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Anordnung zur Erzeugung kurzzeitiger Stöße in Röntgenanlagen Die Erfindung
betrifft eine Anlage zur Erzeugung kurzzeitiger Stöße durch eine Röntgenröhre von
außerordentlich großer Intensität. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
der Glühdraht der Röntgenröhre durch kurzzeitige aperiodische Entladestromstöße
eines Kondensators geheizt wird. Vorteilhaft wird die Entladung des Kondensators
durch dasAnsprechen einer den Entladestromkreis unterbrechenden, von einer Hilfsstromquelle
ionisierten Funkenstrecke eingeleitet. Zweckmäßig ist die Zeitdauer zwischen zwei
Entladungen des Kondensators zur Rufheizung des Glühdrahtes der Röntgenröhre groß
im Vergleich zur Dauer einer Periode des die Röntgenröhre speisenden Netzstromes.
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Gegenüber den bisher üblichen Anordnungen zur Erzielung kurzzeitiger
Stöße, etwa indem man die Temperatur des Glühdrahtes der Röntgenröhre durch mechanische
Umschalter oder durch Änderung der Leitfähigkeit eines in den Entladungsstromkreis
eingeschalteten Gases vorübergehend erhöhte, bietet die Erfindung den Vorteil der
Ermöglichung eines außerordentlich steilen Stromanstieges und mithin der Erzeugung
von Röntgenstrahlen sehr großer Intensität.
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Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich z. B. zur Vernichtung von
Insekten durch Bestrahlung von Lebensmitteln, Tabak, Pelzwerk usw. Ein Ausführungsbeispiel
ist in der Abbildung erläutert.
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.1 und B stellen die Hauptzuführungsleituneii für den Niederspannungswechselstrom
dar, aus denen sechs Stromkreise, 1, 2. 3, 4., 5 und 6, gespeist werden.
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Der Stromkreis i umfaßt einen Hochspannungstransformator 9, dessen
Sekundärwicklung an dem einen Ende bei 9" geerdet, während das andere Ende mit der
Kathode eines' Ventils io und mit der Anode eines zweiten Ventils i i verbunden
ist. Das erste Ventil io ist über einen großen Widerstand 12 mit dem Verzweigungspunkt
13 verbunden. An diesen ist die eine Belegung eines Hochspannungskondensators 14
angeschlossen. Die andere Belegung des letzteren ist bei 15 geerdet. Das Ventil
i i ist über einen hohen Widerstand 16 mit dem Verzweigungspunkt 17 verbunden. Von
letzterem führt eine Leitung zu einer Belegung eines Hochspannungskondensators 18,
dessen andere Belegung ebenfalls bei 15 geerdet ist. Eine vom Verzweigungspunkt
13 ausgehende Leitung führt zu den Glühkathoden zweier Röntgenröhren 2o und 21.
Von dem Verzweigungspunkt 17 führt eine Verbindungsleitung über Punkt 22 zu den
Antikathoden der Röntgenröhren. Die Antikathoden sind wassergekühlt.
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Die parallel geschalteten Röhren 2o und 21 liegen in dem Entladungsstromkreis
der Kondensatoren 14 und 18.
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Der Stromkreis 2 umfaßt einen N iederspannungstransformator 23, dessen
Sekundärwicklung von der Primärwicklung gegen die Hälfte derBetriebsspannung derRöntgenröhre
isoliert ist. Der Transformator 23 dient zur Heizung der Glühkathode 24 des Ventils
i o,
und zwar über die veränderliche Drosselspule 25.
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Der Stromkreis 3 entspricht dem Stromkreis 2. Er enthält einen Niederspannungstransformator
26, eine veränderliche Drosselspule 27 und den Glühdraht 28 des Ventils r i, zu
dessen Heizung er dient. Der Stromkreis 4. umfaßt einen Induktionsmotor 29, welcher
vermittels einer Welle 30 aus Isoliermaterial die Pumpe 31 antreibt. Der
Motor treibt ferner vermittels eines Riemens 32 den Ventilator 33.
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Der Zweck der durch diesen Stromkreis betriebenen Apparatur besteht
in der Zirkulation des Kühlwassers durch die Einlaßrohre 34 und 35, die Auslaßrohre
36 und 37 und den Kühler 38, um die Antikathoden 38a und 38b der Röntgenröhren 2o
und 2i zu kühlen. Die Welle 3o aus Isoliermaterial isoliert den Motor 29 von der
Pumpe 31 gegen die Hälfte der Betriebsspannung der Röntgenröhre. , Der Stromkreis
5 enthält einen Synchronmotor 39, welcher vermittels einer Welle 41 aus Isoliermaterial
einen Gleichstromgenerator 42 antreibt. Die Isolierwelle 41 ist für die halbe Betriebsspannung
der Röntgenröhre berechnet. Der Generator 4a ist über einen kleinen Widerstand 43
mit der einen Seite eines Niederspannungskondensators 44 über den Verzweigungspunkt
45 verbunden. Von letzterem führen zwei Leitungen über die veränderlichen Widerstände
46 und 47 zu den Glühdrähten 4.8 und 49 der Röntgenröhren. Die Glühdrähte sind beide
mit der einen Kugel 50 einer aus zwei Kugeln 5o, 51 bestehenden Funkenstrecke
verbunden. Die Schlagweite der Funkenstrecke entspricht der vollen Spannung des
Generators 42. Die Kugel 51 ist (über den Punkt 52) einmal mit dem Kondensator 44,
das andere Mal mit dem Kreisringsegment 52a eines Schalters 53 verbunden. Das zweite
Ringsegment 51, des Schalters 53 ist durch die Leitung 53F, mit dem Generator
42 verbunden. Mit der Welle des Generators 42 ist ein Kontaktstück 54 über ein Untersetzungsgetriebe
55 verbunden. Das Kontaktstück 54 ist auf einem Isolierarm 56 gelagert und überbrückt
bei seiner Drehung die Segmente 52a und 53a. Das Ende des Isolierarmes 56 ist mit
einer Metallkugel 57 versehen, deren Zweck im nachstehenden näher erläutert wird.
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Der Stromkreis 6 besteht aus einem Hochspannungstransformator 58,
dessen Sekundärwicklung mit dem einen Ende über das Ventil io und den Widerstand
12 mit dem Verzweigungspunkt 13 in Verbindung steht. Dieser ist mit einem Kondensator
59 und mit der Kugel 5o der Funkenstrecke 5o, 51 verbunden. Die andere Seite der
Sekundärwicklung des Transformators 58 ist mit der anderen Seite des Kondensators
59 und mit einer Kugel 6o einer aus den Kugeln 6o, 61 bestehenden festen Funkenstrecke
verbunden.
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Die Kugel 61 ist mit der vorher erwähnten Kugel 51 verbunden, so daß
die Funkenstrecken zwischen den Kugeln 5o und 51 sowie 6o und 61 hintereinandergeschaltet
sind.
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Die Hochspannungskondensatoren 14 und 18 werden langsam durch die
von den Ventilen io und ii gleichgerichtete Spannung des Transformators 9 über die
Widerstände 12 und 16 auf die höchste Transformatorspannung aufgeladen. Infolgedessen
beträgt die an den Röntgenröhren 2o und 21 liegende Spannung das Doppelte der Transformatorhöchstspannung.
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Während der Aufladung der Kondensatoren 14 und 18 sind die Kathoden
der Röntgenröhren 2o und 21 kalt; d. h. ihre Temperatur liegt unterhalb jener, bei
welcher eine merkliche Elektronenemission stattfindet.
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Der Kondensator 59 wird vermittels des Ventils io über den Widerstand
12 vom Transformator 58 aufgeladen. Der Entladestromkreis des Kondensators 59 führt,
wie aus der Abbildung ersichtlich, über die beiden festen Funkenstrecken 5o und
51 bzw. 61 und 6o. Die elektrischenKonstanten dieses Stromkreises sind so gewählt,
daß
ist. Die Entladung erfolgt also aperiodisch.
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Während der Zeit, in der das Kontaktstück 54 die Sektoren 52" und
51, des Schalters 53 berührt und sie miteinander verbindet, lädt der Generator
42 den Kondensator 44 über den kleinen Widerstand 43 auf. Der Generator 42, von
dem Synchronmotor 39 angetrieben, gibt eine konstante Spannung zur Rufladung des
Kondensators 44 ab. Auf diese Weise wird erzielt, daß der Kondensator 44 bei jeder
Ladeperiode auf im wesentlichen die gleiche Ladung gebracht wird, so daß bei jeder
Umdrehung des Schalters 53 den Kathoden 48 und 49 eine konstante Energiemenge zugeführt
wird.
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Der Kondensator 44 speichert also die Energie auf, mit welcher
bei seiner Entladung die Kathoden 48 und 49 zur Glut erhitzt werden. Vorzugsweise
werden die Konstanten des Kathodenstromkreises ebenfalls so gewählt, daß die Entladung
des Kondensators 44 aperiodisch erfolgt.
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Die veränderlichen Widerstände 46 und 47, welche vorzugsweise einen
negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, dienen zur Einstellung der Elektronenemission
der Kauloden 48 und 49, welche einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen.
Von Zeit zu Zeit ist eine Änderung ihrer Einstellung notwendig, da sich der Widerstand
der Kathoden durch Verdampfen während des Betriebes ändert.
Während
der Zeitspanne, in der das Kontaktstück 54 in Berührung mit den Segmenten 52" und
53Q des Schalters 53 steht, werden sämtliche obenerwähnten Kondensatoren aufgeladen.
Wenn das Kontaktstück 54 bei seiner Drehung außer Berührung mit den Segrnenten kommt
(nämlich in der in der Abbildung dargestellten Stellung), ist der Schalter 53 geöffnet.
Die Kondensatoren sind dann voll aufgeladen. Im Augenblick der Schalteröffnung bewegt
sich die Kugel 57 am äußeren Ende des Isolierarmes 56 zwischen den Kugeln 6o und
61 hindurch. Es wird dann der Kondensator 59 über den Entladestromkreis 50, 51,
61, 57, 6o entladen. Durch diese Entladung des Kondensators 59 wird die Luft zwischen
den Kugeln 5o und 51 ionisiert. Diese Funkenstrecke wird dadurch leitend und so
der Entladestromkreis des Kondensators .44. durch die Kathoden 48 und 49 geschlossen.
Der Kondensator 44 bewirkt bei seiner Entladung die Erhitzung der Kathoden auf Glühtemperatur
in sehr kurzer Zeit. Infolge der Erhitzung der Kathoden auf Glühtemperatur findet
eine Entladung der Kondensatoren 14 und 18 durch die Röntgenröhren -2o und 2 r hindurch
statt. - Die Entladungsspannung fällt rasch ab, die Tempeperatur der Kathoden sinkt
auf einen Wert, bei welchem keine nennenswerte Elektronenemission stattfindet, und
das Spiel beginnt von neuem.
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Bei 64 ist ein Paket eines mit Insekten behafteten Materials, z. B.
von Lebensmitteln, auf dem Tisch 65 dargestellt, welcher ein "Transportband sein
kann, dessen eine Bahn zwischen den Röntgenröhren 2o und-2i hindurchführt.