DE569749C

DE569749C - Circuit arrangement for X-ray tubes

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Publication number: DE569749C
Application number: DER82586D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-08-27
Filing date: 1931-08-27
Publication date: 1933-02-07

Description

Schaltungsanordnung für Röntgenröhren Bei den Wärmevorgängen, die letzten Endes die Grenze der Belastbarkeit einer Röntgenröhre auf Spannung bestimmen, laufen zwei Erscheinungen nebeneinander: die Wärmeerzeugung auf der Anode, die von der Strahlenerzeugung untrennbar ist, aber in ihrer GröC:e intermittierend oder gleichmäßig gegeben sein kann und dabei gleiche Wirkungsgrade, ergibt. und die nur schädliche Wärmeerzeugung auf den Gefäßwandungen, die durch das Wechselspiel von Ladungs-und Entladungserscheinungen durch Elektronen- und Molekularaufschläge erzeugt wird. Die hier in Frage kommende Wärmemenge ist abhängig von der Zeit, während welcher Spannung an den Elektroden herrscht, und von der Höhe derselben, aber auch bis zu einem gewissen Grade von der Beweglichkeit der Moleküle auf der äußeren Gefäßwand. Prallen nämlich bei Gasausbrüchen an den Innenteilen der Gefälle unter der Wirkung des elektrischen Feldes Salven von Molekülen auf Stellen der inneren Gefäßwand, so tritt eine ähnliche Gegenwirkung an derselben Stelle der gegenüberliegenden äulleren Gefäßwand auf, wobei die "#Värrrie.eaitwicklung so hoch steigen kann, daß die Leitfähigkeit des Glases, des hauptsächlichsten Baustoffes von Röntgenröhren, aber auch anderer, möglicherweise als Ersatz in Betracht kommender Isolatoren, so hoch und rasch steigt, dah der die abgeflossene Ladung ersetzende Elektronenstrom neue Wärmebildung zur Folge hat. Der Vorgang ist in Richtung beginnender Überhitzung labil geworden, da die Ionisierung der Außenluft nunmehr genügt, um die ankommenden Ladungen wegzuschaffen. Diese Erscheinung ist bei angelegter Gleichspannung am stärksten ausgeprägt.Circuit arrangement for X-ray tubes In the heating processes that ultimately determine the voltage limit of an X-ray tube, two phenomena run side by side: the heat generation on the anode, that of the generation of radiation is inseparable, but its size is intermittent or can be given evenly and at the same time the same efficiency results. and that only harmful heat generation on the vessel walls caused by the interplay of Charge and discharge phenomena generated by electron and molecular impacts will. The amount of heat in question here depends on the time during which There is voltage at the electrodes, and from the level of the same, but also up to to a certain extent on the mobility of the molecules on the outer vessel wall. In the event of gas eruptions, they collide with the inner parts of the gradient under the effect the electric field bursts of molecules on parts of the inner vessel wall, so a similar counteraction occurs in the same place of the opposite outer one Vessel wall, whereby the development can rise so high that the conductivity of glass, the main building material of X-ray tubes, but also others, Possibly as a substitute for insulators to be considered, so high and rapidly rises, then the flow of electrons replacing the discharged charge generates new heat Consequence. The process has become unstable in the direction of the onset of overheating the ionization of the outside air is now sufficient to remove the incoming charges. This phenomenon is most pronounced when DC voltage is applied.

Zur Beruhigung ebenfalls labil verlaufender Vorgänge in Röntgenröhren, die an eine Quelle hoher Momentanergiebigkeit angeschlossen sind, ist es bekannt, zwischen diese und die Röntgenröhre Drosselspulen einzuschalten. Diese müssen jedoch, um die Röhre zu stützen, unterhalb der Sättigungsgrenze ihres Eisens bleiben.To calm down unstable processes in X-ray tubes, connected to a source of high instantaneous productivity, it is known to connect choke coils between these and the X-ray tube. However, these must to support the tube, stay below the saturation limit of your iron.

Wesentliche Abweichungen von der Sinusform des Betriebsstromes treten bei Röntgenanlagen mit Transformatoren auf, in denen nur ein Wechsel der Spannung durch die Röntgenröhre ausgenutzt wird. Diese Anordnung führt zu einer Absenkung der Scheitelspannung im ausgenutzten Wechsel. Um die Absenkung aufzuheben, ist es bekannt, einen zusätzlichen Transformator mit einem Ventil und einem vorgeschalteten Widerstand anzuordnen, wobei das Ventil vom Fehlwechsel des Stromes durchflossen wird.Significant deviations from the sinusoidal shape of the operating current occur in X-ray systems with transformers in which only a change in voltage is exploited by the X-ray tube. This arrangement leads to a lowering the peak voltage in the utilized alternation. To cancel the subsidence, it is known, an additional transformer with a valve and an upstream To arrange resistance, whereby the valve from the incorrect change of current flowed through will.

Nach der Erfindung soll die Zeit, in welcher eine Spannung an der Röhre liegt, welche einen labilen Wärmevorgang auf den Röhrenwandungen auszulösen imstande ist, gegenüber der Erholungszeit, in welcher der Vorgang infolge unzureichender Spannung stabil bleibt, auf einen kleinen Anteil beider Zustände beschränkt werden, indem man die Kurvenform des treibenden Wechselstromes obigen Erkenntnissen anpaßt. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß man in die Zuleitung zu dem die Röhre speisenden Transformator eine eisengeschlossene Drossel bringt und mit Hilfe der Transformatorkapazität und einer etwa notwendigen Hilfskapazität Resonanz mit dem Betriebsstrom herstellt. Wählt man die Dimensionen der Drossel so, daß sie im Scheitelwert der Magnetisierung übersättigt wird, so liegt in diesem Augenblick fast die ganze wirksame Spannung des Schwingungskreises am Transformator, mithin an der Röntgenröhre. Sorgt man weiter durch Überlagerung eines Gleichstromes über das Drosseleisen dafür, daß der magnetische Nullpunkt des Drosseleisens gegenüber den Sättigungspunkten beider Wechsel so verlegt wird, daß die üb:ersättigung im Fehlwechsel nicht eintritt, so kann man für diesen Wechsel den Spannungsanstieg an der Röhre geringer halten, als er der normalen Sinuskurve entsprechen würde. Eine solche Gleichstromüberlagerung findet schon durch die Ventilwirkung der Röntgenröhre statt. Um sie genau hinsichtlich ihrer Größe für die Charakteristik der Drossel einstellen zu können, ohne auf die Regelung der Stromstärke in der Röntgenröhre verzichten- zu müssen, kann man auf der Drossel eine Hilfswicklung anbringen, die über eine ihrer Bemessung nach durch die auftretenden Gleichstromerscheinungen nicht zu übersättigende Drossel und einen Regelwiderstand ,eine Einstellung der Gleichstromkomponente ermöglicht. Nötigenfalls kann die Wirkung dieser Maßnahme durch ein Ventil verstärkt werden, das in diesen Regelkreis eingeschaltet wird.According to the invention, the time in which a voltage on the Tube lies, which trigger an unstable heat process on the tube walls is able, compared to the recovery time, in which the process as a result of inadequate tension remains stable to a small proportion of both states be limited by looking at the waveform of the driving alternating current above Adapts to knowledge. This is done in a simple manner by going into the Feed line to the transformer feeding the tube is an iron-closed choke brings and with the help of the transformer capacity and any necessary auxiliary capacity Establishes resonance with the operating current. Choosing the dimensions of the throttle so that it is oversaturated in the peak value of the magnetization, then lies in this Instantly almost the entire effective voltage of the oscillation circuit at the transformer, therefore on the X-ray tube. Further care is provided by superimposing a direct current over the choke iron that the magnetic zero point of the choke iron is opposite the saturation points of both alternations is relocated so that the over: saturation in the Incorrect change does not occur, one can see the voltage rise for this change hold on the tube less than it would correspond to the normal sinusoid. Such a direct current superimposition takes place through the valve action of the X-ray tube instead of. To them exactly as to their size for the characteristics of the throttle to be able to adjust without having to regulate the current intensity in the X-ray tube To have to do without, you can attach an auxiliary winding to the choke, which not about one of their dimensions due to the direct current phenomena that occur choke to be oversaturated and a variable resistor, an adjustment of the direct current component enables. If necessary, the effect of this measure can be increased by a valve that is switched on in this control loop.

In der Abb. i ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die Abb. 2 zeigt die an der Röhre erzielbare Spannungskurve, wobei angenommen ist, daß sinusförmiger Wechselstrom als Betriebsstrom dient. Die Kapazität der Sekundärwicklung a des Hochspannungstransformators und die Ergänzungskapazität b sind mit der Selbstinduktion der Drosselspule c und der Primärwicklung d des Transformators zu einem Resonanzkreis vereinigt, dessen Leistungszufuhr durch die Regelung in e über die Anschlüsse i erfolgt. Der Drosselspule c ist parallel eine weitere Drosselspule g geschaltet, in Serie mit dieser ein Reg elwiderstand h und ein Ventil!. Um .eine Verschiebung des magnetischen Pegels des Hochspannungstransformatoreisens, die der reinen Übertragung und Ausbildung der Spannungskurve nach der Erfindung .entgegenwirken würde, klein zu halten, empfiehlt es sich, eine Regelvorrichtung für die Gleichstromkomponente dem Transformator parallel zu schalten oder die Regelungen des Transformators und der Drossel zu kombinieren, wobei es zweckmäßig ist, den Eisenkern des Transformators zu öffnen.The invention is illustrated schematically in an exemplary embodiment in FIG. Fig. 2 shows the voltage curve that can be achieved on the tube, assuming that a sinusoidal alternating current is used as the operating current. The capacity of the secondary winding a of the high-voltage transformer and the additional capacity b are combined with the self-induction of the choke coil c and the primary winding d of the transformer to form a resonant circuit, the power of which is supplied by the control in e via the connections i. The choke coil c is connected in parallel to a further choke coil g, in series with this a control resistor h and a valve !. In order to keep a shift in the magnetic level of the high-voltage transformer iron, which would counteract the pure transmission and formation of the voltage curve according to the invention, small, it is advisable to connect a control device for the direct current component in parallel to the transformer or the controls of the transformer and the Combine choke, where it is useful to open the iron core of the transformer.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird Spannung an die Anschlüsse f gelegt, so daß das System nach der Erfindung in Resonanz gerät, so entwickelt sich auch eine entsprechende Spannung an der Röntgenröhre k. In dem Arbeitswechsel läßt die Röntgenröhre k einen Gleichstromstoß über a hindurch. Der Fehlwechsel geht zum Teil über den Nebenschluß i, h, ä, so daß das Eisen in c in diesem Wechsel nicht den Sättigungsgrad erreicht. Es entfällt damit ein geringerer Teil der Spannung als im Arbeitswechsel auf den Transformator. Die in den Kapazitäten d und b enthaltene Energie setzt sich beim Resonanzvorgang im Arbeitswechsel während der Übersättigung der Drossel mit hohem Anstieg der Spannung am Transformator um, während im Fehlwechsel die Spannung im mittleren Teile der Kurve gegenüber der Sinuskurve gleichen Wertinhalts kleiner ist (Abb.2). Die genaue Einstellung muß durch Regelung in h geschehen, sie hängt in weitem Maße von dem Verhältnis Eisenweg zu Amperewindungszahl von c ab. Die Drossel g, die zur Vergleichmäßigung der Gleichstromwirkung auf die ganze Periode dient. wird zweckmäßig mit Luftspalt im Eisenkern ausgeführt.The mode of operation is as follows: If voltage is applied to the connections f, so that the system according to the invention goes into resonance, a corresponding voltage also develops on the X-ray tube k. In the change of work, the X-ray tube k lets a direct current surge through a. The faulty change goes partly through the shunt i, h, ä, so that the iron in c does not reach the saturation level in this change. This means that less of the voltage is lost than when changing work on the transformer. The energy contained in the capacitances d and b is converted during the resonance process in the alternation of work during the oversaturation of the choke with a high rise in the voltage at the transformer, while in the incorrect alternation the voltage in the middle part of the curve is smaller compared to the sine curve with the same value content (Fig. 2 ). The exact setting must be done by regulation in h, it depends to a large extent on the ratio of iron path to number of ampere-turns of c. The choke g, which serves to equalize the direct current effect over the entire period. is expediently designed with an air gap in the iron core.

Wird als Röntgenröhre eine solche mit sperrendem Charakter für unter der Scheitelspannung liegende Stromwerte in den Stromkreis eingefügt, um eine einheitliche Strahlungswellenlänge zu erhalten, so zeigt sich eine besondere Eignung der Einrichtung in dem ruhigen Gang der Röhre, da kleine Anderungen des noch vorhandenen Dampfinhalts, die bei ultrakurzen Wellenlängen das Sperrvermögen der Röhre und damit die Belastung oder die erzeugte Strahlenmenge schwanken machen, sich durch die Resonanzvorgänge ausgleichen. In Abb.2 ist L der Arbeitswechsel, m der Fehlwechsel.Is used as an X-ray tube with a blocking character for under The current values lying at the peak voltage are inserted into the circuit in order to ensure a uniform To obtain radiation wavelength, it shows a particular suitability of the device in the quiet passage of the tube, as small changes in the still existing steam content, which at ultra-short wavelengths the blocking capacity of the tube and thus the load or make the generated amount of radiation fluctuate due to the resonance processes balance. In Fig. 2, L is the change of job, m is the change in error.

Claims

PATENT CLAIMS i. Circuit arrangement for X-ray tubes, thereby characterized in that a choke in the primary circuit of the high-voltage transformer are connected with a closed iron core and any additional capacitance required and their constants are so dimensioned that there is a resonance between the from the choke, any additional capacity and the primary winding of the Transformer existing oscillation circuit and the frequency of the Operating current occurs, and that further means are provided which the saturation of the choke iron in the working change of the operating voltage over the knee of its magnetization curve drive out.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the 1 magnetic zero point of the choke iron is relocated in that a portion of the alternating current flowing through the throttle (c) via a valve (i) containing it Shunt flows.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that that the shunt from the valve a separate throttle (g) and a controllable Resistance (h) exists. q .. Circuit arrangement according to claim r to 3, characterized by using an X-ray tube, which is only used for the peak values of the job change the operating voltage is permeable.