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Einrichtung zum Betrieb von Glühkathoden-Röntgenröhren. Liegen Heizstromwandler
und Hochspannungstransformator einer Röntgeneinrichtung für Glühkathodenröhrenbetrieb
an einer gemeinsamen Stromquelle, so tritt eine unerwünschte Herabminderung der
Strahlenleistung vielfach gerade dann auf, wenn man der Apparatur d:e Höchstleistung
entnehmen möchte, z. B. bei Momentaufnahmen. Zur Beseitigung dieses Übelstandes
ist es bekannt, den Primärstrom des Hochspannungstransformators ganz
oder
teilweise über eine auf dem Heizstromwandler angebrachte Windungsabteilung (Kompensationswicklung)
zu leiten, um diesem während der Belastungsperioden zusätzliche Energie zuzuführen.
Diese Einrichtung wird so bemessen, daß sie automatisch den durch den Klemmenspannungsabfall
am Heizstrornwandler während der Belastungsdauer verursachten Ausfall an Heizstrom
ausgleicht. Kompensationseinrichtungen der vorbeschriebenen Art besitzen aber einen
Nachteil, der sich um so störender bemerklich macht, je größer die Belastung des
Röntgenrohres und damit des Hochspannungstransformators ist. Bei der neuerdings
üblichen Röhrenbelastung von ioo mA. und darüber treten entsprechend hohe Primärströme
und damit auch besonders hohe Spannungsabfälle in den primären Zuleitungen auf.
Die Einschaltung von Kompensationswindungen, welche Eisenkerne umschlingen, in dvn
Primärstromkreis des Hochspannungstransformators ist für den Betrieb von Glülikathod--n-Röntgenröhren
grundsätzlich als Fehler anzusprechen. Die von solchen Heizstrom-Kompensationsanordnungen
aufgenommenen Klemmenspannungen sind nicht unerheblich. Sie nehmen dem Hochspannungstransformator
während der Belastungsperioden einen weiteren Teil der vom Netz gelieferten, an
sich bereits abgefallenen Klemmenspannung weg, machen die Hochspannung »unstarr«
und setzen damit die Grenzwellenlänge der Strahlung und die Gesamtstrahlenleistung
in unberechenbarem Maße herab.
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Ein weiterer, auf die Kompensation des Heizstromes selbst bezüglicher
Nachteil der bisher üblichen Anordnung ist in der Phasenverschiebung zwischen dem
zur Kompensation benutzten Heizstromvektor und dem Hochspannungsmaximum zu sehen,
bei dem die Elektronenemission des Glühfadens maximal sein soll. Unter diesem Gesichtspunkt
sind namentlich die Anordnungen unvollkommen, bei denen die Kopplung zwischen Kompensationswicklung
und Heizstromwicklung mangelhaft ist. Aber immer besteht zwischen dem benutzten
Primärstrom des Hochspannungstransformators und seinem Spannungsvektor ein nacheilender
Phasenunterschied, so daß die Kompensationswirkung gewissermaßen zu spät einsetzt.
Demgemäß wird vorgeschlagen, unter Vermeidung jeglicher, in die Primärzuleitungen
des Hochspannungstransformators einzuschaltender \@'icklungen den von einer Windungsabteilung
(Speisewicklung) umfaßten Kraftfluß des Hochspannungstransformators selbst oder
abgezweigte Teile desselben als Energiequelle für den Kompensationskreis zu benutzen.
Eine solche Anordnung arbeitet hinsichtlich der Heizstromkompensation einwandfrei.
Darüber hinaus ist ersichtlich, daß der Hochspannungstransformator seine Klemmenspannung
unvermindert durch besondere Kompensationsanordnungen in den Zuleitungen bekommt
und daß mindestens der Teil der Phasenverschiebung im Kompensationskreis vermieden
wird, welcher von der Nacheilung des Primärstromes des Hochspannungstransformators
gegen seine Spannung herrührt.
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Wird behufs Steigerung der Betriebsspannung bzw. der Erhöhung der
Durchdringungsfähigkeit dir Strahlung der elektromagnetische Fluß im Hochspannungstransformator
etwa durch den hierfür üblichen Stufenschalter erhöht, so erhöht sich, dar höheren
Primärstromaufnahme entsprechend, der Spannungsabfall an den primären Netzzuleitungen
des Heizstromwandlers. Ist aber ein Kopplungskreis der angedeuteten Art vorhanden,
so erfährt der elektromagnetische Fluß im Heizstromwandler automatisch eine entsprechende
Erhöhung. Eine Einstellung dieser Kompensation in genügend weiten Grenzen, gegebenenfalls
bis zur Überhöhung des Heizstromes, kann beispielsweise durch Veränderung der Zahl
der miteinander zu einem Kopplungskreis verbundenen Windungen erfolgen. Eine weitere
Möglichkeit zur Regelung der auf den Heizstromkreis zu übertragenden Energie ergibt
sich aus einer Verstellung dar Lage der Speisespule im Transformatorenfelde derart,
daß sich der von ihr erfaßte Kraftfluß verändert. Endlich braucht nur ein Teil des
elektromagnetischen Flusses herangezogen zu werden, indem beispielsweise die speisenden
Windungen, deren Anzahl im allgemeinen nur sehr gering zu sein braucht, durch besondere
Schlitze in dem Transformatoreisen geführt werden und nur einen Teil des Kernquerschnittes
umfassen. Von einer isolierten Windungsabteilung des Hochspannungstransformators
aus kann auch die Primärwicklung des Heizstromwandlers oder Teile derselben mit
zusätzlicher Energie gespeist werden. Als Sonderfall kann die Speisewicklung des
Hochspannungstransformators in die Primärzuleitung des Heizstromwandlers einbezogen
werden. Dann wird der Kopplungskreis gebildet aus eben dieser Speisewicklung, der
Heizstromwandler-Primärspule, dem Regelwiderstand und der Wechselstromquelle. Ist
eine isolierte Kompensationswicklung auf dem Heizstromwandler vorhanden, so kann
endlich ein Teil der Primärwicklung des Hochspannungstransformators als Speisespule
dienen. Weiter ist auch eine Anordnung des Kopplungskreises auf der Hochspannungsseite
möglich, wobei der Kopplungskreis die Rolle einer elektrischen Potentialverbindung
zwischen Heizstromwandler und Spannungstransformator übernimmt. Endlich können beliebige
Kombinationen der vorgeschlagenen
Kompensationsanordnungen vorgenommen
werden, wodurch sich der Bereich einer allen Betriebsweisen angepaßten automatischen
Kompensation noch besonders erweitert.
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In den Abbildungen bedeutet A den Heizstromwandler, B den Hochspannungstransformator,
C eine Glühkathoden-Röntgenröhre, deren Glühfaden an die Sekundärspule des Heizstromwandlers
angeschlossen ist, während die Antikathode mit einem Pol des Hochspannungstransformators
in Verbindung steht. Der andere Pol des Hochspannungstransformators ist mit dem
Heizstromkreis verbunden. Die Speisung des Heizstromwandlers - aus dem Netze N erfolgt
über den Widerstand W, die Speisung des Hochspannungstransformators aus dem gleichen
Netze über den Reguliertransformator 12. Der Betrieb findet im allgemeinen so statt,
daß zunächst die Heizstromstärke der Röntgenröhre auf ihr zulässiges Maß eingestellt
wird und -erst dann über den Hauptschalter D der Hochspannungstransformatorkreis
geschaltet wird. Die mit Einschalten der Belastung auftretenden Netzspannungsabfälle
werden kompensiert.
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Bei der Anordnung gemäß Abb. i geschieht dies dadurch, daß der Heizstromwandler
A mit der an sich bekannten Kompensationswicklung E ausgerüstet ist, welche gemäß
der Erfindung aus einer besonderen, auf dem Hochspannungstransformator angebrachten
Windungsabteilung F gespeist wird, so daß ein Kopplungskreis zwischen den beiden
Transformatoren hergestellt ist. Die Windungsabteilung F umfaßt nur einen als getrenntes
Stück angefügten Teil des Kernquerschnittes und besteht aus einigen zur Grobregulierung
einzeln abschaltbaren Windungen. Durch Veränderung des Spaltes zwischen dem Hochspannungstransformator
und dem angelegten Jochteil kann überdies eine Feinregulierung der Kompensation
erfolgen.
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In Abb.2 werd--n als Kompensationswicklung auf dem Heizstromwandler
eine passende Anzahl Windungen der Primärwicklung benu zt. welche aus der auf einem
abgetrennten Jochteil des Hochspannungstransformators angebrachten Windungsabteilung
F gespeist werden.
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Umgekehrt wird in Abb.3 die Kompensationsspule E auf d--m Heizstromwandler
aus einer passend gewählten Anzahl Primärwindungen des Hochspannungstransformators
gcspeist.
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In Abb..l ist endlich der Kopplungskreis mit den Windungsabteilungen
E und F nach der Hochspannungsseite verlegt; er ist einerseits an dem einen Pol
der Hochspannungswicklung angeschlossen und anderseits an die Sekundärspule des
Heizstromwandlers.