DE4107199C2 - Hochfrequenz-Röntgengenerator - Google Patents

Description

Die Forderung nach einer möglichst glatten Hochspannung wird bei einem Röntgengenerator derzeit durch Siebung mit Hochspan­ nungskondensatoren, deren Kapazität in der Größenordnung eini­ ger nF liegt, bewerkstelligt. Neben den hohen Kosten für diese Spezialkondensatoren fällt deren große gespeicherte Energie unangenehm ins Gewicht, da nach einem Röhrendurchschlag wert­ volle Zeit zum Wiederaufladen der Kondensatoren verloren geht.

Um die gespeicherte Energie zu reduzieren, muß man die Kapazi­ tät dieser Kondensatoren verringern. Um dennoch eine gute Glät­ tung zu erzielen, muß man die Wechselrichterfrequenz des den Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichters erhöhen, was nur in begrenztem Umfang wirtschaftlich ist.

Es ist auch bekannt bzw. gehört zum Stand der Technik, die Hochspannung für einen Hochfrequenz-Röntgengenerator durch die Reihenschaltung mehrerer Hochspannungsgleichrichter zu erzeugen.

In der EP 0405399 A2 sind hierfür mehrere primärseitig parallel geschaltete Hochspannungstransformatoren beschrieben, so daß die Welligkeit der Röntgenröhrenspannung dadurch nicht beeinflußt wird. In der DE 28 31 093 A1 ist eine Schaltung gezeigt, bei der jedem Hochspannungstransformator je ein individueller Wechselrichter vorgeschaltet ist, wobei die Wechselrichter phasenverschoben angesteuert werden. Schließlich zeigt die EP 0429315 A2 (ältere Anmeldung) eine Schaltung, bei der die Primärseiten der Hochspannungstransformatoren in Reihe liegen. Maßnahmen zur Verringerung der Welligkeit der Röntgenröhrenspannung sind nicht getroffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz- Röntgengenerator zu schaffen, bei dem die Welligkeit der Hoch­ spannung an der Röntgenröhre bei geringer, im Hochspannungs­ kreis gespeicherter Energie und relativ niedriger Wechselrich­ terfrequenz gering ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Hoch­ frequenz-Röntgengenerator gemäß dem Patentanspruch 1.

Es ist zwar bereits bekannt, Laufzeitketten zur Erzeugung der Hochspannung an einer Röntgenröhre zu verwenden ("Proc. I.E.E." 99, Teil I (1952), S. 206-213). Die Hochspannung für die Röntgenröhre wird dabei jedoch nicht mit Hilfe einer Reihe von Hochspannungstransformatoren erzeugt, sondern durch einen Impulsgenerator, so daß auch die Röntgenröhre nur mit Spannungs­ impulsen versorgt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Röntgengenerator ist die Sekundärseite in einzelne Teilwicklungen mit separater Gleich­ richtung und Siebung aufgeteilt. Die Primärseite ist als Lauf­ zeitglied ausgebildet, so daß eine fortschreitende Welle die Wicklung entlang läuft. Die einzelnen sekundären Teilwicklungen werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten von dieser Welle er­ reicht und deren Kondensatoren nacheinander aufgeladen. Bei geeigneter Dimensionierung wird so stets mindestens ein Konden­ sator einer Teilwicklung geladen. Trotz einer erheblichen Wel­ ligkeit für jeden einzelnen Kondensator ist die Welligkeit der Summenspannung, welche die Hochspannung für die Röntgenröhre bildet, sehr gering.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hochfrequenz-Röntgengenerator nach der Erfindung, und

Fig. 2 ein Schaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des Hochfrequenz-Röntgengenerators gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einer Reihe von Hochspannungsgleichrichtern 2 bis 7 mit Hochspannung versorgt wird. Die Hochspannungsgleichrichter 2 bis 7 speisen parallelgeschaltete Kondensatoren 8 bis 13, welche in Reihe zu­ einander liegen und die Hochspannung an der Röntgenröhre 1 bil­ den. Die Hochspannungsgleichrichter 2 bis 7 werden von den Se­ kundärwicklungen 14 bis 19 von Hochspannungstransformatoren gespeist, welche in Reihe zueinander geschaltete Primärwicklungen 20 bis 25 aufweisen. Jeder Sekundärwicklung 14 bis 19 ist je eine Primärwicklung 20 bis 25 zugeordnet.

Die Primärwicklungen 20 bis 25 bilden zusammen mit Verzöge­ rungskapazitäten 26 bis 31 eine Laufzeitkette, in der von einem Wechselrichter 32, der aus dem Netz über einen Gleichrichter gespeist wird, eine fortschreitende Welle erzeugt wird.

Die Fig. 2 zeigt, daß der Wechselrichter 32 als Primärspan­ nungsquelle mit dem Innenwiderstand 33 die Laufzeitkette 20 bis 31 speist. Die so erzeugte Welle erreicht nach einer gewissen Verzögerung mehr oder weniger stark gedämpft den Abschlußwider­ stand 34. Die jeweiligen Leitungsteilstücke werden zu unter­ schiedlichen Zeitpunkten erreicht.

Gewünscht ist ausschließlich eine fortschreitende Welle, also keine stehende Welle. Üblicherweise wird hierzu gefordert, daß die Widerstände 33, 34 dem Wellenwiderstand der Laufzeitkette entsprechen, um Reflexionen zu vermeiden. Eine weitere Möglich­ keit besteht darin, die Dämpfung der Laufzeitkette so hoch zu wählen, daß praktisch keine Spannung mehr am Widerstand 34 an­ kommt, so daß dieser Widerstand und auch der Widerstand 33 entfallen kann, da keine rücklaufende Welle existiert. Davon ist bei dem Hochfrequenz-Röntgengenerator gemäß Fig. 1 Gebrauch gemacht. Die hohe Dämpfung erfolgt durch Abgabe der Energie an die Sekundärwicklungen 14 bis 19.

Mit zunehmender Dämpfung und damit steigender Entfernung von der Einspeisung nimmt die Amplitude der Welle ab. Dies läßt sich durch Erhöhung der Windungszahlen der Sekundärwicklungen ausgleichen. Dies bedeutet, daß die Windungszahlen der Sekun­ därwicklungen 14 bis 19 mit wachsender Entfernung vom Ein­ speisungspunkt zunehmen.

Darüber hinaus läßt sich durch Verminderung der Streuinduktivi­ tät der Teiltransformatoren mit wachsender Entfernung vom Ein­ speisepunkt eine weitgehend lastunabhängige Kompensation der Amplituden erreichen.

Die Primärwicklungen 20 bis 25 können zweckmäßigerweise so aus­ gebildet sein, daß die Verzögerungskapazitäten 26 bis 31 von den Wicklungskapazitäten selbst gebildet sind, so daß zusätz­ liche Kondensatoren auf der Primärseite entfallen können.

Die magnetische Kopplung zwischen einander entsprechenden Pri­ märwicklungen 20 bis 25 und Sekundärwicklungen 14 bis 19 muß möglichst hoch sein, dagegen zwischen einander nicht zugeord­ neten Wicklungen möglichst niedrig.

Claims (4)

1. Hochfrequenz-Röntgengenerator mit einer Reihe von Hoch­ spannungstransformatoren mit Sekundärwicklungen (14 bis 19), von denen jede an je einem Hochspannungsgleichrichter (2 bis 7) mit gleichstromseitig parallel geschaltetem Kondensator (8 bis 13) angeschlossen ist, welche zur Bildung der Röntgenröhrenspannung in Reihe geschaltet sind, wobei jeder Sekundärwicklung (14 bis 19) je eine Primärwicklung (20 bis 25) zugeordnet ist, und wobei die Reihenschaltung der Primärwicklungen (20 bis 25), welche zusammen mit Verzögerungskapazitäten (26 bis 31) eine eine fortschreitende Welle erzeugende Laufzeitkette bilden, an der Primärspannungsquelle (32) angeschlossen ist, und die Verzögerungskapazitäten (26 bis 31) derart dimensioniert sind, daß die einzelnen sekundären Teilwicklungen (14 bis 19) zu unterschiedlichen Zeitpunkten von dieser Welle erreicht und deren Kondensatoren (8 bis 13) nacheinander aufgeladen werden.

2. Hochfrequenz-Röntgengenerator nach Anspruch 1, bei dem die Verzögerungskapazitäten (26 bis 31) von den Wicklungskapazi­ täten der Primärwicklungen (20 bis 25) gebildet sind.

3. Hochfrequenz-Röntgengenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Win­ dungszahlen der Sekundärwicklungen (14 bis 19) mit wachsender Entfernung vom Einspeisungspunkt zunehmen.

4. Hochfrequenz-Röntgengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuinduktivität zwischen den Primär- und Sekundärwick­ lungen (14 bis 19, 20 bis 25) mit wachsender Entfernung vom Einspeisepunkt abnimmt.