DE2031590A1

DE2031590A1 - Debit advice for the. Anode of an X-ray tube

Info

Publication number: DE2031590A1
Application number: DE19702031590
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1299676A; FR2099955A5

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 25. Juni 1970Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, June 25, 1970

Henkestraße 127Henkestrasse 127

VPA 70/5071 dr.kn-koVPA 70/5071 dr.kn-ko

Load indicator for the anode of an X-ray tube

Die Erfindung betrifft eine Belastungsanzeige für die Anode einer Röntgenröhre mit einer Strahlenmeßsonde, die auf die von der Anode ausgehenden Wärme- und Lichtstrahlen anspricht.The invention relates to a load indicator for the anode of an X-ray tube with a radiation measuring probe, which is based on the responds to heat and light rays emanating from the anode.

Die ohne Beschädigung zulässige maximal thermische Belastung einer Röntgenröhre ist in Belastungskurven festgelegt, die von den Herstellern den Röntgenröhren mitgegeben werden. Für die Erstellung der Belastungskurven ist die Temperatur der Dreh- λ anode zu Beginn der jeweiligen Belastung von entscheidender Bedeutung. Je höher diese Ausgangstemperatur liegt, desto geringer ist die zulässige noch freie Belastbarkeit. Um mit nur einer Belastungstabelle auszukommen, hat man bisher in Anlehnung an die durchschnittliche Beanspruchung bei mittlerer leistung (etwa von 300 W) eine bestimmte Starttemperatur, etwa 600⁰C, zugrundegelegt.The maximum thermal load on an X-ray tube that is permissible without damage is specified in load curves that are provided with the X-ray tubes by the manufacturers. The temperature of the rotating λ anode at the beginning of the respective load is of decisive importance for the creation of the load curves. The higher this starting temperature, the lower the permissible free load capacity. In order to manage with only one load table, one has so far (W about 300) a specific starting temperature, about 600 ⁰ C basis in accordance with the average stress at medium power.

Der Belastungskurve liegt andererseits die Belastungsautomatik aller modernen Röntgenanlagen zugrunde und paßt daher nur für äie Fälle, in denen auch in der Praxis mit der angenommenen Anfangstemperatur gearbeitet wird. Dies ist jedoch keinesfallsOn the other hand, the load curve is based on the automatic load control of all modern X-ray systems and is therefore only suitable for äie cases in which also in practice with the assumed Initial temperature is worked. However, this is by no means

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immer der Fall und die Automatik berücksichtigt diese weitgehend dem fre'ien Belieben des Benutzers überlassenen Umstand nicht. Liegt die Anfängstemperatur der Anode z.B. höher als die angenommene Ausgangstemperatur, etwa durch Nichtbeachten der notwendigen Abkühlungszeiten, so führt dies zur Überlastung der Röhre, im Extremfall zu ihrer Zerstörung. Liegt die Temperatur aber niedriger, so kann die volle Leistungsfähigkeit der Röhre nicht zur Geltung kommen. Die Festlegung der bekannten Belastungstabellen stellt eben einen Kompromi? dar zwischen einer noch vertretbaren oberen Leistungsangabe und einer dann noch vorhandenen Sicherheitsreserve gegen Überbelastung. Die moderne Aufnahmetechnik mit ihrem Kinopuls- und Serienbetrieb verlangt andererseits immer höhere. Röhrenleistungen und zwingt dabei immer mehr zur Aufgabe der letzten Sicherheitsreserven. Damit wird die Forderung nach geeigneter Signalisierung der Temperatur der Anode immer dringender.always the case and the automatic system takes this into account largely at the discretion of the user not. If the starting temperature of the anode is e.g. higher than the assumed starting temperature, for example due to non-observance the necessary cooling times, this leads to overload the tube, in extreme cases, to its destruction. If the temperature is lower, however, the full performance can be achieved the tube does not come into its own. The definition of the known load tables represents a compromise? represents between an upper performance specification that is still justifiable and a safety reserve against overload that is still available. On the other hand, modern recording technology with its pulsed cinema and series operation demands ever higher levels. Tube performance, forcing more and more to give up the last Safety reserves. This means that the requirement for suitable signaling of the temperature of the anode is becoming more and more urgent.

Erfindungsgemäß wird eine Belastungsanzeige für die Anode einer Röntgenröhre, in Lösung der gestellten Aufgabe mit einer Strahlenmeßsonde, die auf die von der Anode ausgehenden Lichtstrahlen anspricht,dadurch vereinfacht, verbilligt und verbessert, daß die Sonde über einen Lichtleiter an die Röhre angekoppelt und mit einem Anzeigeinstrument verbunden ist. Dadurch wird es möglich, optoelektrische Wandler zu verwenden, die bei geringem Preis einwandfrei arbeiten. Die Wirksamkeit beruht darauf, daß die Abstrahlung von Wärme und Helligkeit. der Ariode eine Funktion der gespeicherten Wärmemenge darstellt und durch den elektrooptischen Wandler in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt wird, welches dann ebenfalls eine Funktion der Temperatur der Anode darstellt. Die elektrische" Größe kann als Regel-, Steuer- und Anzeigegröße verwendet werden.According to the invention, a load indicator for the anode of an X-ray tube, in solution of the problem with a radiation measuring probe that responds to the light rays emanating from the anode, is simplified, cheaper and improved in that the probe is coupled to the tube via a light guide and with a display instrument connected is. This makes it possible to use opto-electrical converters that work flawlessly at a low price. The effectiveness is based on the fact that the radiation of heat and brightness. the Ariode represents a function of the stored amount of heat and is converted by the electro-optical converter into a corresponding electrical signal, which then also represents a function of the temperature of the anode. The electrical "variable can be used as a regulation, control and display variable.

Es sind zwar bereits Einrichtungen bekannt, bei welchen die Helligkeit der Anode von Röntgenröhren zur Bestimmung ihrerThere are already devices known in which the brightness of the anode of X-ray tubes to determine their

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Temperatur verwendet werden soll. Diese Anordnungen haben sich aber nicht durchsetzen können, weil die Röhren in Ölhauben eingebaut sind, welche die optische Abnahme der Meßgrößen erschwert*. Außerdem beeinflußt.die Erwärmung der Ölfüllung die Wirksamkeit der optisch-elektrischen Wandler. Dies hat in der Praxis dazu geführt, daß man zur Messung der Temperatur des Öls, zur Messung des Drucks einer abgeschlossenen Ölhaube oder gar zur Simulation der Erwärmung, z.B. mittels einer gesondert angeordneten Glühlampe, übergegangen ist, welche die Aufheizung der Anode darstellen soll. Man hat diese schwierigen Anordnungen verwendet, obwohl es an sich bekannt war, daß man die elektrische Größe aus der Helligkeit der Anode gewinnen kann. Temperature should be used. These arrangements have become but could not enforce, because the tubes built into oil hoods which make the optical acceptance of the measured variables difficult *. In addition, the heating of the oil filling affects the Effectiveness of the opto-electrical converter. In practice, this has led to the need to measure the temperature of the oil, for measuring the pressure of a closed oil hood or even to simulate the heating, e.g. by means of a separately arranged incandescent lamp, which is responsible for the heating the anode should represent. These difficult arrangements have been used, although it was known per se that the electrical quantity can be obtained from the brightness of the anode.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.Further advantages and details are explained below with reference to the embodiment shown in the figure.

Mit 1 ist die Stromquelle bezeichnet, mit welcher die in der ölgefüllten Haube 2 untergebrachte Röhre 3 betrieben wird. Die Anode 4 sowie die Kathode 5 sind über die Leitungen 6 bzw. 7 mit der Stromquelle 1 verbunden. Der evakuierte Kolben 8 der Röhre 3 besitzt die bei Drehanoden-Röntgenröhren übliche Form eines Zylinders mit zwei verschiedenen Durchmessern, die konzentrisch aneinandergesetzt sind. Dabei ist die Anode in dem Teil gelagert, der den kleineren Durchmesser aufweist. Lediglich der Teller 9 der Anode 4 reicht in den Teil des Kolbens 8 hinein, der größeren Durchmesser aufweist. So entsteht eine Einschnürung des Kolbens, welche dem rückseitigen Teil des Tellers zugewandt ist. An den eingeschnürten Teil 10 des Kolbens ist das eine Ende des aus 70 /um dicken Fasern bestehenden 4 mm dicken Lichtleiters 11 angesetzt unter Zwischenlegung einer 10 mm dicken Bleiglasplatte 12. Der Lichtleiter 11 ist außerdem noch · in einem Schlauch 13 aus Blei untergebracht, dessen Wände 2 mm stark sind. Die Platte 12 und der Schlauch 13 verhindern weitgehend das Eindringen von Röntgenstrahlen, die ein Verfärben1 with the power source is referred to, with which the in the Oil-filled hood 2 housed tube 3 is operated. The anode 4 and the cathode 5 are via the lines 6 and 7, respectively connected to the power source 1. The evacuated flask 8 of the Tube 3 has the usual shape for rotating anode X-ray tubes, a cylinder with two different diameters which are concentrically attached to one another. The anode is in the part stored, which has the smaller diameter. Only the plate 9 of the anode 4 extends into the part of the piston 8, which has a larger diameter. This creates a constriction of the piston which faces the rear part of the plate. This is on the constricted part 10 of the piston one end of the 4 mm thick made of 70 / µm thick fibers Light guide 11 attached with a 10 mm in between thick lead glass plate 12. The light guide 11 is also · housed in a hose 13 made of lead, the walls of which are 2 mm are strong. The plate 12 and the tube 13 largely prevent the penetration of X-rays which cause discoloration

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der Fasern und damit eine Erhöhung ihrer Absorption bewirken konnten. An seinem zweiten Ende ist an den Lichtleiter 11 das fotoelektrische'Element 14, ein Fotowiderstand, angesetzt, der über die Leitungen 15 und 16 an das Meßinstrument 17 angeschlossen ist, zu dessen Betrieb"die Stromquelle 18, eine 1,5 V Batterie, oder ein entsprechendes Netzgerät vorgesehen ist. Das Meßinstrument 17, ein Drehspulinstrument, weist eine Skala 19 auf, die in Kilowattsekunden geeicht ist und daher ein Maß für die Belastbarkeit gibt. Der Skala ist außerdem noch ™ eine Anzeige 20 zugeordnet, die den für die Anode 9 gefährlichen Bereich anzeigt. Dabei sind drei Teile abtrennbar, von denen der eine, mit 21 bezeichnete, dann Gefahr anzeigt, wenn große Belastungen, der Teil 22, wenn mittlere und der Teil 23, wenn nur geringe Belastungen vorgesehen sind. Der Teil 23 grenzt also ein Gebiet ein, in welchem in jedem Fall von einer weiteren Belastung abzusehen ist.of the fibers and thus an increase in their absorption. At its second end is on the light guide 11 Fotoelektische'Element 14, a photoresistor, attached, which is connected to the measuring instrument 17 via the lines 15 and 16 is, for its operation "the power source 18, a 1.5 V battery or a corresponding power supply unit is provided. The measuring instrument 17, a moving coil instrument, has a Scale 19, which is calibrated in kilowatt seconds and therefore gives a measure of the load capacity. The scale is also still ™ assigned a display 20, which for the anode 9 dangerous Area indicates. Three parts can be separated, one of which, labeled 21, indicates danger if large loads, part 22 if medium loads and part 23 if only low loads are provided. Part 23 thus delimits an area in which further pollution is to be foreseen in any case.

Die Wirkungsweise der Erfindung beruht in bekannter Weise darauf, daß von der Anode 9 bei der Aufschlagung mit Elektronen von der Kathode 5 her eine Erhitzung auftritt, die eine Abstrahlung bewirkt. Diese-Abstrahlung trifft auch den Eingang' fc des Lichtleiters 11 und verursacht daher in dem fotoelektrischen Element 14 eine Wirkung, die Änderung des elektrischen Widerstandes zur Folge hat. Diese Änderung des Widerstandes .wird dann über die Stromquelle 18, die eine 1,5V Gleichstrombatterie darstellt, auf dem Instrument 17 angezeigt, das in Wärmeeinheiten, d.h. in Kilowattsekunden (kWs) bzw. Heat Units (HU) geeicht ist. Damit wird eine von der Erwärmung der Anode abhängige Anzeige erhalten, die ein Maß für die schon vorhandene Belastung der Anode und so gleichzeitig auch ein Maß für die noch freie Belastbarkeit gibt. Das Drehspulinstrument kann auch an sich bekannte Schaltmittel, etwa Grenzwertschalter 24,25 enthalten, die bei über- oder Unterschreiten einstellbarer Be-The mode of operation of the invention is based in a known manner on that from the anode 9 upon impact with electrons from the cathode 5, heating occurs, which emits radiation causes. This radiation also hits the entrance ' fc of the light guide 11 and therefore caused in the photoelectric Element 14 has an effect that results in a change in electrical resistance. This change in resistance .is then via the power source 18, which is a 1.5V DC battery is displayed on the instrument 17, which is in thermal units, i.e. in kilowatt seconds (kWs) or heat units (HU) is calibrated. In this way, a display that is dependent on the heating of the anode is obtained, which is a measure of what is already present Load on the anode and thus at the same time a measure of the still free load capacity. The moving coil instrument can also contain switching means known per se, such as limit value switches 24, 25, which, when exceeding or falling below adjustable values,

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grenzungen im Schaltgerät 26 Stromkreise ein- und ausschalten, die über die Leitungen 27, 28 auf die Stromquelle 1 einwirken, so daß stets korrekte Funktion der Röhre 3 gewährleistet ist. Insbesondere bei Verzicht auf eine Zeigeranzeige ist eine derartige Vorrichtung auch mit logischen Baugruppen möglich.Switch the limits in the switchgear 26 circuits on and off, which act on the power source 1 via the lines 27, 28, so that the tube 3 is always guaranteed to function correctly. In particular, if a pointer display is dispensed with, such a device is also possible with logical assemblies.

Für eine zeitliche Registrierung kann z.B. in die Leitung 15 zusätzlich ein elektrisches Registrierinstrument 20 eingefügt sein. Bei einem Schaden oder Ausfall der Röntgenröhre kann dann auch über die früheren Belastungen Aufschluß erhalten werden und eine etwa vorhandene apparative Ursache etc. erkannt und beseitigt werden.For a time registration, e.g. in line 15 an electrical registration instrument 20 can also be inserted. In the event of damage or failure of the X-ray tube information can then also be obtained about the previous exposure and any existing apparatus-related cause, etc., can be identified and be eliminated.

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Claims

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Claims

Load indicator for the anode of an X-ray tube with a radiation measuring probe, which responds to the light rays and heat rays emanating from the anode, thereby
characterized in that the probe (14) is coupled to the tube (3) ″ via a light guide (11) and is connected to a display instrument (17).

2. Display nach'Anspruch 1 _t characterized in that the light guide (11) laterally through lead (13) and at its beam entrance through a plate (12) made of lead glass - against
X-rays is shielded.

3. Display according to claim 1, characterized in that the light guide (11) consists of a fiber optic bundle.

4. Display according to one of the preceding claims, characterized in that the display instrument (17) in thermal units is calibrated.

5. Display according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the display instrument (17) contains adjustable limit switches (24, 25).

6. Display according to one of the preceding claims, characterized in that the display instrument has a recording device (29) is assigned.

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