DE1930714B2 - Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung - Google Patents

Description

kreis des Heiziransformators der Röntgenröhre liegenden Schalters über einen dazu parallelliegenden Widerstand abgesenkt, und zwar um eine Verminderung der Leistung und damit einen Schutz der Röntgenröhre vor Überlastung zu erzielen. Da infolge der Absenkung des Böntgenröhrenstromes sich zwangläufig auch die im Röntgendiagnostikapparat auftretenden Spannungsabfälle vermindern, wird zwecks Ausgleichs derselben gleichzeitig durch öffnen eines weiteren, vom Steuergerät betätigten Schalters ein dazu parallelliegender Widerstand in den Primärkreis des Hochspannungstransformator der Röntgenröhre gelegt, der die Röntgenröhrenspannung etwa konstant halten soll. Es erfolgt hierbei zwar eine Herabsetzung der Röntgenröhrenleistung in Abhängigkeit von der Röntgenröhren-Spannung, jedoch nur dadurch, daß das Steuergerät mit der indirekten Spannungseinstellvorrichtung zur selbsttätigen Beeinflussung der die Herabsetzung der Röntgenröhrenleistung nach sich ziehenden Grenzzeit gekuppelt ist. Bei dieser Einrichtung ist also eine Steuerung vorgesehen, die jedoch nicht allen in uer Praxis auftretenden Einflüssen gerecht werden ,;ann.

Schließlich ist durch die DT-PS 898 198 eine Schaltungsanordnung für einen Röntgendiagnostikapparat bekanntgeworden, die eine Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung des Röntgenröhrenstromes aufweist, und zwar wird dabei der Röntgenröhrenstrom während der Röntgenaufnahme in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung durch Eingriff in den Heizkreis verändert, um Überlastungen der Röntgenröhre zu vermeiden. Es ist hierin zwar eine Regelung offenbart, jedoch hat diese keinerlei Verbindung mit den Problemen, die bei einem Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparal mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung zu schaffen, bei dem mittels einer einfachen Schaltungsanordnung eine exakte Einhaltung der eingestellten Röntgenröhrenspannung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Röntgendiagnostikapparat der eingangs aufgeführten Art dadurch gelöst, daß die Röntgenröhrenspannung selbsttätig auf den jeweils eingestellten Sollwert rege!- bar ist. daß der Regelkreis als Istwertgeber einen zwischen einem Pol der Röntgenröhre und Erde liegenden Spannungsteiler aufweist, dessen einer Teilwiderstand einstellbar und mit dem im Heizkreis der Röntgenröhre befindlichen, einstelloaren Widerstand gekuppelt ist und als Sollwerteinsteller dient, und daß als Stellglied die in den Heizkreis der Röntgenröhre eingreifenden, in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung betätigten Mittel dienen.

Dadurch, daß die an der Röntgenröhre liegende Spannung selbst als Maß für die Einstellung des Röntgenröhrenstromes dient, können Ungenauigkeiten. die bei den bekannten Rönlgcndiagnostikapparaten ein Abweichen der jeweils vorhandenen Spannung von der gewünschten Spannung bewirkten, vermieden werden.

Auch Korrekturmaßnahmen zur Berücksichtigung des Durchgriffverhaltens der Röntgenröhre erübrigen sich.

Ein nach der Erfindung ausgeführter Römgendiagnostikapparat kann al^ro mit sehr einfachen Mitteln und daher sehr preisgünstig ausgeführt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird der einstellbare Teilwideretand des Spannungsteilers parallel zu dem vorgegebenen Widerstand eines, einen Teil des Stellgliedes bildenden Schalters gelegt, wobei diese Parallelschaltung als Referenzwertgeber anzusehen ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Stellglied sich aus dem elektromechanischen oder elektronischen Schalter und einem von diesem in den Heizkreis der Röntgenröhre ein- und ausschaltbaren Widerstand zusammensetzt.

Bei einer solchen Einrichtung ist der zeitliche Mittelwert des im Heizstromkreis der Röntgenröhre liegenden Widerstandes für die Größe des Röntgenröhrenstromes bestimmend. Es kann aber auch vorteilhafterweise in den Heizstromkreis der Röntgenröhre ein stufenlos steuerbares elektronisches Stellglied gelegt werden, z. B. eine gittergesteuerte Röhre oder ein Transistor, womit der Röntgenröhrenstrom eingestellt wird.

In Fortführung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine motorische Anpassung an schwankende Netzspannung mittels Netzspannungswächters vorzunehmen, wobei im Meßkreis des Ner'.pannungswächters eine einstellbare Widersiandskombina(ion mit annähernd sinusförmigem Widerstandsverlauf vorgesehen ist, die mit den Einstellmiueln für den Sollwert der Röntgenröhrenspannung gekuppelt ist und eine Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung des Hochspannungsgenerators bewirkt, derart, daß sich die Generatorkcnnlinie und die Belastungskennlinie der Röntgenröhre bei der eingestellten gewünschten Röntgenröhrenspannung schneiden.

Es ist zwar in der Röntgentechnik bekannt, bei einem Röntgendiagnostikapparat die Netzspannungsschwankungen und den Netzspannungsabfall selbsttätig durch ein von einem Netzspannungswächter mit Stellmotor ange.riebenes Steuerorgan auszugleichen (DT-AS 1 095 408). Der dabei dem Netzspannungswächter zugeordneten Widerstandskombination liegt jedoch eine ganz andere Problematik zugrunde und sie weist aus diesem Grund auch keinen sinusförmigen Widerstandsverlauf auf.

Nach der Erfindung muß die Charakteristik des in den Meßkreis des Netzspannungswächters einzuführenden Korrekturwertes eines Widerstandes aber annähernd sinusförmig sein. Dies ist zwar auch bei Röntgendiagnostikapparaten mit indirekter Spannungseinstellung an sich bekannt, jedoch ist bei den bekannten Röntgendiagnostikapparaten ein solcher Widerstand direkt in den Primärstromkreis gelegt, wodurch dieser Widerstand für die gesamte Leistung ausgelegt sein muß. Zudem ergeben sich, da er veränderbar ist, Kontaktschwierigkeiten zwischen Widerstand und Schleifkontakt.

Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung eines Röntgendiajnostikapparates ist es sehr leicht möglich, die für den belichtungsautomaiisier'eri Betrieb erforderliche fallende Last bei konstant gehaltener Röntgenröhrenspannung mit einfachen Mitteln zu verwirklichen. Mat) braucht dazu lediglich in dem Primärkreis des Hochspannungstransfonnators einen kontinuierlich oder in Stufen veränderbaren Widerstand oder Transformator vorzusehen. Beim Einschalten dieses Widerstandes fällt ein Teil der Primärspannung und damit auch ein Teil der an der Röntgenröhre liegenden Spannung ab, wodurch dem Istwertgeber ein zu hoher Heizstrom vorgetäuscht wird. Dadurch wird eine Erniedrigung des Röntgenröhrenstromes veranlaßt. Wenn man im Primärstromkreis also den Widerstand laufend erhöht, fällt der Röntgenröhrenstrom laufend ab, wobei automatisch die an der Röntgenröhre liegende Span-

nung konstant gehalten wird.

An Hand eines in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert:

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird eine Röntgenröhre 1 über Netzanschlüsse 2, 3, einen Hochspannungstransformator 4 und einen Gleichrichter 5 mit Hochspannung versorgt. Die an der Röntgenröhre liegende Spannung bzw. eine ihr proportionale Spannung wird an einem zwischen der Kathode 6 der Röntgenröhre 1 und Erde liegenden Spannungsteiler 7, 9 abgenommen. Parallel zu einem einstellbaren, einen Teil des Spannungsteilers bildenden Widerstand 9, liegt der Widerstand der Erregerwicklung eines Relais 8, das einen festen Ansprechwert hat, wobei über den einstellbaren Widerstand 9 die Ansprechschwelle des Relais für unterschiedliche Röntgenröhrenspannungen eingestellt werden kann. Der einstellbare Widerstand 9 dient zur Einstellung des Sollwertes der Röntgenröhrenspannung, wozu ihm eine in kV geeichte Skala zugeordnet ^o ist. Mit dem einstellbaren Widerstand 9 ist ein zweiter einstellbarer Widerstand 10, z. B. mechanisch gekuppelt, der eine Einstellung des Röntgenröhrenstromes vor Beginn der Röntgenaufnahme auf den etwa zu erwartenden Wert bewirkt. Bei zu hohem durch die Röntgenröhre fließenden Röntgenrphrenstrom wird über das Relais 8 ein Widerstand 11 so lange in den Stromkreis des Heiztransformators 12 eingeschaltet, bis der gewünschte Spannungswert exakl an der Röntgenröhre anliegt.

In F i g. 2 ist der Primärkreis des erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikapparates mit motorischem Netzspannungswächter dargestellt. Der Netzspannungswächter 13 erhält über eine Widerstandskombination 14, 15 ein die Grenzbelastung der Röntgenröhre berücksichtigendes Zusatzsignal, welches dem Netzspannungswächter bei Abweichung von der Grenzbelastung eine zu hohe bzw. zu niedrige Netzspannung vortäuscht und ihn veranlaßt, durch Verschieben einer auf der Primärseite 41 des Hochspannungstransformators vorgesehenen Kohlerolle 16 die Eingangswindungszahl des Hochspannungstransformators und damit die an der Röntgenröhre liegende Spannung zu verändern. Der durch eine entsprechende Schaltung eine sinusförmige Charakteristik aufweisende Widerstand 15 ist einstellbar ausgeführt und mit dem einstellbaren Widerstand 9 nach Fig. I, z.B. mechanisch gekuppelt. Die Auswirkung dieser Beeinflussung des Netzspannungswächters ist in Fig.3 dargestellt. Die Kurve 17 entspricht der Kennlinie des Hochspannungstransformators, während die Kurve 18 die Belastungskennlinie der Röntgenröhre darstellt. Würde keine Korrektur vorgenommen, so wäre die Röntgenröhre zwischen den Punkten 19 und 20 überlastet und könnte defekt gehen. Eine Einstellung zwischen etwa 250 und 600 mA bzw. etwa 50 und 13OkV müßte somit verhindert werden. Wird z. B. eine Röntgenröhrenspannung von 80 kV gewünscht, die einen Röntgenröhrenstrom von 400 mA erfordert, so muß eine Korrektur vorgenommen werden. Durch die Veränderung der Eingangsspannung des Hochspannungsgenerators wird nun die Kurve 17 parallel zu sich selbst verschoben, wobei die neue Kennlinie mit 21 bezeichnet ist. Sie schneidet jetzt die BeIastungskennlinie 18 der Röntgenröhre bei etwa 480 mA und 6OkV und bei etwa 290mA und 100 kV, d.h.. bei den gewünschten Werten für beispielsweise 60 und 100 kV. Bei einer richtigen Anpassung des Widerstandes 15 kann die Röntgenröhre bei jeder gewünschten Wertekombination von Röntgenröhrenstrom und Röntgenröhrenspannung annähernd voll ausgenutzt werden, d. h.. es ist eine Überlastung der Röntgenröhre bei allen Spannungs- bzw. Stromwerten ausgeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung auf einen Sollwert durch Einstellung des Röntgenröhrenstromes mittels eines einstellbaren Widerstandes im Heizkreis der Röntgenröhre und mit weiteren Mitteln zur Beeinflussung des Röntgenröhrenstromes während des Aufnahmeablaufs durch Eingriff in den Heizkreis der Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhrenspannung selbsttätig auf den jeweils eingestellten Sollwert regelbar ist, daß der Regelkreis als Istwertgeber einen zwischen einem Pol der Röntgenröhre (1) und Erde liegenden Spannungsteiler (7, 9) aufweist, dessen einer Teilwiderstand (9) einstellbar und mit dem im Heizkreis der Röntgenröhre (1) befindlichen, einstellbaren Widerstand (10) gekuppelt ist und als Sollwe: "einsteller dient, und daß als Stellglied die in den Heizkreis der Röntgenröire (1) eingreifenden, in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung betätigten Mittel (8, J1) dienen.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzwertgeber die Parallelschaltung des einstellbaren Teilwiderstandes (9) des Spannungsteilers mi: dem vorgegebenen Widerstand eines, einen Teil des Stellgliedes (8,11) bildenden Schalters (8) dien t.

3. Röntgendifi^oitikapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied sich aus dem elektromechanischen odc.· elek ronischen Schaller (8) und einem von diesem ^!n den Heizkreis der Röntgenröhre (1) ein- una ausschaltbaren Widerstand (11) zusammensetzt.

4. Röntgendiagnostikapparat nach Arspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied aus einem im Heizkreis der Röntgenröhre (1) liegenden elektronischen Steller (gittergesteuerte Röhre. Transistor) für die stufenlose Änderung des Widerstandswertes besteht.

5. Röntgendiagnostikapparat nach Arspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich oder in Stufen veränderbarer Widerstand oder Transformator im Primä-kreis des die Röntgenröhrenspannung liefernden Hochspannungsgenerators (4) vorgesehen ist. der di;m Spannungsteiler (7, 9) eine zu hohe Röntgenrölirenspannung vortäuscht, derart, daß durch die Regelung der Röntgenröhrenspannung auf den eingestellten Sollwert ein Absinken des Röntgenröhrenstrtmes (falilende Last) erzielbar ist.

6. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch I O Jer einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine motorische Anpassung an schwankende Netzspannung mittels eines Netzspannungswächlers (13) vorgesehen ist, wobei der Meßkreis des frJetzspannungswächters (13) eine einstellbare Widerstandskombination (14, IS) mit annähernd sinusförmigem Widerstandsverlauf aufweist, die mit den Einstellmitteln (9, 10) für den Soliwert der Röntgenröhrenspannung gekuppelt ist und eine Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung des Hochspannungsgenerators (4) bewirkt, derart, daß sich die Generalorkennlinie und die Belastiingskennünie 6$ der Röntgenröhre (1) bei der eingestellten, gewünschten Röntgenröhrenspannung schneiden.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rönigendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung auf einen Sollwert durch Einstellung des Röntgenröhrenstromes mittels eines einstellbaren Widerstandes im Heizkreis der Röntgenröhre und mit weiteren Mitteln zur Beeinflussung des Röntgenrölirensiromes während des Aufnahmeablaufs durch Eingriff in den Heizkreis der Röntgenröhre.

In der Röntgentechnik ist es bekannt 'DT-PS 879 875), bei einem Röntgendiagnostikapparat eine indirekte Einstellung der Röntgenröhrenspannung vorzunehmen, d. Iu die Röntgenröhrenspannung ist abhängig von dem Spannungsabfall, den der über die Heizleitung eingestellte Röntgenröhrenstrom am Innenwrderstand des Röntgenröhrenstromkreises erleidet. Die Röntgenröhrenspannung ist dabei um so kleiner, je größer der eingestellte Röntgenröhrenstrom ist. Der Röntgenröhrenstrom und die sich in Abhansiekeit davon ergebende Röntgenröhrenspannung sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß eine Überlastung der Röntgenröhre nicht erfolgen kann, d. h.. daß eine sogenannte Belastungsschutzautomatik für diese Art von Röntgendiagnostikapparaten nicht benötigt wird.

Problematisch bei einer solchen Einrichtung ist jedoch, daß die nicht gemäß einer Geraden verlaufende Heizcharakieristik von Röhrentyp zu R&hrentyp und sogar zwischen Röntgenröhren gleichen Typs unterschiedlich ist. Infolgedessen ändert sich der Absolutwert der Strahlenemission der Röntgenröhre in Abhängigkeit von der Erwärmung der Röhre bzw. des Hei/-kreises. Da der Röntgenröhrenstrom die Röntgenröhrenspannung und damit den Bildcharakter der Röntgenaufnahme sowie insbesondere die Schwärzung derselben durch die Belichtungszeit (die Röntgenröhrenspannung geht etwa mit der 5. Potenz in diese ein) bestimmt, ist bei den bekannten Röntgendiagnostikapparaten eine Reproduzierbarkeit der Röntgenröhrenspannung und damit der Röntgenaufnahme praktisch nicht möglich, und zwar, weil die durch den Röntgendiagnostikapparat bedingten Spannungsabweichungen bis zu 20% betragen können. Zu diesen Abweichungen dei Röntgenröhrenspannung können noch weitere, durch den zu unterschiedlichen Tageszeiten verschiedenen Netzwiderstand bedingte Spannungsabweichungen hinzu kommen, die eine genaue Einstellung noch mehr erschweren.

Es ist weiterhin durch die DT-AS I 088 622 ein Röntgendiagnostikapparat bekanntgeworden, dem im wesentlichen das Prinzip der vorstehend erwähnten Einrichtung zugrunde liegt und mit dem es möglich ist, die Röntgenröhrenlcistung bei Änderung der Röntgenröhrenspannung etwa konstant zu halten. Diese Einrichtung geht, was die dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe anbelangt, nicht über die in der DT-PS 879 875 offenbarten Erkenntnisse hinaus, d. h., es treffen auch hierauf sämtliche dafür aufgezeigten Merkmale zu.

Außerdem ist ein Röntgendiagnostikapparat bekannt (DT-AS 1 137 144), bei dem die Röntgenröhrenspannung auf einen Sollwert durch Einstellung des Röntgenröhrenstromes über einen im Heizkreis der Röntgenröhre vorgesehenen einstellbaren Widerstand indirekt eingestellt werden kann, und bei dem sich weitere Mittel zur Beeinflussung des Röntgenröhrenstromes während des Aufnahmeablaufs im Heizkreis der Röntgenröhre befinden. Bei dieser Einrichtung wird nach einer vorgegebenen Zeit von einem Steuergerät der Röntgenröhrenstrom durch Öffnen eines im Primär-