DE1930714C3

DE1930714C3 - Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung

Info

Publication number: DE1930714C3
Application number: DE19691930714
Authority: DE
Inventors: Max 4300 Essen Thomas
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2052642A5; DE1930714A1; DE1930714B2

Description

kreis des Heiztransformators der Röntgenröhre liegenden Schalters über einen dazu parallellicgenden Widerstand abgesenkt, und zwar um eine Verminderung der Leistung und damit einen Schutz der Röntgenröhre vor Überlastung /u erzielen. Da infolge der Absenkung des Röntgenröhrenstroines sich zwangläufig auch die im Röntgendiagnostikapparat auftretenden Spannungsabfiille vermindern, wird zwecks Ausgleichs derselben gleichzeitig durch Öffnen eines weiteren, vorn Steuergerät betätigten Schalters ein dazu parallelliegender Widerstand in den Primärkreis des Hochspannungs transformator der Röntgenröhre gelegt, der die Röntgenröhrenspannung etwa konstant hallen soll. F.s erfolgt hierbei zwar eine Herabsetzung der Röntgenröhrenleisiung in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung, jedoch nur dadurch, daß das Steuergerät mit der indirekten .Spannungseinstellvorrichtung zur selbsttätigen Beeinflussung der die Herabsetzung der Röntgenrölirenleisiung nach sich ziehenden Grenzzeit ge kuppelt ist. Bei dieser Einrichtung ist also eint. Sleuerung vorgesehen, die jedoch nicht allen in der Praxis auftretenden Einflüssen gerecht werden kann.

Schließlich ist durch die I)I-PS 898 198 eine Schaltungsanordnung für einen Röntgendiagnosiikapparat bekanntgeworden, die eine Einrichtung zur selbsttätigen hinslcllung des Rönlgenröhrenslromes aufweist, und zwar wird dabei der Röntgenröhrenstroin während der Röntgenaufnahme in Abhängigkeit von der Ro nigenröhrenspannung durch Hingriff in den Heizkreis verändert, um Überlastungen der Röntgenröhre 7U vermeiden. F.s ist hierin zwar eine Regelung offenbart, jedoch hat diese keinerlei Verbindung mit den Proble men, die bei einem Rönigendiagnoslikappairat mit indi rekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung aultreten.

Der vorliegenden F.rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat mil indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung zu schaffen, bei dem mittels einer einfachen Schallungsanordnung eine exakte Einhaltung der eingestellten Röntgenröhrenspanniing möglich ist.

l.rfindiingsgcmäll wird die Aufgabe bei einem Rönlgendiagnostikapparat der eingangs aufgeführten Art dadurch gelöst, daß die Rönigenröhrenspannung selbsttätig auf den jeweils eingestellten Sollwert regelbar ist. daß der Regelkreis als Istwertgcber einen zwischen einem Pol der Röntgenröhre und Erde liegenden Spannungsteiler aufweist, dessen einer Teilwiderstand einstellbar und mit dem im 1 lei/kreis der Röntgenröhre befindlichen, einstellbaren 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 Rönlgendiagnostikapparaten 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 F.rfindung ausgeführter Röntgendiagnostikapparat kann also mit sehr einfachen Mitteln und daher sehr preisgünstig ausgeführt werden.

Es ist zwar durch die US-PS 3 325 645 ein Röntgendiagnostikapparat bekanntgeworden, bei dem die Röntgenröhrenspannung selbsttätig auf den jeweils eingestellten Sollwert regelbar ist, wobei der Regelkreis als Istwertgeber einen zwischen einem Pol der Röntgenröhre und Erde liegenden Spannungsteiler aufweist, dessen einer Teilwiderstand einstellbar ist und als Sollwerteinsteller dient

Abgesehen davon, daß diese Einrichtung keinen Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung darstellt, erfolgt dabei die Konstanthaltung der Röntgenröhrenspannung über ein im Sekundärkreis des Hochspannungstransformator angeordnetes und damit sehr aufwendiges Hochspannungsventil.

In Weilerbildung der Erfindung wird der einstellbare Teilwidersland des Spannungsteilers parallel zu dem vorgegebenen Widerstand eines, einen Teil des Stellgliedes bildenden Schalters gelegt, wobei diese Parallelschaltung als Referenzwerigeber 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 lleizstromkreis der Röntgenröhre liegen den Widerstandes für die Größe des Röntgenröhrenstromes bestimmend. Es kann aber auch vorteilhafterweise in den Heizstromkreis der Röntgenröhre ein stufenlos steuerbares elektronisches Stellglied gelegt wer den. z. B. eine gittergesteuerte Röhre oder ein Transistor, womit der Röntgenröhrenstrom eingestellt wird.

In Fortführung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine motorische Anpassung an schwankende Netzspan nung mittels Nelzspannungswächters vorzunehmen, wobei im Meßkreis des Netzspannungswächiers eine einstellbare Widerslandskombination mit annähernd sinusförmigem Widerslandsverlauf vorgesehen ist. die mit den Einstcllmitteln für den Sollwert der Röntgeni()hrenspannung gekuppelt isi und eine Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung des Hochspannungsgenerators bewirkt, derart, daß sich die Generatorkennlinie und die Bclastungskennlinie der Röntgenröhre bei der eingestellten gewünschten Rönigenröhrenspannung schneiden.

Es ist zwar in der Röntgentechnik bekannt, bei einem Röntgendiagnostikapparat die Netzspannungsschwankungen und den Netzspannungsabfall selbsttätig durch ein von einem Netzspannungswächter mit Stellmotor angetriebenes Steuerorgan auszugleichen (DT-AS I 095 408). Der dabei dem Netzspannungswächter zu geordneten 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 Widerslandes aber annähernd sinusförmig sein. Dies ist zwar auch bei Röntgendiagnostikapparaten mit indirekter Spannungseinstellung an sich bekannt, jedoch ist bei den bekannten Röntgendiagnoslikapparaten ein solcher Widerstand direkt in den Primärstromkreis gelegt, wodurch dieser Widerstand für die gesamte Leistung ausgelegt sein muß. Zuuem ergeben sich, da er veränderbar ist, Kontaktschwierigkeiten zwischen Widerstand und Schleifkontakt.

Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung eines Röntgendiagnostikapparates ist es sehr leicht möglich.

die für den bdichtungsautomaiisicrten Betrieb erforderliche fallende Last bei konstant gehaltener Rom genröhrenspannting mit einfachen Mitteln /u verwirklichen. Man braucht da/u lediglich in dem Priinärkreis des Hochspannungsiransformators einen kontinuierlich oder in Stufen veränderbaren Widerstand oder Trans formator vorzusehen. Heim einschalten dieses Wider Standes 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 RöntgenröSrenstromes veranlaßt. Wenn man im Primärstromkreis also den Widerstand laufend erhöht, fällt der Röntgenröhrenstrom laufend ab, wobei automatisch die an der Röntgenröhre liegende Spannung konstant gehalten wird.

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

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird eine Röntgenröhre I 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 z.wischen der Kathode 6 der Röntgenröhre I 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 Rönlgenröhrcnspannungen eingestellt werden kann. Der einstellbare Widerstand 9 dient zur Einstellung des Sollwertes der Röntgenröhrenspannung, wozu ihm eine in kV geeichte Skala zugeordnet 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 Röntgenröhrenstrom wird über das Relais 8 ein Widerstand 11 so lange in den Stromkreis des Heiztransformators 12 eingeschaltet, bis der gewünschte Spannungswert exakt an der Röntgenröhre anliegt.

In I i g. 2 ist der Primärkreis des crfindungsgcmaßcn Rönigendiagnostikapparaies mit motorischem Net/ spannungswächter dargestellt. Der Nci/spanniings-■> wächter U erhält über eine Widcrstundskombinalion 14. 15 ein die Grenzbelastung der Röntgenröhre berücksichtigendes Zusai/.signal. welches dem Nct/spannungswächtcr bei Abweichung von der Grenzbelastung eine zu hohe bzw. zu niedrige Netzspannung vor

ίο tauscht und ihn veranlaßt, durch Verschieben einer aiii der Primärscite 41 des Hochspannungstransformator vorgesehenen Kohlerolle 16 die Eingangswiridungszahl des Hochspannungstransformators und damit die an der Röntgenröhre liegende Spannung zu verandern Der durch eine entsprechende Schaltung eine sinusfor migc Charakteristik aufweisende Widerstand 15 ist einstellbar ausgeführt und mit dem einstellbaren Widerstand 9 nach Fig. 1, /B. mechanisch gekuppelt. Die Auswirkung dieser Beeinflussung des Nel/spannungs Wächters ist in I" i g. 3 dargestellt. Die Kurve 17 entspricht der Kennlinie des Hochspannungstransformator*, während die Kurve 18 die Belastungskennlinie dei Röntgenröhre darstellt. Würde keine Korrektur vorgc nommen, so wäre die Röntgenröhre zwischen der Punkten 19 und 20 überlastet und könnte defekt gehen Eine Einstellung zwischen etwa 250 und 600 niA bzw etwa 50 und 13OkV müßte somit verhindert werden Wird z. B. eine Röntgenröhrenspannung von 80 kV ge wünscht, die einen Röntgenröhrenstrom von 400 mfl erfordert, so muß eine Korrektur vorgenommen wer den. Durch die Veränderung der Eingangsspannung de Hochspannungsgenerator wird nun die Kurve 17 par allel zu sich selbst verschoben, wobei die neue Kennli nie mit 21 bezeichnet ist. Sie schneidet jetzt die BeIa stungskennlinic 18 der Röntgenröhre bei etwa 480 in/ und 60 kV und bei etwa 290 mA und 100 kV, d. h., bc den gewünschten Werten für beispielsweise 60 un< 100 kV. Bei einer richtigen Anpassung des Widcrstan des 15 kann die Röntgenröhre bei jeder gcwünschtei Wertekombinalion von Röntgenröhrenstrom um Röntgenröhrenspannung annähernd voll ausgcnui/. werden, d. h„ es ist eine Überlastung der Röntgcnröhn bei allen Spannungs- bzw. Stromwerten ausgcschlos sen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

i9 30 714

Patentansprüche:

t. Röntgendiagnostikapparat mit indirekter I'iiistellung der Röntgenröhrenspannung auf einen Sollwert durch Einstellung des Rönigcnröhrensiromes mittels eines einstellbaren Widerstandes im Heizkreis der Röntgenröhre und mit weiteren Mitteln zur Beeinflussung des Röntgcnröhrensi routes während des Aufnahmeablaufs durch Eingriff in den Heizkreis der Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Rönigenröhrenspannung selbsttätig auf den jeweils eingestellten Sollwert regelbar ist, daß der Regelkreis als Istwertgeber einen zwischen einem Pol der Röntgenröhre (I) 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 Sollwerteinsteller dient, und daß als Stellglied die in den Heizkreis der Röntgenröhre (1) eingreifenden, in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung betätigten Mittel (8,11) dienen.
2. Röntgcndiagnostikapparal nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß als Referen/.wertge ber die Parallelschaltung des einstellbaren Teilwiderstandes (9) des Spannungsteilers mit dem vorgegebenen Widerstand eines, einen Teil des Stellgliedcs(8, II) bildenden Schalters (8) dient.
J. Röntgcndiagnostikappara! nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied sich aus dem elektromechanischen oder elektronischen Schalter (8) und einem von diesem in den I leizkrcis der Röntgenröhre (I) ein- und ausschaltbaien Widerstand (I I) zusammensetzt.
4. Römgendiagnostikapparat nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied aus einem im Hei/kreis der Röntgenröhre (1) liegenden elektronischen Steller (gittergesieiieric Röhre. Transistor) für die stufcnlose Änderung des Widerstandswertes besteht.
5. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich oder in Stufen veränderbarer Widerstand oder Transformator im Primiirkreis des die Röntgenröhrenspannung liefernden Hochspannungsgenerator (4) vorgesehen ist, der dem Spannungsteiler (7, 9) eine zu hohe Röntgenröhrcnspannung vortäuscht, derart, daß durch die Regelung der Röntgenröhrenspannung auf den eingestellten Sollwert ein Absinken des Rönlgcnröhrenstromes (fallende Last) erzielbar ist.
6. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine motorische Anpassung an schwankende Netzspannung mittels eines Netzspannungswächters (13) vorgesehen ist, wobei der Meßkreis des Netzspannungswächters (M) eine einstellbare Widerstandskombination (14, 15) mit annähernd sinusförmigem Widerstandsverlauf aufweist, die mit

.den Einstellmitteln (9, 10) für den Sollwert der Röntgenröhrenspannung gekuppelt ist und eine Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung des Hochspannungsgenerators (4) bewirkt, derart, daß sich die Generatorkennlinie und die Belastungskennlinie der Röntgenröhre (1) bei der eingestellten, gewünschten Röntgenröhrenspannung schneiden.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikapparat mit indirekter Einstellung der Röntgenröhrenspannung auf einen Sollwert durch Einstellung des Röntgenröhrensiromes mittels eines einstellbaren Widerslandes im Heizkreis der Röntgenröhre und mit weiteren Mitteln zur Beeinflussung des Köntgenröhrenstromes wahrend des Aufnahineablaufs durch Eingriff in den I lei/kreis der Röntgenröhre.
In der Röntgentechnik isi es bekannt (I)T-I¹S

ίο 879 875), bei einem Röntgcndiagnostikappanil eine indirekte Einstellung der Röiitgenröhrenspanming vorzunehmen, d. h., die Röntgenröhrcnspannung isi abhängig von dem Spannungsabfall, den der über die Heizleistung eingestellte Röntgcnröhrcnsiroiu am Innenwiderstand des Rönigenmhrenslrcimkieises erleidet. Die Rönigcnröhrenspanming isi dabei um so kleiner, je· größer der eingestellte Römgenröhrcnsiroin ist. Der RöntgenröhreiiMrom und die sich in Abhängigkeit davon ergebende Röiugctirohrensputiimng sind dabei so

ίο aufeinander abgestimmt, daß eine Überlastung der Röntgenröhre nicht erfolgen kanu, d. h.. daß eine sogenannte Belastungsschul/auioniatik dir diese Art von Rönlgendiagnostikappaiaten nicht benötigt wird.
Problematisch bei einer solchen Einrichtung ist jedoch, daß die nicht gemäß einer Geraden verlaufende Hei/charakterislik von Röhrentyp /ti Röhreniyp und sogar zwischen Röntgenröhren gleichen Ty p% unteischiedlich ist. Infolgedessen ändert sich der Absolutwert der .Strahlenemission der Röntgenröhre in Abhän gigkeit vi:n der Erwärmung der Röhre Iv.w. des Hei/ kreises Da der Röntgenröhreusirom die Röntgcnrölv rcnspannung und damit den liüdcliarakicr tier Röntgenaufnahme sowie insbesondere die Schwärzung der selben durch die Bclichlungs/eil (die Röntgenröhren

t5 spannung geht e'wa mit der ^r>. Potenz in diese ein) bc stimmt, ist bei den bekannten Röutgcndiagnostikapparaten eine Keprodii/.ierbarkeii der Röntgenröhren spannung und damit der Roiiliiinaultuihnie praktisch nicht möglich, und zwar, weil die durch den Röntgendiagnoslikapparat bedingten Spannungsabweichungen bis /11 20% betragen können. /11 diesen Abweichungen der Röntgenröhrenspanniing können noch weitere, durch den /u unterschiedlichen fages/eucn verschiedenen Nelzwiderstand bedingte Spannungsabweichungen hinzu kommen, die eine genaue Einstellung noch mehr erschweren.

Es ist weiterhin durch die DT-AS I 088 622 ein Ron! gendiagnosiikapparat bekanntgeworden, dem im we scnllichcn das Prinzip der vorstehend erwähnten Einrichtung zugrunde liegt und mit dem es möglich ist, die Röntgenröhrenleistung bei Änderung der Rönigenröh· renspannung etwa konstant zu halten. Diese Einrichtung geht, was die dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe anbelangt, nicht üher die in der DT-PS 879 875 offenbarten Erkenntnisse hinaus, d. h., es treffen auch hierauf sämtliche dafür aufgezeigten Merkmale zu.

Außerdem ist ein Röntgcndiagnoslikapparat bekannt (DT-AS I 137 144), bei dem die Röntgenröhrenspan

to nung auf einen Sollwert durch Einstellung des Rom genröhrenstromes über einen im Heizkreis der Röntgenröhre vorgesehenen einstellbaren Widerstand indirekt eingestellt werden kann, und bei dem sich weitere Mittel zur Beeinflussung des Röntgenröhrenstromes

<>5 während des Aufnahmeablaufs im Hei/kreis der Rönt genröhre befinden. Bei dieser Einrichtung wird nach einer vorgegebenen Zeit von einem Steuergerät der Rönlgenröhrenstrom durch öffnen eines im Primär-