DE3242078C2

DE3242078C2 - Vorrichtung zum Aufzeichnen von Röntgendurchstrahlungsbildern, insbesondere im Weltraum

Info

Publication number: DE3242078C2
Application number: DE3242078A
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Phys.Dr. Otto; Gert 5000 Köln Warmbold
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5000 Koeln; Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1982-11-13
Filing date: 1982-11-13
Publication date: 1985-01-24
Also published as: US4550420A; FR2536182A1; FR2536182B1; DE3242078A1

Abstract

Derartige Vorrichtungen werden im Weltraum zum Beispiel zur Untersuchung von schmelzflüssigen Metallen und Metallegierungen benötigt. Dabei tritt das Problem auf, daß hierfür nur wenig Platz zur Verfügung steht und die Vorrichtung ein möglichst geringes Gewicht aufweisen muß. Um diese Bedingungen zu erfüllen, sind alle Elemente der Vorrichtung auf einer gemeinsamen Grundplatte (1) montiert, die modulartig in einen Behälter eingesetzt werden kann. Die Hochspannungsquelle (9) befindet sich gemeinsam mit der Röntgenstrahlungsquelle (13) in einem abgewinkelten Gehäuse (2). In der Nähe des der Hochspannungsquelle (13) abgewandten freien Endes des abgewinkelten Gehäuses (2) befindet sich eine Aufzeichnungseinheit (15), die im wesentlichen aus einer in einem Schutzgehäuse (4) untergebrachten Kleinbildkamera (26) mit einem Motor (25) für den Filmtransport und einem Filmmagazin (29) besteht. Auf diese Weise wird zwischen Röntgenstrahlungsquelle (13) und Probenhalterung (5), bzw. Aufzeichnungseinheit (15) ein größtmöglicher Abstand bei geringstem Flächenbedarf erzielt.

Description

wicht und einen geringen Platzbedarf aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Röntgenstrahlungsquelle, die Aufzeichnungseinheit und die Probenhalterung auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert sind, daß die Röntgenstrahlungsquelle in einem ersten Schenke! und die Hochspannungsquelle in einem zweiten Schenkel eines winkelförmigen gemeinsamen Gehäuses untergebracht sind und daß die Blende der Röntgenstrahlungsquelle derart angeordnet ist, daß der Röntgenstrahl in einem spitzen Winkel zu dem zweiten Schenkel des Gehäuses in Richtung auf die Aufzeichnungseinbeit gerichtet ist, die in der Nähe des freien Endes des zweiten Schenkels des Gehäuses angeordnet ist

Die Anordnung aller Vorrichtungselemente auf einer gemeinsamen Grundplatte gestattet die Anwendung der Vorrichtung als Modul innerhalb größerer Vorrichtungsgruppen-Die Gestaltung der Röntgenstrahlungsquelle mit einem abgewinkelten Gehäuse, das sowohl die Hochspannungsquelle als auch die Röntgenröhre aufnimmt, erlaubt eine Anordnung, die auf geringster Fläche einen größtmöglichen Abstand zwischen Röntgenröhre und Probenhalterung ermöglicht Die Unterbringung der Hochspannungsquelle und der Röntgenröhre in einem gemeinsamen Gehäuse weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß die Hochspannungsleitung zwischen Hochspannungsquelle und Röntgenröhre nicht freiliegt, und daß die Hochspannungsleitung kurz und verlustarm ausgeführt werden kann und ihre Störabstrahlung so klein wie möglich gehalten wird. Die Hochspannungsleitung kann zum Schutz gegen Beschädigungen auch innerhalb des Gehäuses in einem Kunststoff vergossen sein.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die fotografische Aufzeichnungseinheit eine in einem gepolsterten Schutzgehäuse angeordnete Kleinbildkamera ist daß die Kleinbildkamera ein Filmmagazin mit einem strahlungsempfindlichen Film und einen Motor für den Filmtransport enthält und daß dit Rückwand des Gehäuses der Kleinbildkamera ein Bildfenster für den Durchgang des Röntgenstrahl aufweist Dies hat den Vorteil, daß wesentliche Elemente der Aufzeichnungseinheit handelsüblich, ausgereift und weitgehend stoßunempfindlich sind. Dadurch, daß ein Bildfenster in der Rückwand des Gehäuses der Kleinbildkamera vorgesehen ist, wird eine Streustrahlung in Schichten zwischen der Probe und dem Film vermieden, da die Belichtung von der Rückseite der Kleinbildkamera her erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß die Probe unmittelbar ^. die Nähe des Films angeordnet werden kann, wodurch eine scharfe Abbildung erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse den bereits belichteten und den unbelichteten Film mit einer Bleimaske schützt, die sich über die gesamte Länge des Schutzgehäuses auf der dem Röntgenstrahl zugewandten Außenseite erstreckt und daß das Schutzgehäuse und die Bleimaske ein gemeinsames Fenster aufweisen. Dieses Fenster kann in vorteilhafter Weise mit einer ersten Aluminiumfolie abgedeckt sein, die den Film vor sichtbarem Licht schützt

Die Rückwand des Gehäuses der Kleinbildkamera, mit Ausnahme des Bildfensters kann mit einer Bleifolie beschichtet sein und das Bildfenster kann mit einer zweiten Aluminiumfolie abgedeckt sein. Die Bleifolie verhindert daß eventuell durch das Schutzgehäuse tretende Röntgenreststrahlung den Film belichtet, während die Aluminiumfolie vor einer Belichtung mit sichtbarem Licht schützt

Der Film in der Kleinbildkamera kann ein beidseitig mit strahlungsempfindlichen Schichten versehener Röntgenfilm sein, der eine Kleinbildperforation aufweist und Platz für 150 Röntgenaufnahmen hintereinander bietet. In Strahlungsrichtung vor oder hinter dem Röntgenfilm kann eine Verstärkerfolie vorgesehen sein. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung

ίο ist vorgesehen, daß die Kleinbildkamera mit einer Vorrichtung zur Einblendung von Daten auf den Film versehen ist Diese Einblendung kann über einen handelsüblichen Objektivvorsatz erfolgen, wobei die Kleinbildkamera mit einem geeigneten Objekt ausgestattet sein muß, für das im Schutzgehäuse ausreichend Platz ist Eine andere Möglichkeit zur Einblendung von Daten besteht in einer speziellen Datenrückwand, bei der die einzublendenden Daten elektronisch erzeugt werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise auch eine Steuerung dieser Daten von außen. Eine mögliche Anwendung einer solchen Vorrichtung besteht beispielsweise darin, daß bei jeder Röntgenaufnahme die Zeit eingeblendet ist so daß die Länge des Zeitraums zwischen zwei Röntgenaufnahmen registriert ist Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eiii Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung in Draufsicht, Fig.2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der fotografischen Aufzeichnungseinheit, F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch die fotografische Aufzeichnungseinheit, F i g. 4 einen Schnitt durch die Aufzeichnungseinheit entlang der Linie IV-IV in F i g. 3, und

Fig.5 eine perspektivische Darstellung der Kleinbildkamera mit Filmmagazin und Motor für den Filmtransport bei abgenommener Rückwand. Die Vorrichtung zum Aufzeichnen von Röntgenbildem weist eine für alle Bestandteile der Vorrichtung gemeinsame Grundplatte 1 auf, die in einem in F i g. 1 nur angedeuteten zylindrischen Behälter als ein bis auf die Stromversorgung autonomer Modul befestigt sein kann. Auf der Grundplatte 1 ist im Randbereicn eine Röntgenstrahlungsquelle 13 angeordnet, deren Röntgenstrahl 12 auf eine Probenhalterung 5 und eine dahinter befindliche fotografische Aufzeichnungseinheit 15 rechtwinklig auftreffend gerichtet ist Die Röntgenstrahlungsquelle J3 besteht aus einer Hochspannungsso quelle 9 und einer Röntgenröhre 8 (Feinfokus- oder Strichfokusröntgenröhre), die mit einer zylindrischen Bleiabschirmung 10 umgeben ist, die an der Strahlaustrittsstelle eine Blende 11 aufweist. Die Hochspannungsquelle 9 ist zusammen mit der Röntgenröhre 8 in einem auf der Grundplatte 1 liegend angeordnetem i-förmigen Gehäuse 2 untergebracht. Die Röntgenröhre 8 befindet sich dabei in dem kurzen Schenkel 2a des L-förmigen Gehäuses. Der Röntgenstrahl 12 verläuft unter spitzem Winkel zu dem laugen Schenkel 26 des L-förmigen Gehäuses 2 und ist auf die Probenhalterung 5 vor einem Schutzgehäuse 4, das die Aufzeichnungseinheit 15 enthält, gerichtet, das sich an dem der Röntgenröhre entgegengesetzten Ende des L-förmigen Gehäuses 2 befindet. Die Anordnung des L-förmigen Gehäuses 2 und des Schutzgehäuses 4 ist dabei so gewählt, daß auf der Grundplatte 1 ein größtmöglicher Abstand zwischen der Röntgenröhre 8 und der vor dem Schutzgehäuse 4 angeordneten Probenhalterung 5 besteht.

5 6

An der dem kürzeren Schenkel 2a des L-förmigen Bildfenster 33 sind innen an der Rückwand 28 Stützrol-Gehäuses 2 abgewandten Seite des Gehäuses 2 ist zwi- len 37 angebracht, die die Führung des Films 35 übersehen seinen Halterungen ein für die Spannungstrans- nehmen.

formation benötigter Zerhacker 3 befestigt. Auf der Das Schutzgehäuse 4 besitzt an den unteren Kanten dem Zerhacker 3 diametral gegenüberliegenden Seite 5 der Längsseiten zur Verbindung mit der Grundplatte 1 der Grundplatte 1 ist am Rand zwischen dem L-förmi- jeweils eine Befestigungsleiste 38. Die dem Röntgengen Gehäuse 2 und dem Schutzgehäuse 4 das Stromre- strahl 12 zugewandte Befestigungsleiste 38 weist eine gelungs- und Ablaufsteuerungsteil 7 sowie daneben in Aussparung 40 auf, die dazu dient, die Probenhalterung der Nähe der Probenhalterung 5 ein Gebläse 6 befestigt. 5 unmittelbar vor das Schutzgehäuse 4 und damit in die Fig.4 zeigt die Aufzeichnungseinheit 15 in dem ge- ίο Nähe des Films 35 vor das Fenster 17 montieren zu polsterten Schutzgehäuse 4, eingebettet in der stoß- können.

dämpfenden, der Außenkontur der fotografischen Teile Wird die Ablaufsteuerung der Vorrichtung zum Aufangepaßten Polstermasse 30. Die fotografische Auf- zeichnen von Röntgenbildern durch Einschalten gestarzeichnungseinheit 15 besteht aus einer Kleinbildkamera tet. erfolgt die Belichtung des Films 35 durch Bestrahlen 26. einem Motor 25 für den Filmtransport mit einem is mit einem Röntgenstrahl 12 aus der Röntgenröhre 8. der Filmmagazin 29 und zwei Rohrstücken 18 (F i g. 2). Das die Probe in der Probenhalterung 5 durchstrahlt hat. Schutzgehäuse 4 ist mit einer Schraube 34 mit dem Mo- Nach Beendigung der Bestrahlung wird der Film 35 tor 25 der Kleinbildkamera 26 verbunden. Die beiden durch den Motor 25 für den Filmtransport um die Breite

iVuiiuiuiKc ίο uiiiaiiiiicucu oui UCiIi uci naiiicia *u uci uiiuiCnjtCrS jj nCitCrtrSriSpCrtiCri üüd SSt bCPCit ίίϊΓ

zugewandten Ende jeweils einen Spulkopf 36 des Film- 20 die nächstfolgende Röntgenaufnahme. Der Zeittakt der magäzins 29 und werden von den Spulköpfen 36 ge- Röntgenaufnahmen und die Koordinierung der Schaltführt Die Rohrstücke 18 sind in ihrer Höhe so angepaßt, vorgänge übernimmt eine Ablaufsteuerung im Stromredaß sie als Abstandhalter den Zwischenraum zwischen gelungs- und Ablaufsteuerungsteil 7. Dabei ist eine Bildeiner Dichtung 14 auf der Grundplatte 1 und dem Film- frequenz von maximal 3 Bildern/sec. erreichbar, magazin 29 überbrücken und auf diese Weise die Klein- 25 Gemäß Fig. 4 befindet sich an der Vorderseite der bildkamera 26 gegen die Grundplatte 1 bzw. die Dich- Kleinbildkamera 26 ein Objektivbayonett 41 zur Befetung 14 abstützen. Dabei steht die Kleinbildkamera 26 stigung eines Objektivs. Im vorliegenden Fall wird ein im montierten Zustand auf dem Kopf. Die beiden Rohr- Obejefcüv nicht benötigt, da die Röntgenbilder durch stücke 18 nehmen elektronische Bauelemente für die die Rückwand 28 aufgenommen werden. Es kann aber Stromversorgung ^Tind die Steuerung des Motors 25 auf 30 zweckmäßig sein, durch das Objektiv, für das im Schutz- und weisen Anschlüsse für Kabel 20, 21, 24 auf. Das gehäuse 4 ausreichend Platz vorgesehen ist, das Bild Kabel 20 dient zur elektrischen Verbindung der beiden einer Anzeigevorrichtung auf die Rückseite des Films Rohrstücke 18 untereinander. Das Kabel 21 verbindet aufzuzeichnen.

über eine Steckkupplung 22 und ein Kabel 23 die elek-

tronischen Bauelemente in den Rohrstücken 18 mit dem 35 Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Motor 25 für den Filmtransport Das Kabel 24 führt von

einem der beiden Rohrstücke 18 zu einer Gehäusebuchse 19, die an einer seitlichen Außenwand des Schutzgehäuses 4 angebracht ist. Auf einfache Weise kann der
Motor 25 und damit auch die Kleinbildkamera 26 mit 40
dem Filmmagazin 29 durch Lösen der Schraube 34 und
durch Lösen der Steckverbindung 22 von den elektronischen Steuerungselementen getrennt werden und aus
dem gepolsterten Schutzgehäuse 4 entnommen werden.

Das gepolsterte Schutzgehäuse 4 weist auf seiner 45
dem Röntgenstrahl 12 zugewandten Seite über seine
gesamte Länge eine streifenförmige, der Breite des
Films 35 angepaßte Bleimaske 16 in Höhe des in der
Kleinbildkamera 26 befindlichen Films 35 auf. Die Bleimaske 16 hat mit dem Schutzgehäuse 4 ein gemeinsa- 50
mes Fenster 17,cas hinsichtlich seiner Lage der Position
eines Bildfensters 33 in der Rückwand 28 der Kleinbildkamera 26 im zusammengebauten Zustand der Aufzeichnungseinheit 15 angepaßt ist

Das Fenster 17 ist mit einer Aluminiumfolie 27, die auf 55
der Bleimaske 16 befestigt ist und das Fenster 17 geringfügig überragt gegen Lichteinfali geschützt Die Größe
des Fensters 17 und des Bildfensters 33 ist im wesentlichen aneinander angepaßt, wobei das Bildfenster 33 unmittelbar vor dem Film einen scharfen Rand des Rönt- bO
genbildes erzeugt.

Die Rückwand 28 ist mit ihrer Außenseite mit einer
Bleifolie 31 beschichtet, die an der Stelle des Bildfensters 33 eine diesem entsprechende Aussparung aufweist. Das Bildfenster 33 is« mit einer Aluminiumfolie 32 es
lichtdicht abgedeckt Die Aluminiumfolie 32 ist größer
als das Bildfenster 33 und ist mit ihrem überstehenden
Randbereich auf der Bleifolie 31 befestigt Hinter dem

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufzeichnen von Röntgendurchstrahlungsbildern, insbesondere im Weltraum, mit einer Röiitgendurchstrahlungsquelle, einer Probenhalterung, einer motorisch betriebenen fotografischen Aufzeichnungseinheit, einem Steuerteil und einer Hochspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlungsquelle (13), die Aufzeichnungseinheit (15) und die Probenhalterung (5) auf einer gemeinsamen Grundplatte (1) montiert sind, daß die Röntgenstrahlungsquelle (13) in einem ersten Schenkel (2a) und die Hochspannungsquelle (9) in einem zweiten Schenkel (2b) eines winkelförmigen gemeinsamen Gehäuses (2) untergebracht sind und daß die Blende (11) der Röntgenstrahlungsquelle (13) derart angeordnet ist, daß der Röntgenstrahl (12) in einem spitzen Winkel zu dem zweiten Schenkel (2b) des Gehäuses (2) in Richtung auf die Aufzeichnungseinheit (15) gerichtet ist, die in der Nähe des freien Endes des zweiten Schenkels (2b) des Gehäuses (2) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewinkelte Gehäuse (2) L-förmig ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotografische Aufzeichnungscinheit (15) eine in einem gepolsterten Schutzgehäuse (4) angeordnete Kleinbildkamera (26) ist, daß die Kleinbildkamera (26) ein Filmmagazin (29) mit einem strahlungsempfindlichen Film (35) und einen Motor (25) für den Filmtransport enthält und daß die Rückwand (2R) des Gehäuses der Kleinbildkamera (26) ein Bildfenstei (33) für den Durchgang des Röntgenstrahls (12) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (4) den bereits belichteten und unbelichteten Film (35) mit einer Bleimaske (16) schützt, die sich über die gesamte Länge des Schutzgehäuses (4) auf der dem Röntgenstrahl (12) zugewandten Außenseite erstreckt, und daß das Schutzgehäuse (4) und die Bleimaske (16) ein gemeinsames Fenster (17) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (17) mit einer ersten Aluminiumfolie. (27) abgedeckt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (28) des Gehäuses der Kleinbildkamera (26) mit Ausnahme des Bildfensters (33) mit einer Bleifolie (31) beschichtet ist und daß das Bildfenster (33) mit einer zweiten Aluminiumfolie (32) abgedeckt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (35) ein beidseitig mit strahlungsempfindlichen Schichten versehener Röntgenfilm ist, der eine Kleinbildperforation aufweist und Platz für 150 Röntgenaufnahmen hintereinander bietet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlungsrichtung vor oder hinter dem Röntgenfilm (35) eine Verstärkerfolie vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinbildkamera (26) mil einer Vorrichtung zur Einblendung von Daten ;iuf den Film (35) verschen ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Röntgendurchstrahlungsbildern, insbesondere im Weltraum, mit einer Röntgenstrahlungsquelle, einer Probenhalterung, einer motorisch betriebe- nen fotografischen Aufzeichnungscinheit, einem Steuerteil und einer Hochspannungsquelle.

Derartige Vorrichtungen werden in der Technik z. B. zur Untersuchung von Metallen eingesetzt Vorrichtungen, die Serienaufnahmen in kurzer Zeitfolge erlauben,

ίο werden zur Untersuchung von Bewegungen in schmelzflüssigen Metallen oder Legierungen verwendet Insbesondere das Verhalten von Legierungselementen in Metallegierungen im schmelzflüssigen Zustand ohne Einwirkung der Gravitation ist von hohem wissenschaftlichen Interesse, da hieraus Erkenntnisse gewonnen werden können, die es zum Beispiel ermöglichen sollen, unter Weltraumbedingungen Metalle höchster Reinheit herzustellen.

Es ist bekannt, Röntgendurchstrahlungsvorrichtungen zur Untersuchung von Metallen zu verwenden. Zur entatinn des Rönt^enbildes werden ^°^^η* ^""i*

Vorrichtungen eingesetzt, die den Röntgenfilm für Aufnahmen in schneller Folge wechseln können (Lueger, Lexikon der Technik, Band 14, Seite 333). Der dort beschriebene Rollfilmwechsler für einen Röntgenfilm dient in Zusammenwirkung mit einer Röntgenstrahlenquelle und einer Schaltvorrichtung zur Aufzeichnung von Röntgendurchstrahlungsbildern. Bei einer solchen Röntgendurchstrahlungsvorrichtung ist die Röntgen-Strahlenquelle, das Objekt und der Rollfilmwechsler hintereinander in mehreren parallelen Ebenen angeordnet. Die Hochspannungsversorgung für die RöntgenstraJilenquelle und die Schaltvorrichtung sind üblicherweise über Kabelverbindungen mit großem Abstand seitlich angeordnet und gegenseitig abgeschirmt Die Hochspannungsquelle ist also getrennt von der Röntgenstrahlungsquelle in einem eigenen Gehäuse uniergebracht und mit einer Hochspannungsleitung mit der Röntgenstrahlungsquelle verhundet.Zum Schutz gegen die Störabstrahlung der Hochspannungsleitung sind dabei umfangreiche Abschirmmaßnahmen notwendig. Außerdem benötigt eine derartige Konfiguration der Vorrichtungselemente eine große Aufstellungsfläche. Für Bildfrequenzen bis zu 12 Bilder pro Sekunde kommen nur Rollfilmwechsler infrage, die einen unperforierten Film, mit einer Breite bis zu 30 cm verwenden, der von einer Vorratsrolle zwischen zwei Verstärkerfolien hindurchgezogen wird. Bei der Aufnahme wird der Film zwischen den Verstärkerfolien plangepreßt, belichtet

so und dann auf einer Sammelspule aufgerollt. Weil hierbei relativ große Massen (Breitfilmrollen) abwechselnd zu beschleunigen und abzubremsen sind, benötigen die Rollfilmwechsler einen starken Antrieb und ein stabiles Transportsystem. Auch an die mechanischen Eigenschäften des Films werden besonders hohe Anforderungen gestellt. Die mit einem derartigen Filmwechsler kombinierte Röntgenstrahlungsquelle muß für die Röntgenröhre einen Hochspannungserzeuger aufweisen, der für einen Betrieb mit einer derartigen Bildfrequenz eine ausreichende Repetierfähigkeit besitzt. Die bekannten Röntgendurchstrahlungsvorrichtungen sind für den Einsatz im Weltraum nicht geeignet, da sie weder in ihren Abmessungen noch ihrem Gewicht die Anforderungen erfüllen.

b¹) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Durchstrahlung von Objekten unter Weltraumbedingungen erlaubt und die ein möglichst geringes Ge-