmemulsion ist aber nicht von der Expositionszeit
allein, sondern von der RQntgendosisleistung, d. h. von dem Produkt aus Anodenstromstärke
und Stromflußzeit Ja. t abhängig. Zur Erzielung regelmäßig richtig belichteter Aufnahmen
muß also der gewohnlich in Milliampère. Sekunden angegebene Wert dieses Ja. t-Produktes
in jedem Aufnahmefall definiert und konstant sein.
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Will man für jeden gleichgearteten Aufnahmefall einen Zeitschalter
immer auf denselben Wert einstellen, so muß der Wert des Anodenstromes, unabhängig
von Netzspannungsschwankungen, in jedem Fall gleich und konstant sein.
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Eine gewisse, aber für die Praxis nicht ausreichende, Unabhängigkeit
des Anodenstromes von der Netzspannung läßt sich durch besondere Apparateschaltungen,
insbesondere bei Verwendung von im Raumladungsgebiet der Kathodenemission arbeitenden
Röntgenröhren, vornehmlich mit gittergesteuerten Röntgenröhren, erreichen.
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In den meisten bekannten Dentalapparaten ist zu diesem Zwecke keine
bes Vp rung getroffen. Soll die Netzspannung aber torr der Benutzer gezwungen, dieselbe
mittels pin-pp zusätzlichen Gerätes auf einen Sollwert einzuregeln, damit t die
Anfnhmen richtig belichtet werden. Man kann dazu beispielsweise won von Hand zu
bedienenden Regeltransformator in Kombination mit einem Anzeige - Instrument, z.
B. Sollspannungsv verwenden. Ein solches Zusatzgerät beansprucht Platz, benötigt
zusätzliche Anschlußkabel, die oft im Wege sind und hat einen ziemlich hohen Anschaffungspreis.
Noch nachteiliger aber
ist, daß das Regelorgan von Hand bedient
und dabei das Anzeige-' instrument beobachtet werden muß und dies gerade im Augenblick
der Aufnahme, wenn man seine Aufmerksamkeit besser dem Patienten widmen sollte.
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Zur Vermeidung aller dieser Nachteile wurde bei der vorliegenden Erfindung
von neuartigen Uberlegungen ausgegangen : Wenn am Belichtungsschalter nur definierte
Zeitwerte eingestellt werden können, so ist die Einhaltung eines Sollwertes des
Anodenstromes (Netzspannung) notwendig.
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Bei gegebener Filmempfindlichkeit hängt das notwendige Ja. t-Produkt
von der Dicke des von den Rontgenstrahlen zu durchdringenden Objektes, sowie vom
Fokus-Film-Abstand ab. Das heißt, bei gegebenem Film und Gerät hat dieses Produkt
für jede Kombination von Objekt und Aufnahmetechnik einen bestimmten und genau definierten
Optimalwert, der nur in geringem Maße von Patient zu Patient, beispielsweise je
nach Körpertau und-große, verschieden ist.
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Die Zahl der möglichen verschiedenen Objekte (Zähne, zahngruppen,
Kiefergelenk, usw.) ist naturbedingt und ziemlich klein, die Anzahl der Ublichen
Aufnahmetechniken ist noch kleiner. Erfahrungsgem braucht, um fast allen in der
zahnärztlichen Praxis vorkommenden Aufnahmefällen, wie"untere Schneidezähne","obere
Backenzähne","extraorale Kiefergelenkaufnahme"usw. gerecht zu werden die Skala der
einstellbaren Ja. t-Produkte nur etwa ein Dutzend Relativwerte zu umfassen.
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Bei Verwendung von Filmen anderer Empfindlichkeit bzw. verschiedener
Verstärkungsfolien, ändern sich die Proportionen dieser Re-@ nicht ; nur müssen
sämtliche, den einzelnen Relativwe @@ ten entsprechenden absoluten Werte des Ja
. t -Produktes um einen bestimmten Faktor ("Multiplikator") geändert werden.
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Durch einen solchen "Multiplikator" sind ebenfalls alle die Faktoren
zu korrigieren, die sich bei den einzelnen Aufnahmefällen gleich auswirken, z. B.
Unterschiede zwischen Patienten verschiedonet Körpergröße, wie etwa Kinde und Erwaensene,
oder die ein
für allemal in sämtliche Werte eingehenden Toleranzen
der Röntgenröhre oder des Gerätes in Bezug auf Kathodenemissionsfähigkeit, Gesamt-Eigenfilterung,
usw. Nicht korrigiert werden die relativen Zahlenintervalle zwischen den einzelnen
Zähnen, bzw.
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Zahn-Gruppen, bei der jeweils eingestellten Filmempfindlichkeit und
Aufnahmetechnik. Theoretisch müBte man auch noch der Tatsache Rechnung tragen, daß
bei Netzspannungsschwankungen, d. h. Schwankungen der Anodenspannung der Röhre,
sich nicht nur die Intensität, sondern auch die Wellenlänge der erzeugten Röntgenstrahlung
ändert.
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Die Praxis hat aber gezeigt, daß dies auf die Güte der Aufnahme nur
wenig EinfluB hat. Bei richtiger Dosisleistung, d. h. richtigem Ja. t-Produkt, ergeben
moderne Filme bei Anodenspannungen zwischen etwa 45 und 60 kV gleichmäßig optimal"durchgezeichnete"Aufnahmen
des richtigen Schwärzungsgrades. Legt man also den Anodenspannungserzeuger für eine
mittlere Spannung (bei Netz-Soll-Spannung) von z. B. 50 bis 55 kV aus, so werden
trotz Netzspannungsschwankungen von t 10 % zufriedenstellende Aufnahmen immer erzielt,
sofern nur das Ja. t-Produkt jeweils den richtigen Wert hat.
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Grundlegend-für die vorliegende Erfindung ist nun der Gedanke, diesen
für jeden"Aufnahmefall"und für jede Filmsorte usw. definierten und konstanten Wert
des Ja. t-Produktes nicht durch Konstanthaltung der Speisespannung bei jeweils ebenfalls
konstanter Expositionszeit zu erreichen, sondern dadurch, daß automatisch die Expositionszeit
bei erhöhter Netzspannung verkürzt, bei verringerter Netzspannung verlängert wird.
Der Auswirkung von Netzspannungsschwankungen auf die Intensität der von einer Strahlungsquelle
abgegebenen Strahlung wird durch eine dieser Auswirkung umgekehrt proportionale
und von ebendenselben Netzspannungsschwankungen quantitativ gesteuerte Einwirkung
auf die Einschaltungsdauer der Strahlungsquelle automatisch so entgegengewirkt,
daß jeweils dieselbe Gesamtstrahlungsleistungsdosis erreicht wird. Mit mechanischen
Mitteln läßt sich ein solcher Effekt kaum erreichen.
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Erfindungsgemäß wird eine rein elektronische Anordnung vorgeschlagen,
die
es gestattet, für die einzelnen Aufnahmefälle und Filmsorten usw. bestimmte Sollwerte
des Ja. t-Produktes von Hand einzustellen, wobei die Korrektur der bei verschiedenen
Netzspannungen tatsächlich sich ergebenden Einschaltungszeiten auf rein elektronischem
Wege in Abhängigkeit von der Netzspannung automatisch erfolgt.
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Von Hand eingestellt wird durch bekannte Mittel, wie Umschaltung von
Widerständen und Kapazitäten, eine für jeden Aufnahmefall, Filmsorte usw. bestimmte
elektrische Zeitkonstante, welche die Einschaltungsdauer bestimmt und beim Soll-
(Nenn-) Wert der Netzspannung den für den vorliegenden Fall passenden Wert des Ja.
t-Produktes erreichen läßt.
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Durch automatisch-elektronische Steuerung in Abhängigkeit von der
Netzspannung aber wird die Auswirkung der gewählten elektrischen Zeitkonstante auf
die tatsächlich erreicte Einschaltungsdauer so korrigiert, daß sich trotz abweichender
Netzspannung doch immer der für den gewählten Aufnahmefall zur Erzielung einer richtig
belichteten Aufnahme notwendige Endwert des Ja. t-Produktes ergibt.
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Es wäre nicht sinnvoll, die Einstellungsorgane mit etwa in"Sekunden"und"Multiplikationsfaktoren"beschrifteten
Skalen zu versehen, weil keine "Sekunden", sondern "Milliamperesekunden" eingestellt
werden.
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Sinnvollerweise wird dagegen der "Skalen - Relativwert -" Schalter
direkt mit Bezeichnungen für die verschiedenen Aufnahmefalle, also etwa"untere Schneidezähne"...'Kiefergelenk"...
usw. beschriftet und der"Multiplikator-"Schalter mit ebenso direkten Bezeichnungen
für verschiedene Filmempfindlichkeiten, etwa"Feinkorn"...,"normal"...,"hochstempfindlich"und
ggf. ein zusatzlicher Multiplikator mit Beschriftungen wie"Kind"...,"Erwachsener"usw.
versehen. Die Bezeichnungen können selbstverständlich auch mit anderen Symbolen
ausgedrückt-werden.
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Der Bedienungsperson wird dadurch das Zurateziehen von Tabellen und
jegliche Rechnung erspart ; sie braucht nurwenige(zweioder auch nur einen mit den
ihr ohnehin bekannten"Daten"direkt beschriftete
Knöpfe oder Tasten
zu betätigen. Unabhängig von Netzspannungsschwankungen kommt nach jeder Betätigung
des Auslosers eine richtig belichtete Aufnahme automatisch zustande.
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Eine einzige elektronische Zeitschaltungsanordnung ersetzt also.
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. einen mechanischen Zeitschalter ùblicher Art, . einen automatischen
Spannungskonstanthalter und . sämtliche Tabellen, Umrechnungsanleitungen, o. ä.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden . bei jeder Aufnahme
Zeit und Anstrengung gespart, die Möglickeit von Fehlern beim Tabellenlesen oder
beim Rechnen vermieden (die direkten Beschriftungen sind praktisch"irrtumssicher")
, . Fehlbelichtungen können kaum vorkommen, dadurch werden nicht nur . Zeit, Mühe
und Filmverbrauch für Wiederholungsaufnahmen erspart, sondern auch noch, was viel
wichtiger ist, . dem Patienten keine unndtigen zusätzlichen Röntgenstrahlendosen
mehr zugemutet und abverlangte Anhand der schematischen Figuren wird die Erfindung
näher erläutert.
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Fig. 1 veranschaulicht die Abhängigkeit des Anodenstromes von der
primären Netzspannung in Geräten mit Röntgenröhren verschiekurde. I zeigt beispielsweise
die Anodenstromkurve bei Verwendung visiez is Sättligungsgebiet der Kathodenemission
arbeitenden Röhre.
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Die K Me r steil, weil in den üblichen Geräten beim Ansteigen der
Netzspannung nicht nur die Anodenspannung, sondern RU, die Heizspannung, d. h. ihre
gesamtemission anstoigt.
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Kurve II zeigt die charakteristik einer im Raumladungsgebiet arb RS&@
Rohre, bei der der Raumladungseffekt durch tiefversette Anordnung des Heizfadens
erzeugt wird. ür@ III stellt die Charakteristik einer ebenfalls im Raumladungsgebiet
arbeitenden Röhre dar, in der der Raumladungseffekt durch Gittersteuerung der Röhre
hervorgerufen wird.
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Bei Vergleich dieser drei Kurven erkennt man, daß die Netzspannungsabhängigkeit
des Anodenstromes je nach Röhre und Apparat sehr verschieden sein kann und daß selbst
im gunstigsten Falle immer noch erhebliche Anodenstrom-und damit Dosisschwankungen
die Auswirkung von Netzspannungsschwankungen sind..
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Es gilt nun, die Änderungen des Anodenstromes bei Netzspannungsschwankungen
durch Änderungen der Belichtungszeit im entgegengesetzten Sinne zu kompensieren
; und zwar so, daß unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Röhre und Gerät
das resultierende Produkt von Stromstärke und Zeit für eine gegebene Einstellung
der Bedienungsorgane immer denselben Wert erreicht.
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Wie aus den Kurven in Fig. 1 ersichtlich, ist die Xnderung des Anodenstromes
im interessierenden Bereich von Netzspannungnschwankungen (etwa 10 %) angenähert
linear.
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Die Kurve, welche die Änderung der Einschaltdauer in Abhängigkeit
von der Netzspannung darstellt, muß also ebenfalls angenähert linear und mit gleicher
Steilheit, aber unter entgegengesetztem Neigungswinkel verlaufen.
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Fig. 2 zeigt in logarithmischem Maßstab eine Anzahl solcher Kurven.
Andert sich die Einschaltungszeit nicht mit der Netzspannung, wie im Falle eines
mechanischen Zeitschalters, so wird die Kurve horizontal verlaufen, wie gestrichelt
angedeutet (ht = 0).
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Bei den mit aI, a2 s a3 bezeichneten Kurven ist die Einschaltungsdauer
der Netzspannung umgekehrt proportional ; der-Proportionalitätsfaktor (Steilheit
der Kurve) muß mittels eines Einstellgliedes den Erfordernissen der verwendeten
Röhre und Apparatur angepaßt werden. Es handelt sich aber hierbei nicht um ein"Bedienungs-"sondern
um ein"Abgleich-"Organ.
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Ist die Steilheit der"Zeit/Spannungs-"Kurve mittels dieses "Steilheitsreglers"richtig
einjustiert, so ist die Kurve der Ort aller Punkte die einem und nur einem bestimmten
Strom-Zeit-Produkt entsprechen, das nunmehr unabhängig von Netzspannungsschwankungen
eingehalten wird. Das gleiche gilt selbstverständlich auch, wenn die Steilheit der"Zeit/Spannungs-"Kurve
fest
eingestellt ist und somit der Abgleich mittels eines Steilheitsreglers entfällt.
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Verschiedenen Werten des Strom-Zeit-Produktes entsprechende Kurven
verlaufen parallel, aber in verschiedener Höhe. D. h. jede dieser Kurven entspricht
einem Aufnahmefall, und ihre Entfernung voneinander entspricht den Skalenintervallen
einer"Skala der Fälle" (Schneidezahn... usw.) für eine gegebene Filmempfindlichkeit.
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Soll ein Film anderer Empfindlichkeit verwendet werden, so heißt dies,
daß die Absolutwerte für alle diese Fälle mit einem bestimmten Faktor multipliziert
werden müssen, ihre"Relativwert-Verhältnisse"sich aber nicht ändern.
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Der anderen Filmsorte entspricht also eine zweite Kurvenschar b, s
b2 b3 in der die Entfernungen zwischen den Kurven auf der logarithmischen Skala
dieselben sind und nur das absolute Niveau der ganzen Kurvenschar verschoben ist.
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Elektrisch entspricht dies einem"Meßbereichsschalter"in englischer
Sprache treffend als"multiplier"bezeichnet, der sämtlichen Skalenmarken andere Absolutwerte
zuordnet.
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Durch ebensolche"Multiplikatoren"lassen sich sämtliche Faktoren mit
einbeziehen, welche sich in allen Aufnahmefällen in gleichem Maße auswirken. Dies
trifft zu für die Körpergröße des individuellen Patiente, für den Fokus-Film-Abstand
und für die Apparatekonstanten des Gerätes wie Gesamteigenfilterung, Durchgriff
der Röhre usw.
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Es ist also eine Schaltungsanordnung zu wählen, in der die Einschaltungsdauer
bedingt ist durch mehrere unabhängige und unabhängig voneinander beeinflußbare Größen,
die in das Resultat multiplikativ eingehen.
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Im Schaltbild Fig. 3 bezeichnet Tr den Transformator, der die Anoden-und
Heizspannung für die Röntgenröhre liefert. tuber den Arbeitskontakt a3 des Relais
A wird die Primärwicklung an das Netz gelegt.
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Parallel zur hochohmigen Erregerwicklung A liegt die Kathode-Hauptanode-Strecke
der gasgefüllten Relaisröhre Rö1.
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Über die Drucktaste S, die den"Auslöser"des Gerätes darstellt, kann
über den Ruhekontakt a2 eine vom Gleichrichter Gl gelieferte und im Kondensator
Cs gespeicherte Gleichspannung über den Widerstand 13 an die Relaiswicklung gelegt
werden.
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Da die Hilfsanode (Steuerelektrode) der Röhre R°1 zu diesem Zeitpunkt
durch den Wechselkontakt a1 des Relais abgeschaltet ist, zündet die Röhre nicht.
Der über Widerstand 13 zufliessende Strom erregt das Relais, welches mittels Kontakt
a3 die Stromquellen der Röntgenröhre einschaltet ; die Aufnahmezeit beginnt.
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In diesem Augenblick wird die Steuereleltrode 12 der Röhre R°1 durch
den Kontakt aI mit dem RC-Netzwerk (7a... 7n)(I...
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9III) verbunden.
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Zu gleicher Zeit wird Kontakt a2 betätigt, sodaß die Widerstände B1,
I B3 und 13, wobei B1 ein Stabilisierungsglied (Glimmröhre oder Zenerdiode) je nach
verlangter Steilheit sein kann oder-muß, nunmehr direkt an der vom Gleichrichter
Gl gelieferten positiven Spannung liegen. tuber das nachstehend beschriebene Netzwerk
B1... B6 gelangt positive Spannung an das RC-Glied (7) (9) und damit an die Steuerelektrode
12 der Röhre Rö1. Nach einer von der Zeitkonstante RC abhängigen Zeit erreicht die
Spannung an Elektrode 12 die zum Zünden von R°1 notwendige Spannung und die Glimmentladung
in derselben setzt ein.
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Da der Innenwiderstand der gezündeten Röhre sehr gering ist, entsteht
am Widerstand 13 ein großer Spannungsabfall ; das Relais A wird kaum noch erregt,
es fällt ab und schaltet mittels Kontakt a3 die Röntgenröhre aus ; die Aufnahmezeit
ist beendet. Zu gleicher Zeit stellen die übrigen Relaiskontakte den Ausgangszustand
(Aufnahmebereitschaft) wieder her.
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Der Umschaltkontakt a2 bewirkt, daB eine, etwa irrtümlicherweise erfolgende,
nochmalige Betätigung der Taste S vor Ablauf des
ganzen veitschaltungsvorgangs
keine Störung desselben hervorrufen kann.
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Zur Kompensation der Auswirkung von Netzspannungsschwankungen auf
die Strahlungsleistungsdosis muß nun die bei gegebenem Wert des RC-Produktes (7)
(9) tatsächlich sich ergebende Einschaltungsdauer von der Netzspannung abhängig
gemacht werden.
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Es sei U1 dle am Spannungsteiler B6 abgenommene Ladespannung und U2
die nach einer Zeit t am Kondensator (d. h. an der Steuerelektrode 12) erreichte
Spannung, so ist bekanntlich U ? t =-RC. ln (1-v)-Die Zeit t, d. i. die Einschaltungsdauer
der Röntgenröhre, ist also bestimmt durch das Produkt von drei Faktoren.
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Werden die Werte der Widerstände 7a...n so gewählt, daß sie sich verhalten
wie die für verschiedene Aufnahmefälle benötigten Expositionszeiten, so können die
Schaltstellungen des Schalters 8 direkt mit den Bezeichnungen dieser Fälle ("Schneidezähne"...
usw.) beschriftet werden.
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Die für verschiedene Filmsorten notwendigen Multiplikatoren können
durch Abstufung der Kapazität 9I...III erreicht und der Schalter 10 mit Bezeichnungen
für verschiedene Filmsorten direkt beschriftet werden.
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In dem Faktor In (1-U2/U1) ist U2 die Zündspannung der Hilfsanodenstrecke
von Rö1 ; dieselbe ist bekanntlich von der an die Hauptanode gelegten Spannung praktisch
unabhängig.
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Erfindungsgemäß wird U1 von der Netzspannung abhängig gemacht ; dadurch
nimmt danii t bei absinkender Netzspannung zu, bei steigender Netzspannung ab.
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Es kommt nun darauf an, diese Abhängigkeit quantitativ so zu gestalten,
daß bei Netzspannungsschwankungen von z. B. i 10 % die Xnderung von t den auftretenden
Schwankungen des Anodenstromes der Röntgenröhre, genauer der Röntgendosisleistung,
umgekehrt proportional ist.
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Dazu dient das Netzwerk 31... B5 ; in diesem sind 1 und 4 spannungskonstante
Glieder (z. B. Stabilisatorglimmstrecken oder Zenerdioden) ; 2 und 3 sind Ohm'sche
Widerstände.
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Das Potential des Punktes x ändert sich bei Netzspannungsschwankungen
nicht, das des Punktes y geht mit der Netzspannung auf und ab. Liegt der Abgriff
des (Ohm'schen) Spannungsteilers 5 also bei x, so wird die Ladezeit des RC-Netzwerkes
(7) (9) von der Netzspannung nicht beeinflußt ; je mehr der Abgriff in Richtung
y verschoben wird, umso mehr wird bei steigender Netzspannung die Aufladezeit verkürzt.
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Das Potentiometer 5 stellt also den vorher erwähnten"Steilheitsregler"dar,
mit dessen Hilfe die"Zeitkurve" (t/UNetz) der Schaltung an die"Stromkurve" (Ja/UNetz)
der Röntgenröhre im Gerat angepaßt werden kann.
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Das Wesentlichste an der Schaltungsanordnung dabei aber ist, daß der
für röntgenographische Zwecke in bezug auf das erwähnte Zeitkompensationsprinzip
benötigte große Proportionalitätsfaktor (Steilheit der Zeitkurve) dadurch erreicht
wird, daß im vorliegenden Falle in dem positiven Teil (B1) des als Spannungsteiler
zu betrachtenden Brückenzweiges (B1 und B2) ein spannungskonstantes Glied eingesetzt
ist, durch welches die Netzspannungsschwankungen in voller Höhe an dem Widerstand
B2 zur Auswirkung kommen, und sich somit der Proportionalitätsfaktor (Steilheit
der Zeitkurve) entsprechend dem Verhältnis der stabilisierten zur unstabilisierten
Spannung im Brückenzweig (Spannungsteiler) B1 ~ B2 ändert.
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(Es versteht sich, daß bei Ausführung der Schaltungsanordnung in Halbleitertechnik
das vorher beschriebene spannungskonstante Glied je nach Schaltungsauslegung auch
im negativen Teil B2 des Spannungsteilers liegen kann.) Mit dem Spannungsteiler
B6 wird die absolute Höhe der Eingangsspannung auf einen für die verwendete Röhre
usw. passenden. Wert eingeregelt.
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Bei geeigneter Dimensionierung aller Glieder heben sich alle die
zu
kompensierenden Faktoren auf, sodaß selbst Variationen des Ja. t-Produktes, beispielsweise
hervorgerufen durch veränderte Wellenlänge der Röntgenstrahlung bei veränderter
Netz-und damit Anodenspannung, durch Uberkompensation der Zeitkurve (t/UNetz) ausgeglichen
werden können.
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Durch diese Maßnahme ist das gesetzte Ziel erreicht ; bei gegebener
Einstellung der Bedienungsorgane ergibt sich, trotz Netzspannungsschwankungen, jedesmal
die gleiche Strahlungsleistungsdosis, sodaß die Bedienungsorgane direkt mit Bezeichnungen
für die verschiedenen Aufnahmefälle beschriftet werden können.
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Für jede Aufname ist also nur noch der Aufnahmewinkel, d. i. der Winkel
zwischen Zentralstrahl und der nasoaurikularen Bezugsebene, einzustellen. Bei handelsüblichen
Geräten geschieht dies anhand einer Tabelle. Erfindungsgemäß wird dies dadurch überflüssig
gemacht, daß die Anzeigeplatte des Gerätes fUr jeden Aufnahmefall den passenden
Aufnahmewinkel gleich mit anzeigt.
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Nützlich ist weiterhin ein Aufnahmezähler zur Kontrolle der Zahl der
gemachten Aufnahmen zu statistischen Zwecken, wie wochen-, Monats-usw.-Frequenz,
Filmverbrauch, zur Registrierung der Patienten, usw. Erfindungsgemäß wird dazu ein
elektrisch betätigtes Zählwerk auf der Bedienungsplatte des Gerätes mit eingebaut.
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Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anzeigeplatte. Die Anzeigeplatte
ist so ausgefiihrt, daß die Zahnbezeichnungen als Zahnnummern und/oder als Zahnnamen
auf dem Zifferblatt erscheinen. Dabei können, wie das Ausfhrungsbeispiel zeigts
Unterteilungen für Ober-und Unterkiefer vorgesehen werden. Das gleiche gilt für
die Bezeichnungen der Seitenansichts-Aufnahmen für Kiefergelenk und Unterkiefer,
wobei ebenfalls die Aufnahmeart (extraoral) gleichzeitig mit ersichtlich sein kann.
Weiterhin zeigt die Fig. 4, wie mittels einer auf der Schalterachse befestigten,
beschrifteten Scheibe der Einstellwinkel in einem besonderen Fenster xit angezeigt
wird.
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Fig. 5 zeigt die Möglichkeit der Zeiteinstellelemente in Form einer
Drucktastenanordnung. Die Objektbezeichnungen und die Anzeige der Winkeleinstellungen
erscheinen hierbei auf den Drucktasten
oder auf einer Anzeigeplatte.-Es
ist auch möglich, durch Drucktastenbedienung die Bezeichnungen an anderen Stellen
der Anzeigeplatte des elektronischen Zeitschalters der Dental-Einheit oder des Dental-Röntgengerätes
zur Anzeige zu bringen.
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Beide Figuren zeigen weiterhin die Einstellungsmöglichkeit der Filmempfindlichkeit
und den Aufnahmezähler. Die Anordnungen der Anzeigeplatte gemäß der Erfindung sind
nicht an die beiden Ausführungsbeispiele gebunden sondern es sind auch andere Ausführungen
und Anordnungen der Einstellbezeichnungen auf der Anzeigeplatte möglich.
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Die Ausldsetaste S im Schaltbild Fig. 3 ist, im Gegensatz zu den üblichen
Uhrwerkschaltern, ein kleines und leichtes Bauteil. Man kann sies falls man sie
nicht fest einbauen will, am Ende eines längeren Kabels in einer kleinen"Handbirne"anbringen.
Wird nun das Kabel durch eine sogenannte"Schlupfmechanik"bei Nichtgebrauch ins Innere
des Gerätes zurückgezogen, so erubrigt sich eine besondere Aufhänge-, Halterungs-oder
Ablagevorrichtung für die"Birne".
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In Fig. 6 ist schematisch angedeutet, wie die Einstell-und Anzeigeplatte
14 in einer Dentaleinheit an der Säule (14a) oder am Befestigungsflansch des Röntgengerätes
(14b) eingebaut werden kann, während der Auslöser S an anderer, unter Berücksichtigung
des erforderlichen Bedienungsabstandes, leicht zugänglicher Stelle mit oder ohne
Schlupfmechanik angebracht ist.
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In Fig. 7 befindet sich die Anzeigeplatte 14 auf dem Wandbefestigungsflansch
eines Dental-Röntgengerätes und der Auslöser S, in diesem Falle zweckmäßig mit Schlupfmechanik,
am Tragarm.
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Fig. 8 zeigt eine ahnliche Anordnung bei einem Stativ-Gerät.
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Fig. 9 zeigt die Zeitschalteranordnung (diesmal mit Drucktasten nach
Fig. 5) an der Vorder- (15a) oder Seiten- (15b) wand einer größeren Dentaleinheit,
mit dem Auslöser S, wiederum mit oder ohne Schlupfmechanik, am schwenkbaren Instrumententisch.
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Eine Anordnung gemaB der Erfindung laßt sich ohne weiteres zur
Modernisierung
existierender Röntgengeräte verwenden. Dazu braucht nur der bestehende Uhrwerkschalter
entfernt und dessen Anschlußkabel mit den Relaiskontakten a3 (Fig. 3) verbunden
werden.
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Die elektronische Schaltung kann in einem Kästchen an beliebiger Stelle
montiert und der Auslöse-Druckknopf, mit oder ohne Schlupfmechanik, dort angebracht
werden, wo es dem Bedienenden am bequemsten ist.
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In einfachster Weise kann man so ein beliebiges Röntgengerät zu einer
unabhängig von Netzspannungsschwankungen und immer einwandfreie Aufnahmen liefernden"automatischen"Anlage
erweitern.
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Die Erfindung kann vorteilhaft überall da angewandt werden, wo elektrische
Energie in Strahlungsenergie umgewandelt wird und es auf die Verabreichung definierter
und genau reproduzierbarer Strahlungsdosisleistungen ankommt und wo die durch Netzspannungsschwankungen
hervorgerufenen Variationen der Strahlungsintensität zu kompensieren sind.
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Wird durch eine Zeitschalteranordnung nach der Erfindung beispielsweise
nicht eine Röntgenröhre, sondern eine Lichtquelle gesteuert, so werden jeweils definierte
Lichtstrahlungsdosisleistungen erreicht.
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Anwendungsbeispiele ergeben sich beispielsweise bei automatischen
Paßfoto-Anlagen, Repro-Geraten, zur Anfertigung von Druckstöcken, Fotokopieranlagen,
Steuerungen photochemischer Verfahren in Chemie und Pharmazeutik, medizinischen
Ultraviolett-oder ggf.
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Infrarot-Behandlungen, usw.