DE2249064A1

DE2249064A1 - Schaltungsanordnung zur potentialfreien uebertragung von emissionsstroemen bei roentgenroehren

Info

Publication number: DE2249064A1
Application number: DE2249064A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Ochmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1974-04-18
Also published as: JPS4974492A; SE383597B; CA996626A; FR2202424A1; BE805667A; NL7313456A; US3878455A; DE2249064C3; IT996769B; DE2249064B2; GB1452108A

Description

Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übertragung von Emissionsströmen bei Röntgenröhren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum potentialfreien Messen des Emissionsstromes einer Elektronenröhre, insbesondere einer Röntgenröhre. Die Kathode und i.a. auch die Anode einer Röntgenröhre befinden sich im Betrieb auf Hochspannungspotential; die Heizspannung für die Kathode wird über einen Trenntransformator zugeführt.

Emissionsströme von Röntgenröhren, wie sie in der Medizin veitgehend .Verwendung finden, werden bisher im allgemeinen am geerdeten Mittelpunkt der speisenden Hochspannungsquelle gemessen (z.B. deutsche Patentanmeldung S J51 160 V IIIc/21g). Man bestimmt dazu den Spannungsabfall an einem Kef3widerstand. Nachteilig ist dabei, daß erstens beim Einschalten der Hochspannung der Ladestrom aller parasitären und zum /.'wecke der Hochspannungsglättung eingefügten Kapazitäten mitgemessen wird und daß zweitens das Messen der einzelnen PIID 72-125

To

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Emissionsstrome von parallel aus einer Hochspannungsquelle gespeisten Röhren nicht möglich ist. Bei Röhren, deren Kathode und Anode auf Hochspannungspotential liegen, ist also eine potentialtrennende Übertragung der Stromwerte erforderlich. In bekannten Chopper-Verfahren, die das potentialfreie übertragen und Messen von .Gleichströmen¹' ermöglichen, (US-PS 2 57¹J 904, Siemens Zeitschrift (1965) Nr.9, S. 971 - 975) v/erden gesteuerte, mechanische, elektromechanische oder elektronische Schalter zum Zerhacken oder Modulieren des Gleichstromes verwendet, der dann transformatorisch übertragen wird. ^r

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die sich mit sehr geringen Aufwand an auf Hochspannungspotential liegenden Bauelementen realisieren läßt und keinen zusätzlichen Wandler oder Umsetzer zur Übertragung der Steuersignale für die elektronischen Schalter auf Hochspannungspotential benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kathode der Röntgenröhre über einen Stromwandler an Hochspannung gelegt ist, wobei Schalter vorgesehen sind, die so angeordnet und von der Heizwechseispannung derart gesteuert sind, daß der Emissionsstrom den Stromwandler in wechselnder Richtung durchflutet.

Die dabei mögliche Verwendung weniger störunanfälliger Komponenten in Hochspannungskreis der Röhre hat den Vorteil, daß die Anfälligkeit der Stromübertragungseinrichtung gegenüber Beschädigung,vor allem durch Stromimpulse, wie sie bei kurzzeitigen Hochspannungsdurchschlägen ("Durchzünden") der Röntgenröhre entstehen können, reduziert wird.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Aüsführungsbeispielen wird im. folgenden die Erfindung näher erläutert.

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Eb zeigen

Flg. 1 ein AuBführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen . Schaltung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ■ Doppelfokusröhren mit einseitig verbundenen Heizfäden,

Fig. 3 eine Schaltungsvariante zu Fig. 2.

In Fig. 1 wird die zur Heizung der Kathode F der Röntgenröhre R erforderliche Heizleistung, wie allgemein üblich, über einen Trenntransformator T₁ dem auf Hochspannungspotential liegenden Heizfaden zugeführt. Zwischen den Heizfadenanschlüssen A und B liegt damit die Heizfadenspannung Up. Die Anschlüsse A und B sind mit den Eingangsklemmen P.. bzw. Pp der eingerahmten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung E zur Emissionsstromübertragung verbunden. Die Spannung Up liegt damit auch zwischen den Anoden der Diodenschalter D^ und D^, deren Kathoden jeweils mit einem Ende der Primärwicklung eines Stromwandlers T2 verbunden sind. Der Mittelpunkt M dieser Wicklung ist mit dem negativen Pol der die Röhre R speisenden Hochspannungsquelle verbunden.

Durch die Heizfadenwechselspannung U„ werden die Dioden-Schalter D., und Dp abwechselnd gesperrt bzw. durchgeschaltet, so daß der Emissionsstrom I der Röhre R den Stromwandler Tp in wechselnder Richtung durchflutet. Der Wandler T₂ ist sekundärseitig mit dem Shunt-Widerstand R_g belastet, an dem eine Viechseispannung U« entsteht, deren Amplitude - außer in den Umschaltzeitpunkten - dein zeitlichen Verlauf des Emissiqnsstromes I proportional ist, wenn der Magnetisierungsstrom des V/aridlers hinreichend klein gegen den zu messenden Emissionsstrom ist. Dem Heizleistungsübertrager T^ wird von der Anordnung E nahezu keine Leistung entnommen.

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Für mehrere, auf gleichem Ilochspannungsjjotential liegende Kathoden, von denen jeweils nur eine emittiert, kann die Stromübertragungseinrichtung E dadurch erweitert werden, daß für jede alternativ emittierende Kathode zwei Dioden (D₁ ¹, Dp¹) in entsprechender V/eise wie die Dioden D₁, Dp nach Fig. 1 an die Wicklungsenden des Stromwandler π Tp angeschlossen v/erden .

Die meisten der üblicherweise verwendeten Röntgenröhren sind Doppelfokusröhren mit zwei Heizwendeln, die im Betrieb nur alternativ emittieren. V/enn die Heizwendeln gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 einseitig miteinander verbunden werden, was üblicherweise der Fall ist, laßt sich die Erfindung vorteilhaft durch die in Fig. 2 bzv/. Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnungen verwirklichen.

In Fig. 2 ist die Emissionsstrom-Übertragungsanordnung E durch nur eine Diode D^ erweitert, deren Kathode mit der Kathode der Diode D₁ verbunden ist und deren Anode mit dem nicht gemeinsamen Anschluß (C) einer Heizwendel verbunden ist. Die Eingangskiemine Pp von E wird mit dem geraeinsamen Punkt B der beiden Wendeln, P₁ rait dem anderen "freien" Ende Λ verbunden. Die Heizfadenspannungen Up₁ und Upp» ⁰^ ^e über den Heizfäden F₁ und Fp liegen, seien gleichphasig, gemessen gegen den Verbindungspunkt B.

Durch die Spannungen Up₁ und Up_? wird in einer Halbperiode die Diode Dp gesperrt und die Diode D₁ oder D-, durchgeschaltet und in der anderen Halbperiode die Dioden D₁ und D, gesperrt sowie Dp durchgeschaltet. Der Emissionsstrom fließt abwechselnd über beide Halbwicklungen des Stromwandlers Tp, so daß dieser in wechselnder Richtung durchflutet wird. Eei dieser Schaltungsanordnung ist gewährleistet, daß der Emissionsstrom den nicht emittierenden Heizfaden und den diesem zugeordneten Heiztransformator

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dos Heizkreises nicht durchfließt, wenn die Spannung am emittierenden Heizfaden größer als die am'nichtcmittierenden Faden ist.

Eine Schaltungsanordnung nach Fig. 3» bei der die Stromübertragungsanordnung E nach Fig. 1, also ohne zusätzliche Diode D,, für die Übertragung des Emissionsstromes der Kathoden F^ oder Fp alternativ benutzt wird, läßt sich bei Gegenphasigk"eit der Heizspannungen UV,,, und Upp an\-/enden oder bei Gleichphasigkeit, wenn sich die Amplituden erheblich unterscheiden; denn es liegt dann ihre Differenz an den Punkten P,. und Pp von E. In dieser Schaltungsanordnung werden die nicht gemeinsamen Enden der Heizfäden jeweils mit den Punkten P^ und P^ der Stromübertragungsanordnung E verbunden. Durch die Summe bzw. die genügend Croße Differenz der Heizspannungen tL™ und Up₂ werden, die Dioden geschaltet. Der Emissionsstrom I wird - unter Benutzung der Strompfade über die nichtemittierende Heizwendel und den zugehörigen Heiztransformator - den Stromwandler SQmit in wechselnder Richtung durchfluten.

Durch die Verwendung von Halbleiterdioden geeigneter Bemessung im Hochspannungskreis der Röntgenröhre können beim Durclizünden der Röhre Zerstörungen der mit Halbleitern aufgebauten Emissionsstrom-Übertragungseinrichtung verhindert worden. Eb ist weiterhin zweckmäßig, Dioden mit kontrolliertem Durchbruchsverhalten (controlled avalanche) zu ■ verwenden-, so daß Potentialverschiebungen an der Kathode aufgrund statischer Aufladungen nicht stören. -

PATENTANSPRÜCHE

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Claims

PATKTITAUSPRÜCHK:

Μ.) Schaltungsanordnung zum potentialfreien Messen den Eniissionsstromes einer Elektronenröhre, insbesondere einer Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Röntgenröhre (R) über einen Stromwandler (Tp) an Hochspannung gelegt ist, wobei Schalter (D-, D₁) vorgesehen sind, die so angeordnet und von der Keizwechselspannung (Up) derart gesteuert sind, daß der Emissionsstrom den Stromwandler (T_?) in wechselnder Richtung durchflutet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Diodenschalter (D₁, D₉) mit ihren Anoden jeweils mit einem Ende der Kathodenheizwendel einer Elektronenröhre verbunden sind und daß die Kathoden der Diodenschalter je an ein Wicklungsende dec Stromwandler (T₂) angeschlossen sind, dessen Wicklungsinittelpunkt (M) mit dem negativen Pol dor die Röhre npeicenden Hochspannungquelle verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Diodencchaiternaare (D-', Dp¹) parallel zu den Schalterdioden (D-, Dp) so geschaltet sind, deß jeweils eine Diode (D- ' ) jedes v/eiteren Paares kathodenseitig mit der Kathode der einen Diode (D-) und die andere (Dp¹) kathodenseitig mit der Kathode der anderen Diode (Dp) verbunden werden und daß je eine Anode jedea dieser v/eiteren Diodenpaare (D-', D₂ ¹) mit jeweils einem Ende einer weiteren alternativ zu betreibenden, auf gleichem HcchspannungspotOiitial befindlichen Heizwendel verbunden sind.

U. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Doppeliokusröhren mit einseitig verbundenen Heizi'iden, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Verbindungspunkt (B) der Heizfäden (F-, Fp) üter eine Diode (D₀

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wit dem einen Wicklungsende und daf3 öle anderen Enden (A,C) der Heir-i'aden übsr je eine Diode (D₇, D₁) mit dem anderen Wicklungsende des Strowv/andlers (T_?) verbunden sind (Fig. 2).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für Doppelfokusröhren mit einseitig verbundenen IIe;,;:v;endeln (F₁, F₀),' deren Heizspannungen -gegen den Verbiivfhrngspunlit (B) gemessen - fegenphasig sind oder bei GleichpLasigkeit betragsmäßig sich in ausreichenden) Umfang unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht verbundenen Enden (A,C) der Heizwendeln (F₁, F₂) über je eine Diode (D₁, D mit den Wicklungsenden des Stromwandler verbunden sind.

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