DE2223371A1

DE2223371A1 - Roentgendiagnostikapparat mit einer regeleinrichtung fuer die roentgenroehrenspannung

Info

Publication number: DE2223371A1
Application number: DE19722223371
Authority: DE
Inventors: Hans Grasser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1973-11-29
Also published as: FR2184732B1; JPS4950884A; DE2223371B2; US3828194A; JPS5750036B2; FR2184732A1

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 8. Mai 1972

Henkestraße 127

YPA 72/5067 Tp/Kam

Röntgendiagnostikapparat mit einer Regeleinrichtung für die Röntgenröhrenspannung /

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat mit einer Regeleinrichtung für die Röntgenröhrenspannung.

Durch die deutsche Patentschrift 946 250 ist ein Röntgendiagnostikapparat bekannt, bei dem zur Regelung der Röntgenröhrenspannung in Reihe mit der Röntgenröhre zwei Regelröhren geschaltet sind, die als veränderliche Widerstände wirken. Die Widerstände der Regelröhren werden von zwei Vergleichsgliedern in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert der Röntgenröhrenspannung so gesteuert, daß Abweichungen des Istwerts der Röntgenröhrenspannung vom Sollwert automatisch, ausgeglichen werden. Nachteilig ist bei diesem Röntgendiagnostikapparat, daß die Verlustleistung, in den Regelröhren verhältnismäßig groß ist und daß eine Anwendung der bekannten Regelanordnung im Niederspannungskreis nicht möglich ist, daß also die

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Anforderungen an die Spannungsfestigkeit der Bauelemente der Regelanordnung groß sind. Insbesondere bei kleineren Röntgendiagnostikapparaten, z.B. bei fahrbaren Einheiten, ist das bekannte Prinzip wegen des großen schaltungstechnischen Aufwands praktisch nicht anwandbar.

Bei den bekannten fahrbaren Röntgendiagnostikapparaten sind Mittel zur Anpassung des Röntgendiagnostikapparats an das Speisenetz vorgesehen, die einen dem Hochspannungstransformator vorgeschalteten Stelltransformator enthalten. Der Stelltransformator wird dabei von Hand der Netzspannung und gegebenenfalls dem Netzinnenwiderstand entsprechend eingestellt. Diese Einstellung ist beim Wechsel der Anschlußsteckdose jedesmal neu vorzunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgendiagnostikapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine einfache und mit geringer Verlustleistung behaftete Regeleinrichtung aufweist, die auch im Niederspannungskreis angewendet werden kann, und die besonders gut benutzbar ist, wenn der Röntgendiagnostikapparat fahrbar ist, so daß keine manuelle Anpassung an die Netzleerlaufspannung und den Netzinnenwiderstand erforderlich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Speiseeinrichtung für die Röntgenröhre einen Kondensator und ein Vergleichsglied für eine dem Istwert der Röntgenröhrenspannung ent-· sprechende Spannung und eine den Sollwert der Röntgenröhrenspannung verkörpernde Spannung enthält, durch das vor dem Kondensator liegende Schaltmittel zum Unterbrechen der Kondensatorladung beim Erreichen einer oberen Kondensatorspannung und nach dem Kondensator liegende Schaltmittel zum Abschalten der Röntgenröhre beim Erreichen einer unteren _φ Grenze der Kondensatorspannung steuerbar sind und durch das die Wiederanschaltung des

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Kondensators und der Röntgenröhre beim Erreichen einer Kondensatorspannung in der Nähe -der dem Sollwert der Röntgenröhrenspannung entsprechenden Kondensatorspannung durch die Schalt-' mittel bewirkt wird. Beim erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikapparat wird die Röntgenröhrenspannung durch zwei Schalter geregelt, die lediglich zwei Zustände, nämlich einen niederohmigen und einen hochohmigen Zustand, einnehmen. Die Verlustleistung ist daher im Vergleich zum Stand der Technik sehr gering. Die Grenzen, innerhalb deren die Röntgenröhrenspannung schwanken kann, können sehr klein eingestellt werden. Die Regelanordnung des erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikapparats ist auch im Primärkreis des Hochspannungstransformators ein-, schaltbar, so daß keine hochspannungsfesten Bauelemente erforderlich sind.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung, bei der auf die Einschaltung der Regeleinrichtung in den Hochspannungskreis verzichtet ist, besteht darin, daß bei einem Röntgendiagnostikapparat mit einem Netzgleichrichter und einem diesem nachgeschalteten, den Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichter der Kondensator parallel zum Wechselrichtereingang liegt. In diesem Fall kommt zu dem Vorteil des einfachen Aufbaus und des schnellen und zuverlässigen Arbeitens der Regelanordnung noch der Vorteil hinzu, daß der Hochspannungstransformator in seinem Gewicht gegenüber dem Stand der Technik dann wesentlich verkleinert werden kann, wenn er mit einer gegenüber der Netzfrequenz erhöhten Speisefrequenz betrieben wird."

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Röntgendiagnostikapparats nach der Erfindung und

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Fig. 2 und 3 den Spannungsverlauf an verschiedenen Stellen ' des Röntgendiagnostikapparats gemäß Fig. 1.

' Der in der Fig. 1 dargestellte Röntgendiagnostikapparat ist über schematisch dargestellte Klemmen 1 an ein Wechselspannungsnetz angeschaltet, das durch die Wechselspannungsquelle 2 und den Netzinnenwiderstand 3 verkörpert ist. Die Netzspannung wird

! durch eine,n Netzgleichrichter 4 gleichgerichtet. Die Ausgangs- \ spannung des Netzgleichrichters 4 ist einem Kondensator 5 über ! einen Schalter 6, vorzugsweise einen Halbleiterschalter, zugeführt. Die Spannung am Kondensator 5 dient zur Speisung eines !Wechselrichters 7> der die Eingangsspannung für die Primärwicklung 8 eines Hochspannungstransformators 9 liefert. Die Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators 9 ist einer Röntgenröhre 10 über einen Hochspannungsgleichrichter 11 zugeführt.

Zur Regelung der Röntgenröhrenspannung ist ein Vergleichsglied vorgesehen, das einen an einem Sollwertgeber 13 angeschlossenen Eingang 14 und einen Istwerteingang 15 besitzt. Am Istwerteingang 15 liegt eine an einem Spannungsteiler 16 abgegriffene (Spannung, welche der Spannung am Kondensator 5 proportional j ist. Das Vergleichsglied 12 besitzt zwei Ausgänge 17 und 18, idie am Wechselrichter 7 und am Schalter 6 angeschlossen sind.

ίDas Vergleichsglied 12 bewirkt über entsprechende Signale an seinen Ausgängen 17 und 18, daß der Schalter 6 geöffnet, d.h. hochohmig wird, wenn die Spannung am Eingang 15 und damit auch

!die Röntgenröhrenspannung eine obere Grenze erreicht, und daß J der Wechselrichter 7 stillgesetzt und damit die Speisung des :Hochspannungstransformators 9 vom Wechselrichter 7 bei an-Idauernder Aufladung des Kondensators 5 unterbrochen wird, wenn id.ie Spannung am Eingang 15 und damit die Röntgenröhrenspannung !einen unteren Grenzwert erreicht.

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In der Fig. 2 sind diese Verhältnisse dargestellt.. Die Fig. 2 zeigt voll ausgezogen den Verlauf der Spannung am Kondensator 5 und gestrichelt den Verlauf 'der Ausgangsspannung des Netzgleichrichters 4. Die beiden dargestellten Halbwellen dieser Ausgangsspannung haben dabei zwei verschiedene Scheitelwerte. In der Fig. 2 sind die drei Spannungen Ud, Uc2 und Uc3 dargestellt. Ud stellt dabei die obere Grenze der Speisespannung des Wechselrichters 7 dar, bei deren Erreichen der Schalter 6 durch das Vergleichsglied 12 geöffnet wird. Uc2 ist der Sollwert der Spannung am Kondensator 5 und Uc3 die untere Grenze der Speisespannung des Wechselrichters 7» bei deren Erreichen der Wechselrichter 7 durch das Vergleichsglied 12 stillgesetzt und damit die Speisung der Röntgenröhre unterbrochen wird.

Das Vergleichsglied 12 ist so eingestellt, daß der Schalter 6 nach seinem Öffnen beim Erreichen der Spannung Uc2 wieder geschlossen wird^und der Wechselrichter nach .seiner Stillsetzung beim Erreichen der Spannung Uc2 wieder in Betrieb genommen wird. Die Spannung am Kondensator 5 pendelt daher während einer Halbwelle der Ausgangsspannung des Netzgleichrichters 4 zwischen den Werten Ud und Uc3 hin und her.

Da der Wechselrichter 7 immer dann stillgesetzt wird, wenn die Spannung Uc3 unterschritten wird, besteht die Speisespannung der Primärwicklung 8 des Hochspannungstransformators 9 im wesentlichen aus Rechteckimpulsen, denen die sägezahnförmigen Anteile der Spannung am Kondensator 5 überlagert sand (Fig. 3). In der Fig. 3 sind der Übersichtlichkeit halber nur Rechteckimpulse gezeichnet. Die Breite dieser Rechteckimpulse und ihre Anzahl pro Halbwelle hängt dabei von der Güte des Netzes, d.h. von der Netzspannung und dem Netzinnenwiderstand ab. Je nie- ! driger die Netzspannung und je größer der Netzinnenwiderstand

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ist, um so weniger Energie gelangt während einer Periode an die Röntgenröhre. Die Abweichung der Speisespannung der Primärwicklung 8 des Hochspannungstransformators 9 und damit auch der Spannung an der Röntgenröhre 10 von ihrem Sollwert kann sehr gering gehalten werden. In der Fig.' 2 ist die Sägezahnkurve in vergrößertem Maßstab gezeichnet. Die eingestellte Röntgenröhrenspannung, d.h. der Scheitelwert dieser Röntgenröhren- : spannung, wird daher in hohem Maße konstant gehalten, so daß die Belichtung und die Güte der Aufnahme einwandfrei verwirklicht werden.

Würde man von der Steuerung des ¥echselrichters 7 vom Ausgang des Vergleichsglieds 12 absehen, so würde bei schlechten Netzen die Röhrenspannung unter ihren minimalen Wert (Uc3) absinken. Die Röntgenröhrenspannung würde in diesem Fall in unerwünschter Weise von dem gewünschten Spitzenwert abweichen.

Die Erfindung kommt mit der Verwendung von Ein- und Ausschaltern aus, so daß die Verlustleistung der Regelanordnung gering ist. Wegen des während einer Periode abschaltbaren Wechselrichters kann die Größe des Kondensators 5 verhältnismäßig klein gehalten werden. Auf hochspannungsfeste Bauelemente für die Regelanordnung kann verzichtet werden. Die Erfindung eignet sich daher besonders zur Anwendung bei fahrbaren Röntgen- '■ diagnostikapparaten. Wird die Frequenz der Speisespannung des Hochspannungstransformators durch entsprechende Bemessung des , Wechselrichters 7 gegenüber der Netafrequenz erhöht, so ergibt sich, wie eingangs schon erwähnt, eine Verkleinerung des Gewichtes und des Volumens des Hochspannungstransformators.

' Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, die Regelan- : Ordnung, die von den Bauelementen 5, 6, 12, 13 und 16 gebildet ι ist, im Hochspannungskreis der Röntgenröhre 10 anzuordnen.Auch in diesem Fall 1st die Verlustleistung in der Regelanordnung wegen

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ί der Verwendung eines Ein- und Ausschalters 6, der in diesem j Fall dann im Hochspannungskreis der Röntgenröhre 10 liegt, ■sehr gering. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung muß j anstelle des Wechselrichters 7 .im Hochspannungskreis der ! Röntgenröhre 10 nach dem Kondensator 5 ein weiterer Schalter angeordnet werden.

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Im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß der Schalter 6 beim Erreichen der Spannung Uc2 wieder geschlossen wird, es empfiehlt sich aber, während des sägezahnförmigen Verlaufs der Kondensatorspannung den Bereich zwischen Ud und Uc3 nicht zu unterschreiten, weil sonst eine unerwünschte Verringerung der zur Röntgenröhre 10 übertragenen Energie und damit eine unerwünschte Verlängerung der Aufnahmezeit auftritt.

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Claims

— ο — Patentansprüche

1.jRöntgendiagnostikapparat mit einer Regeleinrichtung für die Röntgenröhrenspannung, dadurch gekennzeichnet , daß die Speiseeinrichtung (4 bis 9> 11 bis 18) für die Röntgenröhre (10) einen Kondensator (5) und ein Vergleichsglied (12) für eine dem Istwert der Röntgenröhrenspannung entsprechende Spannung und eine den Sollwert der Röntgenröhrenspannung verkörpernde Spannung enthält, durch das vor dem Kondensator (5) liegende Schaltmittel (6) zum Unterbrechen der Kondensatorladung beim Erreichen einer oberen KondensatorSpannung (UcT) und nach dem Kondensator (5) liegende Schaltmittel (7) zum Abschalten der Röntgenröhre (10) beim Erreichen einer unteren Grenze (Uc3) der Kondensatorspannung steuerbar sind und durch das die Wiederanschaltung des Kondensators und der Röntgenröhre beim Erreichen einer Kondensatorspannung in der Nähe der dem Sollwert der Röntgenröhrenspannung entsprechenden Kondensatorspannung (Uc2) durch die Schaltmittel (6, 7) bewirkt.wird.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1 mit einem Netzgleichrichter und einem diesem nachgeschalteten, den Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) parallel zum Eingang des Wechselrichters (7) liegt.

3. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (7) durch das Vergleichsglied (12) beim Erreichen der unteren Grenze der Kondensatorspannung (Uc3) ausschaltbar ist.

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4. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (6) zum Abschalten des Kondensators (5) von einem in Reihe zum Kondensator (5) liegenden Halbleiterschalter gebildet sind.

5. Röntgendiagnostikapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kondensatbrspannung' ι entsprechende Eingangssignal des Vergleichsglieds (12) von einem j parallel zum Kondensator geschalteten Spannungsteiler (16) ab-I gegriffen ist.

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