DE264641C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2\g. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. März 1912 ab.

Die bisher bekannt gewordenen Röntgen-

apparate zum Betriebe von Röntgenröhren oder ähnlichen Hochspannungsapparaten mit Wechselstrom lassen sich in zwei Hauptgruppen unterscheiden:

1. Apparate, bei denen der primäre Wechselstrom durch einen Transformator in hochgespannten Wechselstrom übergeführt und dann mit Hilfe einer Umschaltvorrichtung im sekundären Hochspannungsstromkreis des Transformators gleichgerichtet und in dieser Form der Röntgenröhre zugeführt wird.

Apparate dieser Art sind z. B. durch die deutschen Patentschriften 241614 und 239671 bekannt geworden.

2. Apparate, bei denen der primäre Wechselstrom ebenfalls durch einen Transformator in hochgespannten Wechselstrom übergeführt und sodann mittels elektrischer oder mechanischer Ventile in der Weise verzweigt' wird, daß die Wechselstromhalbwellen einer Richtung durch die Röntgenröhre oder den betreffenden Hochspannungsapparat fließen und die Halbwellen anderer Richtung entweder überhaupt nicht zur Wirkung gelangen oder aber durch einen regelbaren oder konstanten Widerstand aufgenommen werden.

Apparate dieser Art sind durch die amerikanische Patentschrift 774090 und die deutsche Patentschrift 236405 bekannt geworden.

In die gleiche Klasse rangiert auch ein Apparat nach Patent 180226, bei dem die Wechselstromhalbwellen verkehrter Richtung durch eine dritte Wicklung eines Hochspannungstransformators in Gemeins'chaft mit einer Ventilzelle aufgenommen werden.

Die Apparate der Gruppe II gestatten keine Regulierung der Schlagzahl, vielmehr ist die Anzahl der durch die Röntgenröhre bzw. den Hochspannungsapparat gehenden Schläge durch die halbe Anzahl der Wechselstromhalbwellen direkt gegeben.

Apparate der Gruppe I gestatten zwar eine Veränderung der Schlagzahl, indessen nur insoweit, als entweder die volle Anzahl der Wechselstromhalbwellen durch die Röntgenröhre geht oder aber die halbe Anzahl.

Eine weitere Herabsetzung der Schlagzahl ist bei diesen Apparaten unmöglich, es sei denn, daß in dem Primärstromkreis des Hoch-Spannungstransformators besondere Vorrichtungen eingebaut werden, welche den Wechselstrom in willkürlich gewählten Intervallen schließen und ausschalten.

Solche Vorrichtungen — sogenannte Rhythmeure — werden von verschiedenen Firmen als Zusatzapparate neuerdings geliefert, und zwar entweder als getrennte Vorrichtung zusammen mit dem betreffenden Wechselstromapparat oder aber es werden die Vorrichtungen nachträglich in die Zuleitung zum Apparat eingeschaltet.

Eine noch weitergehende Herabsetzung der durch die Röntgenröhre gehenden Impulse als auf die halbe Anzahl der Wechselstromhalbwellen hat sich für manche Zwecke der Röntgentechnik aber als unbedingt notwendig herausgestellt; namentlich für langandauernde Durchleuchtungen, bei denen die Röhre intensiv leuchten muß, bei Oberflächentherapie und ganz besonders bei der sogenannten

ίο Tiefentherapie, bei der es darauf ankommt, daß die Röntgenstrahlen im Innern des Körpers therapeutische Wirkungen entfalten.

Bei der zuletzt genannten Anwendungsart muß die Röntgenröhre sehr lange Zeit, oft stundenlang, mit kräftigen Strömen betrieben werden, und es ist erforderlich, daß hierbei die Pausen zwischen den Impulsen so lang werden, daß die Röntgenröhre Zeit hat, zwischen zwei Impulsen immer auf ihren Normalzustand wieder zurückzukehren, d. h. daß die folgenden Impulse nicht mehr in den Wirkungsbereich der vorangegangenen Impulse fallen.

Ferner müssen die Pausen auch deshalb genügend lang sein, damit die bei dem einzelnen Impuls der Antikathode der Röntgenröhre zugeführte Wärme in hinreichendem Maße durch Wärmeleitung an die Außenluft abgegeben werden kann.

Es ist eine Erfahrungstatsache, daß die Pausen zwischen den einzelnen Impulsen um so langer werden müssen, je länger die Röntgenröhre bei starker Belastung eingeschaltet bleibt bzw. je stärker die Röntgenröhre bei Dauerbetrieb mit Strom belastet wird.

Wenn die Pause zwischen zwei Impulsen zeitlich nur ungefähr so lang ist, als die Impulse selbst, so erhitzt sich die Röntgenröhre bei der erwähnten Belastungsart verhältnismäßig rasch in unzulässiger Weise und wird dadurch in ziemlich kurzer Zeit so weich, daß der Betrieb unterbrochen werden muß.

Gerade bei Therapie kommt es aber darauf an, den Härtegrad der Röhre während der ganzen Behandlung in einer bestimmten Höhe zu halten, und deshalb erschien es notwendig, die Pausen zwischen den Impulsen um ein Vielfaches zu vergrößern.

Die Anwendung von Rhythmeuren im primären Stromkreis bedeutet aber einen Umweg und eine Komplikation. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat, bei dem. sich die weitere Herabsetzung der Schlagzahl unmittelbar mit dem Apparat selbst ohne Zuhilfenahme eines Zusatzapparates ermöglichen läßt.

Die durch die· Röntgenröhre gehende Anzahl der Impulse kann bei Anwendung des Verfahrens bzw. des Apparates auf den vierten bzw. achten Teil herabgesetzt werden, so daß die Pausen zwischen zwei Impulsen entweder dreimal oder aber siebenmal so lang werden als die Impulse selbst.

Fig. ι a in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht ein Schaltschema von einem Apparat der vorerwähnten Gruppe II von den bekannten Wechselstromapparaten mit mechanischem Ventil und konstantem Widerstand, der zur Aufnahme der Wechselstrom- · halbwellen verkehrter Richtung bestimmt ist.

T kennzeichnet den Hochspannungstransformator, der vom Wechselstrom aus einer Zentrale oder aus einem sogenannten Einankerumformer bei Gleichstromanschluß gespeist wird. W ist der Widerstand, der die Wechselstromhalbwellen verkehrter Richtung aufnimmt und gleichzeitig noch andere, hier unerwähnte Aufgaben zu erfüllen hat. 5 ist das mechanische Ventil, bestehend aus einer rotierenden Metallnadel η und zwei ruhenden Segmenten C₁ und c₂.

Die Nadel des mechanischen Ventils kann entweder durch einen Synchronmotor bei direktem Wechselstromanschluß angetrieben sein oder aber bei Gleichstromanschluß durch die Achse des Einankerumformers, der gleichzeitig den Wechselstrom liefert. R ist die Röntgenröhre. In Fig. ι b ist ein mechanisches Ventil in der Seitenansicht dargestellt, in der die ruhenden Segmente C₁ und c₂ im Querschnitt erscheinen.

Angenommen, es sei ein vierpoliger Synchronmotor benutzt, so wird in jeder Periode durch die rotierende Nadel η einmal eine Verbindung zwischen den ruhenden Segmenten C₁ und c₂ hergestellt und damit der Stromweg vom Transformator nach der Röntgenröhre geschlossen.

Auf diese Weise ist es möglich, den hochgespannten Wechselstrom derartig zu verteilen, daß die Halbwellen der einen Richtung durch die Röntgenröhre R und die Halbwellen anderer Richtung durch den Widerstand W fließen.

Bei dieser Anordnung sind die Pausen genau so lang als die Impulse selbst. Die Anordnung kennzeichnet sich dadurch, daß die Segmente C₁ und c₂ in einer senkrecht zur Achsenrichtung des Synchronmotors bzw. Einankerumformers gedachten Ebene liegen, man kann die Segmente als gegenständig bezeichnen.

Bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand sind nun die Segmente nicht gegenständig angeordnet, sondern wechselständig, wie dies aus Fig. ι c ersichtlich ist.

Bei der Umdrehung der Nadel des mechanischen Ventils werden entweder die Segmente C₁ und c₂ miteinander verbunden, oder aber c₃ und C₄.

Die Schaltung des Apparates mit dieser Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. T ist wieder der Transformator, W der Hochspannungswiderstand, R die Röntgenröhre und M der Synchronmotor bzw. der Einankerumformer.

Vergegenwärtigt man sich den Vorgang bei der Drehung der Nadel η des mechanischen Ventils bzw. Hochspannungsschalters, so ist es einleuchtend, daß der Stromkreis zur Röntgenröhre nicht wie bei der Schaltung nach Fig. ia nach je i8o° Umdrehung geschlossen wird, sondern erst nach je 360⁰, und zwar dann, wenn die beweglichen Metallhebel I₁ und I₂ von den Segmenten C₁ und C₂ durch Zug an dem Handgriff G abgehoben sind.

Wird an dem Griff G eine entgegengesetzte Bewegung gemacht, so verbinden die Metallhebel I₁ und I₂ die Segmente C₁ und C₃ bzw. c₂ und C₄.

In dem zuletzt genannten Fall werden der Röntgenröhre sämtliche gleichsinnigen Halbwellen zugeführt und in dem anderen Fall, nämlich wenn die Segmente c₃ und c₄ in den Stromkreis nicht eingeschaltet sind, wird der Röntgenröhre während jeder zweiten Periode nur ein Impuls zugeführt.

In den Fig. 2 a und 2 b der Zeichnung ist dies durch das Kurvenbild der Wechselstromhalbwellen dargestellt; die schraffierten Flächen stellen die Impulse dar.

Durch einen einfachen Handgriff an dem Apparat können also die Pausen zwischen zwei Impulsen auf den dreifachen Betrag vergrößert werden.

Wird bei Wechselstromanschluß an Stelle eines vierpoligen Motors ein achtpoliger Motor benutzt, so kann die Schlagzahl nochmals auf die Hälfte herabgesetzt werden, so daß die Pausen zwischen den Impulsen ungefähr noch einmal so lang werden, als in Fig. 2 b dargestellt.

Die beschriebene Ausbildung des Hochspannungsschalters ermöglicht es auch, an Stelle einer Röntgenröhre zwei Röntgenröhren zu benutzen, welche entweder abwechselnd oder gleichzeitig betrieben werden können.

Fig. 3 veranschaulicht diese Anwendungsmöglichkeit. :

Die Anordnung unterscheidet sich in diesem Falle von der Anordnung nach Fig. 2 für Betrieb einer Röntgenröhre dadurch, daß statt eines Schnurzuges für die Bewegung der Metallhebel I₁ und I₂ zwei getrennte Züge mit den Griffen G₁ und G₂ benutzt werden.

Sind beide Metallhebel I₁ und I₂ von den Segmenten C₁ bzw. c₄ abgehoben, so arbeitet, wie sich aus dem Schema ergibt, nur die Röntgenröhre R₁, und zwar mit Stromstößen nach je 360° der Umdrehung der Nadel«.

Stellt der Metallhebel I₁ zwischen den Segmenten C₁ und c₉ eine Verbindung her, während der Hebel I₂ von dem Segment C₁ abgehoben ist, so arbeiten beide Röntgenröhren abwechselnd, und zwar ebenfalls mit einem Stromstoß nach je 360° Umdrehung.

Verbindet der Hebel I₂ die Segmente C₂ und c₄ miteinander, so arbeiten beide Röntgenröhren gleichzeitig nach je 360° Umdrehung der Nadel, also mit der halben Anzahl der Wechselstromhalbwellen gleicher Richtung.

Wird endlich durch den Metallhebel I₁ eine Verbindung zwischen den Segmenten C₁ und c₃ hergestellt und durch den Hebel I₂ zwischen den Segmenten C₂ und C₄, so arbeiten wiederum beide Röntgenröhren R₁ und R₂, und zwar gleichzeitig mit der vollen Anzahl der Wechselstromhalbwellen gleicher Richtung.

Die Benutzung von zwei Röntgenröhren ist insbesondere bei Anwendung der Röntgenstrahlen für die Zwecke der Tiefentherapie sehr erwünscht, da immer gleichzeitig von zwei verschiedenen Richtungen durch zwei verschiedene Eintrittspforten in den menschliehen Körper bestrahlt werden kann, wodurch eine erhebliche Abkürzung der Behandlungsdauer erzielt wird.

Die beschriebene Vorrichtung und Schal-. tungsanordnung gestattet also ohne Zuhilfenähme von besonderen Zusatzapparaten die Anzahl der durch die Röntgenröhre gehenden Impulse auf die Hälfte bzw. den vierten Teil der seither mit den bekannten Wechselstrom-Röntgenapparaten erzielbaren Impulse herabzusetzen, und außerdem ermöglicht die Erfindung den gleichzeitigen und abwechselnden Betrieb von mehreren Röntgenröhren.

Die Erfindung erstreckt sich sowohl auf Apparate für direkten Anschluß an Wechselstrom bzw. Drehstrom oder eine Phase des Drehstromes, als -auch zum Anschluß an Gleichstrom unter Benutzung eines sogenannten Einankerumformers.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren und ähnlichen Hochspannungsapparaten mit Wechselstromimpulsen gleicher Richtung, welche von einem primär mit Wechselstrom gespeisten Hochspannungstransformator erzeugt werden, in dessen Hochspannungsstromkreis ein rotierender Schalter in Reihe mit der Röntgenröhre liegt, während parallel zu seinen Sekundärklemmen ein Hochspannungswiderstand angeordnet. ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den umlaufenden Teil jeweils verbundenen festen Kontakte des

   rotierenden Schalters wechselständig angeordnet sind und durch eine Umschaltvorrichtung derart in den Hochspannungsstromkreis eingeschaltet werden können, daß die Anzahl der durch die Röntgenröhre gehenden Stromimpulse auf die Hälfte der gleichsinnigen Wechselstromhalbwellen herabgesetzt werden kann, wobei entweder eine Röntgenröhre bzw. ein ähnlicher Hochspannungsapparat oder aber zwei Röhren abwechselnd oder gemeinschaftlich betrieben werden können.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.