DE573553C - Einrichtung zum Betriebe von Roentgenroehren - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren, bei der die Röntgenröhrenantikathode gegenüber dem durch ein Magnetfeld ablenkbar gemachten Kathodenstrahlenbündel beweglich ist und bei welcher der die Ablenkung bewirkende Stromkreis mit dem Röhrenstromkreis so verbunden ist, daß das Kathodenstrahlenbündel bei jedem Wert der Röhrenbetriebsspannung seine Lage im Raum mindestens ungefähr beibehält. Die Erfindung betrifft eine weitere vorteilhafte Ausbildung solcher Einrichtungen.

Es handelt sich darum, dem das ablenkende Magnetfeld erzeugenden Strom in jedem Augenblick eine der jeweiligen Betriebsspannung der Röntgenröhre entsprechende Stärke zu geben, und ferner darum, den Effektivwert des ablenkenden Stromes in Abhängigkeit von der Effektivspannung an der Röntgenröhre zu bringen.

Gemäß der Erfindung ■ findet daher, da Röntgenröhren nur in einer Richtung für den elektrischen Strom durchlässig sind, auch zur Speisung des Ablenkungsmagneten gleichgerichteter Strom Verwendung, der in Kurvenform und Phase mit der an der Röntgenröhre liegenden Spannung möglichst weitgehend übereinstimmt. Außerdem erfolgt gleichzeitig mit der Einstellung der gewünschten Hoch-Spannung (etwa vom Schalttisch aus) auch die Einstellung des bei dieser Röhrenspannung erforderlichen Stromes für den Ablenkungsmagneten. Wie Versuche ergeben haben, ist dabei die Annahme praktisch in der Regel ausreichend, daß der das Magnetfeld erzeugende Strom eine lineare Funktion der Röhrenspannung ist.

Ausführungsbeispiele der neuen Einrichtung sind ihrer Schaltungsanordnung nach in den Abb. 1 bis 7 dargestellt.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Abb. ι wird die Spannung, welche die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetstromes speist, zwischen dem Stufentransformator I und dem Hochspannungstransformator 2 entnommen und über den Autotransformator 3 dem Gleichrichter 4 zugeführt. 5 ist der Heizstromtransformator für die Glühkathode des Gleichrichters. Im Gleichstromkreis des Gleichrichters liegen der Ablenkungsmagnet 6 und die Spule 7 eines Relais, das den die Magnetspule des Haltemagneten des Apparateschützes enthaltenden Stromkreises nur so lange geschlossen hält, als durch den Magneten Strom fließt. Dadurch ist ein Belasten der Röntgenröhre ohne Ablenken des Brennfleckes unmöglich gemacht. Eine ähnliche Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn, wie es bei Einrichtungen ohne Stufentransformator der Fall ist, die den Gleichrichter speisende Spannung an einem Teil oder an den Enden der Primärspule oder an einem Teil

der Sekundärspüle des Hochspannungstrarisformators entnommen wird.

In der Abb. 2 ist eine entsprechende Schaltungsanordnung für Einrichtungen zum Betriebe mit Drehstrom dargestellt. Die Bezugzeichen in dieser Abbildung entsprechen den Bezugzeichen ,in der Abb. 1.

Bei den bisher erläuterten Schaltungsanordnungen ist zwar, da dem Autotransformator 3 für den Gleichrichter die gleiche Spannung zugeführt wird wie der Primärwicklung des Hochspannungstransformators 2, dafür gesorgt, daß der dem Magneten 6 zugeführte Strom von der eingestellten Hochspannung abhängig ist, doch bleibt dabei der Spannungsabfall im Hochspannungstransformator unberücksichtigt.

In der Abb. 3 ist eine Schaltungsanordnung wiedergegeben, bei welcher der Spannungsabfall im Hochspannungstransformator entsprechend berücksichtigt ist. Als Spannungsquelle für die Einrichtung zur Erzeugung des Ablenkungsstromes dient hier die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 2. Durch den Transformator 3 wird der Gleichrichter 4, dessen Glühkathode durch den Heizstromtransformator 5 geheizt wird, gespeist. Im Gleichstromkreis liegt wieder der Ablenkungsmagnet 6 und die Spule des Relais 7. In der Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung dargestellt, bei dem die Regelschalter mechanisch gekuppelt sind. Mit dem Stufenschalter 8 des Hochspannungstransformators 2 ist der Schalter 9 des im Gleichstromkreis des Gleichrichters für den Ablenkungsmagneten liegenden Widerstandes 10 mechanisch gekuppelt. Der Autotransformator 3, der den Gleichrichter 4 speist, ist unmittelbar an das Wechselstromnetz angeschlossen. 5 ist der Heizstromtransformator für die Glühkathode des Gleichrichters. Im Gleichstromkreis liegt außer dem Regulierwiderstand 10 der Ablenkungsmagnet 6 und die Spule für das Relais 7. Diese Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß der Gleichstrom im Ablenkungsmagneten nicht nur der Hochspannung proportional ist, sondern auch genau in die erforderliche Abhängigkeit von der Hochspannung gebracht werden kann. Dasselbe läßt sich erreichen, wenn man mit dem Schaltorgan für die Hochspannung einen auf der Wechselstromseite des Gleichrichters liegenden Regulierwiderstand oder Stufentransformator kuppelt.

Noch nicht berücksichtigt ist bei den erläuterten Einrichtungen die Forderung, daß der Strom im Ablenkungsmagneten auch in der Phase mit der Hochspannung an der Röntgenröhre übereinstimmen muß. Da dieser Magnet eine vorwiegend induktive, die Röntgenröhre eine Ohmsche Belastung ist, eilt die Stromphase im Ablenkungsmagneten der in der Röntgenröhre nach. Um diese Nacheilung auszugleichen, können in den Zuleitungen zum Gleichrichter Mittel, z. B. ein Drehtransformator, vorgesehen werden, um der der Einrichtung zur Erzeugung des Stromes für den Ablenkungsmagneten zugeführten Spannung eine entsprechende Voreilung zu geben. Es kann auch der Transformator des Gleichrichters derart an das Wechselstromnetz angeschlossen werden, daß die ihm zugeführte Spannung "derjenigen des Hochspannungstransformators in der Phase vorauseilt. Durch Vorschalten von Drosselspulen kann dann eine genaue Phasenabgleichung erreicht werden.

Eine beim Betrieb der Röntgenröhre mit konstanter Gleichspannung verwendbare Schaltungsanordnung ist in der Abb. 5 dargestellt. Durch den Drehstromsynchronmotor 11 wird der Gleichstrom-Nebenschlußgenerator 12 mit konstanter Tourenzahl angetrieben. Der Erregerwicklung 13 des Generators wird eine von der (etwa am Schalttisch) eingestellten Hochspannung abhängige Spannung zugeführt. Vorteilhaft benutzt man dazu die am Kilovoltmeter 14 (des Schalttisches) liegende Spannung, welche durch den Trockengleichrichter 15 gleichgerichtet wird. Da zur Erzeugung konstanten Gleichstromes der Erregerwicklung eine konstante Spannung zugeführt werden muß, empfiehlt es sich, die Pulsationen der der Erregerwicklung zugeführten gleichgerichteten Spannung durch einen Kondensator 16 auszugleichen. 17 ist ein fest angestellter Ausgleichswiderstand. Im Gleichstromkreis des Generators liegt der Ablenkungsmagnet 6 und die Spule für das Relais 7. Wie Versuche ergeben haben, kann diese Schaltungsanordnung nicht nur bei konstanter Gleichspannung, sondern auch bei gleichgerichtetem Drehstrom Verwendung finden.

Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist in der Abb. 6 wiedergegeben. Durch den Synchronmotor 11 wird der Wechselstrom-Synchrongenerator 12 mit konstanter Tourenzahl angetrieben. Die Spannung für die Erregerwicklung des Synchrongenerators wird ebenso no wie bei der Schaltungsanordnung nach der Abb. 5 vorteilhaft der Spannungsquelle für das Kilovoltmeter 14 entnommen und durch den Gleichrichter 15 und den Kondensator 16 in konstante Gleichspannung verwandelt. 17 ist wieder ein fest einstellbarer Ausgleichswiderstand. Der in der Ständerwicklung 13 des Synchrongenerators erzeugte Wechselstrom wird durch den Gleichrichter 4, dessen Glühkathode durch den Transformator 5 geheizt wird, gleichgerichtet. Im Gleichstromkreis liegt wieder der

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Ablenkungsmagnet 6 und die Spule des Relais 7. Eine genaue Phasenabgleichung läßt sich hier ohne Schwierigkeit durch entsprechende Einstellung des Generators 12 er-S reichen.

In den Abb. 1, 3, 4 und 6 sind mit Einphasenwechselstrom betriebene Einrichtungen ihrer Schaltungsanordnung nach dargestellt. Entsprechende Schaltungsanordnungen sind, wie die Abb. 2 es zeigt, auch für Drehstromapparate möglich. Bei den in denAbb. 1 bis 4 und in der Abb. 6 wiedergegebenen Schaltungsanordnungen können statt der dargestellten Glühkathodengleichrichter auch andere Gleichrichter, beispielsweise Trockengleichrichter, verwendet werden.

Eine weitere Schaltungsanordnung, die es gestattet, den Strom für den Ablenkungsmagneten mit verhältnismäßig einfachen Mitteln bei Betrieb der Röntgenröhre mit gleichgerichtetem Strom von der Röntgenröhrenspannung abhängig zu machen, ist in der Abb. 7 dargestellt. 18, 19 und 20 sind hier die Hochspannungs- und Heizstromanschlüsse einer beliebigen Röntgenapparat^. Die Röntgenröhre 21 ist, wie üblich, unter Zwischenschaltung der Meßinstrumente 22 und 23 für Heizstrom und Röhrenstrom an die Spannungsquelle angeschlossen. Parallel zur Röntgenröhre 21 liegen in Reihe der-Widerstand 24, das Kilovoltmeter 14, der Ablenkungsmagnet 6 und der Widerstand 25. Parallel zur Spule des Ablenkungsmagneten ist vorteilhaft der Kondensator 26 oder ein Ohmscher Widerstand eingeschaltet. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß das ablenkende Magnetfeld gleichzeitig mit dem Ein- und Ausschalten der Hochspannung entsteht und wieder verschwindet, so daß nicht die im Augenblick· des Ein- und Ausschaltens erzeugten langsamen Kathodenstrahlen auf die Glaswand der Röntgenröhre abgelenkt werden. Außerdem ist es möglich, durch geeignete Bemessung und Schaltung der vorgeschalteten Widerstände 24 und 25 der Spule des Ablenkungsmagneten ein beliebiges, zwischen Antikathoden- und Kathodenpotential liegendes Potential zu erteilen. Man kann also je nach Wunsch dieser Spule Erdpotential geben oder aber das Potential der Spule so wählen, daß die elektrische Beanspruchung der Röhrenglaswandung zwischen den Magnetpolen und dem Entladungsraum auf ein Minimum gebracht und damit die Gefahr elektrischer Durchschläge beseitigt wird. Endlich ergibt sich noch die Möglichkeit, mit dem in den Magnetstromkreis geschalteten Meßinstrument 14, das in diesem Fall zweckmäßig in Kilovolt geeicht ist, die an der Röntgenröhre liegende Hochspannung zu messen.

Claims (18)

. Patentansprüche:.

1. Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren nach Patent 571 710, dadurch 6g gekennzeichnet, daß der Ablenkungsmagnet mit gleichgerichtetem Strom gespeist wird, dessen Effektivwert von der Effektivspannung an der Röntgenröhre abhängig ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 bei Betrieb mit gleichgerichteter Wellenspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ablenkungsmagneten zugeführte gleichgerichtete Strom in bezug auf Kurvenform und Phase mit der an der Röntgenröhre liegenden Wellenspannung mindestens annähernd übereinstimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch I öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den gleichgerichteten Strom für den Ablenkungsmagneten liefernde Gleichrichter an die Primärseite des Hochspannungstransformators der Röntgenröhre angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den gleichgerichteten Strom für den Ablenkungsmagneten liefernde Gleichrichter von der Sekundärwicklung des Hoch-Spannungstransformators oder einem Teil derselben oder von einem Teil der Primärwicklung des Hochspannungstransformators oder von einer auf dem Eisenkern des Hochspannungstransformators angebrachten Wicklung gespeist wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter für den Strom des Ablenkungsmagneten von einem besonderen, mit Hochspannung gespeisten Transformator gespeist wird (Abb. 3).

' 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter von einem Stufentransformator oder Widerstand gespeist wird, dessen Regelvorrichtung mit der Regelvorrichtung des Hochspannungstransformators gekuppelt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromkreis des Gleichrichters für den Ablenkungsmagneten ein Regulierwiderstand eingeschaltet ist, dessen Regelvorrichtung mit der Regelvorrichtung für die Hochspannung der Röntgenröhre gekuppelt ist (Abb. 4).

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb der Röntgenröhre mit konstanter oder nahezu konstanter Gleichspannung der Ablenkungsmagnet aus einem Gleichspan-

nungsgenerator gespeist wird, dessen Spannung von der Röhrenspannung abhängig gemacht ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter von einem synchron angetriebenen Wechselstromgenerator gespeist wird, dessen Spannung von der Röhrenspannung in bezug auf Größe und Phasenlage abhängig gemacht ist.

10. Einrichtung nachAnspruchi oder 2 und Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichstromnebenschlußbzw. Wechselstromgenerator verwendet wird, dessen Erregerwicklung von der Spannungsquelle für das (am Schalttisch angeordnete) Hochspannungsmeßgerät gespeist wird.

11. Einrichtung nach Anspruch· 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerwicklung des Generators die am Hochspannungsmeßgerät liegende Spannung nach Gleichrichtung, gegebenenfalls unter Verwendung von Kapazitäten, zugeführt wird.

12. Einrichtung nach. Anspruch. 1 oder 2, bei Betrieb der Röntgenröhre mit gleichgerichtetem Strom, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungsmagnet parallel zur Röntgenröhre in den Hochspannungskreis geschaltet ist (Abb. 7).

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Ablenkungsmagneten Widerstände von hoher Ohmzahl und zweckmäßig geringer Induktivität geschaltet sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände so geschaltet sind, daß die Wicklung der Spule des. Ablenkungsmagneten annähernd Erdpotential aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände so geschaltet sind, daß sich die Magnetspule auf einem solchen, vorzugsweise gegen Erde negativen Potential befindet, daß die elektrische Beanspruchung der Glaswand in der Nähe des Magneten möglichst gering ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Hochspannung in den Magnetstromkreis ein gegebenenfalls auf Spannung geeichter Strommesser eingeschaltet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetspule ein Ohmscher Widerstand oder eine Kapazität parallel geschaltet ist. .,

18. Einrichtung nach Anspruch 3, 4, 5, 6, 7, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um der Phase der den Ablenkungsmagneten speisenden Spannung eine solche Voreilung gegenüber der Röhrenspannung zu geben, daß der Magnetstrom in Phase mit der Röhrenspannung ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen