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Vorrichtung zum Regeln des Stromdurchganges einer Glühkathodenröntgenröhre
o. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine. Vorrichtung zur Regelung des Stromdurchganges
einer Glühkathodenröntgenröhre o. dgl. mittels Vorrichtungen, bei denen zum angegebenen
Zwecke mit einer Glühkathodenröhre gearbeitet wird, an deren Kathode die Elektronenemission
sich abhängig von dem zu regelnden Strome verändert, und mit den sich so ergebenden
Änderungen des Anodenstromes den Stromschwankungen entgegengewirkt wird. Die Erfindung
besteht in Verbesserungen derartiger Einrichtungen und ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizstrom für die Glühkathodenröhre von der sekundären Wicklung
eines Transformators abgenommen wird, dessen Primärwicklung in Serie in den Anodenkreis
der Röntgenröhre eingeschaltet ist, und daß in eine der gemeinsamen Zuleitungen
zweier parallel zu einer Stromquelle geschalteter Kreise, von denen der eine den
Anodenstrom für die Glühkathodenröhre und der andere den Heizstrom für die Röntgenröhre
liefert, eine Impedanz eingeschaltet ist. Zur Regelung bei großen Spannungsschwankungen
wird gemäß der Erfindung noch eine zweite Glühkathodenröhre vorgesehen, deren Anodenkreis
mit dem der ersten Röhre entgegengesetzt parallel geschaltet ist, und deren Heizstrom
über eine Impedanz von derselben Stromquelle entnommen wird, welche die Anodenströme
für beide Entladungsröhren liefert. Weitere Kennzeichen der Erfindung werden sich
aus nachstehender Beschreibung ergeben. Ein ganz besonderer Vorteil der neuen Anordnung
liegt darin, daß der Strom in dem zu überwachenden Stromkreise so gut wie konstant
gehalten werden kann, ohne irgendwelche Teile der Gesamteinrichtung regeln bzw.
jeweils entsprechend den herrschenden Verhältnissen verstellen zu müssen. Für die
Regelung selbst ist ein an sich nur verhältnismäßig geringer Aufwand an Energie
erforderlich. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in -den Abb. i bis
4 dargestellt.
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Die Röntgenröhre 2 (Abb. i) ist durch die Leitung 5, 6 an die
Sekundärwicklung eines Transformators 7 angeschlossen. Die Primärwicklung
dieses Transformators 7 wird durch die Leitungen 8, 9 unmittelbar
an das Netz io, ii angeschlossen, dessen Strom meist verhältnismäßig staxken Schwankungen
unterliegt. Der Heizstrom für die Kathode 3 der Röntgenröhre wird über die
Leitung 12, 13 und den Regelwiderstand 15 der Sekundärwicklung eines Transformators
14 entnommen. Die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung enthält als wesentlichen
Bestandteil eine Glühkathodenröhre 17. Die Temperatur ihrer Kathode 18 schwankt
entsprechend den Stromänderungen in der Röntgenröhre, da die Kathode 18 an
die
Sekundärwicklung eines Abwärtstransformators--o gelegt ist, dessen Primärwicklung
durch die Leitung 21, 22 mit der Sekundärwicklung des bereits erwähntem, den Röhrenstrom
liefernden Transformators7 in Reihe geschaltet ist. Nach Abb. i ist die Leitung
21, 2-, aus der Mitte der Sekundärwicklung herausgeführt. Es kann jedoch auch gemäß
Abb. 2 die Primärwicklung des Transformators 2o unmittelbar in die der Röhre die
Hochspannung zuführende Leitung5 eingeschaltet werden. Den Anodenstrom für die Röhre
17 liefert die Sekundärwicklung eines Transformators23. Die Primärwicklung desselben
ist durch die Leitungen ?4, 25, parallel mit der Primärwicklung des Transformators
14, unmittelbar an die Netzleitungen io, ii geschaltet. In die Netzleitung ist vor
der Verzweigung in die Zuleitungen zu den beiden Primärwicklungen eine Drossel
7,6 geschaltet.' Wie aus Abb. i ersichtlich, ist die Leitung 24,
25 unmittelbar an das Netz angeschlossen. Nach Abb. 2, kann
die Leitung 24, 25 nicht unmittelbar an das Netz, sondern hinter dem Transformator
14 jener Leitung angeschlossen werden, welche der Kathode der Röntgenröhre den Heizstrom
liefert. Hier liegt also die Primärwicklung des Transformators 23 nicht parallel
zur Primär- sondern parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 14. Die Drossel
26 liegt wieder im Primärkreis des Transformators 14.
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Die Temperatur der Glühkathode 18 und die vom Transformator
9,3 gelieferten Anodenspannungen werden so geregelt, daß Sättigungsstrom
in der Röhre 17 vorhanden ist. Zu diesem Zwecke wird die von der Sekundärwicklung
des Transformators 2o gelieferte Spannung genau dem Widerstande der Kathode 18 angepaßt.
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Wenn der Strom in der Röntgenröhre über oder -unter einen bestimmten
Wert steigt bzw. fällt, so bewirkt die entsprechende Veränderung des Heizstromes
der Kathode 18 eine ebenfalls den jeweiligen Verhältnissen entsprechende Änderung
des Stromdurchganges der Röhre 1.7. Bei voller Sättigung ändert sich der Stromdurchgang
nach Richardson entsprechend nachstehender Gleichung:
Hierin bezeichnet r den Stromwert, T die absolute Temperatur der Kathode und e die
Basis der natürlichen Logarithmen. a und b
sind Konstanten. Wie der Gleichung
zu entnehmen ist, ändert sich der Stromdurchgang bzw. die Elektronenströmung hauptsächlich
mit der Temperatur, also mit dem Heizstrom. Bei ioprozentiger Vergrößerung des Heizstromes
vergrößert sich der Blektronenstrom um etwa 3oo Prozent. Diese starke Erhöhung des
den Leitern io, ii entnommenen Stromes ist von einer starken Erhöhung des Spannungsabfalles
in der Drossel 26 begleitet. Infolge der entsprechenden Spannungsverminderung
in der Primärwicklung des Transformators 14 wird auch der Heizstrom für die Röntgenröhre
und somit die Temperatur der Kathode in der Röntgenröhre 2 verringert. Umgekehrt
verringert ein schwächer werdender Stromdurchgang der Röntgenröhre die Leitfähigkeit
der Röhre 17, Der Anodenstrom der Röhre 17 sinkt, und der Strom in der Drossel ?,6
und dementsprechend auch der Spannungsabfall an ihr wird geringer, die Spannung
an der Primärwicklung des Transformators 14 und damit die Temperatur der Kathode
der Röntgenröhre steigt. Da somit ein Steigen oder Fallen des Stromes unmittelbar
durch einen Wechsel der Kathodentemperatur der Röntgenröhre ausgeglichen wird, kann
der Stromdurchgang niemals in wahrnehrnbarem Maße von einem jeweils festgesetzten
Werte abweichen. Die Anordnung nach Abb. 3 wird vorteilhaft angewendet, wenn
die Netzspannungen außergewöhnlich stark schwanken. Es wird in diesem Falle noch
eine zweite Glühkathodenröhre 30
vorgesehen. Sie wird, wie schon erwähnt,
entgegengesetzt parallel zu der Röhre 17 an die Sekundärwicklung des Transformators
23
angeschlossen. Den Heizstrom für die zweite Röhre 3o liefert ein Transformator
35 über die Leitungen 33, 34.- Der Transformator selbst wird vom Netz
gespeist, in welches in Reihe, wie aus Abb. -# ersichtlich, die beiden Drosseln
36, 37 eingeschaltet sind. Eine Zunahme der Netzspannung bedingt eine Steigerung
der Heizstromspannung der Röhre 30, so daß deren Stromdurchgang entsprechend
stärker wird, der Spannungsabfall in den Drosseln 36, 37
zunimmt und die vom
Transformator 14 gelieferte Heizstromspannung für die Röntgenröhre 2 entsprechend
verringert wird. Die Größe der Drossel 36 wird so gewählt, daß bei Änderungen
des Heizstromes der Röhre 30
und entsprechend der Temperatur der Kathode und
daher des Elektronenstromes sich eine solche Änderung des Spannungsabfalles an der
Drossel ergibt, daß das Potential an den Endklemmen der Leiter 38, 39 irn
wesentlichen konstant sein würde, wenn keine durch innere Veränderungen der Rontgenrohre
verursachten Stroniveränderungen in der Röhre 1,7 auftreten würden.
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Wenn aber im Innem der Röntgenröhre 2 Änderungen vor sich gehen, beispielsweise
durch Gasentwicklung an metallischen Teilen bzw. aus irgendwelchen anderen Gründen,
oder auch Änderungen durch das Gebrauchsalter der Kathode, so wird sich die Leitfähigkeit
der Röhre 17 entsprechend ändern, so daß die
Kathodentemperatur
selbsttätig auf den ursprünglichen gewünschten Wert der Leitfähigkeit der Röntgenröhre
korrigiert wird. Zur willkürlichen Regelung -dieses Wertes ist der Regelwiderstand
40 vorgesehen.
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Um die an sich verhältnismäßig große Zahl der Primärwindungen zu verringern,
wird zweckmäßig eine besondere Primärwicklung vorgesehen, die den größeren Teil
des Heizstromes der Röhre 17 zu liefern. hat, während der veränderliche Teil des
Heizstromes durch eine zweite Primärwicklung geliefert wird, die Strom im Verhältnis
des Stromdurchganges durch die zu regelnde Vorrichtung aufnimmt. Nach Abb. 4 wird
hierzu die Kathode der Röhre 17 mit dem Strom der Sekundärwicklung 41 eines
Transformators 42 gespeist. Der Kein 48 dieses Transformators besitzt, wie dargestellt,
einen Luftspalt. Die Primärwicklung 43 empfängt den Strom unmittelbar aus dem Netz
über die Leitung 49, 50
und einen in Serie eingeschalteten Regelwiderstand
44. Die zweite primäre Wicklung ist über die Leitungen 46, 47 mit der Sekundärwicklung
des Hochspannungstransformators 7
bzw. mit der Röntgenröhre 2 in Reihe geschaltet.