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Röntgenanlage zur Herstellung mehrerer schnell aufeinander folgender,
beispielsweise kinematographischer oder stereoskopischer Aufnahmen Zur Herstellung
von Röntgenbildern mit kürzer Belichtungszeit kann als Stromquelle ein Kondensator
verwendet werden, der vor der Belichtung in einer zur Belichtungszeit verhältnismäßig
langen Zeit aufgeladen wird.
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Weil die Zeit, während der die Energie aufgespeichert wird, lang sein
kann, kann man die Stromstärke, mit welcher der Kondensator aufgeladen wird, im
Verhältnis zur Entladungsstromstärke gering halten. Die lange Aufladezeit ist aber
ein Nachteil, wenn die Aufnahmen rasch aufeinander folgen müssen, also insbesondere
bei kinematographischen Aufnahmen, aber auch bei stereoskopischen und anderen Serienaufnahmen:
Für diese Aufnahmen war die Kondensatorerntladung bisher weniger geeignet, weil
nach jeder Teilaufnahme der Kondensator aufgeladen werden mußte, bevor die folgende
Aufnahme gemacht werden :konnte.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil durch die Verwendung mehrerer
Kondensatoren, die während einer längeren. Zeit als der Belichtungszeit einer Einzelaufnahme
aufgeladen und nacheinander zur Herstellung je eines' Bildes über ein und dieselbe
Röntgenröhre entladen werden. Dies bedeutet z. B., daß, wenn bei kinematographischen
Bildern für die Belichtung der Teilbilder die halbe Betriebszeit zur Verfügung steht,
das Netz nicht nur in dieser Zeit Energie liefern muß, sondern dazu die ganze Betriebszeit
ausgenutzt werden kann. Mit einem Kondensator würde man in dem hier betrachteten
Fall keinen Vorteil erreichen, da die für die Aufladung zur Verfügung stehende Zeit
nicht größer ist als die Zeit der Entladung. Es ist zwar bereits bekannt, zur Herstellung
stereoskopischer Aufnahmen zwei Röntgenröhren zu verwenden, deren jede aus einer
besonderen Stromquelle gespeist wird. Hierbei werden aber keine Kondensatoren verwendet.
Infolgedessen tritt der Vorteil, daß die Kondensatoren während einer längeren Zeit
als für eine Einzelaufnahme erforderlich aufgeladen werden können, so daß das Netz
sehr gleichmäßig belastet wird, nicht auf.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Kßndensatoren
sofort nach ihrer Entladung wieder an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossen,
welche die Kondensatoren mit sich regelmäßig überschneidenden Ladezeiten auflädt.
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Da die Kondensatoren hierbei teilweise parallel an die Ladestromquelle
angeschlossen sind, sich jedoch in untereinander stark verschiedenen Ladezuständen
befinden können, empfiehlt es sich, daß jedem Kondensator im
Hochspannungsladekreis
ein Ausgleichswiderstand vorgeschaltet wird, der den Spannungsunterschied zwischen
der Stromquelle und dem Kondensator aufnehmen kann. Auch ist: es vorteilhaft, jedem
Kondensator seine eigeile. Gleichrichtervorrichtung vorzuschalten, üra: gegenseitigen
Spannungsausgleich zu vermei= den.
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Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es ist
in dieser Zeichnung Fig. i ein Diagramm, welches den zeitlichen Zusammenhang verschiedener
Vorgänge verdeutlicht, und Fig. 2 das Schaltbild der Hauptverbindungen eines Ausführungsbeispieles
einer Anlage nach der Erfindung.
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Fi.g. 3 ist ein Detail dieser Anlage.
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Fig..I bezieht sich auf ein anderes Ausführungsbeispiel.
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In Fig. -2 sind i, 2, 3 und 4. Kondensatoren, die von dem Hochspannungstransformator
5 aus aufgeladen werden. Die Kondensatoren und die Hochspannungswicklung des Transformators
sind einpolig bei 6 geerdet. Der nicht geerdete Pol der Kondensatoren ist über eine
Schaltvorrichtung, einen Widerstand (7, 8, g, io) und eine Gleichrichtervorrichtung,
beispielsweise eine Entladungsröhre (1i, 12, 13, 1.I), mit dem nicht geerdeten
Pol der Hochspannungswicklung des Transformators verbunden. Die Schaltvorrichtung
besteht z. B. aus einer Isolierscheibe i5 (Fig. 3), welche sich zwischen zwei Kontaktstücken
16 und 17 dreht, und einem leitenden Segment 18,
i9, 2o, 2r, welches
die Kontaktstücke während eines Teiles einer Umdrehung miteinander verbindet. Die
vier Scheiben sitzen auf einer gemeinsamen Welle oder werden synchron angetrieben,
und zwar derart, daB die Mitte der Segmente um je gor- verschoben ist. Da die Segmente
im gezeichneten Ausführungsbeispiel etwas kürzer als 270° sind, ist bei Drehung
der Scheiben nach rechts das Segment ig noch gerade nicht mit den Kontaktstücken
in Berührung, während das Segment 18 die Kontaktstücke gerade verlassen hat. Nur
der Ladekreis der Kondensatoren 3 und .I ist in der gezeichneten Stellung geschlossen.
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Auf derselben die Scheiben 15 antreibenden oder einer synchron laufenden
Welle sitzt ein mit dem einen Pol der Röntgenröhre 22 verbundener Linienwähler 23..
Dieser verbindet bei einer Umdrehung während jeweils etwas weniger als eines Viertels
der Umdrehungszeit die Kondensatoren nacheinander mit der Röntgenröhre, deren anderer
Pol geerdet ist. In der gezeichneten Stellung ist der Kondensator i, dessen Hochspannungspol
durch das Segment 18 von dem Ladekreis getrennt ist, an der Reihe, mit der Röntgenröhre
verbunden zu werden. Die vier Segmente und Linienwähler 23 laufen im Takt des Befärderungsmechanismus
eines Aufnahmefilms, Utl'd zwar derart, daß die von den Segmenten :gebildete Schaltvorrichtung
den Ladestromkreis periodisch eine Zeitlang unterbricht und die von dem Linienwähler
23 gebildete Schaltvorrichtung bei ununterbrochenem Ladestromkreis die Unterbrechung
im Entladestromkreis aufhebt, wobei diese Schaltvorgänge in regelmäßiger Reihenfolge
für alle vier Kondensatoren stattfinden und der Filmstillstand in dem Strahlenkegel
der Röntgenröhre nur während der Zeit erfolgt, in der die Unterbrechung im Entladekreis
aufgehoben ist.
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Da die gezeichneten Schalter 18, i9, 20, 21 für die Einschaltung des
Ladestromes den Nachteil haben, daß durch Funkenüberschlag der Strom schon zu fließen
anfängt, bevor die Kontaktstücke das Segment berühren, ist es vorteilhaft, sie durch
Schalter zu ersetzen, die für die Einschaltung von Strömen unter Hochspannung besser
geeignet sind. Bei Verwendung von Relaisschaltern wird der Hilfsstrom oder die Hilfsspannung
für die Betätigung durch Schalter gesteuert, welche im Takt des Filmbeförderungsmechanismus
wirken. Auch können, um schädliche Funkenbildungen zu vermeiden, Vakuumschalter
verwendet werden.
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Mit Hilfe des Linienwählers a3 könnte man evtl. den Entladestrom der
Kondensatoren schließen. Ein Nachteil dabei ist die Funkenbildung, welche dadurch
entstehen und. einen überschlag zwischen den mit dem Linienwähler 23 zusammenwirkenden
'Kontakten verursachen kann. Darum ist auch in diesem Falle ein für die Einschaltung
von Strömen unter Hochspannung geeigneter Schalter zu benutzen. Wenn man jeweils
nur einen Teil der Kondensatorladun.g für jede Teilaufnahme verbrauchen will, um
die Spannung nicht zu stark während der Belichtung variieren zu lassen, muß die
Vorrichtung zum Wählen der Kondensatoren als zum Abschalten von Hochspannung geeigneter
Schalter ausgebildet sein. Z. B. können Hochv akuumschalterdazu benutzt werden.
Zweckmäßig wird für das Ein- bzw. Ausschalten des Röhrenstromes 'ein weiterer, entweder
unmittelbar in Reihe mit der Röntgenröhre liegender oder durch Relaiswirkung den
Strom steuernder Schalter vorgesehen, der während des Filmstillstandes im Strahlenkegel
der Röntgenröhre den Entladestrom des jeweils im Kreis der Röntgenröhre aufgenommenen
Kondensators schließt.
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Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einschaltung
der Röntgenröhre
durch Relaiswirkung. Die Röhre 22 ist darum neben
einer Anode 28 und einer Glühkathode 29, beide ganz schematisch angegeben, mit einer
Steuerelektrode 30 versehen. Diese ist über einen Widerstand 31 mit der Kathode
verbunden. Parallel zum Widerstand 31 kann eine Gleichspannungsquelle 32 geschaltet
werden, .eine Batterie oder ein aufgeladener Kondensator, und zwar derart, daß die
Steuerelektrode negativ in hezug auf die Kathode wird und den Anodenstrom sperrt.
Die Verbindung der Spannungsquelle 32 mit der Kathode 29 erfolgt über einen Schalter
33. Ist dieser Schalter, wie gezeichnet, geschlossen, so ist die Röntgenröhre stromlos,
da die Hilfselektrode den Durchtritt der Elektronen verhindert. Ist der Schalter
33 geöffnet, so erhält die Hilfselektrode Kathodenpotential, und die Röhre wird
leitend. Diese Art der Einschaltung des Stromes .einer Röntgenröhre und ähnliche
Schaltanordnungen sind bekannt. Die Hilfselektrode kann auch in einer mit der Röntgenröhre
in Reihe liegenden Ventilröhre angeordnet sein. Auch kann zur Unterstützung des
Anodenstromes der Hilfselektrode ein positives Potential gegeben werden, wozu z.
B. der Schalter 33 als Kommutatbr ausgebildet werden kann. Auch dies ist für die
Herstellung von kinematographischen Aufnahmen bereits bekannt.
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Der Schalter 33 wird von einer Scheibe 34 abwechselnd geschlossen
und geöffnet. Diese Scheibe sitzt auf einer das Malteserkneuz 35 antreibenden Welle,
deren Umdrehungszahl um so viele Male größer als die des Linienwählers 23 ist, als
die Anzahl der Kondensatoren beträgt, in diesem Falle also viermal. Das Malteserkreuz
35 bildet bekanntlich einen Teil des Beförderungsmechanismus des Aufnahmefilms,
durch das der Film ruckweise am Fenster der Röntgenröhre vorbeibewegt wird, um nur
während der Zeitintervalle des Stillstandes belichtet zu werden. In der gezeichneten
Stellung ist der Film in Bewegung und hat ein Drittel des Abstandes zwischen der
vorangehenden Aufnahme und der nächstfolgenden zurückgelegt. Wenn die Scheibe 34
sich- um etwa 15° weitergedreht haben wird, wird der Linienwähler 23 den Kontakt
24 berühren und die Röntgenröhre in den Entladekreis des Kondensators i einschalten.
Dieser Kondensator kann sich dann noch nicht entladen, weil die Steuerelektrode
3o noch negativ ist. Erst wenn sich die Scheibe 34 um i2o° weiter als die gezeichnete
Stellung gedreht hat, wird der Schalter 33 geöffnet, so daß der Röntgenstrom fließen
kann. Der Film ist dann inzwischen zum Stillstand gekommen, denn die Drehung des
Malteserkreuzes erfolgt nur während deiner Drehung der Scheibe 34 um jeweils 60°.
.Wenn man die Schaltzeiten des Schalters 33 ändern will, so ist dies durch eine
andere Form der Scheibe möglich.
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In Fig. i ist mit I(1, I(@, I(,# und I(4 die Verbindung oder Kondensatoren,
mit R der Zustand der Röntgenröhre angegeben. F gibt den Bewegungszustand des Films
an. Man kann diesem Diagramm entnehmen, in welcher Phase sich die verschiedenen
Vorgänge befinden. Es werden pro Sekunde z. B. 16 Teilaufnahmen gemacht. Im Nullpunkt
der Zeit ist der Kondensator K 1 aufgeladen. K3 und K4 werden aufgeladen, und KZ
ist entladen. Schalter 33 ist geschlossen, der Film bewegt sich. In dieser Phase
befindet sich die Anlage in Fig. 2. Aus Fig. i ist ersichtlich, daß nach 1'192 Sek.
K1 mit der Röhre verbunden wird, und die Aufladung von 1(, beginnt. Nach.'-/" Sek.
tritt Filmstillstand ein. Nach 1/48 Sek. wird der Schalter 33 geöffnet, und fängt
die Entladung von K1 an. Nach %, Sek. wird die Röntgenröhre durch das Schließen
des Schalters 33 wieder gesperrt. Nach 11/1s2 Sek. wird die Verbindung zwischen
K1 und .der Röntgenröhre unterbrochen, ebenso die Verbindung von K4 mit -der Ventilröhre
14. Gleichzeitig wird der Film in Bewegung gesetzt. Nach %c Sek. ist, der Zustand
derselbe wie im Nullpunkt, nur mit Vertauschung der Kondensatoren.
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Die Kondensatoren befinden sich alle in verschiedenem Ladezustand
und haben somit verschiedene Spannungen. Um die Spannungsunterschiede auszugleichen,
dienen die Widerstände 7, 8, 9 und io. Es empfiehlt sich, daß der Transformator
wenig Spannungsabfall hat, damit gleichzeitig mehrere Kondensatoren geladen werden-
können -und die Ladung nicht jeweils durch Hinzuschaltung eines entladenen,Kondensators
verzögert wird. Um zu verhindern, daß ein Kondensator Ladung abgibt an einen Kondensator,
der parallel mit ihm geschaltet ist und noch eine geringere Spannung hat, ist für
jeden Kondensator .ein Ventil vorgesehen. Der Transformator liefert einen pulsierenden
Strom, dessen Amplitude alle sechzehntel Sekunden infolge der Zuschaltung eines
entladenenKondensators eine Steigerung zeigt, jedoch bei genügend großen Widerständen
7, 8, 9, i o niemals Null wird, weil immer mindestens 'zwei Kondensatoren angeschlossen
sind, obgleich nur allee sechzehntel Sekunden Lein kurzdauernder Entladungsstromstoß
stattfindet. Wie lange jeweils ein Entladungsstrom von beträchtlicher Stärke fließt,
hängt von dem Widerstand der Röntgenröhre und von der Größe und der Spannung .des
Kondensators ab. Auf jeden Fall ist aber der Formfaktor des Transfor, matorstromes
bedeutend geringer als jener des Röntgenstromes, d. h. die vom Transforinator
geforderte
Leistung ist viel geringer als jene. mit der die Aufnahmen gemacht werden.
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Die im Ladestromkreis wirkende Schaltvorrichtung braucht nicht aus
Hochspannungsschaltern zu bestehen, welche diesen Kreis direkt schließen oder unterbrechen.
Es kann auch zum Einschalten des Lädestromes die Relaiswirkung einer Steuerelektrode
benutzt werden, die in einer Ventilröhre angeordnet ist. Die im Takt des Filmbeförderungsmechanismus
laufenden Schalter müssen dann das Potential dieser Steuerelektrode variieren. Auch
im Entladekreis jedes Kondensators kann ein Entladungsrelais angeordnet sein, und
es können mittels einer Schaltvorrichtung diese Relais eines nach dem anderen leitend
gemacht «-erden. In diesem Falle können die Relais direkt zum Einschalten des Entladungsstromes
benutzt werden, so daß die Hilfselektrode der Röntgenröhre und die Schaltvorrichtung
33 wegfällt. Statt dessen werden die verschiedenen Steuerelektroden der zwischen
den Kondensatoren und der Röntgenröhre liegenden Ventile wechselweise jedesmal in
dem Augenblick, wo eine Teilaufnahme gemacht werden soll, hinreichend positiv gemacht,
um das Entladungsrelais leitend zu machen. Zweckmäßig werden als Entladungsrelais
gasgefüllte Röhren mit Glühkathode verwendet.
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Fig. q. zeigt das Schaltbild einer Anlage, in der die Hochspannungsschalter
die Form von Entladungsrelais haben. Die Ventile 11, 12, 13 und i.1 im Ladestromkreis
haben Steuerelektroden, die über Widerstände 36, 37, 38 und 39 finit d:-r
Kathode verbunden sind und mittels eines Linienwählers .Io periodisch mit dem -Minuspol
einer Gleichspannungsquelle .11 verbunden werden, deren Pluspol an der Kathode der
Ventile liegt. In der gezeichneten Stellung sind die Steuerelektroden der Ventile
i i und 12 negativ, so daß diese Ventile nicht leitend sind. Die Phase ist übrigens
dieselbe wie in der Fig. 2.
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Im Entladekreis liegen die Ventile .I2, q.3, q.d., .a.5, deren Steuerelektroden
durch Widerstände .I6, d;, 48 und 49 mit der Kathode und ferner mit je einem periodisch
wirkenden Schalter*5o, 51, 52 und 53 verbunden sind. Diese Schalter verbinden die
Steuerelektrode mit dem -Minuspol einer Gleichspannungsquelle 5q., $5, 56 und 5;,
deren Pluspol an der Kathode der Ventile liegt. Die Schalter 5o. 51, 52 und 53 können
so eingerichtet werden wie die Schalter i8, i9, 2o und 21 in der Fig. 2, sie können
jedoch auch andere Ausführungen haben, z. B. mit einer Nockenscheibe wie der Schalter
^., =, in Fig.2. Sie unterbrechen alle seclizehiitel Sekunden einen der negativen
Vorsh nnungskreise, wodurch der jeweils in Betracht kommende Kondensator sich über
die Röntgenröhre entladen kann.
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Die Aufladung der Kondensatoren kann mit einer höheren Transformatorspannung,
als die Betriebsspannung beträgt, erfolgen. Der Widerstand im Ladekreis muß dann
so groß sein, daß die Unterbrechung des Ladestromkreises jedesmal in dem Augenblick
stattfindet, in dem die Spannung am Kondensator gerade den Wert der Betriebsspannung
erreicht hat. Die Schaltvorrichtung muß dann vorzugsweise so sein, daß sie funkenlos
arbeitet, z. B. mit Entladungsrelais, wie in Fig.:I angegeben.