DE2128764C3 - X-ray diagnostic apparatus with a device comprising a servomotor for regulating the high voltage applied to the X-ray tube - Google Patents

X-ray diagnostic apparatus with a device comprising a servomotor for regulating the high voltage applied to the X-ray tube

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DE2128764C3 DE19712128764 DE2128764A DE2128764C3 DE 2128764 C3 DE2128764 C3 DE 2128764C3 DE 19712128764 DE19712128764 DE 19712128764 DE 2128764 A DE2128764 A DE 2128764A DE 2128764 C3 DE2128764 C3 DE 2128764C3
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Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß bei verhältnismäßig niedrigen Hochspannungen sowohl ein Absinken als auch ein Ansteigen der Dosis in Abhängigkeit vom Röntgenröhrcnstrom bei konstantem mAs-Produkt weitgehend vermieden wird, daß also die Dosis bei konstantem mAs-Produkt in Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom auch bei niedrigen Hochspannungen weitgehend konstant verläuft.The invention is therefore based on the object of providing an X-ray diagnostic apparatus according to the preamble of claim 1 so that at relatively low high voltages both a A decrease as well as an increase in the dose as a function of the X-ray tube current at constant mAs product is largely avoided, so that the dose is dependent on a constant mAs product of the X-ray tube current is largely constant even at low high voltages.

Der Lifindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein konstanter Dosisverlauf erzielt werden kann, wenn der Istwert der Hochspannung, nach dem die Regelung erfolgt, derart zwischen dem Mittelwert (Fig. 1) und dem Spitzenwert (Fig.3) liegt, daß die Dosis bei konstantem mAs-Produkt mit zunehmendem Strom weder ansteigt (Fig.2) noch abfällt (Fig.4), sondern etwa konstant verläuft.The life-finding is based on the knowledge that a constant dose curve can be achieved if the actual value of the high voltage, according to which the regulation takes place in such a way between the mean value (Fig. 1) and the peak value (Fig.3) that the dose is at constant mAs product with increasing current neither increases (Fig. 2) nor decreases (Fig. 4), but runs roughly constant.

Die der Erfindung zugrundeliege xle Aufgabe ist demgemäß g-clöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Ausbildung.The xle object on which the invention is based is accordingly solved by that in the characterizing part of the claim specified training.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der F i g. 5 und b naher erläutert.The invention is illustrated below with reference to FIGS. 5 and b explained in more detail.

In der Fi g. 5 sind schematisch die für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Rönigendiagnostikapparates dargestellt. Der Röntgendiagnostikapparat enthalt einen Hochspannungserzeuger 1. der aus einem Hochspannungstransformator, einem Hochspannungsgleichrichter und Stellmittel für die Hochspannung an einer Röntgenröhre 2 besteht. Zur Bik'jng des der I iochspannung an der Röntgenröhre 2 entsprechenden Istwerts dient ein Spannungsteiler aus Widersländen 3 und 4. Am Widerstand 4 ist eine Spannung abgegriffen, die proportional zur Hochspannung verläuft und die über einen Verstarker 5 und einen Spit/cnwertgleichrichter 6 die Aufladung eines Kondensators 7 bewirkt. Die Spannung am Kondensator 7 wird über einen Widerstand ti einem Additionspunkt 9 zugeführt, dem über einen Widerstand 10 ferner eine von einem Sollwertgeber 11 abgegriffene, dem Sollwert der Hochspannung entsprechende Spannung zugeführt wird. Die beiden dem Additionspunkt 9 zugeführien Spannungen haben entgegengesetzte Polarität, so daß dann, wenn der Istwert der Hochspannung gleich dem Sollwert ist, am Eingang 12 eines Verstärkers 13 keine Spannung liegt. Der Verstarker t3 steuert eincii Stellmotor 14, der auf den Hochspannungserzeuger 1 im Sinne eines Ausgleichs des Istwertes der Hochspannung an den am Sollwertgeber 11 eingestellten Sollwert einwirkt.In Fi g. 5 the essential parts of a roenig diagnostic apparatus for the explanation of the invention are shown schematically. The X-ray diagnostic apparatus contains a high-voltage generator 1, which consists of a high-voltage transformer, a high-voltage rectifier and adjusting means for the high voltage on an X-ray tube 2. A voltage divider made up of resistors 3 and 4 is used to increase the actual value corresponding to the high voltage on the X-ray tube 2. A voltage is tapped off at the resistor 4 which is proportional to the high voltage and which is charged via an amplifier 5 and a peak value rectifier 6 a capacitor 7 causes. The voltage at the capacitor 7 is fed via a resistor ti to an addition point 9, to which a voltage corresponding to the setpoint value of the high voltage and tapped off by a setpoint generator 11 is also fed via a resistor 10. The two voltages supplied to the addition point 9 have opposite polarity, so that when the actual value of the high voltage is equal to the nominal value, there is no voltage at the input 12 of an amplifier 13. The amplifier controls t3 eincii servomotor 14, acting on the high-voltage generator 1 in terms of a balance of the actual value r de high voltage to the set at the reference value generator 11 setpoint.

Der Kondensator 7 und ein ihm zugeordneter Entladekreis, der die Widerstände 8, 10 und 11 enthält, sind so bemessen, daß die am Kondensator 7 liegende Spannung, die· den Istwert verkörpert, nach dem die Hochspannungsregelung erfolgt, zwischen dem Spitzen- und dem Mittelwert der Hochspannung liegt, und zwar derart, daß die Dosis bei konstantem mAs-Produkt mit zunehmendem Strom trotz der zunehmenden Welligkeit der Hochspannung etwa konstant bleibt.The capacitor 7 and a discharge circuit assigned to it, which contains the resistors 8, 10 and 11, are dimensioned so that the voltage across the capacitor 7, which embodies the actual value after which the High voltage regulation takes place between the peak and the mean value of the high voltage, in such a way that the dose at constant mAs product remains approximately constant with increasing current despite the increasing ripple of the high voltage.

In der Fig 6 ist voll ausgezogen der Verlauf der Spannung am Widerstand 4 des Spannungsteilers, der dem Verlauf dar Hochspannung an der Röntgenröhre 2 entspricht, und gestrichelt der Verlauf der Spannung am Kondensator 7 dargestellt. Der Stellmotor 14 bewirkt wegen der Trägheit des Regelkreises eine Einstellung der Hochspannung auf den Mittelwert der Spannt ng am Kondensator T. der in der I-" i g. 6 mit U\ bezeichnet ist und der über dir Spannung UZ liegt, die dem Mittelwert der Hochspan nung an der Röntgenröhre 2 entspricht. Durch die Dimensionierung des Entladekreises des Kondensators 7 und des Kondensators 7 selbst ist der Verlauf der Dosis in Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom bei konstantem mAs-Produkt im unteren Hochspannungsbereich festgelegt. Diese Bauelemente können daher so dimensioniert werden, daß die Dosis bei konstantem mAs-Produkt auch im unteren Hochspannungsbereich trotz schwankender Welligkeil der Röntgenröhrenspannung weitgehend konstant verläuft.In FIG. 6, the curve of the voltage across the resistor 4 of the voltage divider, which corresponds to the curve of the high voltage on the X-ray tube 2, is shown in full lines, and the curve of the voltage across the capacitor 7 is shown in dashed lines. Due to the inertia of the control circuit, the servomotor 14 causes the high voltage to be set to the mean value of the voltage ng on the capacitor T. which is denoted by U \ in I- "i g. 6 and which is above the voltage UZ , which is the mean value of the High voltage at the X-ray tube 2. The dimensioning of the discharge circuit of the capacitor 7 and the capacitor 7 itself defines the course of the dose as a function of the X-ray tube current with a constant mAs product in the lower high voltage range Dose with constant mAs product is largely constant even in the lower high voltage range despite the fluctuating wavy wedge of the X-ray tube voltage.

In der Praxis ist es ausreichend, wenn der Verlauf der Dosis in Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom bei einer mittlerer Hochspannung von /. B. etwa bO kV konstant ist. Die dabei auftretenden leichten Abweichungen dieses Verlaufs vom konstanten Verlaii! bei unter dieser m itlcrcn Spannung liegenden Hochspannungen sind praktisch ohne Bedeutung.In practice it is sufficient if the course of the Dose as a function of the X-ray tube current at an average high voltage of /. B. about bO kV is constant. The slight deviations of this course from the constant Verlaii! at High voltages below this intermediate voltage are practically of no importance.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Hochspannung das vom Istwertgeber gelieferte Signal Patentansprüche: ""Halteten «* dabei zunächst zwei Möglich-High voltage the signal supplied by the actual value encoder. 1. Röntgendiagnostikapparat mit einer aus einem keiten an. Im einen Fall entspricht das vom Istwertgeber Istwertgeber und einem Sollwertgeber für die 5 gelieferte Signal dem Sp,t^wert der H^hspannung Hochspannung, einer Vergleichsanordnung für die und im anderen FaJl dem Mittelwert In beiden Fallen vom 1st- und Sollwertgeber gelieferten Signale und werden jedoch be. verhältnismäßig n.edngen Hocheinem von der Vergleichsanordnung gesteuerten spannungen keine optimalen,Verhaltnisse erzielt
Stellmotor zum Angleich des Istwerts an den i„ der F i g. 1 ist der zeitliche Verlauf der Rontgenroh-Sollwert bestehenden Einrichtung zur Regelung der io renspannung für einen Drehstrom-Sechspuls-Rontgenan der Röntgenröhre liegenden, wellenförmig diagnostikapparat wiedergegeben..Gestrichelt .st dabei verlaufenden Hochspannung während der Anferti- eine Hochspannung vonι 25 kV eingezeichnet Die gung einer Röntgenaufnahme, dadurch ge- Fig. 1 entspricht dem Fall, be. dem die Regelung der k e η η ζ e i c h η e t, daß der Istwertgeber (4 bis 8) so Hochspannung auf den Mittelwert erfolgt Die Well.gausgebildet ist, daß das von ihm der Vergleichsan- 15 keil der Hochspannung hangt ""Bereich kleiner Ordnung (9, 13) zugeführte Signal einer zwischen Röntgenröhrenströme bis zu etwa 10OmA hauptsächdem Mittel- und dem Spitzenwert der Hochspan- Hch von der Größe der Kabelkapazitat ab una ist bei nung liegenden Spannung entspricht, die so gewählt vorgegebener Kabeikapazität um so großer, je größer ist, daß die Dosis bei konstantem mAs-Produkt in der Röntgenröhrenstrom ist. Es sei angenommen, daß Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom etwa kon- 20 im Zeitpunkt Λ der Röntgenrohrenstrom von einem stant verläuft. kleinen auf einen größeren Wert umgeschaltet worden1. X-ray diagnostic apparatus with one of a kind. In one case the signal supplied by the actual value transmitter and a setpoint transmitter for the 5 corresponds to the Sp, t ^ value of the high voltage high voltage, a comparison arrangement for the and in the other case to the mean value however be. relatively dependent on the voltages controlled by the comparison arrangement, no optimal conditions are achieved
Servomotor to adjust the actual value to the i "der F i g. 1 shows the course over time of the Rontgenroh setpoint existing device for regulating the io rens voltage for a three-phase six-pulse X-ray located on the X-ray tube, undulating diagnostic apparatus reproduced..Gastrichelt .st it running high voltage during the preparation a high voltage ofι 25 kV is drawn an X-ray image, thereby FIG. 1 corresponds to the case, be. which the control of the ke η η ζ calibrate η et that the actual value transmitter (4 to 8) takes place so high voltage on the mean value. 9, 13), a signal supplied between X-ray tube currents up to about 10OmA, mainly the mean and the peak value of the high voltage, corresponds to the size of the cable capacitance and the voltage lying at voltage, the greater the greater, the greater the predetermined cable capacitance, that the dose at constant mAs product is in the x-ray tube current. It is assumed that the dependence on the X-ray tube current is approximately constant at the time Λ of the X-ray tube current. small value has been switched to a larger value 2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, ist. Demgemäß steigt die Welligkeit der Hochspannung dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber einen an. wie dies aus der Fig. 1 hervorgeht. Da die Dosis Kondensator (7) enthält, dem eine der Hochspan- exponentiell von der Hochspannung an der Röntgennung entsprechend verlaufende Spannung zur 25 röhre abhängt, steigt sie bei den der F1 g. 1 zugrundche-Aufladung zugeführt wird, und der im Hinblick auf genden Verhältnissen, d. h. bei der Regelung der seinen Entladekreis dem gewünschten Istwertsignal Hochspannung auf den Mittelwert, m:t zunehmendem entsprechend bemessen ist. Römger-röhrenstrom auch bei konstantem mAs-Produkt leicht an. In der F i g. 2 ist der Verlauf der Dosis D2. X-ray diagnostic apparatus according to claim 1 is. Accordingly, the ripple of the high voltage increases characterized in that the actual value transmitter has a. as can be seen from FIG. Because the dose Capacitor (7) contains one of the high voltage exponentially from the high voltage on the X-ray the corresponding voltage to the tube depends, it increases with that of the F1 g. 1 underlying charge is supplied, and in view of the conditions, d. H. in regulating the its discharge circuit the desired actual value signal high voltage to the mean value, m: t increasing is sized accordingly. Römger tube current even with a constant mAs product slightly on. In FIG. 2 is the course of dose D. 30 in Abhängigkeit vom Röntgenrohrenstrom / für diesen30 depending on the X-ray tube current / for this Fall dargestellt. Weiterhin weicht der Spitzenwert derCase shown. Furthermore, the peak value gives way to the Inder DT-AS 11 43 593 ist ein Röntgendiagnostikap- Röntgenröhrenspannung in unzulässiger Weise von parat mit Mitteln zur Regelung der an der Röntgenröh- dem eingestellten Sollwert ab.In the DT-AS 11 43 593 is an X-ray diagnostic cap X-ray tube voltage in an impermissible way of at the ready with means for regulating the setpoint set on the X-ray tube. re liegenden Hochspannung während der Anfertigung Erfolgt eine Regelung der Hochspannung auf ihrenre lying high voltage during production, the high voltage is regulated on their einer Röntgenaufnahme, die aus einem Istwertgeber 35 Spitzenwert, so ergeben sich die in den F i g. 3 und 4 und einem Sollwertgeber für die Hochspannung, einer wiedergegebenen Verhältnisse. Der F i g. 3 liegt eben-Vergleichsanordnung für die vom Ist- und Sollwertge- falls die Annahme zugrunde, daß im Zeitpunkt M der ber gelieferten Signale und eine·· von der Vergleichsan- Röntgenrohrenstrom von einem kleinen auf einen Ordnung gesteuerten Einrichtung zum Angleich des größeren Wert umgeschaltet worden ist. Aus der F i g. an X-ray image, the peak value from an actual value transmitter 35, then the results shown in FIGS. 3 and 4 and a setpoint generator for the high voltage, a reproduced relationship. The F i g. 3 lies level comparison arrangement for the actual and nominal value likelihood the assumption that at time M the About delivered signals and one ·· of the comparison tube current from one small to one Order-controlled device to adjust the larger value has been switched. From FIG. 3 Istwerts an den Sollwert bestehen, beschrieben. Bei 40 geht hervor, daß der Spitzenwert der Röntgenröhrendiesem Röntgenapparat erfolgt die Ausregelung von spannung zwar mit dem Sollwert übereinstimmt, daß Schwankungen der Röntgenröhrenspannung auf elek- aber beim Zunehmen der Welligkeit der Hochspannung tronischem Wege, d. h. praktisch trägheitslos. Der bei der Erhöhung des Röntgenröhronstroms im Bereich Istwert für die Röntgenröhrenspannung ist dabei immer kleiner Röntgenröhrenströme die schraffiert gezeichnegleich dem Augenblickswert. 45 ten Flächen größer werden. Demgemäß nimmt die3 Actual value exist at the setpoint, described. At 40 it appears that the peak value of the X-ray tube is this X-ray apparatus, the adjustment of voltage takes place although that corresponds to the setpoint Fluctuations in the X-ray tube voltage to electrical but with an increase in the ripple of the high voltage tronic way, d. H. practically inertia. The one in increasing the x-ray tube current in the area The actual value for the X-ray tube voltage is always smaller than the X-ray tube currents that are shown in the hatched area the instantaneous value. 45 th areas are getting bigger. Accordingly, the Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagno- Dosis D mit zunehmendem Röntgenröhrenstrom / bei stikapparat gemäß dem Oberbegriff des Patentan- der Regelung der Hochspannung auf ihren Spitzenwert spruchs 1, der sich von dem bekannten Röntgendiagno- ab (F i g. 4).The invention relates to an X-ray diagnostic dose D with increasing X-ray tube current / with stikapparat according to the preamble of the patent and regulation of the high voltage to its peak value claim 1, which differs from the known X-ray diagnostic (FIG. 4). stikapparat dadurch unterscheidet, daß die Ausregelung In der Praxis ist es erwünscht, daß die Dosis beistikapparat differs in that the leveling In practice it is desirable that the dose at von Schwankungen der Röntgenröhrenspannung nicht 50 konstantem mAs-Produkt unabhängig vom eingestellelektronisch, sondern elektromechanisch durch einen ten Rönlgenröhrenstrom ist, daß sie also in Abhängig-Stellmotor erfolgt. Dadurch wird die Verwendung einer keit vom Röntgenrohrenstrom etwa konstant verläuft, umfangreichen elektronischen Schaltung mit hochspan- In diesem Fall erhält man eine Filmschwärzung, die nungsfesten Bauelementen vermieden. Dabei wird praktisch unabhängig vom eingestellten Röntgenröhjedoch die Welligkeit der Hochspannung an der 55 renstrom ist, so daß die Einstellung des Röntgendiagno-Röntgenröhre wegen der Trägheit der mechanisch stikapparates wesentlich vereinfacht ist.
bewegten Teile nicht vollständig ausgeregelt. Es sei noch erwähnt, daß das geschilderte Regelpro-of fluctuations in the X-ray tube voltage is not 50 constant mAs product independent of the electronic setting, but electromechanical by a th X-ray tube current, so that it takes place in dependent servomotor. As a result, the use of a speed from the X-ray tube current is approximately constant, extensive electronic circuit with high-voltage In this case, film blackening is obtained, which avoids voltage-proof components. In this case, the ripple of the high voltage on the 55 renstrom is practically independent of the set X-ray tube, so that the setting of the X-ray diagnostic X-ray tube is significantly simplified because of the inertia of the mechanical stikapparates.
moving parts not fully regulated. It should also be mentioned that the rule pro- Die Verwendung eines Stellmotors zur Hochspan- blem praktisch nur bei relativ niedrigen Werten der nungsregelung ist bei einem Röntgenapparat aus der Hochspannung von etwa 25 bis 80 kV eine Rolle spielt. DT-AS 10 43 476 bekannt. 60 Bei hohen Hochspannungswerten in der Nähe von etwaThe use of a servomotor for high-tensioning is practically only possible with relatively low values of the Voltage regulation plays a role in an X-ray machine from the high voltage of around 25 to 80 kV. DT-AS 10 43 476 known. 60 At high high voltage values in the vicinity of about Die Welligkeit der Hochspannung an der Röntgen- 125 kV sind die prozentualen Hochspannungsschwanröhre hängt bei einem Röntgendiagnostikapparat kungen, die durch die Welligkeit der Hochspannung davon ab, ob der Apparat mit Einphasen-Wechselstrom bedingt sind, so gering, daß sich die Dosis sowohl bei oder mit Drehstrom betrieben wird und ist ferner durch den der F i g. 1 zugrundeliegenden als auch bei den der die Art des Hochspannungsgleichrichters bestimmt. Bei 65 Fig. 3 zugrundeliegenden Regelverhältnissen in Abeinem Röntgendiagnostikapparat der genannten Art hängigkeit vom Röntgenrohrenstrom infolge der tritt das Problem auf, auf welchen Wert die Hochspan- Veränderung der Welligkeit der Hochspannung praknung geregelt werden soll, d.h. welchem Wert der tisch nicht ändert.The ripple of the high voltage on the X-ray 125 kV is the percentage of the high voltage swan tube depends on an X-ray diagnostic apparatus caused by the ripple of the high voltage on whether the apparatus are conditioned with single-phase alternating current, so low that the dose is both at or is operated with three-phase current and is also supported by the FIG. 1 as well as the determines the type of high voltage rectifier. With 65 Fig. 3 underlying control relationships in Abeinem X-ray diagnostic apparatus of the type mentioned dependence on the X-ray tube current as a result of the The problem arises as to what value the high-voltage change in the ripple of the high-voltage praknung should be controlled, i.e. which value the table does not change.
DE19712128764 1971-06-09 1971-06-09 X-ray diagnostic apparatus with a device comprising a servomotor for regulating the high voltage applied to the X-ray tube Expired DE2128764C3 (en)

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