DE1764736A1

DE1764736A1 - X-ray diagnostic facility for multilevel seriography

Info

Publication number: DE1764736A1
Application number: DE19681764736
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Franke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-27
Filing date: 1968-07-27
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FR2013871A1; GB1247072A

Description

Aktiengesellschaft ^rlan^en, i^:_·. JuliAktiengesellschaft ^ rlan ^ en, i ^: _ ·. July

Henkestr. 127Henkestr. 127

2PA 21gl9/2892PA 21gl9 / 289

P. X-ray diagnostic facility for multilevel seriography

Lie Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinriehturig für d:.^;.e : !ehrebenenseriographie mit einem von den zugehörigen Höntgenaufr.ahmegeräten steuerbarem Umschaltrnittel für den wechselweisen Betrieb mehrerer Röntgenröhren und mit Mitteln für die frei wählbare Einstellung von Röhrenspannung, Röhrenstrom und Aufnahmezeit bzw. /on Röhrenspannung und mAs-Produkt für jede einzelne Röntgenröhre.The invention relates to an X-ray diagnostic unit for d :. ^; .e:! level seriography with a switching device that can be controlled by the associated Höntgen recording devices for the alternating operation of several X-ray tubes and with means for the freely selectable setting of tube voltage, tube current and recording time or / on tube voltage and mAs product for each individual X-ray tube.

Solche Röntgeneinrichtungen sind bekannt. Ihnen ist der Nachteil gemeinsam, dass sie, etwa bei der Zweiebenenseriographie, zwei komplette Generatoren oder aber einen Generator mit einem separat steuerbaren Zusatzhochspannungserzeuger bzw., bei sekundär gesteuerten Generatoren, mit einem Steuerventilzusatz für eine der beiden unabhängig voneinander einstellbaren Röntgenröhren benötigen. Solche Zusatzeinrichtungen sind wegen des geringen Bedarfs vergleichsweise kostspielige Elemente. Ausserdem entstehen beim nachträglichen Anbau hohe Installationskosten. Der Bau einer Spezialeinrichtung ist wegen der geringen Stückzahlen unrentabel. Man bevorzugt daher das Aufstellen eines kompletten Zweitgenerators üblicher Bauart für die zusätzlich benötigte Röntgenröhre. Verständlicherweise ist auch diese Lösung, wenngleich die technisch übersichtlichste und rationellste, dennoch relativ aufwendig.Such X-ray devices are known. They have the disadvantage in common that, for example in two-level seriography, they have two complete generators or a generator with a separately controllable additional high-voltage generator or, in the case of secondary-controlled ones Generators with a control valve attachment for one of the two independently adjustable X-ray tubes. Such Additional devices are comparatively expensive elements because of the low demand. Also arise in the subsequent Cultivation high installation costs. The construction of a special facility is unprofitable because of the small number of units. One preferred therefore the installation of a complete secondary generator of the usual type for the additionally required X-ray tube. Understandably this solution, too, although the technically clearest and most rational, is still relatively complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem einzigen, hochspannungsseitig für den normalen Einröhrenbetrieb ausgelegten Generator auszukommen, bei dem lediglich verhältnismässig einfache und daher preiswerte Niederspannungsbauelemente für die getrennte einstellung und Steuerung der für beide Röhren erforderlichen elektrischen Werte zusätzlich vorhanden sein müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass gittergesteuerte Röntgenröhren benutzt sind, die parallelgesehaltet am floehspannungs-The invention is based on the object with a single, high-voltage side Generator designed for normal single-tube operation get along with the only relatively simple and therefore inexpensive low-voltage components for the separate setting and control of the electrical values required for both tubes must also be available. This task will solved according to the invention in that grid-controlled X-ray tubes are used, which are held in parallel on the flea voltage

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BAD OBlGiNALBATHROOM OBlGiNAL

ausgang des Röntgengenerators angeschlossen sind und in deren Steuergitterkreisen von den Einsteilgliedern für den Röhrenstrom einstellbare Steuervorrichtungen vorhanden sind, die den gewünschten Röhrenstromwerten entsprechende Steuerspannungen erzeugen, und dass das Umschaltmittel von den durch Anliegen einer negativen Vorspannung an den Steuergittern gegenüber den Kathoden normalerweise gesperrten Röntgenröhren diejenige, die dem jeweils betriebenen Bildaufnahmegerät zugeordnet ist, für die Dauer der Aufnahme öffnet- und gleichzeitig einen Umschalter betätigt, der das Spannunr;seinstellmittel des Röntgengenerators auf den der jeweils betriebenen Röntgenröhre zugeordneten voreinstellbaren Spannungswert umschaltet. Der zusätzliche Aufwand bei einer solchen Röntgendiagnostik^ inri cn tung ist, da er sich nur auf einjge unkomplizierte liiederspannungsbauelemente für die Steuerung der im Wechselbetrieb arbeitenden Röntgenröhren richtet, so gering, dass der .Einbau dieser Elemente von vornherein vorgesehen werden kann, ohne die Einrichtung nennenswert zu verteuern.output of the X-ray generator are connected and in their Control grid circles from the adjusting members for the tube current there are adjustable control devices which generate control voltages corresponding to the desired tube current values, and that the switching means from the application of a negative bias voltage the X-ray tubes normally blocked on the control grids opposite the cathodes are the ones that are currently operated Image recording device is assigned, opens for the duration of the recording- and at the same time actuates a changeover switch which controls the tensioning means of the X-ray generator switches to the presettable voltage value assigned to the X-ray tube being operated. The additional effort involved in such X-ray diagnostics ^ inception is that it only focuses on a few uncomplicated low-voltage components for the control of the X-ray tubes working in alternation, so low that the installation of these Elements can be provided in advance without making the facility significantly more expensive.

Um eine praktisch trägheitslose Spannungsumschaltung zu ermöglichen,· wie sie etwa beim Kinobetrieb wegen der hohen Aufnahmefrequenz erforderlich ist, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, als Spannungseinstellmittel zwei steuerbare Kochspannungs-Ventilröhren mit zugehörigen Steuervorrichtungen und Einstellgliedern erdsymmetrisch und in Serie zu den parallelgeschalteten Röntgenröhren im Hochspannungskreis des Röntgengenerators anzuordnen.In order to enable voltage switching with practically no inertia, as it is required in cinema operations because of the high recording frequency, is proposed in a further development of the invention, two controllable cooking voltage valve tubes as voltage adjustment means with associated control devices and setting elements balanced to earth and in series with the parallel-connected To arrange X-ray tubes in the high-voltage circuit of the X-ray generator.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert. Ss zeigenFurther details of the invention are based on an exemplary embodiment explained in more detail below. Ss show

Pig. 1 das Prinzipschaltbild des Hochspannungskreises einer Röntgeneinrichtung mit steuerbaren Hochspannungs-Ventilröhren fur die Zweiebenenseriographie, undPig. 1 shows the basic circuit diagram of the high-voltage circuit of a X-ray device with controllable high-voltage valve tubes for two-level seriography, and

Fig. 2 an Hand von Schaltdiagrammen die Spannungsverteilung als Funktion der Zeit zwischen den Hochspannungs-Ventilen und den Röntgenröhren.2 shows the voltage distribution as a function of time between the high-voltage valves using circuit diagrams and the X-ray tubes.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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— j — - j -

In FIj;. 1 ist der far das Verständnis der Erfindung erforderliche Teil des Hochspannungskreises mit den Steuer- und Sinstelimitteln für die beiden Röntgenröhren 1 und 2 dargestellt. Zwischen den Punkten a und b liegt die vom nicht dargestellten Hochspannung.. transformator erzeugte hohe Gleichspannung symmetrisch gegen iirde an. Die beiden steuerbaren Hochspannungsventile 5 und 4 sind in Serie geschaltet und liegen erdsymmetrisch in den beiden Hochspannungsleitungen. Die beiden Röntgenröhren 1,2 sind parallelgeschaltet und mit ihren Anoden an die Kathode der Ventilröhre 3 und mit Ihren Kathoden an die Anode der Ventilröhre 4 angeschlossen. Dia Serienschaltung der beiden Steuerventile in der dargestellten Weise und ihre Parallelsteuerung ist für die Aufrechterhaltung der Symmetrie der Hochspannung zur Erde notwendig. A In FIj ;. 1 shows the part of the high-voltage circuit with the control and sensor means for the two X-ray tubes 1 and 2 which is necessary for understanding the invention. Between the points a and b, the high DC voltage generated by the high voltage transformer (not shown) is symmetrical with respect to iirde. The two controllable high-voltage valves 5 and 4 are connected in series and are symmetrical to earth in the two high-voltage lines. The two X-ray tubes 1, 2 are connected in parallel and have their anodes connected to the cathode of the valve tube 3 and their cathodes to the anode of the valve tube 4. The series connection of the two control valves in the manner shown and their parallel control is necessary to maintain the symmetry of the high voltage to earth. A.

Zur Steuerung der Ventile dienen die beiden Steuervorrichtungen 5 und 6. Damit kann bei voraussetzungsgernäss konstanter Generatorspannung die Spannungsverteilung zwischen den Ventilen und den Röntgenröhren und damit die Röntgenröhrenspannung eingestellt vrerden. Die in den Steuerkreisen der Röntgenröhren angeordneten Steuervorrichtungen 7· 3 dienen in bekannter Weise zur Steuerung des Röntgenröhrenstroms jedei der beiden Röhren unabhängig voneinander. Die Steuervorrichtungen sind mit dem Schalttisch '_, '^rbunden, der Einstellglieder 10, 10' für die Röhrenspannung,11, 11* für den Röhrenstrom und 12, 12' für die Aufnahmezeit besitzt. Die Drucktasten IJ des Schalttisches dienen dazu, die Betriebsart, also entweder den Betrieb mit einer der beiden Röhren oder den wechselweisen Betrieb \ der beiden Röhren, auszuwählen. Mit Hilfe des Druckknopfes 14 schliesslich wird die Aufnahme bzw. Aufnahmeser.e ausgelöst. Die Steuervorrichtungen 5, 6, 7, 8 sind so ausgele£.'--, dass sie die zugehörigen Steuerröhren sowohl steuern als auch sperren können. Die Röhrenheizkreise sind zur Vereinfachung der Dar teilung ebenso weggelassen wie der Aufnahmezeitsehalter.The two control devices 5 and 6 are used to control the valves. In this way, given a constant generator voltage, the voltage distribution between the valves and the X-ray tubes and thus the X-ray tube voltage can be set. The control devices 7x3 arranged in the control circuits of the x-ray tubes are used in a known manner to control the x-ray tube current in each of the two tubes independently of one another. The control devices are connected to the switching table '_' ^ rbunden, the adjustment members 10, 10 'for the tube voltage, 11, 11 * for the tube current, and 12, 12' has for the recording time. The pushbuttons IJ of the index table are used, either select the mode to operate one of the two tubes or the alternate operation \ of the two tubes. Finally, with the aid of the push button 14, the recording or recording is triggered. The control devices 5, 6, 7, 8 are that they both control the associated control tubes can also lock so as ausgele £ .'--. The tube heating circuits are omitted to simplify the Dar division as well as the recording timer.

Die Funktion der Schaltung ist folgende:The function of the circuit is as follows:

Bei Aufnahmeauslösung durch Druck auf den Knoj: 14 wird die Kochspannung eingeschaltet. Gleichzeitig werden, ν ;;cr,alt glied 15When the exposure is triggered by pressing the Knoj: 14, the cooking voltage is increased switched on. At the same time, ν ;; cr, old member 15

ausgelöst, die Steuervorrichtungen 5 bis 8 in < e Sperrpositiontriggered, the control devices 5 to 8 in < e locked position

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- 4 BAD OR161N^AU - 4 BAD OR161N ^AU

geschaltet, d.h. sie legen an die Gitter der Röhren eine gegenüber den Kathoden negative Spannung solcher Grosse an, dass diese Röhren gesperrt sind. Bei der Aufnahmeauslösung, die nach Einspritzen des Kontrastmittels etwa durch einen an einer nicht dargestellten Injektionsspritze angeordneten Schalter erfolgt, wird diese Sperrung von der Umschaltvorrichtung 15 aufgehoben. Gleichzeitig werden die Bildaufnahmegeräte in Gestalt von Pilmwechsler 16, 17 in Betrieb gesetzt und schliessen wechselweise die ihnen zugeordneten Kontakte 18, I9 während der Dauer der Aufnahmebereitschaft. Die Synchronsteuerung der beiden Filmwechsler wird durch bekannte und nicht dargestellte Mittel bewirkt. Es sei angenommen, dass die Röntgenröhre 1 dem Filmwechsler 16 und die Röntgenröhre 2 dem Filmwechsler 17 zugeordnet ist. Während sich nun der Filmwechsler 16 in der Aufnahmeposition befindet, ist sein Kontakt 18 geschlossen. Dabei bleiben die beiden Umschalterkontakte 20, 21 in der dargestellten Position und führen den Steuervorrichtungen 5 und 6 diejenige Steuerspannung zu, die vom Einstellglied 10 für die Röntgenröhrenspannung an den von ihm parallel betätigten Abgriffen 22, 23 der einstellbaren Widerstände 24, 25 eingestellt ist. Während der Schliessungsdauer des Kontaktes 18 liegt also an den Steuervorrichtungen 5, 6 der beiden Steuerventile die durch dieStellung der beiden Abgriffe 22, 25 bestimmte Steuerspannung an, die den Innenwiderstand der beiden Ventile, d.h. den an ihnen auftretenden Spannungsabfall und damit auch die an den RuntgenrÖhren anliegende Span nung bestimmt. Gleichzeitig mit dem Betätigen des Schalters 18 hebt die Schaltvorrichtung I5 die Sperrspannung der Steuervorrichtung 7 für die Röntgenröhre 1 auf. Dadurch fliesst in der Röntgenröhre 1 ein Strom, dessen Höhe durch das Einstellglied 11 des Sctalttisches vorgewählt worden ist. Nach der Beendigung der Aufnahme, d.h. nach dem Ablauf der am Einstellglied 12 des AufnahmeZeitschalters für die Röntgenröhre 1 eingestellten Aufnahmedauer, wird den Steuer vorrichtungen 5 bis 8 erneut die Sperrspannung .zugeführt, und zwar derart, dass zunächst die Steuerventile sperren und dann um die vom Verzögerungsglied 28 bewirkte Verzögerungszelt später die Je weils geöffnete Röntgenröhre. Die Verzögerung 1st erforderlich, um zu vermeiden, dass an den noch geheizten Röntgenröhren die nach ihrer Sperrung auf den Leerlaufwert ansteigende Hochspannung, wenn auch nur kurzzeitig, anliegt. Im weiteren Verlauf der Aufnahme·· switched, ie they apply to the grid of the tubes a voltage that is negative in relation to the cathodes and of such magnitude that these tubes are blocked. When the exposure is triggered, which occurs after the contrast agent has been injected, for example by a switch arranged on an injection syringe (not shown), this blocking is canceled by the switching device 15. At the same time, the image recording devices in the form of pilm changers 16, 17 are put into operation and alternately close the contacts 18, 19 assigned to them while they are ready for recording. The synchronous control of the two film changers is effected by means which are known and not shown. It is assumed that the X-ray tube 1 is assigned to the film changer 16 and the X-ray tube 2 is assigned to the film changer 17. While the film changer 16 is now in the take-up position, its contact 18 is closed. The two changeover switch contacts 20, 21 remain in the position shown and supply the control devices 5 and 6 with the control voltage that is set by the setting member 10 for the X-ray tube voltage at the taps 22, 23 of the adjustable resistors 24, 25 operated in parallel by it. While the contact 18 is closed, the control voltage determined by the position of the two taps 22, 25 is applied to the control devices 5, 6 of the two control valves, which determines the internal resistance of the two valves, i.e. the voltage drop occurring across them and thus also that of the Runtgen tubes applied voltage is determined. Simultaneously with the actuation of the switch 18, the switching device I5 cancels the blocking voltage of the control device 7 for the X-ray tube 1. As a result, a current flows in the X-ray tube 1, the height of which has been preselected by the setting element 11 of the table. After the end of the exposure, ie after the exposure time set on the setting member 12 of the exposure timer for the X-ray tube 1 has elapsed, the control devices 5 to 8 are again supplied with the blocking voltage, in such a way that first the control valves block and then the from Delay element 28 caused the delay tent later, each of the opened x-ray tubes. The delay is necessary in order to avoid the high voltage, which rises to the idle value after they have been blocked, from being applied to the X-ray tubes that are still heated, even if only briefly . In the further course of the recording

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

serie ist der Filmwechsler 17 betriebsbereit und schliesst seinen Steuerkontakt 19. Dadurch werden die Umschaltkontakte 20, 21 von der Umschaltvorrichtung 15 in die andere Position gebracht, so dass nunmehr die durch die vom Einstellglied 10' für die Röhrenspannung parallel betätigten Abgriffe 26, 27 der Einstellwiderstände 24, 25 bestimmte Steuerspannung an den Steuergittern der Steuerventile anliegt. Gleichzeitig wird die Sperrspannung an den Steuerventilen und an der Steuervorrichtung 8 der Röntgenröhre 2 aufgehoben. Nunmehr liegt die am Einstellglied 10' vorgewählte Hochspannung an der Röntgenröhre 2 an. Der durch sie hindurchfliessende Strom entspricht dem am Einstellglied 11' eingestellten Wert, den die Steuervorrichtung 8 in Form einer'Steuerspannung dem Steuergitterkreis der Röntgenröhre 2 zuführt. Die Aufnahmezeit ist durch das Einstellglied 12' festgelegt. Der beschriebene Umschaltvorgang wiederholt sich nun wechselweise bis zum Ablauf der an nicht dargestellten Mitteln eingestellten Auf-. nähmezahl.series the film changer 17 is ready for operation and closes its Control contact 19. As a result, the changeover contacts 20, 21 of the switching device 15 brought into the other position, so that now the by the setting member 10 'for the tube voltage parallel operated taps 26, 27 of the setting resistors 24, 25 a certain control voltage is applied to the control grids of the control valves. At the same time, the reverse voltage is applied to the Control valves and on the control device 8 of the X-ray tube 2 canceled. The one preselected on the setting member 10 'is now available High voltage on the X-ray tube 2. The current flowing through them corresponds to that set on the setting member 11 ' Value that the control device 8 supplies to the control grid circuit of the X-ray tube 2 in the form of a control voltage. The recording time is set by the setting member 12 '. The described Switching process is now repeated alternately until the expiry of the set on means, not shown. take number.

In Fig. 2a ist der Spannungsverlauf an der Röntgenröhre 1, in Fig. 2c derjenige an der Röntgenröhre 2 und in Fig. 2b der an den VentilrÖhren auftretende dargestellt. Dabei sei angenommen, dass die Röntgenröhre 1 mit einer Spannung von 100 kV und die Röntgenröhre 2 mit einer Spannung von 70 kV betrieben wird. Die Hochspannung an den Punkten a, b betrage 220 kV und werde durch nicht dargestellte Mittel unabhängig von der jeweils eingestellten Röhrenleistung konstant gehalten.In Fig. 2a is the voltage profile on the X-ray tube 1, in Fig. 2c shows that on the X-ray tube 2 and Fig. 2b shows that occurring on the valve tubes. It is assumed that that the X-ray tube 1 is operated with a voltage of 100 kV and the X-ray tube 2 with a voltage of 70 kV. the The high voltage at points a, b is 220 kV and, by means not shown, becomes independent of the set point Tube power kept constant.

Zum Zeitpunkt T-, wird die Aufnahme auf die bereits beschriebene Weise ausgelöst. Die in Fig. 2b dargestellte Steuerspannung an den Ventilröhren hat eine solche Grosse, dass an ihnen ein Spannungsabfall von 120 kV auftritt, so dass an beiden Röntgenröhren bis zum Zeitpunkt T₂ die gewünschte Spannung von 100 kV anliegt. Da der Stromfluss durch die Röntgenröhre 2, wie durch die gestrichelt dargestellte Spannungskurve in Fig. 2c angedeutet, jedoch gesperrt ist, erzeugt nur die Röntgenröhre 1 die gewünschte Dosisleistung. Zum Zeitpunkt Tp sind die Ventilröhreri gesperrt, so dass die Leerlaufspannung an ihnen abfällt und die Röntgenröhren daher spannungsfrei sind. Zum Zeitpunkt T-, wird die SperrungAt the time T-, the recording is triggered in the manner already described. The control voltage on the valve tubes shown in FIG. 2b has such a magnitude that a voltage drop of 120 kV occurs across them, so that the desired voltage of 100 kV is applied _{to both X-ray tubes up to time T 2.} Since the current flow through the X-ray tube 2, as indicated by the voltage curve shown in dashed lines in FIG. 2c, is blocked, only the X-ray tube 1 generates the desired dose rate. At the point in time Tp, the valve tubes are blocked, so that the open circuit voltage drops across them and the X-ray tubes are therefore de-energized. At time T-, the lockout occurs

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der Ventilröhren wieder aufgehoben. Die Steuerspannung in ihren Gitterkreisen ist nun Jedoch entsprechend der gewünschten niedrigeren Röhrenspannung von 70 kV geringer, so dass der Spannungsabfall an den Ventilröhren 150 kV beträgt. Gleichzeitig bzw. mit der beschriebenen geringen Verzögerung, die hier jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, wird die Sperrung der Röntgenröhre 2 aufgehoben und durch eine dem gewünschten Röhrenstrom entsprechende Steuerspannung ersetzt. Die Röntgenröhre 1 erzeugt wiederum keine Dosisleistung, da sie gesperrt bleibt. Zum Zeitpunkt Tj, werden die Ventilröhren erneut gesperrt und der Vorgang wiederholt sich wechselweise.the valve tubes are lifted again. However, the control voltage in its grid circles is now corresponding to the desired lower one Tube voltage of 70 kV lower, so the voltage drop at the valve tubes is 150 kV. Simultaneously or with the small delay described, which is not shown here for the sake of simplicity, is the blocking of the X-ray tube 2 canceled and by one of the desired tube current corresponding control voltage replaced. The X-ray tube 1 in turn does not generate a dose rate since it remains blocked. At the time Tj, the valve tubes are locked again and the process repeats itself alternately.

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Claims

X-ray diagnostic device for multi-level seriography with a switching device controllable by the associated X-ray recording devices for the alternating operation of several X-ray tubes and with means for the freely selectable setting of tube voltage, tube current and recording time or tube voltage and mAs product for each individual X-ray tube, characterized in that grid-controlled X-ray tubes are used (1, 2) connected in parallel to the high voltage output (a, b) are connected the X-ray generator and, in the control grid circuits of the adjusting members (11, II ¹⁾ are hands for the tube current adjustable control devices (7, S) upstream M which generate control voltages corresponding to the desired tube current values, and that the switching means (15) of the X-ray tubes, which are normally blocked by applying a negative bias voltage to the control grids with respect to the cathodes, are those that are connected to the currently operated image recording device (16, 17) is arranged, opens for the duration of the exposure and at the same time actuates a changeover switch (PO, 21) which switches the voltage setting means of the X-ray generator to the voltage value assigned to the X-ray tube being operated.

2. X-ray diagnostic device according to claim 1, characterized in that that two controllable high-voltage valve tubes are used as voltage setting means (j5 # ^) with associated control devices (5, 6) ™ and adjusting members (10, 10 *) balanced to earth and in series with the X-ray tubes (1, 2) connected in parallel are arranged in the boiling voltage circuit of the X-ray generator.

5. X-ray diagnostic device according to claim 2, characterized in that that a negative bias voltage is also applied to the control grids of the valve tubes to block them during the recording pauses and the switching means (15) the tubes for the duration of one X-ray opens.

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BADORiGlNAL

4. X-ray diagnostic device according to claim j5, characterized in that that the switching means (15) is assigned a delay element (26) which locks when the recording is completed each operated X-ray tube (1, 2) is delayed compared to the valve tubes (j5, 4) by a short duration compared to the recording time.

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