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Vorrichtung zur Regelung der Größe des Brennflecks bei Glühkathodenröntgenröhren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Größe des Brennflecks bei
Glühkathodenröntgenröhren und bezweckt, günstige Bedingungen für den Bau solcher
Röntgenröhren züi schaffen. Die Größe des Brennflecks wird, abgesehen von den Strom-
und Spannungsverhältnissen und von dem gegenseitigen Abstand der Elektroden, hauptsächlich
durch die gegenseitige Lage und die geometrischen Abmessungen der Glühkathode und
der sie umgebenden, sammelnd oder streuend auf die Elektronen wirkenden Hilfselektrode
bedingt. Bei der Anordnung der Glühkathode und ihrer Hilfselektrode ist besonders
darauf Bedacht zu nehmen, daß zwischen beiden ein genügend großer Abstand vorhanden
ist, um das Auftreten von Kurzschlüssen bei Formänderungen des Glühfadens infolge
starker Erhitzung, Umkristallisierung usw. auszuschließen. Dieser Umstand bedingt
aber anderseits, daß die in ausreichendem Abstande von der Glühkathode angeordnete
Hilfselektrode nicht genügend sammelnd wirkt und daher einen für niedrige Strombelastung
ungünstig großen Brennfleck erzeugt.
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Es ist also eine Regelvorrichtung erforderlich. durch die der Brennfleck
bei hoher Belastung groß, bei niedriger Belastung klein gehalten wird. Man hat bereits
vorgeschlagen, diese Regelung durch Änderung des Potentials der Hilfselektrode zu
bewirken. Um eine selbsttätig mit Änderungen des Röhrenstroms erfolgende Spannungsänderung
zu erhalten, bat man auch bereits die die Kathode ningebende Hilfselektrode mit
dem Anodenpol der Hochspannungsquelle verbunden, während die Anode an diesen Pol
über einen Widerstand angeschlossen war. Die Hilfselektrode erhält hier ein positives
Potential gegenüber der Anode, das um so höher ist, je größer die Belastung,
also der Röhrenstrom und somit der Spannungsabfall an diesem Widerstand ist. Diese
Anordnung ist indessen praktisch unbrauchbar, da- hier die Hilfselektrode sämtliche
Elektronen auf sich ziehen muß und eine Entladung nach der Anode zu nicht stattfinden
kann.
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Nach der Erfindung wird die selbsttätige Steuerung der den Brennfleck
regelnden Hilfselektrodenspannung in einer technisch brauchbaren Anordnung dadurch
erreicht, daß' die Hilfselektrodenspannung durch den Spannungsunterschied bestimmt
ist, der durch eine an die Hilfselektrode für niedrige Strombelastung angelegte
negative Vorspannung und durch eine bei höherer Strombelastung selbsttätig zugeschaltete
positive Gegenspannung gegeben ist. Diese Einrichtung ist besonders vorteilhaft
für Glübkathodenröhren mit strichförmigem Brennfleck (Goetzeröhren), da bei diesen
die Größenverhältnisse des Brennflecks besonders schwierig zu beherrschen sind.
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Die an die Hilfselektrode zu legende negative Vorspannung und die
für höhere Strombelastung
selbsttätig zuzuschaltende positive Gegenspannung
werden zweckmäßig zwei Transformatoren entnommen, deren einer beispielsweise zum
Heizstromkreis der Glühkathode im Nebenschluß liegt, während der andere Transformator
vom Röhrenstrom selbst durchflossen wird. Hierbei kann die Einrichtung baulich so
getroffen sein, daß Vor- und Gegenspannung von einem Transformator geliefert werden,
der mit drei Wicklungen, und zwar einer Sekundärwicklung und zwei Primärwicklungen,
ausgerüstet ist, die derartig zusammenwirken, daß jeweils nur der Unterschied von
Vorspannung und Gegenspannung auf die Hilfselektrode zur Wirkung kommt.
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Auf den Abbildungen sind drei Ausführungsbeispiele der * Vorrichtung
schematisch dargestellt, die untereinander nur durch die Anordnung der die Vorspannung
und Gegenspannung liefernden Transformatoren unterschieden sind.
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Bei der Vorrichtung nach Abb. i wird die Glühkathode i über die Leitungen
22, 3 von dem Heiztransformator,4, 5 geheizt, dessen Primärwicklung
5 im Niederspannungsstromkreis liegt. Parallel zum Heizstromkreis der Glühkathode
i ist durch die Leitungen 6, 7
ein Transfermator8, 9 angeschlossen,
dessen Eisenkern io derartig übersättigt ist, daß er unabhängig von der Stärke des
Heizstromes jeweils die gleiche sekundäre Spannung liefert. Die Sekundärwicklung
ii des Hochspannungstransformators ist einerseits über die Leitung 12 mit der Anode
13, anderseits über die Leitung 14 mit dem einen Pol der Primärwicklung 15 eines
Transformators 15, 16 verbunden, deren anderer Pol über die Leitung 17 zur
Glübkathode i führt.
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Die Sekundärwicklungen 9 bzw. 16 der Transformatoren
8, 9 bzw. 15, 16 sind einerseits über die Leitung 18 unmittelbar miteinander
verbunden und durch die Leitung x g an die Glühkathode i angeschlossen, während
sie anderseits mit einem hochohmigen Widerstand 2o verbunden sind, dessen Mitte
durch die Leitung2i mit der Hilfselektrode22 der Glühkathode i in ' Verbindung
steht.
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Demnach wird die negative Vorspannung für die Hilf selektrode 22 bei
niedriger Strombelastung der Röhre durch den Transformator 8, 9 geliefert,
während die von dem Transformator 15, 16 bei höherer Strombelastung
zugeschaltete positive Gegenspannung die negative Vorspannung mehr oder weniger
ausgleicht. Der Spannungsunterschied kommt durch den Widerstand 2o über die Leitung
21 auf die Hilfselektrode 22 zur Wirkung.
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Die Vorrichtung nach Abb. 2 unterscheidet sich von der in Abb. i dargestellten
lediglich dadurch, daß an Stelle zweier Transformatoren für die Erzeugung der negativen
Vorspannung und positiven Gegenspannung nur ein Transformator mit drei Wicklungen
angeordnet ist. Dieser Transformator trägt eine Sekundärwicklung23 und zwei Primärwicklungen
24, 25. Die Wicklung:24 liegt über den Leitungen 2-6, 27 im
Nebenschluß zum Heizstrornkreise der Glühkathode i. Die WiCklUng 25 ist mit
einem Pol über die Leitung:28 an die Glühkathode i angeschlossen, während ihr anderer
Pol über die Leitung 14 zur Sekundärwieklung i i des Hochspannungstransfonnators
führt. Die Sekundärwicklung:23 des Transformators:23, 24, 25 ist mit einem
Pol über die Leitung 29 an die Glühkathode i angeschlossen und am andern Pol über
die Leitung 30 mit der Hilfselektrode 2:2 verbunden.
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Die Wicklung 24 induziert mittels der Heizspannung in der Sekundärwicklung
23
die negative Vorspannung für die Steuerelektrode 2-2. Die Wicklung
25 erzeugt dagegen mit Hilfe des Röhrenstromes eine positive Gegenspannung,
die der negativen Vorspannung entgegenwirkt, sie im Grenzfalle ganz aufhebt und
dann übersteigt Der Spannungsunterschied kommt durch die Sekundärwicklung23 auf
die Hilfselektrode2,2, zur Wirkung# Während die Vorrichtungen nach Abb.i und2 für
den Betrieb von Röntgenröhren mit Wechselstrom oder mit lediglich durch Ventile
gleichgerichtetem Wechselstrom bestimmt sind, zeigt Abb. 3 eine Ausführungsform
der Vorrichtung für den Betrieb der Röhre mit schwach pulsierendem Gleichstrom,
wie er mittels der bekannten Greinacherschaltung aus Wechselstrom erhalten wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Röntgenröhre durch den in einer
Greinacherschaltung angeordneten Hochspannungstransformator 31 betrieben. Dieser
Transformator und die Zuleitungen2,3 der'Glühkathodei sind über die Leitungen 14,
2,8, 2-6, 2,7 mit dem Transformator 23, :24, 25 verbunden,
dessen Sekundärwicklung 23 an einem Pol wiederum über die Leitung 29 mit
der Glühkathode i unmittelbar verbunden ist. Der andere Pol der Wicklung
2-3 ist durch eine Leitung 32- mit der Glühkathode 33 eines
Glühventils 34 verbunden, dessen Anode 35
über eine Leitung 36 zur
Steuervorrichtung 22 führt. An die Glübkathode 33 ist ferner die Sekundirwicklung
37 des Heiztransformators 37, 38 für das Glühventil 34 angeschlossen,
dessen Eisenkern 39 aus deni oben dargelegten Grunde übersättigt ist. Die
Primärwicklung 38 ist über die Leitungen 4o, 41 mit der Sekundärwicklung
4 des Heiztransf ormators 4, 5 verbunden. Zwischen den
zu
der Hilfselektrode:2:2 und der Glühkathode i führenden Leitungen j6 bzw.
29 ist ein Sammelkondensator 422 eingeschaltet.
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Bei »Gleichstroml)etrieb« rührt die Indtiktionswirkung von den restlichen
Pulsationen des durch eine Gleichrichteranordnung erzeugten Gleichstromes her, die
um so größer sind, je stärker die Röhre belastet ist, so, daß auch bei Gleichstrombetrieb
die durch die Spule 25 induzierte Gegenspannung mit züinehmender Belastung
wächst.