DE1465547A1 - Zeitschaltungsanordnung fuer Strahlungsquellen - Google Patents

Zeitschaltungsanordnung fuer Strahlungsquellen

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DE1465547A1
DE1465547A1 DE1963F0042944 DEF0042944A DE1465547A1 DE 1465547 A1 DE1465547 A1 DE 1465547A1 DE 1963F0042944 DE1963F0042944 DE 1963F0042944 DE F0042944 A DEF0042944 A DE F0042944A DE 1465547 A1 DE1465547 A1 DE 1465547A1
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/26Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30Controlling
    • H05G1/46Combined control of different quantities, e.g. exposure time as well as voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/26Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30Controlling
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Description

  • Zeitschaltungsanordnung für Strahlungsquellen Die Erfindung betrifft eine Zeitschaltungsanordnung für Geräte, in denen elektrische Energie in Strahlungsenergie umgewandelt wird, insbesondere für Geräte zur Dental-Rontgenographie.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Elektronische Zeitschalter für die verschiedensten Zwecke sind bekannt. Ebenso sind Dental-Röntgengeräte in zahlreichen Ausfiihrungen bekannt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es wäre nicht sinnvoll, die Einstellungsorgane mit etwa in"Sekunden"und"Multiplikationsfaktoren"beschrifteten Skalen zu versehen, weil keine "Sekunden", sondern "Milliamperesekunden" eingestellt werden.
  • 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.
  • 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.
  • Eine einzige elektronische Zeitschaltungsanordnung ersetzt also.
  • . einen mechanischen Zeitschalter ùblicher Art, . einen automatischen Spannungskonstanthalter und . sämtliche Tabellen, Umrechnungsanleitungen, o. ä.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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..
  • 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.
  • Wie aus den Kurven in Fig. 1 ersichtlich, ist die Xnderung des Anodenstromes im interessierenden Bereich von Netzspannungnschwankungen (etwa 10 %) angenähert linear.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Elektrisch entspricht dies einem"Meßbereichsschalter"in englischer Sprache treffend als"multiplier"bezeichnet, der sämtlichen Skalenmarken andere Absolutwerte zuordnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Parallel zur hochohmigen Erregerwicklung A liegt die Kathode-Hauptanode-Strecke der gasgefüllten Relaisröhre Rö1.
  • 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.
  • 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.
  • In diesem Augenblick wird die Steuereleltrode 12 der Röhre R°1 durch den Kontakt aI mit dem RC-Netzwerk (7a... 7n)(I...
  • 9III) verbunden.
  • 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.
  • 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.
  • Der Umschaltkontakt a2 bewirkt, daB eine, etwa irrtümlicherweise erfolgende, nochmalige Betätigung der Taste S vor Ablauf des ganzen veitschaltungsvorgangs keine Störung desselben hervorrufen kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß wird U1 von der Netzspannung abhängig gemacht ; dadurch nimmt danii t bei absinkender Netzspannung zu, bei steigender Netzspannung ab.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • (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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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".
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 8 zeigt eine ahnliche Anordnung bei einem Stativ-Gerät.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In einfachster Weise kann man so ein beliebiges Röntgengerät zu einer unabhängig von Netzspannungsschwankungen und immer einwandfreie Aufnahmen liefernden"automatischen"Anlage erweitern.
  • 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.
  • Wird durch eine Zeitschalteranordnung nach der Erfindung beispielsweise nicht eine Röntgenröhre, sondern eine Lichtquelle gesteuert, so werden jeweils definierte Lichtstrahlungsdosisleistungen erreicht.
  • 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.
  • Infrarot-Behandlungen, usw.

Claims (6)

  1. Patentansprüche : 1) Zeitschalteranordnung für Geräte, in denen elektrische Energie in Strahlungsenergie umgesetzt wird und jeweils nach Einschaltung eine definierte und reproduzierbare einzelne Strahldngsleistungsdosis abgegeben werden soll, insbesondere zu-röntgenographischen Zwecken, dadurch gekennzeichnet, daß die bekannte Auswirkung von Netzspannungsschwankungen auf die Intensität der abgegebenen Strahlung kompensiert wird durch eine dieser Auswirkung umgekehrt proportionale und von ebendenselben Netzspannungsschwankungen quantitativ gesteuerte Einwirkung auf die Einschaltdauer der den Strahlenerzeuger speisenden Stromquelle, derart, daß jeweils nach einmal erfolgter Einschaltung die Ausschaltung automatisch in dem Augenblick erfolgt, in dem eine bestimmte Strahlungsleistungsdosis erreicht ist.
  2. 2) Zeitschalter far elektrische Stromquellen insbesondere. fur die AnodenstromquelleeinerRöntgenrohre in einer Anordnung nach Anspruch 1, in der die Einschaltung in beliebiger Weise (z. B. von Hand oder mittels drahtloser Fernwirkeinrichtung) erfolgt und der Ausschaltvorgang mit Hilfe eines erst bei bestimmter Höhe einer angelegten Spannung sprunghaft reagierenden Schaltelements bekannter Art, insbesondere einer gasgefüllten Relaisröhre oder eines Halbleiter-Bauelementess ausgelöst wird, und in der die Zeitverzögerung zwischen Einschaltung und Ausschaltung durch die Zeitkonstante eines RC-Gliedes bedingt ist, dadurch gekennzeichnet, daB die diesem RC-Glied zugeführte Spannung einem Spannungsteiler entnommen wird, in dem mindestens ein spannungskonstantes Glied, insbesondere eine Stabilisator-s glimmstrecke oder Zenerdiode vorhanden ist, durch welches die Netzspannungsschwankungen in voller Höhe an dem nicht stabilisierten Teil des Spannungsteilers zur Auswirkung kommen und die zum Auslösen des Schaltvorganges notwendige Spannung dadurch inein steileres Abhängigkeitsverhältnis von der Netzspannung gelangt.
  3. 3) Zeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die an das RO - Glied angelegte Eingangsspannung einem Netzwerk entnommen wird, das mit dem in Anspruch 2 genannten Spannungsteiler ein Brückenglied bildet und somit ein zweites spannungskonstantes Glied enthält, derart, daß der Absolutwert und die von der Netzspannung abhängigen Variationen dieser Eingangsspannung mittels bekannter Schaltmittel, insbesondere Spannungsteiler, quantitativ einstellbar sind.
  4. 4) Zeitschalteranordnung für Geräte, in denen elektrische Energie in Strahlungsenergie umgesetzt wird und jeweils nach Einschaltung eine definierte und reproduzierbare einzelne Strahlungsleistungsdosis abgegeben werden soll, insbesondere zu röntgenographischen Zwecken, vorzugsweise solche nach Anspruch 1 und/oder 2 bzw. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungsorgane, mit welchen die Einschaltungsdauer für einen gegebenen Aufnahmefall eingestellt wird, mit Anzeigemitteln versehen sind, welche mit direkten Bezeichnungen fUr die Art und/oder die Empfindlichkeit des zu verwendenden strahlenempfindlichen Aufnahmematerials, für die Art und/oder die Grole der zu bestrahlenden Objekte und/oder für die ansuwendenden Aufnahmetechniken beschriftet sind.
  5. 5) Zeitschalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß das Bedienungsorgan mit dem die Einstellung der Einschaltzeit für bestimmte Aufnahme-Objekte oder Aufnahmetechniken vorgenommen wird, mit t einem Anzeigemittel im Blickfeld des Bedienungspersonals versehen ist welches den fUr die jeweilige Aufnahme, passenden Wert des Einstellwinkels der Röntgenröhre mit anzeigt.
  6. 6) Zeitschalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch h gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe der Anzeigemittel der Bedienungsorgane ein elektrisch betätigtes Zählwerk bekannter Art angebracht ist, welches die Zahl der stattgefundenen Einschaltungen anzeigt.
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