DE1589032A1 - Verfahren zur Stabilisierung des Anodenstromes von zwei Roentgenroehren sowie Schaltungsanordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• "Verfahren zur Stabilisierung des Anodenstromes von zwei Röntgenröhren sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens." `Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung des Anodenstromes von zwei Röntgenröhren insbesondere für den Betrieb von Feinstruktur-und Röntgenspektroskopie-Apparaten bei dem gleich zeitig mit zwei Röntgenröhren gearbeitet werden kann, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
• Es ist bekannt, eine getrennte Stabilisierung der Röhrenströme von Röntgenröhren vorzunehmen. Bei der getrennten Stabilisierung ist es von Naohteil, daß keine direkte Messung der Röhrenströme möglich ist. Bei indirekten Meßverfahren, d. h.
• auf der-Hochspannungsseite, sind größere Störeinflüsse auf den Meßwert wirksam, so daß keine sehr genaue Stabilisierung möglich ist. Bei einer direkten Messung der Röhrenströme sind zwei Hochspannungserzeuger notwendig, was wiederum einen zu großen Aufwand bedeutet. Ss ist weiterhin bekannt, zur Stabilisierung des Gesamtröhrenstromes von zwei Röntgenröhren. die Heizfäden der beiden Röntgehröhren hintereinandersu schalten. Diese Möglichkeiten sind 7,Yrar ökonomisch g?instigerg jedoch können damit nur Aufteilungsverhältnisse des Anodenstromes von 1:1 erreicht werden. Das macht ein genaues Aussortieren der Röhren erforderlich. Außerdem müssen die Röhren gleiche Heizoharakteristiken aufweisen. Durch unterschiedliche Alterung der Röntgenröhrenheizfäden bleibt das Aufteilungsverhältnis über den gesamten Zeitraum nicht konstant. Weiterhin müssen bei Defekt einer Röhre beide Röhren ausgewechselt werden. Ain weiterer Nachteil.bei der Hintereinanderschaltung der beiden Röntgenröhrenheizfä.den besteht darinl daß@nur die Röhre mit der geringeren Anodenbelastbarkeit voll ausgelastet werden kanng während die andere Röhre keine optimale Auslastung erfährt.
• Es ist Zweck der Arfindungg eine robuste und zuverlässige Stabilisierungsschaltung fite zwei Röntgenröhren zu schaffeng die die oben aufgeführten Nachteile nicht aufweist. Der ärfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung des Anedenstromes Yon zwei Röntgenröhren zu schaffan, mit der es möglich ist, bei Röntgenspektraskapiebetrieb beide.Röhren optimal auszulasten.-"-a soll weiterhin möglich sein, Röntgenröhren mit untersahzedlicher Anodenverlustleistung parallel zu betreiben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, d.aß der Gesamtanodenstrom und das Aufteilungsverhältnis der anodenströme getrennt voneinander konstant gehalten sind. Dadurch ist es einmal möglich, die Schwankungen auszuglaichen, die sich auf beide Röntgenröhrenströme auswirken, und zum anderen ist es möglich, die SchWinkungen des Anodenstromes einer Röhre auszugleichen, die bei ihrem Betrieb, z.B. durch i@nderung des Übergangswiderstandes in den Heizzuleitungen erfolgen kann. Als Stabilisierungsschaltung für das Aufteilungsverhältnis der beiden Röhren wird am besten eine Brückenschaltung aus zwei ohmschen und zwei induktiven Widerständen verwendet. Die Brückenshhaltung liegt an einer Hilfswechselspannung. Die Ausgangsspannung der Brückenschaltung ist im abgeglichenen Zustand gleich Null, d.h. wenn die beid n ohmschen Widerstände gleich sind bzw.. `renn die beiden induktiven ir'iderstU-.rde gleich sind. Der Gesamtanodenstrom für die beiden Röntgenröhren fließt vom Hochspannungserz-=uger zur hIlittelanzapfung einer Wicklung, die auf einem Kernschenkel aufgebracht ist, Der Kernschenkel ist gleichzeitig magnetisch mit eine;: induktiven Widerstand der Brückenschaltung verbunden, Der _ Anodenstrom fließt von der Mittelanzapfung aus in der Wicklung in beiden Richtungen, so daß der resultierende magnetische Fluß dieser beiden @°JicklurUrshälften Null ist, Die Enden dieser Wicklung mit Mittelanzapiung sind mit den Anfängen Zweier Spulen verbundeng die auf einem anderen Schenkel aufgebracht sind. Dort fließt der Anodenstrom in entgegengesetzter Richtung, so daß sich der magnetische Fluß wiederum aufhebt, Der Schenkel dieser beiden Wicklungen ist mit dem anderen magnetischen Widerstand der Brückenschaltung magnetisch verbunden, Die ahnden der beiden Wicklungen sind mit jeweils einer Kathode einer Röntgenröhre verbunden, Mit Hilfe der entgegaßgesetzten magnetischen Flußrichtung wird erreicht.! daß bei Gleichheit der beiden Anodenströme die

  Verstimmung der Brückenschaltung gleich Null und

  damit auch die Ausgangsspannung der Brückenschal-

  tung gleich Null ist, Auf den beiden Schenkeln

  sind weiterhin noch zwei Wtaklun@en aufgebracht g

  die von einem Gleichstrom so durchflossen wardeng

  daß sich zwei Magnetfelder in gleicher Richtung

  aufbauen. Damit wird den induktiven Widerständen

  der Brüoädnschaltung eine magnetische Vorspannung

  zugeführt, die den Arbeitspunkt der induktiven

  Widerstände festlegt. Damit auch andere Strom-

  aufteilungsverhältnisse der beiden Röhren als

  1:1 vorgenommen werden können, ist es weiterhin

  möglicht daß von den Wicklungen, die auf den zwei

  Schenkeln untergebracht sind und vom Anodenstrom

  durchflossen werdeng gleiche Windungszahlen mit

  Hilfe eines Schalters- ab- bzw. zugeschaltet wer-

  den können. Da diese vorgenannte Umschaltung

  jedoch auf Hoal'spannungspotential vorgenommen

  werden mute iet es auch möglich, auf jeden Schen-

  kel ein* zusätzliche Winklung mit einer Mittel- _ .

  -

  amzapfung und anderen Anse@tugeh' aufzubringen.

  Dia An$apfung®n sind, eo'sehIt@ .daß jedes ge-

  wün$ohtd Röhrenstromauiizil,gsverhältnis@einge-.

  stellt werden kann. Dasu":,t#4t@dht man nur I die eine

  Anzapfung einer Wicklung .zur gleioÜen Anzapiung

  der anderen Wict:lung zu verbinden. Der Gesamt-

  anodenstrom fließt von der einen Mittelanzapfurg

  aus über die bestimmte eingestellte ;lindurgszahl.

  Er erzeugt dort einen magnetischen Fluß von be-

  stimmter Größe und Richtung' der sich aus der be-

  stimmten eirigest;llte-xa. Windungszhal ergibt und

  dann zur anderen Wicklung, wo er ebenfalls einen

  magnetischen Fluß in einer bestimmten Richtun"

  und Größe erzeugt. Mit Hilf-- dieser mangetischen

  Verstimmung durch den Gesamtanodenström ist es

  möglich, daß andere.Aufteilurgsverhältnisse er-

  reicht werden können,

  Die Arfindung soll nachstehend an. einem Ausfüh-

  rungsbeispiel und zwei Figuren näher erläutert

  werden.

  In Figur-1 ist die Schaltungsanordnung zur Stabi-

  lisierung, von zwei Röntgenröhren prinzipiell dar-

  gestellt. Dia 'Hochspannung wird in einem H.beh-

  spannungsgeneratorg der aus einem Transformator 12

  Gleichrichtern 2 und 3 und einem Glättungskoridensa-

  tor 4 besteht" erzeugt. Der negative Pol der

  Hochspannung-liegt über Flicklungen von hochspannurg

  isolierteng vormagnetisierteri-Drosseln 5 und 6

  an den Kathoden der-beiden Röntgenröhren 7 und 8,

  voll u5"?J

  Jeü positive- Pol der aöch-

  s@@aii7.siz.@ liegt ü ö -,. einen I;7erv; iderstand. 11 an

  Las-se ür -1 soi!:it än deii Anoder der Röritöera.°öllren '7

  ü1_d #8q- da di^se eb<""nfalls an- I,Tasse gelegt sind.

  -Di-e Pr7märvrcvlun;eii der 1,Ieizt-ransformatoren. 9 und

  10 sind mit e einem Ileizspannun"r#sverstä rker 12

  und ` 13- ve2bunden. Dem 11@:eB @,riderstand- 11 ist eine

  xs4slbä;re Sollspannungsquelle 14 entgegenge@

  s.chältet; Die Differenz der durch den Gesamtanoden=

  trom an dem 1.°eßwidarständ 11 erzeugten Spannung

  und der -Spannung der Sollspannungsquelle 14

  liegt am Eingang eines Gesamtröhrenstromstabili-

  saters 1.5. Um das Aufteilungsverhältnis der

  Anodenströme der Röntgenröhren 7 und 8 genau zu

  .bestimmten und einzure_geln, ist eine Brückenschal-

  tung 1-,6--vorgesehen, die im Zusammenhang mit den .

  vc-maönetisierten Drosseln 5 und 6 arbeitet.

  Die :Brücls3nschaltung 16 wird von einer 'Yechsel-

  spaünürg, die in einem Transformator 17 erzeugt

  wird, gespeist. Die. Brückenschaltung -16 besteht

  aus zwei induktiven Widerständen 18 und 19 und

  aus-zwei regelbaren ohmschen Widerstünden 20 und 21,

  Die beiden induktiven Widerstände 18 und 19- der

  Brückenschaltung- 1.6 erhalten durch zwei Wicklungen 22 und 23 eine magnetische Vorspannung. Durch die beiden Wicklungen 22 und- 23 fließt ein Gleichstrom, der ebenfalls von dem Transformator 17 über eine Gl##ichrichteranordnung, erzeugt Wird und -baut in jedem Schenkel- der Drosseln 5 und 6 ein magnetisches Feld in gleicher Richtung auf. Sind-die beiden Röntger. röhren 7_ und 8 in Betrieb, so fließen die Emissionsströme, z.B. von der Röntgenröhre 7:durch die oberen beiden Wicklungen der Drosseln -,5 und 6 und der Anodenstxom der Röntgernröhre 8 durch die unteren beiden Wicklungen der Drosseln 5 und 6 und.aus der Richtung der Pfeile ist zu ,ersehen, daß die durch die misst-.onsstrbme erzeugten Gleiohstromdurchflutungen gegeneinander gerichtet sind. Bei Gleichheit der Röhrenströme heben sich also die-Durchilutungen auf und die Brückenschaltung 16 liefert bei ric4tigem 1dullabgleieh keine. Ausgangsspannung. Erhöht sich der Emissionsstrom einer Röntgenröhre aus iend einem.Grund, .so wird sich -eine magnetische Verschiebung ergeben und die Brückenschaltung liefert eine Ausgangsspannüng. Die Ausgangsspannung der Brückenschaltung 16 ist eine Wechselspannu_ng. Je nachdem welche Röhre ihren Anoden-

  Strom ändert' wird sich die Ausgangsspannung der

  Bzückenschaltung 16 in ihrer Phasenlage ändern, -

  z,B,. bei -der einen Röhre 180o zur Eingangsspan-

  nung des Transformators 17 und bei der anderen

  Röhre 00 zur 3ingangsspannung des Transformators

  17. Die Ausgangaspannung der Brückenschaltung 16

  wird nun einem- phasenemtpindliehen Gleichrichter

  24 zugeführt..Es ist ebenso möglich, anstelle des.

  phasenempfindlichen Gleichrichters einen nicht

  dargestellten W®chselspannüngsverstärker mit

  einem Induktionsmotor zu verwendeng der erfor-

  derlichenfalls über ein,:n Steiltransformator oder

  Stellwideratand die Reizspannung der Röntgenröhren

  verändert,

  In der Fig..1_wird die Ausgangsspannung des

  phasenempfindlichen Gleiohrichtere 24 einer

  Schaltung zugeführtg-die keine mechanischen Steil-

  elemente. aufweist,

  Im folgenden soll die Stabilisierung des Auftei-

  luArlsverhältnisses der Röhrenströme in Verbin-

  dung mit dem Gesai,itröhrenstromstabilisator 15 er-

  läutert werden. An den Ausgangsklemmen des Ge-

  samtröhrenstromstabilisators 15 liegt ein blech-

  selspanni@ngssignal relativ kleiner Amplitude,

  Erst die weiteren Heizspannu%sveratwrkar 12 und

  13 liefern die Leistung dur Heizung der Röntgen-

  röhren 7 und 8 üher die Heiztransformatoren 9

  und 10. Das Eingangssignal vom Ges.emtrährenstro:i-

  stbilisator 15 wird den Iieizspannugaveratä.tkern

  12 bzw. 13 über vorgespannte Dioden-25 und-26 zugeführt. Durch die Dioden 25 und 26 fließt .aus

  Spannungsquellen 27 und 28 ein Vor:atrom, dessen

  . Größe durch die Spannungshöhe der Spannungsquellen

  27 und 28.und durch Widerstände 29.i 30.e 31 und

  32. gehaben ist. Der Vorstrom ist so gewählt] daß

  die Dioden im Punkt der steilsten Änderung des

  Innenwiderstandas betrieben werden, Ein c@e.

  Dioden 25 und 26 passierendes Wechselspannunga--

  signal findet demnach in den Dioden 25 --und' 26

  einen ohmschen Viderstand vor, dessen Größe ab-

  hängig vom Vorstrom ist, Hei hohem.Vorstrom

  durch die Diodq- 25 wird also am Niderata-nd ,:2a und

  demnach am Eingang'des Heizspannungsverstä,rkers '!3

  ein höheres Wechselspannungssignal anliegen,, als

  bei niedrigen Vorstrom, Die Dioden 25 und 26 sind

  nun -sö -geschaltet ,-daß die -den -.phasenempfindlichen

  Gleichrichter verlassende Gleichspannung mit der

  doll-Verstrom erzeugenden Spannung in Reihe ge-

  schaltet'ist. Durch die unterschiedliche Polung

  der Dioden 25 und 26 wird erreicht, daß sich

  bei anliagender Ausgangsspannung des phasen-'

  empfindlichen Gleichrichters 24 der Strom einer

  Diode erhöht. Dadurch wird das Wechselspan:nungs-

  sign.l für einen Heizspannungsverstärker erhöht

  und- für den anderen vermindlert. .

  Um ändere Röhrenstxomverhältnisse der beiden

  'Röntge-aixöhren 7- und 8 als 1:1 zu erreichen, sind

  auf- den Sehenkeln der .Drosseln. 5 und 6 zwei.

  " weitere Dicklungen 33 und 34 angeordnet. Die

  I'Vi-öklungen 33 und 34 haben je eine Mittelanzapfung,

  t-durch die-der Anodenstrom. zu- bzw. abfließt. Wei-

  te'rhin haben. diese: Wicklungen 33 und 34 eine -

  Reihe von lnzapfungen, die durch einen Schält.er 35

  verbunden werden können: .Ist der Schalter @5 auf

  Mittelänzäpfung eingestellt, so ergibt sich ein

  Aufteilüii#g,sverhältnis von 1:1. Wird dagegen der

  Schalter 35 nach oben.od.er nach unten g.eschal-tetg'

  '- -so wird - jeweils die eine oder. die -andere Röhre -

  einen höheren -Anodenstrom- fuhren. Das ist da-

  "durch =bedingt @ -daß der fließende Anodenstrom,-in*

  den. 'Wicklungen. 33 und-34 ein.hlagnetfeld aufbaut!

  --welches .zu dem in den Drosseln 5 und 6 zu.

  addieren bzw. davon zu-subtrahieren ist.-

  Die-dadurch in den beiden.Schenkeln erfolgte.mag-

  netis-ahe Verstimmung wird durch, die Brückenschal-

  tung 16 auf T@ull ä,üsgeglic:hen1 eö d-aß glüh Aals

  Lrideffekt eire 1'erärd@e@Ung der -Röhrenströme 'in

  den beiden- ötgenrö.Yire.. 8 erg:t:

  In der_.iy 2 ist eine Weitere Variante zur

  Ä"nd.erung das R:öhrestr:överä3.tnsses gezeigt:

  Bei deser Achaltuwird mittels ei-na`s @ehält$rs

  eins 'bedti mrnte tiindung.sz-ähl ab- hzwb zug.eschal--@

  tett Die Fege

  ist wiederum eine ver'än,e-=

  u.der magnet.scheü i)rch-.utuugiie.ehe vüri.

  der Brübkenschaltung 1,6 wieder äiiNü:! aüsge-

  glichen wird,

Claims (1)

1. P a t e n -t a n s p r' ü o h e 1, Verfahren zur Stabilisierung des Anodenstromes von zwei Röntgenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtanodenstrom und das Aufteilungsverhältnis der Anodenströme getrennt. voneinander konstant gehalten werden, 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zur Stabilisierung des Aufteilungsverhältnisses eine Drückenschaltung dient und ein Pol einer Wechselspannung an den Verbindungspunkt zweier durch die Anodenströme gesteuerter induktiver Widerstände der Brückenschaltung und der-,amd-ere Pol der @yechselspannung an den Verbindungspunkt zweier oämscher ;k'iderstö.nde der Brückenschaltung. gelegt ist. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennz.eichet-r daß-der Gesamtanodenstrom an die Mittelanzapfung einer Wicklung geführt.ist, die magnetisch mit dem einen induktiven Widerstand der Brückenschaltung verbunden ist und daß je ein Ende der Wicklung mit je einem Anfang zweier gleichsinnig gewickelter Spulen und je ein Ende dieser Spulen mit je einer der Kathoden der Röntgenröhren verbunden ist und die Spulen magnetisch mit dem anderen induktiven Widerstand der Brückenschaltung verbunden sind. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurchgekennzeichnet, daß auf dem Schenkel, auf dem die Wicklung mit Mittelanzapfung und auf dem Schenkel, auf dem die beiden gleichsinnig gewikkalten Spulen angeordnet sind, je eine Wicklung aufgebracht isti die. beiden .Vicklungen in Reihe geschaltet und von einem Gleichstrom so durchflossen-sind, daß sich die Magnetfelder in glaicher Richtung aufbauen. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von»den Suden der Wicklung mit Mittelanzapfung und von den t@r..f'=-r=_`@- der beiden gleiz:hsinnig gewickelten. Spulen eine gle3e:A,ätlvon Windungen ab- bzw. zu"schalt- bä± lst@ a-ehait.ngeähordnung nach Anspruch 2 bis 44i da--. durch ,geeei3ne-t' da.ß auf den beiden Sehen- kein de eine mit einer Mittelanzapfung versehene @iieklung ä0bra-cnt ist' und die beiden @'dicklün- genl insbesondere mit Hilfe eines ümschalters,-an des deichen Bindungszahl zu verbinden sind-. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 bis 69 da- durch gekennzeichnetg daß die beiden mit hTit- telanzapfung versehenen =Wicklungen vom Gesamt- anodenstrom durchflossen werden.