DE3635133A1 - Roentgenstrahlenerzeuger mit tetrodenroehren als schaltelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahlenerzeuger oder -generator mit Tetrodenröhren als Schaltelemente für eine Röntgenröhre des Typs mit an Masse liegender zentraler Metallelektrode (center metal).

Bei einem Röntgenstrahlenerzeuger dieser Art ist eine Hochspannungsquelle über Schaltelemente (z.B. Tetroden­ röhren) mit Anode und Kathode einer Röntgenröhre ver­ bunden, wobei die zentrale Metallelektrode (center metal) der Röntgenröhre geerdet ist bzw. an Masse liegt. Die Röntgenstrahlenerzeugung erfolgt durch Anlegen einer Hochspannung über Anode und zentrale Metallelektrode sowie über Kathode und zentrale Metall­ elektrode.

Wenn bei dieser Anordnung beispielsweise infolge eines Bruchs eines Kabels an der Anodenseite bei beheiztem Heizfaden der Röntgenröhre eine Hochspannung an die Kathode, nicht aber an die Anode angelegt wird, be­ steht eine Gefahr für eine Zerstörung der Röntgen­ röhre aufgrund eines zwischen ihrer Kathode und ihrer zentralen Metallelektrode fließenden abnormalen Stroms.

In der JP-OS 56-94800 ist das Konzept der Erfassung oder Messung eines abnormalen Stroms in der Kathode zur Beendigung der Röntgenstrahlenemission beschrie­ ben. Wenn bei dieser bisherigen Anordnung ein abnor­ maler Strom fließt, weil ein Schalter an der Kathoden­ seite der Röntgenröhre aufgrund einer Kurzschlußstö­ rung nicht öffnet, wird dieser Zustand durch eine Abnormalstromdetektorschaltung erfaßt; in diesem Fall gibt ein Verriegelungsstromkreis (interlock circuit) einen Röntgenstrahlen-Stopbefehl zu einer Röntgen­ steuerschaltung aus, um die Röntgenröhre zu schützen. Die bisherige Schutzeinrichtung arbeitet somit in der Weise, daß eine Hochspannungsquelle und eine Heiz­ stromquelle für die Röntgenröhre abgeschaltet werden und damit die Spannungszufuhr zur Röntgenröhre beendet wird. Als derartige Hochspannungsquelle ist eine solche mit Gleichrichterkreisen bekannt. In diesen Gleichrich­ terkreisen zum Umwandeln einer von einer Wechselstrom­ quelle gelieferten Wechselspannung über einen Hochspan­ nungstransformator in Gleichstrom-Hochspannungen sind den Gleichrichtern nachgeschaltete Glättungskondensa­ toren erforderlich. Zur Verhinderung einer Röntgen­ strahlenausstrahlung oder -emission von der Röntgen­ röhre im Fall einer Kurzschlußstörung eines kathoden­ seitigen Schalters wird ein Hochspannungsschalter an der Anodenseite sowie ein Schalter an der Seite der Wechselstromquelle nach der Erfassung eines ab­ normalen Stroms geöffnet. Da hierbei jedoch die Glät­ tungskondensatoren bereits durch die Wechselstromquelle aufgeladen sind, fließt ein Strom vom Kondensator über den Schalter in die Kathoden-Mittelmetallelektroden­ strecke der Röntgenröhre. Da der Stromfluß durch die zentrale oder Mittelmetallelektrode zu einem abnor­ malen Zeitpunkt wesentlich größer ist als ein bei der normalen Röntgenstrahlenemission fließender Strom, besteht eine Gefahr für eine Zerstörung der Röntgen­ röhre infolge des Schmelzens der zentralen Metall­ elektrode.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Röntgenstrahlenerzeugers, dessen Röntgen­ rohre vor einem abnormalen, in ihr fließenden Strom geschützt ist und dessen Röntgenröhre mit geerdeter zentraler Metallelektrode zudem vor einem möglichen, über ihre Kathoden-Mittelmetallelektrodenstrecke fließen­ den abnormalen Strom geschützt ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß erzeugt während der AUS- oder Offen­ perioden einer ersten und einer zweiten Schalteinheit zur periodischen Lieferung positiver und negativer Hochspannungen zu Anode und Kathode der Röntgenröhre eine Abnormalstrom-Detektorschaltung ein Kurzschluß­ störung-Erfassungssignal für die zweite Schalteinheit in Abhängigkeit von einem abnormalen Strom, der auf­ grund einer Kurzschlußstörung der mit der Kathode der Röntgenröhre verbundenen zweiten Schalteinheit über die zentrale Metallelektrode (center metal) fließt. Dabei ist eine Einrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit vom genannten Erfassungssignal von der Abnormalstrom-Detektorschaltung zumindest die erste Schalteinheit zwangsweise einschaltet oder schließt.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Abnormalstrom-Detektor­ schaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Treibers für eine Tetroden­ röhre gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Röntgenstrahlenerzeugers gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Abnormalstrom-Detektors gemäß Fig. 5,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfin­ dung und

Fig. 8 ein Schaltbild eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfin­ dung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Wechselstromquelle 10, die z.B. 200 V liefert, über einen Stromquellenschalter 11 mit der Primärwicklung 12 a eines Hochspannungs-Trans­ formators 12 verbunden, der seinerseits Sekundärwick­ lungen 12 b und 12 c jeweils gleicher Windungszahl auf­ weist. Diese Sekundärwicklungen 12 b und 12 c sind an Diodenbrückenkreise 13 a bzw. 13 b angeschlossen, um an diese jeweils eine Hochspannung derselben Größe anzulegen. Die angelegte Spannung wird durch die Brücken­ kreise 13 a, 13 b gleichgerichtet. Die Ausgänge der Brückenkreise 13 a, 13 b sind mit Kondensatoren 14 a bzw. 14 b zum Glätten der von den Brückenkreisen ge­ lieferten Ströme verbunden. Die Kondensatoren 14 a,14 b sind an der einen Seite über Hochspannungsschalter (Tetroden) 15 a bzw. 15 b an Anode 16 a bzw. Kathode 16 b einer Röntgenröhre 16 angeschlossen und an der anderen Seite über Widerstände 17 a bzw. 17 b mit Masse verbunden. An die Röntgenröhre 16 wird eine Hochspannung angelegt, um erstere Röntgenstrahlen emittieren zu lassen. Die Kathode 16 b der Röntgenröhre 16 wird durch eine Heizfaden-Heizeinheit 18 zur Vergrößerung der Emission von Elektronen vorgeheizt. Die Heizeinheit 18 wird über einen Heizfadenschalter 20 mit einer Speisespannung von einer Heizfaden-Stromquelle beschickt. Die zentrale Metallelektrode 16 c der Röntgenröhre 16 ist zum Absorbieren von Rückstoßelektronen an Masse gelegt.

Die Erfassung eines abnormalen Stroms an Anoden- und Kathodenseite der Röntgenröhre 16 erfolgt durch Mes­ sung der Spannungen über die Widerstände 17 a und 17 b durch eine mit letzteren verbundene Abnormalstrom- Meß- oder -Detektorschaltung 21. In einem abnormalen Zustand (oder Störungszustand), etwa bei einer Störung der Tetrodenröhre (Schalter) und einer Kurzschlußstö­ rung des Hochspannungsschalters an der Kathodenseite, fließt ein abnormaler Strom, der eine Nichtkoinzidenz zwischen den über die Widerstände 17 a und 17 b anliegen­ den Spannungen hervorruft. Beim Auftreten des abnorma­ len Zustands liefert die Detektorschaltung 21 augen­ blicklich ein Abnormalzustandssignal zu einer Schutz­ schaltung 22, die unmittelbar darauf den Stromquellen­ schalter 11 und den Heizfadenschalter 20 öffnet, um die Röntgenstrahlenemission zu verhindern bzw. zu be­ enden. Die Schutzschaltung 22 liefert das Abnormalzu­ standssignal zu einem Störungsanzeiger 23 und einer Röntgenemission-Steuerschaltung 24. Der Störungsan­ zeiger 23 informiert eine Bedienungsperson oder einen Mediziner mittels des Abnormalzustandssignals vom ab­ normalen Zustand.

Die Röntgenemission-Steuerschaltung 24 liefert gleich­ zeitig ein Emissionssteuersignal (im folgenden als EIN- Signal bezeichnet) zu Hochspannungsschalter-Treibern 25 a und 25 b, um die Tetrodenröhren 15 a und 15 b gleich­ zeitig ein- und auszuschalten. Bei Eingang des Abnormal­ signals von der Schutzschaltung 22 beendet die Steuer­ schaltung 24 die Erzeugung des EIN-Signals.

Erfindungsgemäß erzeugt die Abnormalstrom-Detektorschal­ tung 21 ein Abnormal-Erfassungssignal, das eine Kurzschluß­ störung der mit der Kathode 16 b der Röntgenröhre verbunde­ nen Tetrodenröhre 15 b angibt. Dieses Signal wird einem Zeitgeber 26 zugeführt, der ein Zwangs-EIN-Signal (forced- ON signal) einer vorbestimmten Zeitdauer erzeugt welches seinerseits zusammen mit dem Ausgangssignal der Steuer­ schaltung 24 über ein ODER-Glied 27 an die Hochspannungs­ schalter-Treiber 25 a und 25 b angekoppelt wird. Infolge­ dessen wird die Tetrodenröhre 15 a an der Anodenseite zwangsweise eingeschaltet (EIN). Da auf diese Weise zwei Kondensatoren 14 a und 14 b zwischen Anode 16 a und Kathode 16 b der Röntgenröhre 16 entladen werden, fließt nahezu kein Strom über die zentrale Metallelektrode (center metal) 16 c, so daß deren Schmelzen und eine dadurch bedingte Zerstörung der Röntgenröhre verhin­ dert wird.

Der Aufbau der Abnormalstrom-Detektorschaltung 21 ist nachstehend anhand von Fig. 2 erläutert.

Ein Verbindungspunkt von (zwischen) Kondensator 14 a und Widerstand 17 a ist mit einem invertierenden Eingang ei­ nes invertierenden Verstärkers 31 a verbunden, dessen Ausgang mit einem nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 33 a verbunden ist. Ein Verbindungspunkt von Kondensator 14 b und Widerstand 17 b ist an einen invertierenden Eingang eines invertierenden Verstärkers 31 b angeschlossen, dessen Ausgang mit einem invertieren­ den Eingang eines invertierenden Verstärkers 32 verbunden ist. Der Ausgang des letzteren ist wiederum an einen nicht­ invertierenden Eingang eines Komparators 33 b angeschlos­ sen. Die invertierenden Eingänge der Komparatoren 33 a und 33 b sind mit einer Bezugsspannungsquelle 34 verbunden.

Im Leit- oder Durchschaltzustand der Tetrodenröhren 15 a und 15 b wird ein Spannungssignal negativer Polarität vom Widerstand 17 a erhalten, während umgekehrt ein Spannungs­ signal positiver Polarität vom Widerstand 17 b erhalten wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß diese Spannungs­ signale im normalen Betriebszustand der Schaltung prak­ tisch gleiche Größen besitzen. Die Größen dieser Span­ nungen werden durch Komparatoren 33 a und 33 b mit der Bezugsspannung Vref verglichen. Die Komparatoren 33 a, 33 b liefern im Normalbetrieb der Tetrodenröhre, d.h. wenn ein normaler Strom über die Röntgenröhre fließt, ein Ausgangssignal einer positiven Polarität.

Der Ausgang des Komparators 33 a ist über einen Inverter 35 mit dem Eingang eines UND-Glieds 36 a verbunden, wäh­ rend der Ausgang des Komparators 33 b an den Eingang eines UND-Glieds 36 b angeschlossen ist.

Das EIN-Signal der Röntgenemission-Steuerschaltung 24 wird einem Verzögerungskreis 37 a und über einen Inver­ ter 39 einem Verzögerungskreis 38 b zugeführt. Die Ver­ zögerungskreise 37 a und 38 b erteilen ihren Ausgangs­ impulssignalen Verzögerungs- oder Laufzeiten td 1 bzw. td 2. Ein Röntgenröhrenstrom wird relativ zum EIN-Si­ gnal verzögert, um damit einen möglichen Meß- oder Er­ fassungsfehler aufgrund der Verzögerung dieses Stroms auszuschließen. Die Ausgänge der Verzögerungskreise 37 a und 38 b sind mit den Eingängen von UND-Gliedern 36 a bzw. 36 b verbunden, deren Ausgänge an die Setzeingange von Flipflops 40 a bzw. 40 b angeschlossen sind.

Die Steuerschaltung 24 liefert ein Steuersignal dersel­ ben Polarität wie der des EIN-Signals zum UND-Glied 36 a und ein Steuersignal der entgegengesetzten Polarität zum UND-Glied 36 b. Wenn daher ein normaler Strom über die Röntgenröhre 16 fließt, bleibt das Ausgangssignal des UND-Glieds 36 a niedrig. Dasselbe gilt auch für das UND- Glied 36 a. Die Flipflops 40 a, 40 b werden daher nicht ge­ setzt (set), so daß ihre Ausgänge Q auf dem niedrigen Pegel bleiben.

Wenn eine Störung auftritt, bei welcher, während das EIN- Signal den hohen Pegel besitzt, die Tetrodenröhre 15 a abgeschaltet und die Tetrodenröhre 15 b eingeschaltet wird, wird das Ausgangssignal des Komparators 33 a niedrig und damit das Ausgangssignal des UND-Glieds 36 a hoch, wodurch das Flipflop 40 a gesetzt wird und demzufolge sein Ausgangssignal hoch wird. Dieses Signal wird über ein ODER-Glied 41 der Schutzschaltung 22 geliefert, welche den Schalter 11 und den Heizfadenschalter 20 öffnet. Gleichzeitig informiert die Schutzschaltung 22 die Bedienungsperson über den Störungsanzeiger 23 von dem Störungszustand, während die Steuerschaltung 24 veranlaßt wird, die Erzeugung des EIN-Signals zu be­ enden.

Wenn eine Störung auftritt, bei welcher, während das EIN- Signal den niedrigen Pegel besitzt, die Tetrodenröhre 15 a abgeschaltet und die Tetrodenröhre 15 b eingeschaltet sind oder werden, bleibt das Ausgangssignal des UND-Glieds 36 a niedrig und wird daher das Ausgangssignal des UND-Glieds 36 b hoch, wodurch das Flipflop 40 b gesetzt wird, so daß ein Ausgang Q des Flipflops 40 b auf den hohen Pegel über­ geht. Das hochpegelige Ausgangssignal des Flipflops 40 b wird über das ODER-Glied 41 der Schutzschaltung 22 zu­ geführt. Auf diese Weise findet ein ähnlicher Arbeits­ vorgang statt, wie oben beschrieben. Ein hochpegeliges Ausgangssignal des Flipflops 40 b wird dem Zeitgeber 26 zugeführt, der das Zwangs-EIN-Signal erzeugt, das über das ODER-Glied 27 den Hochspannungsschalter-Treibern 25 a, 25 b aufgeprägt wird. Infolgedessen wird die Te­ trodenröhre zwangsweise eingeschaltet.

Die Rücksetzeingänge der Flipflops 40 a, 40 b sind mit Rücksetzschaltern 42 a bzw. 42 b verbunden, so daß die Bedienungsperson diese Flipflops nach Bedarf rück­ setzen kann.

Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau der Hochspannungs­ schalter-Treiber 25 a und 25 b. Das genannte EIN-Signal wird an die Basis eines Transistors 44 angelegt. Im Durchschaltzustand des Transistors 44 ist ein (Steuer-) Gitter G 1 der Tetrodenröhre auf eine Größe von +100 V in bezug auf eine Kathode K vorgespannt, so daß die Tetrodenröhre eingeschaltet ist. Im Sperrzustand des Transistors 44 ist das Gitter G 1 auf eine Größe von -900 V gegenüber der Kathode K vorgespannt, so daß die Tetrodenröhre abgeschaltet ist. Zur Verbesserung der Spannungsverstärkung der Tetrodenröhre wird ein (Schirm)- Gitter G 2 derselben auf eine Größe von +500 V gegenüber der Kathode K vorgespannt.

Fig. 4 ist ein Zeitsteuerdiagramm für den Fall, daß ein abnormaler Steuerzustand der Röntgenstrahlen bei einem rechnergestützten Tomographiegerät (Computertomographen) auftritt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein solches Gerät eine Schnittscheibe eines (z.B.) menschlichen Untersuchungsobjekts rekonstruiert, in­ dem letzteres intermittierend mit Röntgenstrahlung be­ strahlt wird, während die Röntgenröhre um das Unter­ suchungsobjekt herum gedreht wird, und die durch das Untersuchungsobjekt hindurchgedrungenen Röntgenstrahlen erfaßt oder gemessen werden.

Gemäß Fig. 4 ist das EIN-Signal ein Impulssignal mit wiederholt abwechselnd hohem und niedrigem Pegel zum Bestrahlen des Untersuchungsobjekts mit Röntgenstrah­ lung. Während der Hochpegelperiode des Impulses ist der Hochspannungsschalter geschlossen, wobei eine hohe Span­ nung über Anode und Kathode der Röntgenröhre angelegt wird.

Falls zum Zeitpunkt t 1 (AUS-Zeitpunkt im Normalzustand) der Hochspannungsschalter aufgrund einer Kurzschlußstö­ rung ausfällt, fließt über die zentrale Metallelektrode ein größerer als der normale Strom. Die Zeitspanne t 2 stellt die Zeit dar, die für das zwangsweise Kurz­ schließen des Hochspannungsschalters durch Schutz­ schaltung und Hochspannungsschalter-Treiber nach der Feststellung des genannten abnormalen Zustands durch die betreffende Detektorschaltung 21 nötig ist. Zu die­ sem Zeitpunkt besitzt ein über die Kathode 16 b der Röntgenröhre fließender Strom eine kleinere Größe als im Normalzustand, weil der Schalter 15 a an der Anoden­ seite offen ist und daher die angelegte Spannung die Hälfte der Spannung im Normalzustand beträgt. Zum Zeit­ punkt t 3 wird aufgrund des zwangsweisen Kurzschließens des Hochspannungsschalters 15 a eine Hochspannung über Anode 16 a und Kathode 16 b der Röntgenröhre 16 angelegt, so daß Röntgenstrahlung emittiert wird. Die Zeitspanne t 4 stellt die Zeit dar, die für die tatsächliche Beendi­ gung des Fließens des Wechselstromquellen-Stroms durch den Transformator 12, nachdem die Schutzschaltung 22 einen Unterbrechungsbefehl zum Stromquellenschalter 11 geliefert hat, nötig ist. Diese Zeitspanne ist länger als die Zeitspanne t 2. Nach dem Zeitpunkt t 5 und so fort werden die Kondensatoren entladen; ihre Entladungs­ periode wird durch die Kapazität (z.B. 1 µF) der Konden­ satoren und den Widerstandswert (z.B. 50 Ω) der Wider­ stände 17 a und 17 b bestimmt.

Wegen des zwangsweisen Kurzschließens des Hochspannungs­ schalters 15 a fließt ein über die zentrale Metallelektrode 16 c fließender Strom nur während einer kurzen oder Über­ gangs-Zeitspanne t 2. Diese Zeitspanne ist im Vergleich zu der Zeitspanne von t 1-t 5, die herkömmlicherweise für das Unterbrechen des Stromquellenschalters 11 nötig ist, und der für die Beendigung der Entladung erforderlichen Zeit erheblich verkürzt.

Die Fig. 5 und 7 veranschaulichen eine zweite bzw. dritte Ausführungsform, bei denen den Teilen von Fig. 2 entspre­ chenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher be­ zeichnet sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein Widerstand 50 für Mittelmetallelektroden-Stromerfassung oder -messung zwischen einen Verbindungspunkt der Widerstände 17 a, 17 b und Masse geschaltet. Eine Spannung über den Widerstand 50 wird durch die Abnormalstrom-Detektorschaltung 21 gemessen, um einen etwaigen, über die zentrale Metall­ elektrode 16 c fließenden abnormalen Strom zu erfassen. Weiterhin ist es (dabei) möglich, über die Widerstände 17 a, 17 b erzeugte Spannungen mittels einer nicht darge­ stellten Detektorschaltung zu messen und gleichzeitig eine Abnormalität an der Anodenseite festzustellen.

Fig. 6 veranschaulicht den Aufbau der genannten Detektor­ schaltung 21 bei der Ausführungsform nach Fig. 5. Eine Spannung über den Widerstand 50 wird durch eine Kaskaden­ schaltung von invertierenden Verstärkern 61 und 62 an einen nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 63 angekoppelt, durch den diese Spannung mit einer Spannung Vref 1 verglichen wird, die niedriger ist als eine Spannung, die während einer Offenstromkreisstörung der Tetrodenröhre 15 a über den Widerstand 50 erzeugt wird. Andererseits wird eine Spannung über den Widerstand 50 an einen nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 64 angekoppelt, durch den diese Spannung mit einer Span­ nung Vref 2 verglichen wird, die niedriger ist als eine Spannung, welche während einer Kurzschlußstörung der mit der Kathode 16 b der Röntgenröhre 16 verbundenen Tetrodenröhre 15 b über den Widerstand 50 erzeugt wird. Während der Offenstromkreisstörung der mit der Anode 16 a der Röntgenröhre 16 verbundenen Tetrodenröhre 15 a wird das Ausgangssignal des Komparators 63 hoch, so daß das Flipflop 65 gesetzt werden kann. Andererseits wird das Ausgangssignal des Komparators 64 während der Kurz­ schlußstörung hoch. Der Ausgang des Komparators 64 ist über ein UND-Glied 66 mit einem Setzeingang eines Flip­ flops 67 verbunden. Das erwähnte EIN-Signal wird über einen Inverter 68 und einen Verzögerungskreis 69 zum UND-Glied 66 geliefert.

Während der Kurzschlußstörung der Tetrodenröhre 15 b wird das hochpegelige Ausgangssignal des Komparators 64 über das UND-Glied 66 zum Flipflop 67 geliefert, so daß die­ ses gesetzt wird. Der (das) Ausgangssignal Q des Flip­ flops 67 wird auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, dem Zeitgeber 26 zugeführt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird eine abnormale Spannung, die während der (des) Schalterstörung oder -ausfalls hindurchsickert, mittels eines über die Anode 16 a und Masses geschalteten Spannungsteilers und eines über die Kathode 16 b und Masse geschalteten Spannungs­ teilers gemessen. Widerstände 71 und 73 besitzen z.B. einen Wert von 470 µΩ, während Widerstände 72 und 74 z.B. einen Wert von 100 kΩ besitzen.

Fig. 8 veranschaulicht eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind.

Bei der Anordnung nach Fig. 8 erfolgt die EIN/AUS-Schalt­ steuerung der Tetrodenröhren 15 a, 15 b (Hochspannungs­ schalter) in einem Normalbetriebsmodus und einem Abnor­ malzustands-Erfassungsmodus. Wenn die Tetrodenröhren 15 a und 15 b im Normalmodus betrieben werden, empfängt ein G 1-Steuerkreis 81 ein Röntgenemission-Steuersignal (EIN-Signal) von der Röntgenemission-Steuerschaltung 24, und er legt eine Spannung, die gegenüber der Kathode positiv (z.B. + 100 V) ist, an die Gitter G 1 der Te­ trodenröhren 15 a und 15 b an, so daß letztere im wesent­ lichen gleichzeitig eingeschaltet werden und ein ent­ sprechender Strom über die Röntgenröhre für Röntgen­ strahlungsemission (X-ray projection) fließt. Wenn andererseits keine Röntgenstrahlen für Bestrahlung (oder Projektion) emittiert werden, bewirkt der G 1- Steuerkreis 81 eine Sperrvorspannung (z.B. -900 V) der Tetrodenröhren gegenüber ihren Kathoden. Im Normal­ zustand wird eine Spannung (z.B. +500 V), die normaler­ weise relativ zu den Kathoden positiv ist, an die Git­ ter G 2 der Tetrodenröhren angelegt. Im störungsfreien Normalmodus werden die Tetrodenröhren 15 a, 15 b so (an) gesteuert, daß sie praktisch gleichzeitig ein- und ab­ schalten. Wenn die Gitter G 1 aufgrund einer Störung im G 1-Steuerkreis 81 nicht (an)gesteuert werden können, fließt ein abnormaler Strom durch die Röntgenröhre 16, wobei eine von der Spannung im Normalmodus verschie­ dene Spannung an die Widerstände 17 a und 17 b angelegt wird. Die Abnormalstrom-Detektorschaltung 21 vergleicht die Spannung über den Widerstand 17 a mit einer Spannung über den Widerstand 17 b und entscheidet, ob der Normal­ strom in der Röntgenröhre fließt oder nicht. Die Detek­ torschaltung 21 erzeugt ein Abnormalzustandssignal, wenn beim Vergleich Koinzidenz auftritt. Bei Eingang dieses Signals öffnet die Schutzschaltung 22 augen­ blicklich den Stromquellenschalter 11 und den Heiz­ fadenkreis-Schalter 20, während sie gleichzeitig einen entsprechenden Befehl zum Störungsanzeiger 23 für Störungs- oder Fehleranzeige ausgibt. Außer­ dem liefert die Schutzschaltung 22 ein Fehlermelde­ signal zum G 2-Steuerkreis 82, der bei Eingang dieses Signals eine Spannung, die gegenüber den Kathoden ne­ gativ (z.B. -900 V) ist, an die Gitter G 2 der Tetro­ denröhren 15 a, 15 b anlegt. Letztere werden somit, ge­ nauer gesagt, in Sperrichtung vorgespannt (oder be­ trieben), wobei von den Kathoden emittierte Elektro­ nen wegen der negativen Spannung des Gitters G 2 abge­ stoßen werden und daher die Anode nicht erreichen kön­ nen. Infolgedessen kann der Strom nicht unterbrochen werden, auch wenn eine positive Spannung am Gitter G 1 anliegt.

Die Erfindung ist vielfältig änderbar oder abwandelbar.

Während bei den beschriebenen Ausführungsformen die Schaltungsanordnung für die erforderliche Steuerung beispielhaft im Detail beschrieben ist, kann diese Steuerung auch beispielsweise unter Nutzung der Software eines Rechners einer ähnlichen Funktion durchgeführt werden.

Obgleich als Hochspannungsschalter Tetrodenröhren, deren Gitter G 2 (an)gesteuert werden beschrieben sind, kann eine ähnliche Steueroperation mittels der Steuer­ gitter von fünf oder mehr Elektrodenröhren vorgenommen werden.

Obgleich bei den beschriebenen Ausführungsformen die Tetrodenröhren an den Seiten von Anode und Kathode der Röntgenröhre vorgesehen sind, kann eine Steueropera­ tion auch mittels einer einzigen Tetrodenröhre bei einer Röntgenröhre ohne zentrale Metallelektrode durchgeführt werden.

Claims (8)

1. Röntgenstrahlenerzeuger, umfassend eine Röntgenröhre (16) mit einer Anode (16 a), einer Kathode (16 b) und einer an Masse liegenden zentralen Metallelektrode (center metal) (16 c), eine mit der Anode der Röntgenröhre verbundene und einen ersten Glättungskondensator (14 a) aufweisende erste Hochspannungsquelle (13 a) zum Anlegen einer positiven Hochspannung an die Anode der Röntgen­ röhre,
eine mit der Kathode der Röntgenröhre verbundene und einen zweiten Glättungskondensator (14 b) aufweisende zweite Hochspannungsquelle (13 b) zum Anlegen einer negativen Hochspannung an die Kathode der Röntgen­ röhre,
eine zwischen die erste Hochspannungsquelle und die Anode der Röntgenröhre geschaltete erste Schaltein­ heit (15 a, 25 a),
eine zwischen die zweite Hochspannungsquelle und die Kathode der Röntgenröhre geschaltete zweite Schalt­ einheit (15 b, 25 b),
eine mit erster und zweiter Schalteinheit verbundene Steuersignal-Liefereinheit (24) zur Lieferung eines Steuersignals zum gleichzeitigen Ein- und Abschalten von erster und zweiter Schalteinheit, eine mit erster und zweiter Hochspannungsquelle ver­ bundene Abnormalstrom-Detektoreinheit (21) zum Er­ fassen oder Messen eines über die Röntgenröhre fließenden abnormalen Stroms und
eine mit der Abnormalstrom-Detektoreinheit verbundene Schutzschaltung (22), welche bei Meldung der Erfas­ sung des abnormalen Stroms zumindest die Steuer­ signal-Liefereinheit veranlaßt, die Lieferung des Steuersignals zu erster und zweiter Schalteinheit zu beenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abnormalstrom-Detektoreinheit (21) ausgelegt ist für die Erzeugung eines Kurzschlußstörung- Erfassungssignals, das eine Kurzschlußstörung der zweiten Schalteinheit anzeigt, in Abhängigkeit von einem aufgrund der Kurzschlußstörung der zweiten Schalteinheit (15 b) über die zentrale Metallelek­ trode (16 c) der Röntgenröhre (16) fließenden ab­ normalen Strom, wobei diese Störung während einer AUS-Periode von erster und zweiter Schalteinheit auftreten kann, und
weiterhin eine Einrichtung (26, 27) vorgesehen ist, die ein Einschaltsignal zur zumindest der ersten Schalteinheit (15 a) in Abhängigkeit vom Kurzschluß­ störung-Erfassungssignal von der Abnormalstrom- Detektoreinheit (21) liefert, um die erste Schalt­ einheit (15 a) einzuschalten.

2. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Schalteinheit jeweils Tetrodenröhren sind.

3. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Hochspannungsquelle einen zwischen den ersten Glättungskondensator (14 a) und die zentrale Metallelektrode der Röntgenröhre geschalteten ersten Widerstand (17 a) aufweist,
die zweite Hochspannungsquelle einen zwischen den zweiten Glättungskondensator (14 a) und die zentrale Metallelektrode der Röntgenröhre geschalteten zwei­ ten Widerstand (17 b) aufweist und
die Abnormalstrom-Detektoreinheit (21) auf eine Span­ nung über den ersten Widerstand und eine Spannung über den zweiten Widerstand zum Erfassen des abnor­ malen Stroms der Röntgenröhre anspricht.

4. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß weiterhin ein Mittelmetallelektroden- Strommeßwiderstand (50) vorgesehen ist, der zum Erfassen oder Messen eines über die zentrale Metall­ elektrode fließenden Stroms zwischen die zentrale Metallelektrode (16 c) der Röntgenröhre und eine Verzweigung zwischen erster und zweiter Stromquelle geschaltet ist, und die Abnormalstrom-Detektoreinheit (21) den abnormalen Strom der Röntgenröhre in Abhängigkeit von einer Spannung über den Mittelmetallelektroden-Strommeß­ widerstand erfaßt.

5. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Spannungsteiler (71, 72) zwischen die Anode (16 a) der Röntgenröhre (16) und die zentrale Metallelektrode (16 c) geschaltet ist, ein zweiter Spannungsteiler (73, 74) zwischen die Kathode (16 b) der Röntgenröhre und die zentrale Metallelektrode (16 c) geschaltet ist und die Abnormalstrom-Detektoreinheit (21) den abnor­ malen Strom der Röntgenröhre in Abhängigkeit von Ausgangsspannungen von erstem und zweitem Spannungs­ teiler erfaßt.

6. Röntgenstrahlenerzeuger, umfassend eine Röntgenröhre (16) mit einer Anode (16 a) und einer Kathode (16 b),
eine Hochspannungsquelle (13 a, 13 b, 14 a, 14 b, 17 a, 17 b, 10, 12), die zum Emittieren von Röntgenstrah­ lung eine Hochspannung über Anode und Kathode der Röntgenröhre anzulegen vermag,
ein Schaltelement (15 a, 15 b) aus einer Vakuumröhre mit mindestens einem Steuergitter und einem Schirm­ gitter und
eine Gittersteuerschaltung (24, 81) zum Steuern des Steuergitters zwecks Ermöglichung des Schaltens oder Umschaltens einer an die Röntgenröhre angeleg­ ten Hochspannung, gekennzeichnet durch eine Schutzschaltung (21, 22, 82), die dann, wenn das Steuergitter der Vakuumröhre nicht (an)gesteuert werden kann, eine niedrigere Spannung als die Spannung an der Kathode der Vakuumröhre an das Schirmgitter der Vakuumröhre anzulegen vermag, um letztere abzu­ schalten.

7. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre (16) eine an Masse liegende zentrale Metallelektrode (center metal) (16 c) aufweist.

8. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre (16) eine an Masse liegende zentrale Metallelektrode (center metal) (16 c) aufweist und die Schutzschaltung eine Abnormalstrom-Detektorschaltung (21) zum Erfassen eines über die zentrale Metallelektrode fließenden abnormalen Stroms umfaßt.