DE2048553C3 - Gerät zum kontinuierlichen Ändern des Gesichtsfelddurchmessers einer Röntgen-Bildverstärker-Röhre - Google Patents

Description

ändert, wo/ die seit Beginn des Anderungsablaufes verstrichene Zeil. 7' die für die Änderung des Gesichtsfeld-Durchmessers \on seinem Maximum zu seinem Minimum erforderliche Zeitdauer undo und/1 Konstanten sind, die von dem Maximalwert und dem Minimaiwert des Gesichtsfeld-Durchmessers abhängen.

2. Gerät nach Anspruch), bei dem die Einstellmittel durch Abgriffe von Potentiometern mit nichtlinear veränderlichen Widersta"dswcrten gebildet sind, dadurch geker.nzcivl.iiei. daß die Zeilsteuervorrichtung ein Motor (30) konstanter Drehzahl ist. tier die Verstellung der Abgriffe (25. 19. 41) bewirkt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen einer eine der Fokussierungs-Elektroden bildenden Hilfsanode (.SVl) und dem ihr zugeordneten Potentiometerabgriff (41) von einem Servomotor (38) und einem vor, diesem verstellbaren Transfoimalor (36) mit Verstell-Abgriff (37) gebildet ist. ' on dem der Hilfsanode (SA) Spannung zugeführt sviid.

Die Erfiiuhms' bezieht sieh auf ei:¹, Gerät /um koninuierlichen Andern des Gesichtsfeld-Durchmessers :iner Röntgen - Bildverstärker - Röhre, d. Ii. des )uichmesscis des auf die Gesamtfläche ihres Aus- !angs-l.euchtschirnis abgebildeten Teiles des Bildes ml ihrem Eingangsschirm, wobei die Bildverslär- ;er-Röhre mehrere Fokussierungs-Elektroden auf-.veist, /.u deren Spannungen tier elektronenoptische Mibi'idungsmaßstab in bekanntem Zusammenhang steht, mit einer Spannungsvolle und einer Spannungs-Steuereinrichtung, die Einstellmittel zum kontinuierlichen Verändern der den Fokussicrungs-Elcktroden zugeführten Spannungen und damit des Gesichtsfeld-Durchmessers aufweist.

Röntgcnstrahlen-Bildverstärker-Röhien besitzen im allgemeinen einen Vakuumkolben und einen Eingan iis- und einen Ausgangsschirm an dessen entgegengesetzten Enden, wobei verschiedene Sleucrelck-Iroden dazwischen vorgesehen sind, um ein Röntgenslrahlenbild, das auf dem Eingangsschirm gebildet wurde, auf den Ausgangsschirm als sichtbares Bild zu fokussieren. Im allgemeinen ist der Ausgangsschirm weitaus kleiner in seinen Abmessungen als der Einnangsschirm; letzterer besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 27,94 cm, während der ersteie einen Durchmesser von nur 2,54 cm besitzt. Wenn das auf dem Eingangsschirm erzeugte gesamte Bild auf dem Ausgangsschirm wiedergegeben wird, ist das Bild unter diesen Verhältnissen auf V₁₁ verkleinert, jedoch in der Leuchtstärke stark intensiviert. Wenn nur ein Teil des Eingangsbildes auf der gesamten Fläche des Ausgangsschirms wiedergegeben wird, ist das Ausgangsbikl weniger verkleinert, jedoch auch weniger intensiviert. Die Größe des Teils des Eingangsbildes, der als Ausgangsbild wiedergegeben wird, wird als Gesichtsfeld (oder einfach: das Feld) der Röhre bezeichnet; das Verhältnis der Eingangsbildgröße zu der Ausgangsbildgröße wird Verkleincrungsverhältnis genannt und mit Λ/ bezeichnet. Da die Größe des Ausgangsschirms bei einer bestimmten Röhre festgelegt ist, ist das Verkleincrungsverhältnis durch die Größe des Gesichtsfeldes bestimmt.

Es ist bereits ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt (französische Patentschrift I 493 ⁰OO), bei dem es durch Änderung der an die Elektroden angelegten Spannungen (vgl. »Röntgenblätter«, Jg. IN. I¹K-O. S. 85 bis 89) mittels manuell betätigter Stellglieder möglich ist, das Verkleinerungsverhältnis kontinuierlich zu variieren, so daß ein Ausgangsbi'u mit einer gewünschten Größe erhalten weiden kann. Die Technik, das Verkleincrungs\erhältnis kontinuierlich zu ändern, wird gewöhnlich als »Zooming« bezeichnet. Zooming ist eine sehr wirksame Technik bei der Betrachtung durch die RöntgenstrahK-n-BiIdverstärkerröhre. E-. sei angenommen, daß ein Prüfer die gesamte Fläche eines Objekts, beispielsweise den Brusthohlraum eines Patienten, auf dem Ausgangsschirm betrachtet. Wenn er wünscht, einen kleinen Teil des Brusthohlraums genau zu untersuchen, kann er das Bild mif dem Ausgangsschirm durch Erhöhung des Verkleinerungsverhälinisses vergrößern. Wenn das Verkleincrungsverhältnis beim Zooming geändert wird, bewegt sich jeder Punkt des Bildes auf dem Ausgangsschein von dem Zentrum des Schirms weg oder auf dieses zu. so daß der Prüfer den winzigen sich bewegenden Punkt des Bildes einfacher und genauer verfolgen und sehen kann, als wenn das BiItI stationär bleibt. Die Erfahrung zeigt, daß ein kleines Objekt an einem !'einliegenden On oiler ein Objekt an einem dunklen Oil kaum Aufmerksamkeit erregen kann, wenn es bewegungslos sieht, daß es jedoch, wenn es sich bewegt, leicht von dem Hintergrund unterschieden werden kann. Die Erscheinung, daß ein sich bewegendes Objekt einfacher beobachtet werden kann als ein stationäres, kann als »Aufspür-BeobachtiingseffekU bezeichnet

Zooming liefert diesen Aufspür-Bcob-•hiun"se!lekt bei Röntgenstrahlenuntersuchtung ton verschiedenen Objekten.

T-s ist selbstverständlich vorteilhaft, das Zooming ■ filier geeigneten Geschwindigkeit durchzuführen. Wie vorstehend erwähnt wurde, wird das Zooming lurch Änderung der an die Elektroden der Verstärkerröhre angelegten Spannungen durchgeführt. nie an die Anode und die Hilfsanode anzulegende c->annui!g '^sl jedoch sehr hoch, manchmal bis 20 kV, so daß es zur Regulierung der hohen Spannung 'irakisch unmöglich ist, ein Potentiometer in die mit den Elektroden verbundenen Gleich-Hochspannungsausoaiv'sschaltunii zu setzen. Da die an die Hilfsanode anzulegende Spannung nicht pulsieren darf (und dies ist bei "anderen Steuerelektrode.! der Fall), ist weiterhin ein GlätUingskondensaior mit einer großen Kapazität an der Ausgangsseite der Gieiehstrom-Enerliiequelle vorgesehen, um deren an die Hilfsanode an/i.lciiende Gleichspannung zu glätten. Wen- die Spannung d^er Gleichstrom-Energiequelle zum Zooniirtti Leündert wird, ist die entsprechende Änderung tier liihsanodenspannung auf Grund der Zeitkonstanten des Kondensators verzögert, wodurch sich eine Störung der Beziehung zwischen den Spannungen der verschiedenen Elektroden ergibt. Damit wird das Ausgangsbild wesentlich defokussiert und in seiner Auflösung verschlechtert.

Beim Zooming ändert sich die Größe des Bildes in umgekehrten Vei

sicht.fek Durchmessers von seinem Maximum /u seinem Minimum erforderliche Zeitdauer und« und b Konstanten sind, die von dem Maximal««.« und dem Minimalwert des Gesichtsfeld-Durchmes-

sers abhängen. . _r-

In einer vorteilhalten Ausfühningsform des t f ndungsgemäß ausgebildeten Geräts, be. dem die Einstellmittel durch Abgriffe ,on Potentiometer ml nichllinear veränderlichen Widerstandswerten geb.-

det sind, ist die Zeitsteuervorrichtung em Moto. konstanter Drehzahl, der die Verstellung der Abgrrfl bewirkt. Dabei ist vorzugsweise d.e Wirkvcrbindung zwischen einer eine der Fokuss.erungs-Elek.rodcn bildenden Hilfsanode und dem ihr zugeordneten In-

Verstell-Abgriff gebildet, von dem der Hilfsanode Spannung zugeführt wird.

Die Erfindung wird im folgende" «n Hand der Zeichnung an einem Ausfülr.ungsbe.sp.el naher e,-

^IäUiTg. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Bildverstärkerröhre, die in dem eründungsgemaß ausgetoldeten Gerät verwendet wird;

F ic. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehunu zwischen der Größe des S.chtfelcks der Röhre und der an deren Elektroden angelegten Span-

^nUF^giT'3 ist ein elektrisches Schaltbild der Steuer

„ach

weise von einem kleinen Feld zu einem größeren derart variiert wird, daß sich der Durehmesser des Sichtfeldes als lineare Funktion der verstrichenen Zeit ändert, ändert sich die Größe des Ausgangsbildes in dem größeren Feld mit größerem Verkleinerungsverhältnis mit einer geringeren Geschwindigkeit als in dem kleinen Feld mit kleinem Verkleinerungsverhältnis. In anderen Wor.cn. ein Punkt in einem Bild auf dein Ausgangsschirm bewegt sich in einem großen Feld radial langsamer als in einem kleineren Feld. Dies verwirrt nicht nur den Betrachter, sondern verschlechtert auch den Aufspür-Beohachuingseliekt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät /u schaffen, durch das eine optimale Änderungsgeschwindigkeit des Gesichtsfeld-Durchmessers und damit eine genaue Beobachtung von siJi bei Vergrößerung oder Verkleinerung des Gesichtsfeld-Durchmessers bewegenden Punkten ohne Verwirrung leicht er^tv""v;licrit wird.

zeigt.

In F i g. 1 ist eine Röntgenstrahlen-Bildveislärkerrohre dargestellt, die einen Vakuumkolben 11. einen Eingangsschirm 12 an einem linde der Röhre, eine erste Elektrode 13 mit einem Anschluß G 1. eine zweite Elektrode 14 mit einem Anschluß G'2. eine Hilfsanode 15 mit einem Anschluß .V/l, eine Anode 16 mit einem Anschluß A und einen Ausgangsschirm 17 an dem entgegengesetzten Ende der Röhre aufweist. Der Eingangsschirm 12 hat einen Durchmesser von beispielsweise 27.^l)4cm. der weit größer als der Durchmesser des Ausgangsschirms 17 von beispieK-45 weise 2,54 cm ist. Es ist bekannt, daß das auf dem F.mgangsschirin gebildete Röntgenstrahlenhild eines (nicht dargestellten) Objektes in einen dem Bild entsprechenden Elektronenstrahl umgewandelt wird und daß der Strahl durch die Elektroden 13 bis 16 auf 50 den Ausgangsschirm 17 fokussiert wird, um daiauf ein sichtbares Bild wiederzugeben, das dem Einntspricht, jedoch in seiner Größe verrin-

.11^ UV 1 v. ^

weist, div. über die Einstellmittel die a sieiungs-Elekimden liegenden Spannungen sei.... !ig zeitlich derart ändert, daß sieh auf Grund des bekannten Zusammenhanges zwischen diesen Spannungen und dem elektronenoptische!! Abbildungsmaßstai) der Gesichtsfeld-Durchmesser zeillich gemäß der Funktion

äiuiert, wo ί die seit Beginn des Änderungsablaufes verstrichene Zeit, T die für die Änderung des Ge-(oder einfach als 1 eld) bezeichnet, und das Veiliälinis der Größe des Eingangsbildes zu der Größe des Ausgangsbildes wird als Verkleinerungsverhällnis M

6c bezeichnet.

Die Größe des Feldes bzw. das Verkleinerungsver-Viä'iinis Λ·ί kann geändert werden, indem die an die Anschlüsse der Elektroden dei Röhre angelegten Spannungen in einer korrelieren Weise geändert

65 werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. wobei der Felddurchmcssei (in engl. Zoll) auf der Abszisse und die Spannungen an den Anschlüssen Gl. G 2 und SA auf tier Ordinate aufgetragen sind; dabei sind die

Spannungen an dem Anschluß SA auf der linken SeUe und die Gitterspannungen an den Anschlüssen G1 und G 2 an der rechten Seite des Diagramms aufgezeichnet. Wenn die Anodenspannung auf einem konstanten Wert gehalten wird, ist es durch Änderung der anderen Sleucrspannungen an dl. G 2 und SA. wie dies mit den entsprechend bezeichneten Kurven dargestellt ist, möglich, die Größe des Gesichtsfeldes auf dem Ausgangsschirm zu ändern; d. h.. es ist möglich, ein Bild zu erhalten, das dem Teil oder der Fläche des r.ingangsbildes. deren Durch messer auf der Abszisse abgetragen ist, entspricht und die gesamte Fläche des Ausgangschirms einnimmt.

Ein Beispiel einer Schaltung zum Ändern der an die Elektroden angelegten Spannungen ist in Fig. 3 dargestellt. Die Bezugsziffern A, SA, G1 und G 2 bezeichnen die Anschlüsse, die in F i g. 1 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Ein Schieber 19 eines Spannungsregulators 18 ist mit dem Anschluß G 1 verbunden und die einander gegenüberliegenden Enden des Spannungsregulators 18 mit der Sekursdärscitc eines Transformators 20. wobei eine Gleichrichterdiode 21. ein Glättungskondensator 22 und ein Erdungswiderstand 23 dazwischengeschaltet sind, in gleicher Weise ist der Schieber 25 eines Spaniiiüigsregulators 24, dessen einander gegenüberliegenden Enden an der Sekundärseite eines Transformators 26 liegen, mit dem Anschluß G 2 verbunden, wobei eine Gleichrichterdiodc 27, ein G'iältinigskondensator 28 und ein Erdungswiderstand 29 dazwischengeschaltet sind

Die

nnungsrcguiaUu. s 18 und 2^d regulieren

die an die Elektroden 13 bzw. 14 anzulegenden Spannungen. Die Transformatoren 20 und 26 sind jeweils mit ihren Primärwicklungen mit einer Wechselst romqucllc /. verbunden. Zum Betreiben der Spannungsregulatoren ist ein Motor 30 mit konstanter Drehzahl vorgesehen, der die Schieber 19 und 25 der Spannungsregulatoren mechanisch bewegt, um ihre Ausgangsspannungen zu regulieren. Der Aufbau der Regulatoren stellt einen wesentlichen Teil der Erfindung dar und wird noch im einzelnen beschrieben.

Zwischen die Wcchsclstromqucllc /. und den Motor 30 ist ein Umschalter 31 zur Bestimmung der Drehrichtung des Motors eingesetzt.

Wie vorstehend erwähnt wurde, sind die an die Anode 16 und die Hilfsanode 15 anzulegenden Spannungen sehr viel größer als die Spannungen, die an den Elektroden 13 und 14 liegen: daher ist es praktisch unmöglich, einen Spannungsrepulator in die Ausgangsschaltung des Transformators einzusetzen, der zwischen der Quelle und den Anschlüssen A und SA liegt, wie es bei den Anschlüssen Gl und G2 der Fall ist. Daher ist der Anschluß .SVi der Hilfsanode 15 über eine Scricnschahung eines Sehutzwiderstandcs 33 und einer Gleichrichterdiodc 34 mit einem p;!ia!k-!en GlälUmgskondensator 35 mit der Sckund.iiseUe eines Transformators 32 verbunden. Die Primärseite des Transformators 32 ist mit der Wcchsclstromqucllc L verbunden, wobei ein veränderlicher Transformator 35 dazwischen eingesetzt ist. dessen Schieber 37 von einem Servomotor 38 gesteuert wird. Ein Scrvo-Verstärkcr 39 besitzt Spannungsregulatoren 40 und 48. die den vorstehend erwähnten Spanniingsregulatnren 18 und 24 gleich sind. Der Verstärker 39 verstärkt die Differenzspannung zwischen Schiebern 41 und 49 und steuert die an den Servomotor 38 anzulegende Arbeitsspannung. Der Schieber 41 des Regulators 40 wird von dem Motor 30 gesteuert, der auch die Schieber 19 und 25 der Regulatoren 18 und 24 steuert. Dadurch wird eine dem durch den Regulator 40 eingestellten Widerstand entsprechende Spannung an den Anschluß SVi angelegt, wie noch im einzelnen beschrieben wird

Der Anschluß/1 der Anode 16 ist über einen Schutzwiderstand 43, eine Gicichridilerdiodc 44 und

ίο einen Glättungskondensator 45 mit der Sekundärseitc eines Traiistormators 42 verbunden. Die Primarseite des Transformators 42 ist mit einem \ariablen Transformator 46 verbunden, der seinerseits mit der Wcchselstromquelle /. verbunden ist. Der Schieber 47 des variablen Transformators ist von Hand bewegbar, um 'lic Anodenspnnnung auf einen vorbestimmten festen Wert einzustellen.

F i g. 4 zeigt den Einzelaufbau des Spannungsregulalors 18. Dsc anderen Spannungsrcgulatorcn bcsit-

ϊο zen den gleichen Aufbau wie der Regulator 18, so daß es ausreicht, den Aufbau des Regulators 18 repräsentativ für die anderen Regulatoren zu beschreiben. Der Regulator 18 besitzt eine Anzahl von in Serie liegenden Abschnittswiderständen r-1, r-2.

r-i . .. i-n mit verschiedenen vorbestimmten Widerstanciswcrtcn, wobei der Schieb». 1 19 längs der Scrienschaltung bewegbar ist, so daß die davon abgenommene Spannung an den Anschluß G 1 angelegt wird. Die Widerstandswerte dieser Abschnittswiderstände sind derart gewählt, daß sich die beim Bewegen des Schiebers von jedem der Regulatoren abgenommene Spannung in einer korrcliertcn Weise 711 den Spannungen von den anderen Regulatoren ändert, um verschiedene Größen des Gesichtsfeldes (nach F i g. 2) zu bilden. Genauer gesagt, solange siv.li der Schieber längs einem der Abschnittswidersliinde bewegt, ändert sich die davon abgenommene Spannung linear: wenn der Schieber sich in einem benachbarten Abschniltswidcrstand bewegt, ändert sich die Spannung linear jcJoch mit einer unterschiedlichen Neigung. Die Widerstandswerte der Widerstände sind derart gewählt, daß diese kurzen Abschnittlinien mit unterschiedlichen Neigungen oder Steigungen annähernd den Kurven Gl, G 2 und .SVl der Fig. 2 entsprechen: wie leicht festzustellen ist. wird eine um so genauere Annäherung an die Kurven erhalten, je mehr Abschnittswiderstände vorgesehen sind.

Die WidcTstamlswcrtc sind derart vorhcstimmt.

daß die Änderung der an die Elektroden angelegten Spannungen jeden Punkt des Ausgani;sbildes dazu bringt, sich mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit zu bewegen, wenn sich die Größe des Feldes ändert.

Wenn die Lineal abmessung eines Objekts auf derr Eingangsschirm A und die Lnearabmessunu des BiI des dieses Objekts auf dem Ausgangsschirm ν ist. er gibt sich folgende Gleichung:

A M

wobei Λ/ das vorstehend erwähnte Vcrkleinenings verhältnis ist. Wenn der Gesichtsfeld-Durchmesse als Funktion der verstrichenen Zeit 1 mit /(/) ausge drückt wird, ergibt sich

setzt, erhalt man

⁽³⁾

■■ ■ ι inHinVnit der linearen Grölte χ

Die Andcrunpsgcschwindipkc t der imearen ur

des Ausgangsbildes b im Zoom-_{ng ka}„_n zei.hc

Ablcitung von ν erhalten winden _bMlwichtiRt

Wie vorstehend erwähn twurf., .* ^¹™¹¹^ di/dx konstant zu halten I πd.uj. Bcdmymj z^ füllen, muß der Wert λ d.L tolgcnüe form

sind Aus den sind. Aus

\t

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wobei λ und /'willkurhch

Glcichungcn (3) und (4) trgim situ

/(O

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Sichtfcldcs in SiehU de_s

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Dbcrcinstimmung m t deJ
(5) möglich, d.e Änderung gc
ßangsbildcs konstant/u nanu.

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■ !tu Mcm und seine minimale Größe

sichtsfcldcs 27,94 cm _ unü seη _h .

12,7 cm betrag« und die ZeU_; ^d _m^™'_m^_akn das Ges-chtsfe.d VCH₁ der rna«m^n »' ™«··« Große zu andern, / ist. crym b

^cnving^:

6 /
55 Γ

die kleineren Feldern zugeordnet sind, niedriger und die WidersUmdswerle der Widerstände, die zu größeren Feldern gehören, größer als sie es sein würden, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des lekldurchrncssers konstant wäre, so daß die Änderungsraten der an die Flektroden für kleinere Felder antielegten Spannungen kleiner werden und die liir größere Felder größer werden. Mit anderen Worte;., die Widerslandswerte der AbschniUswiderslände sind derart gewählt, daß für gleiche Bewegungsgeschwindigkeit des Schiebers sich die Spannung, die von den Widerständen abgenommen wird, die kleinere Felder bewirken, mit einer kleineren Rate ändert und daß sich die Spannung, die von den Widerständen abgenommen wird, die größere Felder bewirken, sich mit einer größeren Rate ändert.

^ao Durch die Erfindung wird somit vollständig die Aufgabe gelöst, ein neues und verbessertes derät zum kontinuierlichen Ändern der Größe des desiehtsfeldes einer Röntgenstrahlen-BiklverstärV.erröhre x.u schaffen. Obgleich nur ein Ausfülminti^ei- »5 spiel des erfindungsgemäßen Systems veranschaulicht und beschrieben wurde, können viele Änderungen daran vorgenommen weiden.

Durch die Erfindung wird ein System zum k iui nuierlichen Ändern der Größe des Feldes cmei Röntgenstrahlen-Bildvcrstärkerröhrc geschaffen, be dem die an die Elektroden der Röhrc angeleyiei Spannungen derart gesteuert werden, daß sich Ji' Größe des Siehtfeldes der Röhrc in einer Wein ;^;.n dert. daß jeder Punkt des Ausgangsbildes der K·" sich in einer im wesentlichen konstanten desch\> ■■.< digkeit bewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gerät zum kontinuierlichen Ändern des Ge- »ichtsfeld-Durchmessers einer Röntgen-Bildver-•ilärker-Röhre, d. h. des Durchmessers des auf die Gesamtflache ihres Ausgangs-Leuchtschirms abgebildeten Teiles des Bildes auf ihrem Eingangsschirm, wobei die Bildverstärker-Röhre mehrere Fokussierungs-Elektroden aufweist, zu deren Spannungen der elektronenoptische Abbildungsinaßsiab in bekanntem Zusammenhang steht, mit einer Spannungstiuellc und einer Spannungs-Steuereinrichtung, die Einstellmittel zum kontinuierlichen Verandern der den Fokussierungs-Elektroden zugcfühiten Spannungen und damit der Gesichtsfeld-Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaniiungs-Steuereinrichtung eine Zeitsteuervorrichtung (30) aufweist, die über die Einstellmittel (25. 19, 41) die den Fokussierungs-Elektroden (Gl, G2, SA) liegenden Spannungen selbsttätig zeitlich derart ändert, daß sich auf Grund des bekannten Zusammenhanges zwischen diesen Spannungen und dem elektronenoptischen Ahbildungsmaßstab der Gesichts! eld-Diirchmessei zeitlich gemäß der Funktion