DE2422844C3

DE2422844C3 - Röntgendiagnostikapparat, bei dem die Röntgenröhrenspannung über den Röntgenröhrenheizstrom geregelt wird

Info

Publication number: DE2422844C3
Application number: DE2422844A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Broenner; Ulrich Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Grassme; Eickhardt Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Soeder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1978-10-19
Also published as: US3974387A; DE2422844B2; DE2422844A1; FR2270755B1; GB1458172A; FR2270755A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikapparat gemäß dem Oberbegrff des Patentanspruchs 1.

Ein Röntgendiagnostikapparat dieser Art ist in dei DE-OS 21 02 686 beschrieben. Bei diesem bekannten Röntgendiagnostikapparat ist es möglich, bei einer einzigen Leerlauf-Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators die Röntgenröhrenspannung während der Anfertigung einer Aufnahme über den Röntgenröhrenstrom zu regeln. Die Regelung erfolgt dabei über den Heizstrom der Röntgenröhre, dem der Röntgenröhrenstrom entspricht. Der Spannungsabfall am Innenwiderstand des Röntgenapparates stellt sich dabei so ein, daß die jeweils gewünschte Röntgenröhrenspannung an der Röntgenröhre liegt. Der Regelkreis ist während der Übergangszeit zwischen einer Durchleuchtung und einer Aufnahme derart umschaltbar, daß vor Aufnahmebeginn die Temperatur des Heizfadens der Röntgenröhre in Abhängigkeit vom jeweiligen Istwert der Netzspannung auf einen Wert geregelt wird, der beim Einschalten der Röntgenröhre die Einstellung des gewünschten Wertes der Röntgenröhrenspannung bewirkt Es ist also bei diesem Röntgendiagnostikapparat erreicht, daß beim Einschalten mit hoher Genauigkeit die gewünschte Rönlgenröhrenspannung bereits an der Röntgenröhre liegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineil Röntgendiagnostikapparat der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß auch noch während der Aufnahme selbst der Effektivwert des Röntgenröhren-Heizstromes als Istwert erfaßt und nach Vergleich mit einem Sollwert bei der Bildung der Regelgröße mit berücksichtigt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Röntgendiagnostikapparat sind Abweichungen der Röntgenröhrenspannung von ihrem Sollwert kleiner als bei dem bekannten Röntgendiagnostikapparat und werden schneller ausgeregelt

Eine Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Röntgendiagnostikapparats nach der Erfindung,

Fig. 2 den Spannungsverlauf an der Stelle II in Fig. l.und

F i g. 3 ein Detail des Schaltbilds gemäß Fig. i.
In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungstransformator 2 gespeist wird. Die Primärwicklung 3 des Hochspannungstransformators ist in nicht dargestellter Weise ans Netz anschaltbar. Der Sekundärwicklung 4 ist ein Istwertgeber 6 zugeordnet. Der Istwertgeber 6 liefert an seinem Ausgang 7 eine Gleichspannung, die dem Spitzenwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 1 proportional ist. Dieses Signa! wird dem Istwerteingang 8 eines Vergleichsglieds 9 zugeführt. Das Vergleichsglied 9 besitzt einen Sollwerteingang 10, dem eine von einem Sollwertgeber 11 erzeugte Gleichspannung zugeführt wird, die den Sollwert der Spitzenspannung an der Röntgenröhre 1 verkörpert. Das Vergleichsglied 9 liefert an seinem Ausgang 12 ein Signal, das der Differenz zwischen den Signalen an seinen Eingängen 8 und 10 entspricht und einen Proportional-Integral-PS-Regler 13 steuert. Das Signal am Ausgang 14 des PI-Reglers 13 bleibt auf seinem jeweiligen Wert stehen, wenn das Signal an seinem Eingang 12 Null ist und verändert sich, wenn an seinem Eingang 12 ein Steuersignal auftritt.

Der Heizfaden 15 der Röntgenröhre 1 ist an einem Heiztransformator 16 angeschlossen, dessen Primärwicklung 17 über einen Transistor 18 und eine Diodenbrücke 19 an das Speisenetz anschaltbar ist Die Bauelemente 18 unc! 19 stellen einen bipolaren Schalter dar, d. h. beim Umschalten des Transistors 18 in seinen niederohmigen Zustand werden beide Halbwellen der Speisewechselspannung auf die Primärwicklung 17 durchgeschaltet In Reihe zur Primärwicklung 17 liegt ein Meßwiderstand 20, an dem eine Spannung abgegriffen wird, die einem Quadrierglied 21 zugeführt wird. Die Spannung am Meßwiderstand 20 ist dem jeweiligen Wert des Heizstroms der Röntgenröhre 1 porportional. Am Ausgang 22 des Quadrierglieds 21 liegt daher eine Spannung, die dem Quadrat des Momentanwerts des Heizstroms der Röntgenröhre 1 entspricht. Diese Spannung wird einem Integrator 23 zugeführt, der an seinem Ausgang 24 ein dem Integral seiner Eingangsspannung entsprechendes Signal liefert. Der Integrator 23 wird durch eine Synchronanordnung 25 am Ende jeder Halbwelle seiner Eingangsspannung in seinen Nullzustand zurückgeschaltet, so daß die Spannung an seinem Ausgang 24 dem Istwert des Heizstromeffektivwerts der Röntgenröhre 1 entspricht. Diese Spannung wird dem Eingang 26 eines Verstärkers

27 zugeführt. Der Verstärker 27 besitzt zwei Steuereingänge 28 und 29. Übeir die Steuereingänge 28 und 29 ist die Verstärkung des Verstärkers 27 einstellbar. Am Eingang 28 liegt das Ausgangssignal des PI-Reglers 13, während am Eingang .'29 ein von einem Sollwertgeber 30 für den Heizstrom der Röntgenröhre geliefertes Signal liegt. Das Ausgangssigna] des Verstärkers 27 wird über eine Leitung 31 einem Kippglied 32 zugeführt, das eine feste Ansprechschwelle besitzt und den Transistor 18 steuert.

Das Kippglied 32 kippt immer dann um, wenn seine Eingangsspannung seine Schwelle erreicht und bewirkt dann die Ausschaltung des Transistors 18 und damit die Trennung der Primärwicklung 17 vom Netz. Die Verstärkung des Verstärkers 27 wird durch das Signal am Eingang 29 so eingestellt, daß die Schwelle des Kippglieds 32 vom Signal auf der Leitung 31 dann erreicht wird, wenn der Effektivwert des Heizstroms, d. h. das Signal am Eingang 26, denjenigen Wert hat, der durch d'e am Sollwertgeber 11 eingestellte Röntgenröhrenspannung vorgegeben ist. Der Heizs'rom der Röntgenröhre 1 und damit der Röntgenröhrenstrom wird daher durch das Signal am Eingang 29 auch bei abgeschalteter Röntgenröhre 1, d. h. bei nicht anliegender Hochspannung der Röntgenröhre 1, so geregelt, daß im Moment des Einschaltens der Röntgenröhre 1 ein Röntgenröhrenstrom fließt, der dem eingestellten Sollwert der Röntgenröhrenspannung genau entspricht. Die Röntgenröhrenspannung ergibt sich dabei aus der festen Leerlauf-Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators 2 und dem Spannungsabfall am Innenwiderstand des Röntgenapparates und des Netzes infolge des Röntgenröhrenstroms. Zu jeder Röntgenröhrenspannung gehört also ein bestimmter Röntgenröhrenstrom und damit auch ein bestimmter Heizstrom der Röntgenröhre, der den Röntgenröhrenstrom bestimmt. Netzspannungsschwankungen vor dem Einschalten der Röntgenröhre 1 werden daher durch die Regelung drs Heizstromes der Röntgenröhre eliminiert, so daß im Moment des Einschaltens der Röntgenröhre 1 der der eingestellten Röntgenröhrenspannung zugeordnete Röntgenröhrenstrom fließt.

Ändert sich die Röntgenröhrenspannung während der Anfertigung einer Aufnahme, d. h. nach dem Zuschalter, der Hochspannung, :. B. infolge von +5 Netzsoannungsschwankungen, so tritt am Ausgang 12 des Vergleichsgliedes 9 ein Signal auf, das den PI-Regler 13 so beeinflußt, daß dieser durch ein Signal am Ausgang 14 und damit dii Eingang 28 des Verstärkers 27 die Verstärkung dieses Verstärkers verändert. Damit wird die Schwelle des aus den Bauelementen 27 und 32 bestehenden Schwellwertgliedes so verändert, daß der Heizstrom der Röntgenröhre einen Wert annimmt, bei dem die Röntgenrohrenspannung auf den am Sollwertgeber 11 eingestellten Sollwert hingeregelt wird.

In der F i g. 2 ist der zeitliche Verlauf des Heizstroms der Röntgenröhre beispielsweise dargestellt. Im Zeitpunkt t 0 wird dabei das Aufnahmekommando gegeben. Vor dem Zeitpunkt fO wird eine Durchleuchtung mit dem Röntgendiagnostikapparat vorgenommen, und der Heizstrom durch eine Phasenanschnittsteuervorrichtung eingestellt. Im Zeitpunkt rO wird für drei Halbperioden der Transistor 18 dauernd durchgeschaltet, so daß eine schnelle Hochheizung des Heizfadens der Röntgenröhre 1 erfolgt. Die Steuerung des Transistors 18 in diesem Sinne kann durch eine Zeitstufe erfolgen, die im Zeitpunkt (O gestartet wird und im Zeitpunkt 11, d. h. nach Ablauf von drei Halbperioden, die Steuerelektrode des Transistors 18 an den Ausgang des Kippglieds 32 anschaltet. Vom Zeitpunkt 11 ab wird nunmehr der Heizstrom der Röntgenröhre entsprechend der am Sollwertgeber 11 eingestellten Röntgenröhrenspannung geregelt. Am Eingang 29 des Verstärkers 27 liegt ein Sollwertsignal für den Effektivwert des Heizstroms der Röntgenröhre, das einen Röntgenröhrenstrom ergibt, der beim Einschaluu der Röntgenröhre 1, die am Sollwertgeber 11 eingestellte Röntgenröhrenspannung zur Folge hat. Die Spannung am Eingang 26 des Verstärkers 27 steigt somit an, bis der Effektivwert, der durch das Signal am Eingang 29 vorgegeben ist, erreicht ist. In diesem Zeitpunkt kippt das Kippglied 32 um und trennt die Primärwicklung 17 vom Netz. Im Zeitpunkt 12 sind die Bedingungen für die Anschaltung der Hochspannung an die Röntgenröhre 1 erfüllt, insbesondere hat die Drehanode der Röntgenröhre 1 ihre Enddrehzahl erreicht, und die Röntgenröhre 1 wird eingeschaltet. Von diesem Zeitpunkt t 2 ab wird in der geschilderten Weise die Verstärkung des Verstärkers 27 durch das Ausgangssignal des PI-Reglers zusätzlich so beeinfluß·, daß Abweichungen der Röntgenröhrenspannung von dem am Sollwertgeber 11 eingestellten Wert ausgeregelt werden. Nach Ablauf der Aufnahmezeit wird die Aufnahme durch Abschaltung der Röntgenröhre 1 beendet. In diesem Zeitpunkt kann wieder auf Durchleuchtung übergegangen werden.

Der Transistor 18 dient zur Schaltung einer induktiven Last, nämlich des Heiztransformators 16. Beim Abschalten dieser Last treten Spannungsspitzen auf, die den Transistor 18 gefährden könne'*. Hierzu ist gemäß Fig. 3 parallel zur Arbeitsstücke des Transistors 18 die Reihenschaltung aus einer Diode 33 und der Parallelschaltung aus einem Kondensator 34 und einem Entladewiderstand 35 gelegt.

Abschaltspannungsspitzen werden von dem Kondensator 34 aufgenommen, so daß der Transistor 18 dadurch nicht gefährdet wird. Bei abgeschaltetem Heiztransformator 16 verhindert die Diode 33, daß sich der Kondensator 34 über die Arbeitsstrecke des Transistors 18 entlädt und auf diese Weise diesen Transistor gefährdet. Die Entladung des Kondenrators 34 erfolgt über den Entladewiderstand 35.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat mit einem Hochspannungstransformator mit fester Leerlauf-Ausgangsspannung und mit einem Regelkreis für die Röntgenröhrenspannung, der eine Vergleichsschaltung, die den Sollwert und den Istwert der Röntgenröhrenspannung und den Sollwert und den Istwert des Effektivwertes des Röntgenröhren-Heizstromes vergleicht, sowie von dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung gesteuerte Stellmittel für den Röntgenröhren-Heizstrom zum Angleichen des Istwerts der Röntgenröhrenspannung an den Sollwert enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung außer einem Röhrenspannungs-Vergleichsglied (9, 13) mit einem Sollwerteingang (10) und einem Istwerteingang (8) für die Röntgenröhrenspannung ein gesondertes Heizstrom-Vergleichsglied (27, 32) mit einem Sollwerteingang (29) und einem Istwerteingang (26) für den Röntgenröhren-Heizstrom sowie einem Eingang (28) für das Ausgangssignal des Röhrenspannungs-Vergleichsgliedes (9, 13) enthält, wobei das Heizstrom-Vergleichsglied (27,32) so ausgebildet ist, daß es durch das Ausgangssignal des Röhrenspannungs-Vergleichsgliedes (9,13) einstellbar ist.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizstrom-Vergleichsglied (27, 32) einen Verstärker (27) mit einstellbarer Verstärkung und ein nachgeschaltetes Schwellwertgl.ed (32) aufweist, dessen Ausgangssignal zwei Werte entsprecher J dem Über- oder Unterschreiten der Schwelle durch sein Eingangssignal einnehmen kann und die Eir und Ausschaltung des Heiztransformators (16) bewirkt.