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Röntgenanlage mit von der Glühkathode der Röntgenröhre isolierter,
durch ihre Form und ihr Potential die Größe des Brennfleckes bestimmender Regelelektrode
Es ist bekannt, daß die Größe des Brennflecks einer Röntgenröhre durch die Spannung
zwischen der Glühkathode der Röntgenröhre und einer Regelelektrode beeinflußt werden
kann.
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Die Regelelektrode kann derart beschaffen sein, daß sie die Kathodenstrahlen
zusammendrängt, also sammelnd auf sie einwirkt. Je stärker eine. solche Regelelektrode
negativ ist, desto stärker ist ihre Sammelwirkung und desto kleiner wird der Brennfleck.
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Es lassen sich auch streuend 'wirkende Regelelektroden verwenden,
die bei niedrigerem Potential stärker streuend wirken und den Brennfleck vergrößern.
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Man hat schon vorgeschlagen, die Spannung zwischen dem Glühdraht und
der Regelelektrode automatisch in Abhängigkeit der Belastung der Röntgenröhre zu
regeln. Technische Schwierigkeiten standen aber bisher der praktischen Ausführung
dieses Gedankens im Wege. Als solche kann z. B. die Notwendigkeit genannt werden,
in den Hochspannungskreis ein Mittel zur Übertragung der Änderungen des Anodenstromes
auf eine Vorrichtung zum Erzeugen des veränderlichen Potentiales der Regelelektrode
einzuschalten. Ferner kann wegen der Tatsache, daß im Anodenkreis Gleichstrom fließt,
diese Übertragung nicht leicht ausgeführt werden.
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Bei bekannten Schaltungen wird der Regelelektrode mittels eines Kondensators
mit Aufladevorrichtung eine Spannungsdifferenz gegen die Glühkathode erteilt. Es
wäre möglich, diese Spannungsdifferenz vom Glühstrom der Kathode abhängig zu machen,
wie dies für das Potential eines den Anodenstrom steuernden Gitters bekannt ist.
Eine derartige Regelung ist aber weniger zweckmäßig.
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Die Abhängigkeit des Anodenstromes einer Röntgenröhre vom Glühstrom
der Kathode ist nicht linear. Erst bei einem bestimmten Wert des Glühstromes fängt
der Anodenstrom schnell zu steigen an, und unterhalb dieses Wertes ist er praktisch
gleich Null. Würde der Potentialunterschied zwischen der Sammelvorrichtung und dem
Glühdraht proportional dem Glühstrom sein, so würde er nur in einem sehr beschränkten
Bereich dem jeweiligen Anodenstrom angepaßt sein. Außerhalb dieses Gebietes würde
entweder die Gefahr der Überbeanspruchung des Anodenmaterials oder der Nachteil
eines zu großen Brennfleckes bestehen.
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Bei der Röntgenanlage nach der Erfindung mit von der Glühkathode der
Röntgenröhre isolierter, durch ihre Form und ihr Potential die Größe des Brennfleckes
bestimmender Regelelektrode werden diese Nachteile durch die folgende Anordnung
beseitigt, bei der die Regelung der Spannung an der Regelelektrode erst oberhalb
eines bestimmten-
Glühstromwertes anfängt. An sich ist es bekannt,
für" -die -Speisung des Glühdrahtes zwei im Glühkathodenkreis wirkende elektromotorische
Kräfte-zu --benutzen, von denen eine zum. Erzeugen eines betriebsmäßigen Glühstromes
ausreicht und die zweite zur Regelung des Glühstromes dient. Bei der genannten Röntgenanlage
wird erfindungsgemäß diese Art der Glühdrahtspeisung angewandt und dabei die Einstellung
der Spannungsdifferenz, welche mittels eines Kondensators mit Aufladevorrichtung
zwischen der Glühkathode und der Regelelektrode angelegt -wird, mit der Regelung
der zweiten elektromotorischen Kraft verknüpft.
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Es können zu diesem Zweck die Sekundärwicklung eines Glühstromtränsformators,
der einen maximalen Glühstrom erzeugt, und die Sekundärwicklung eines zur Regelung
des Glühstromes und Herabsetzung desselben bis auf Minimalwert dienenden Regeltransformators
in Gegenschaltung liegen und die auf den Transformator, der zum Aufladen des Kondensators
dient, wirkende Spannung durch die Vorrichtung zur Regelung der, Spannung dieses
Regeltransformators eingestellt werden. Gegebenenfalls wird dieser Transformator
vom Regeltransformator aus gespeist Man kann auch die beiden Sekundärwicklungen
in Reihe schalten, Zwobei der Giühstromtransformator zum Erzeugen eines minimalen
betriebsmäßigen Glühstrome: und der Regeltransformator zur Regelung des Glühstromes
und Erhöhung desselben bis auf Maximalwert dient. Auch hierbei kann man die auf
den Transformator zum Aufladen des Kondensators wirkende Spannung durch die Vorrichtung
zur Regelung der Spannung des Regeltransformators einstellen. Wird in diesem Falle
eine Röntgenröhre mit streuend wirkender Regelelektrode benutzt, so kann die Primärwicklung
des Ladetransformators einfach parallel zur Sekundärwicklung des Regeltransformators
geschaltet werden. Wirkt jedoch die Röntgenröhre mit einer als Sammelvorrichtung
ausgebildeten Regelelektrode, so bringt man im Primärkreis des Aufladetransformators
außerdem eine Vorspannung zur Wirkung, welche der durch die Vorrichtung zur Regelung
der Spannung des Regeltransformators eingestellten Spannung entgegenwirkt und größer
als diese ist.
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Die Anordnung eines besonderen Gleichrichters für die Aufladtmg des
Kondensators wird vermieden, wenn man in der Röhre in der Nähe des Glühdrahtes eine
Hilfselektrode anordnet und die Kombination dieser Hilfselektrode (die selbstverständlich
so anzuordnen ist, daß ihr Potential den Elektronenstrom in der Röntgenröhre nicht
beeinfiußt) und der Glühkathode der Röntgenröhre als Gleichrichter zum Aufladen
des Kondensators benutzt.
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Der Kondensator wird zweckmäßigerweise von einem Widerstand überbrückt,
so daß bei Spannungsverminderung sich der Ladungsüberschuß des Kondensators durch
diesen Widerstand ausgleichen kann. Der Widerstand kann -gleichzeitig dazu benutzt
werden, das Potential der Regelelektrode zu @#erändern, indem man einen einstellbaren
Teil dieses Widerstandes zwischen Glühkathode und Regelelektrode legt.
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An Hand der Zeichnung, die zwei Schaltbilder von Ausführungsbeispielen
von Röntgenanlagen gemäß der _ Erfindung darstellt, wird diese näher erläutert.
Teile, welche beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam sind, sind mit gleichen Bezugsziffern
angegeben.
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In den Abbildungen sind die Anode 2 und die Glühkathode3 einer Röntgenröhre
i über Hochspannungsleitungen 4 und 5 direkt mit der Hochspannungsquelle 6 verbunden.
Letztere wird meistens eine Einrichtung zur Erzeugung von gleichgerichtetem Wechselstrom
sein, ,weil dabei die Anwendung der Erfindung aus Zweckmäßigkeitsgründen eher in
Frage kommt als bei einer direkt vom Hochspannungstransformator gespeisten Röhre.
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In Abb. z wird die Glühkathode von einem Transformator gespeist, dessen
Primärwicklung durch 7 und dessen Sekundärwicklung durch ä angedeutet wird. Ein
zweiter Transformator mit einer Primärwicklung 9 und einer Sekundärwicklung to dient
zum Aufladen eitles Kondensators i i. Der Ladekreis kann einen Gleichrichter beliebiger
Ausführung enthalten. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig: i ist kein besonderer
Gleichrichter zum Aufladen des Kondensators vorhanden. In die Röntgenröhre ist eine
Hilfselektrode 19 eingebaut, die. sich in *der Nähe des Glühdrahtes 3 befindet und
zusammen mit diesem einen .Gleichrichter bildet, üben den der Ladestrom durch ddn
Leiter 2o zum Kondensator i i fließt.
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Die Röntgenröhre enthält eine auf die Kathodenstrahlen sammelnd einwirkende
Regelelektrode 12, die von der Glühkathode isoliert und durch einen Stromleiter
13 mit der negativen Elektrode des Kondensators 1 i verbunden ist. Die positive
Elektrode des Kondensators liegt an der Glühkathode 3. Die Primärwicklung," ist
über einen Schalter 14 mit dem Wechselstromnetz verbunden.
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In der Sekundärwicklung 8 des Glühstromtransformators liegt die Sekundärwicklung
17 eines Regeltransformators in Gegenschaltung, dessen Primärwicklung 16 über eine
Spannungsregelvorrichtung 18 mit dem Schalter 14 verbunden ist. Der Transformator
7, 8 erzeugt
den maximal erforderlichen Glühstrom. Um kleinere
Glühströme einzustellen, vergrößert man die Spannung an der Wicklung 17. Diq Primärwicklung
9 liegt zur Sekundärwicklung 17 im Nebenschluß. Wird also der in der Wicklung 8
induzierten elektromotorischen Kraft eine geringe Gegenspannung zugesetzt, so ist
auch die Spannung am Transformator 9, 1o gering, und es wird ein großer Brennfleck
erzeugt. Je größer man die Gegenspannung der Wicklung 17 macht, um so größer wird
der Spannungsunterschied zwischen Kathode und Sammelvorrichtung und um so kleiner
der Brennfleck. Die Spannung am Transformator 9 ändert sich in diesem Falle proportional
zur Regelspannung im Glühstromkreis. Die hierdurch erreichte Abhängigkeit vom Glühstrom
entspricht der Abhängigkeit des Anodenstromes der Röntgenröhre vom Glühstrom besser
als bei einer Änderung der Regelspannung proportional zu der Spannung an der Glühkathode.
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Der Kondensator ist von einem Widerstand 15 überbrückt. Wird der Regler
18 in einer Richtung verstellt, bei der die Spannung an der Wicklung io geringer
wird, so kann sich der Unterschied zwischen der bereits am Kondensator herrschenden
Spannung und der neu eingestellten Transformatorspannung durch diesen Widerstand
ausgleichen.
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In der Schaltung nach Abb. 2 dient ein Gleichrichter 23 zum Gleichrichten
des Ladestromes für den Kondensator i i. Es liegen in dieser Schaltung die Wicklungen
8 und 17 in Reihe. Wenn der Regelwiderstand 21 auf kleinste Stromstärke eingeschaltet
ist, wird vom Transformator 7, 8 der minimale betriebsmäßige Glühstrom geliefert,
während in der Wicklung 17 eine Spannung induziert wird, die eben ausreicht, den
Spannungsverlust in dieser Wicklung aufzuheben. Bei höheren Stromstärken wird der
zusätzliche Teil des, Glühstromes vom Transformator 16, 17 geliefert. Der Transformator
7, 8 enthält eine dritte Wicklung 22. Diese liegt ebenso wie die Wicklung 17 im
Primärkreis der Transformatorwicklung 9. Die Wicklungen 17 und 22 sind jedoch einander
entgegengeschaltet. Auf die Primärwicklung 9 wirkt somit eine Spannung gleich dem
Unterschiede zwischen der konstanten, in der Wicklung 22 induzierten elektromotorischen
Kraft und der regelbaren Klemmenspannung der Wicklung 17. Es wird also auch hier
die Spannung am Kondensator i 1 größer, wenn der Glühstrom kleiner wird. Die in
der Wicklung 22 induzierte Spannung muß die größere sein, denn sonst würde das Umgekehrte
stattfinden und die Regelelektrode bei wachsendem Glühstrom weniger negativ werden.
Bei Verwendung einer streuend wirkenden Regelelektrode kann man die Wicklung 22
weglassen.