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Verfahren und Anordnung zum Betrieb von Röntgenröhren mittels Hochfrequenzenergie
unter Benutzung eines Tesla-Transformators. In der Röntgentechnik hat man Versuche
gemacht, hochgespannte Hochfrequenzströme unter Zuhilfenahme eines Tesla-Trans.formators
zum Betriebe von Röntgenröhren zu verwenden. Die Einrichtungen dieser Art waren
aber insofern unvollkommen, als sie nicht eine Regelung der Spannung ider Röntgenröhre
gestatteten, die notwendig ist, wenn man dieselbe Röhre sowohl für Therapie als
auch für Diagnostik verwenden will. Insbesondere sind die Einrichtungen ider bisher
bekannten Art nicht geeignet, Röntgenröhren mit Glühkathode in der Weise zu betreiben,
daß die Härte der Strahlen unabhängig von der Intensität geregelt werden kann.
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Die bekannten Einrichtungen zur Regelung iler Röntgenenergie bei Hochfrequenzbetrieb
bestanden darin, daß @die Kopplung zwischen der Primärspule des Tesla-Transiormators
und der Sekundärspule verändert wurde, und auch darin, daß Windungen in der Primärspule
abgeschaltet wurden.
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Ein Übelstanübei Einrichtungen dieser Art besteht darin, daß bei Änderung
der Kopplung im TeslarTransformaitor eine Verstimmung der abgestimmten Sekundärspule
gegenüber ° der benutzten Frequenz eintritt, so daß ein erheblicher Energieverlust
entsteht. Gemäß der Erfindung wird nun die Änderung der der Röntgenröhre ;anufgedrückten
Spannung durch Änderung (dies Übersetzungsverhältnisses des. Tesla-Transformators
#unter Wahrung der Abstimmung aller von Hochfrequenzströmen durchflossenen Kreise
bewirkt.
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Dieser Erfindungsgedanke kann bei den verschiedenartigen Systemen
zur Schwingungserzeugung angewandt werden. Wird beispielsweise ein Funkensender
zur Erzeugung -der Hochfrequenzströme benutzt, so würden nur zwei Kreise, nämlich
der Funkenstreckenkreis und der Sekundärkreis des Tesla-Tran sformatorSy aufeinander
abgestimmt bleiben müssen. Diese Abstimmung kann gleichzeitig mit der Änderung des
übersetziungsverhältnisses durch Einschaltung von Kondensatoren -erfolgen.
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Es kann aber auch eine zusätzliche Selbstinduktion, die nicht reit
in die Kopplung des Tesla-Transiformators eingeht, in den Schwingungskreis eingiefügt
werden und auf üiese Weise die Verstimmung, die sich infolge der Abschaltung von
Windungen der Primärspule des Teslia-Transforunators ergibt, rückgängig gemacht
werden.
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Werden mehr alsi zwei Sch-,vingungskreise verwandt, so müssen .alle
Schwingungskreise stets aufeinander abgestimmt bleiben. Die ,Änderung desübersetzungsverh:ältnisses
kann auch durch Abschälten von seldundären Windungen des Tesla-Transiformators erreicht
werden.
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Da nun bei Änderung des übersetzungsverhältnisses durch Abschalten
von Windungen gleichzeitg die Kopplung geändert wird, so tritt eine ungünstigere
Energieübertragung ein. Diese wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zweckmäßig
gleichzeitig mit der Änderung des Übersetzungsverhältnisses die Kopplung zwischen
den Spulen des Tesla-Transformators geändert und auf den @ün@stigsten Wert eingestellt
wird. Hierdurch und durch Aufrechterhaltung der Ab-
stimmung im Primärkreis
wird erreicht, daß eine Spannungsündenung mit gleichbleibender Energieübertragung
stattfinden kann.
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Die Einrichtungen dieser Art sind geeignet, um, Röntgenröhren aller
Art, insbesondere auch Glühkathodenröhren, zu betreiben und bei diesen Röhren eine
Spannungsänderung unabhängig von der Stromintensität zu ermöglichen, damit aber
auch eine Änderung d. 2r Härte uniabhängig von den Intensitäten der Strahlen zu
erzeugen.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i ein Ausfiihrungsbeispiel des grundsätzlichen
Erfindungsgedankens. Dort isst p die Primärspule und s die Sekundärspule eines Tesla-Transforrnator
s, welch ,letztere in an sich bekannter Weise an einem Ende geerdet und am, anderen
Lnde
zur Röntgenröhre geführt sein mag. Die Koppelung edier beiden Spulen des Transformators
ist veränderlich. Die Primärspule p .gehört einem Schwingungkreis .an, der von einer
beliebigen Hochfrequenzenergiequelle h gespeist wird ünd in dem ein Kondensator
k und die Primärspule des Transformators p als Abstimmittel dienen mögen, turn.
den Schwingungskreis in Resonanz finit der Hochfrequenzenergie zu erhalten. Gemäß
der Erfindung ist die Primärspule des Tesla-Transformators mit Anzapfungen versehen,
welche eine beliebige Einstellung der primären Windurgszahl ermöglichen. Die. hierdurch
geänderte Größe der Selbstinduktion im primären Schwingungskreis wird durch Zuschaaltung
von Hilfskondensatoren i in der Weise wieder ausgeglichen, daß einerseits sowohl
die Veränderung der Selbstinduktion als auch die Rückwirkung des Sekundärkreises-
des Transformators in jeder Stufe derart ausgeglichen wird, daß die Resonanz im
primären Schwingungskreis mit der Frequenz der aufgedrückten-- Hochfrequenzenergie
bestehen bleibt. l)ie Größe der Schaltstufen der primären Selbstinduktion winde
endsprechend den gewünschten Änderungen der Spannungen an der Röntgenröhre gewählt.
Die Abstufung der Hilfskondensatoren und deren Größe wird theoretisch und experimentell
entsprechend der vereinigten Wirkung der Veränderung der Sedbstinduktibn alis auch
der Rückwirkung des Sekundärkreises festgestellt. An Stehle der Abschaltung von
Zusatzkondensatoren könnte auch eine Zuschaltung von zusätzlichen Selbstinduktionen
außerhalb des Feldes ödes Tesla-Transfomwartors treten.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß nicht nur die Resonanz im,
primären Kreis stets erhalten bleibt und dannit die aufgedrückte Hochfrequenzenergie
voll ausgenutzt wird, sondern auch daß die Leistungsübertragung von dem Primär-
auf den Sekundärkreis stets gleichbleibt und die ganze Anlage daher mit bestem Wirkungsgrad
arbeitet. Durch Änderung der primären Wendungszahl des Tesla-Transformators im Verein
mit einer Änderung der Kopplung, d. h. also der räumlichen Änderung der Lage der
Primärwindungen zu den sekundären, wird auch eine Änderung ider Spannung an der
Röntgenröhre und damit der Härte der ausgesandten Strahlen erzwungen.
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Der beschriebene grundsätzliche Erfindungsgedanke läßt die weftesigehenden
Weiterbildungen zu. Besonders vorteilhaft gestaltet sich seine Anwendung in. Verbindung
mit Apparaten für Diathermie, welche bekanntlich darin bestehen, daß sie eine Hochfrequ6nzenergie
erzeugen, die in veränder-Xicher Stärke dein menschlichen Körper zuge---iührt wird.'
und dort durch Wärmeerzeugung Heilwirkungen hervorbringt. Die grundsätz-1 iehe Schaltung
eines solchen bekannten Diathermieapparates ist in Abb. a dargestellt. Dorrt 'ist
w eine beliebige Wechselstrom-2nergiequell'e, die über einen Transformator t zinen
Stoßkreis o speist, der aus Kondensazoren n, Selbstinduktionen L und Funkenstrecken
f ,bestehen mag. Die in diesem Stoßkreis erzeugte Hochfrequenzenergiewird °inem
Anschl@ußikreis a mitgeteilt, in dem durch den Stoßkreis gedämpfte Schwingungen
nach bekanntem: Prinzip erzeugt werden, die über Anzapfungen oi oder o? dem menschlichen
Körper zugeführt werden können.
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Es ist nun gemäß der Erfindung möglich, diese vorhandene Apparatur
gleichzeitig als Energiequelle für eine Röntgenröhre nach dem eingangs auseinandergesetzten
Grundgedanken der Erfindung zu benutzen. Dies kann einmal dadurch geschehen, daß
entsprechend der Schaltung der Abb. 3 der Stoßkreis o zu einem Primärkreis eines
Tesla-Transformators nach dem, Grundgedanken der Abb. i ergänzt wird. Zu diesem!
Zwecke wird der Stoßkreis mit Anschlüssen beliebiger Art versehen, die beliebig
einen Transformator l auszuschalten gestatten, der einen Anschlußkr:eis a für Diathermiezweake
erregt und an Stelle dessen einen Tesfa-Transformator entsprechend der Schaltung
der A.bb. i anzuschalten gestattet.
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Gemäß der weiteren Erkenntnis der Erfindung ist es jedoch besonders
vorteilhaft, nicht unmittelbar den Stoßkreis zurr Erregung des Tesla-Transformators
zu verwenden, sondern den Anschlußkreis, Abgesehen davon, daß auf diese Weise vorhandene
Apparaturen ohne weiteres der Anwendung des Prinzips der Erfindung zugänglich gemacht
werden können, zeigt es sich, daß die Erzeugung und Aufrechterhaltung der Konstanz
der Leistungsübertragung - auf diesem Wege sicherer und vorteilhafter zu erzielen
ist. Abb. q. zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, dessen Schaltung ohne
weiteres verständlich ist.
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Die Erfindung beschränkt sich aber nicht darauf, eine gleichbleibende
Leistungsübertragung etwa nur bei Anwendung gedämpfter Schwingungen zu ermöglichen.
In Abb. 5 ist eine Schaltung wiedergegeben, bei der eine Glühkathodenröhre als Schwingungserzeuger
verwendet wird. v ist ein Entladungsgefäß, b ein Schwu ngradkreis am Gitter, c ein
solcher am Anodenkreis, bei deren Abstimmung auf gleiche Frequenz bekanntl'i'ch
die Röhre als Schwingungserzeuger wirkt. a ist der Anschlußkreis eines Diathermneapparates.
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ist nun möglich, entweder den letzteren analog z. B. der Abb.
4 zu einem Schwingungslzreis unveränderter Ab@stirnrn.ing bei Veränderung der Kopplung
und damit der Übersetzung im Tesla-Transformator auszubilden. Ebenso ist es aber
auch möglich, durch Unterbrechung des Anodenkreises in die Primärspule eines Tesla-Transfor-@';
mators zu schalten und diese als veränderliches Ah:stimmittel im Verein mit den
Zusatzkondensatoren i bei Änderung der Kopplung oder des Übersetzungsverhältnisses
zu verwenden.
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Die Änderung der übertragenen Energie kann durch Änderung der Freqrenz
erzielt werden. Die Erfindung erkennt ein weiteres Mittel hierzu darin, @djaß bei
Anwendung von Glühkathodenröhren ,als Energieerzeuger die Absbufung der Energie
durch Zu- oder Ab-
schaltung von Röhren erfolgt. Die einmal eingestellte Welle
in der gesamten Apparatur kann, beibehalten werden; nur muß eine Änderung der Abstimmung
der Schwungradkreise vorgenommen werden, falls diese sämtlichen Röhren ganz oder
teilweise gemeinsam sind.
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An den Sekundärkreis eines Tesla-Transform.ators kann auch eine Glühkathoden-Röntgenröhre
bekannter Art, insbesondere mit doppelpoligem Anschluß geschaltet werden.