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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlitzradiographiegerät
versehen mit einer Absorptionsvorrichtung, die in
Verbindung mit einer Schlitzblende arbeitet und die
elektrisch steuerbare piezoelektrische Zungen aufweist und
auch mit einer Steuerungsvorrichtung, welche elektrische
Steuersignale für die Zungen liefert.
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Ein derartiges Gerät ist zum Beispiel bekannt aus der
Niederländischen Patentanmeldung NL-A-84 00 845. Das bekannte
Gerät umfaßt eine Röntgenstrahlenquelle, die in der Lage
ist, einen zu überprüfenden Patienten oder Gegenstand mit
einem flachen fächerförmigen Röntgenstrahl über eine
Schlitzblende abzutasten. Um eine ausgeglichene
Röntgenaufnahme zu erhalten, ist nahe der Schiitzblende eine
Absorptionsvorrichtung vorgesehen, welche eine Anzahl von
benachbart angeordneten Absorberelementen, die unter der
Ansteuerung von elektrischen Steuersignalen zu einem größeren oder
kleineren Grade in den Röntgenstrahl zwischengefügt werden
können.
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Jedes Absorberelement ist in der Lage, einen Bereich des
fächerförmigen Röntgenstrahls zu beeinflussen. Die
Steuersignale werden mittels eines Detektors erhalten, der hinter
dem Patienten oder dem Gegenstand vorgesehen ist und der
den Betrag der Strahlung mißt, die je Bereich des
Röntgenstrahls übertragen wird und geeignete elektrische
Steuersignale vorsieht.
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Als Absorberelemente können vorzugsweise Zungen aus
piezoelektrischem Material verwendet werden, die an einem Ende
angeklemmt werden und deren anderes Ende in den
Röntgenstrahl geschwenkt werden kann unter der Kontrolle der oben
erwähnten elektrischen Steuersignale. Derartige Zungen
absorbieren bereits selbst bis zu einem gewissen Grad die
Röntgenstrahlung, aber sie können an den freien Enden mit
besonderen Elementen versehen werden, die Röntgenstrahlung
absorbieren.
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Die Zungen können einfache Zungen aus piezoelektrischem
Material sein, das mittels einer elektrischen Steuerspannung,
die zwischen der Ober- und der Unterseite angelegt wird, zu
einer gekrümmten Gestaltung gebracht werden kann. Die
Zungen können auch sogenannte bimorphe Elemente sein, die aus
zwei Streifen aus piezoelektrischem Material
zusammengesetzt sind, deren Oberseiten aneinander gelegt sind. Die
elektrische Steuerspannung liegt dann zwischen den
Außenflächen (Ober- und Unterseite), die miteinander verbunden
sind, und der gemeinsamen Mittelfläche.
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Es ist wichtig, daß die Zungen schnell und exakt auf die
elektrischen Steuersignale reagieren. Es wurde
herausgefunden, daß die Zungen Resonanzschwingungen beginnen könne,
deren Folge es ist, daß die Zungen unkontrollierbar werden
und sogar brechen können. Obgleich solche unkontrollierten
Schwingungen durch Filterung der betreffenden Steuersignale
vermieden werden können, führt die Verwendung eines für
diesen Zweck passenden Filters zu einer vergleichsweise
trägen Steuerung der Zungen.
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Es besteht daher ein Bedarf an einer Einrichtung zur
Dämpfung der Bewegung der piezoelektrischen Zungen eines
Schlitzradiographiegerät auf eine wirkungsvolle Weise, bei
der eine schnelle Reaktion der Zungen auf die Steuersignale
aufrechterhalten ist.
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Zu diesem Zweck ist entsprechend der Erfindung ein Gerät
des beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, daß eine
Dämpfungsvorrichtung, welche die Steuersignale für die
Zungen empfängt und welche für jede Zunge einen Meß-Kreis für
elektromotorische Kraft (E.M.K.) aufweist, der mit ihr in
Wechselwirkung steht und während des Betriebes ein
Ausgangssignal liefert, welches die elektromotorische
Gegenkraft darstellt, die von einer Zunge erzeugt wurde, welches
Ausgangssignal mit dem Steuersignal für die betreffende
Zunge kombiniert wird.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die europäische
Patentanmeldung EP-A-01 55 065 verschiedene Verfahren zur Dämpfung
von zungenförmigen Absorberelementen oder zungenförmigen
Trägern von Absorberelementen beschreibt mit Hilfe von
mechanischen Mitteln oder mit Hilfe von Wirbelströmen, die in
an den Zungen angebrachten Metallrippen erzeugt werden.
Jedoch sind diese bekannten Techniken weniger geeignet für
die Anwendung bei Zungen aus piezoelektrischem Material,
welches relativ spröde ist und darüberhinaus in dem
Absorberelement einen merklichen Umfang an Extraraum erfordert.
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Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben, wobei in
Mehrzahl die Zungen an einem Ende festgeklemmt sind. Als eine
Folge der Lieferung von Einzelheiten unter Bezugnahme auf
die beigefügte Zeichnung einer beispielhaften
Ausführungsform.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel
eines Schlitzradiographiegeräts versehen mit
einer Absorptionsvorrichtung in Seitenansicht;
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Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel
einer piezoelektrischen Zunge versehen mit einem
Absorberelement in Seitenansicht;
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Fig. 3 zeigt beispielhaft in einem Blockschaltbild, wie
die piezoelektrischen Zungen entsprechend der
Erfindung gesteuert werden können; und
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Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines
Teils von Fig. 3 .
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung in Seitenansicht
ein Beispiel eines (bekannten) Schlitzradiographiegeräts
versehen mit einer Absorptionsvorrichtung. Das dargestellte
Gerät umfaßt eine Röntgenstrahlenquelle 1, die in der Lage
ist einen zu untersuchenden Patienten 4 oder einen
Gegenstand abzutasten in der Richtung, die mit den Pfeilen
5 angezeigt ist, quer zu der Ebene des fächerförmigen
Strahls 3 durch eine Schlitzblende 2. Ein Röntgenstrahl-
Detektor 6, der zum Beispiel eine Röntgenfilmkassette oder
eine gleichzeitig sich bewegende längliche Röntgenbild-
Verstärkerröhre aufweist, nimmt die durch den Patienten
übertragene Strahlung auf und bewirkt die Erzeugung des
gewünschten Röntgen-Schattenbildes. Das Abtasten, in
Übereinstimmung mit den Pfeilen 5, findet statt, weil
während des Betriebs die Röntgenstrahlenquelle um eine Achse
schwenkt, wie mit Pfeil 7 angezeigt, wobei er sich quer zur
Zeichenebene ausdehnt, vorzugsweise durch den Brennpunkt
des Röntgenstrahls der Röntgenstrahlenquelle.
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Um ein ausgeglichenes Röntgenbild zu erhalten, wird von
einer Absorptionsvorrichtung 8 Gebrauch gemacht, die in der
Lage ist, den Röntgenstrahl je Bereich zu modulieren. Die
Absorptionsvorrichtung weist benachbart angeordnete
piezoelektrische Zungen auf, die auch als piezokeramische Zungen
bekannt sind, weil die Zungen aus keramischem Material mit
piezoelektrischen Eigenschaften gefertigt werden. Ein
Beispiel einer solchen Zunge ist in Fig. 2 gezeigt. Jede Zunge
ist fähig, einen einzelnen Bereich des Röntgenstrahls 3 zu
beeinflussen. Für diesen Zweck geeignete elektrische
Signale an eine Zunge biegt sie sich mit der Folge, daß das
freie Ende in den Röntgenstrahl eindringt. Die
erforderlichen Signale werden von einem Detektor 9 bereitgestellt,
der in diesem Beispiel zwischen dem Patient und dem
Röntgenstrahlen-Detektor angeordnet ist und welcher die
durch den Patienten geschickte Strahlung aufnimmt in jedem
Augenblick und je Bereich des Röntgenstrahls elektrische
Signale vorsieht, welche über einen
Verarbeitungsschaltkreis 10 an die entsprechenden Zungen geliefert werden. Wie
gezeigt, kann der Detektor ein länglicher
Strahlungsdetektor sein, der synchron mit der Abtastbewegung des
Röntgenstrahls sich bewegt, aber es kann auch ein
zweidimensionaler stationärer Detektor sein.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung in Seitenansicht
eine piezokeramische Zunge 11 vom bimorphen Typ,
zusammengesetzt aus zwei Streifen 12, 13 aus piezoelektrischem
Material , die aneinander befestigt sind. Der gezeigte
Streifen ist in einem Träger 14 eingeklemmt nahe an einem Ende
und in diesem Beispiel ist er mit einem Absorberelement 15
an dem freien Ende versehen. Gestrichelte Linien zeigen
eine mögliche Arbeitsstellung an. Die Zunge wird mit einer
Steuerspannung Ve angesteuert, die während des Betriebes
zwiscnen zwei Anschlußpunkten 16, 17 angelegt wird, von
denen einer mit der mittleren Fläche 18 zwischen den beiden
Streifen 12, 13 verbunden ist, und der andere mit den
beiden Außenflächen 19, 20 der Streifen.
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Fig. 3 zeigt beispielhaft ein Blockschaltbild eines
Steuerkreises für die piezokeramischen Zungen.
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Die Erfindung beruht auf dem Verständnis, daß eine
piezoelektrische Zunge während des Betriebes eine Gegen-
E.M.K. (elektromotorische Kraft) erzeugt, welche von der
Krümmung der Zunge abhängt. Es sollte möglich sein, von
dieser Gegen-E.M.K. ein Dämpfungssignal abzuleiten für die
betreffende Zunge, das in der Lage ist,
Zungen-Resonanzphänomene zu verhindern.
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Entsprechend der Erfindung wird die Gegen-E.M.K. von jeder
Zunge dauernd gemessen und ein von der unverzüglichen
Gegen-E.M.K. gewonnenes elektrisches Signal wird von dem für
die betreffende Zunge vorgesehenen Steuersignal durch den
Detektor 9 nach einem möglichen Vorverfahren abgezogen. All
dies ist schematisch in Fig.3 gezeigt. Während des
Betriebes liegt das vom Detektor 9 bereitgestellte Steuersignal,
wahlweise nach einem Vorverfahren, an dem Eingang 31 des
dargestellten Steuerschaltkreises 30 an. Besagtes Signal
wird über einen Rückkopplungspunkt 32 an einen Verstärker
33 gespeist, dessen Ausgang an einen noch näher im Detail
zu beschreibenden E.M.K.-Meßschaltkreis 34 gespeist. Der
E.M.K.-Meßschaltkreis 34 ist mit einer piezoelektrischen
Zunge verbunden, die in schematischer Darstellung von dem
Block 35 angedeutet ist. Zusätzlich bildet der
E.M.K.-Meßschaltkreis 34 in noch im Detail zu beschreibender Weise
ein Signal, das abhängig ist von der Gegen-E.M.K. der
betreffenden Zunge und das mit einem negativen Zeichen an den
Rückkopplungspunkt 32 über einen rückgekoppelten Verstärker
36 gespeist wird.
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Die Gegen-E.M.K. ist abhängig von der Bewegung der Zunge
mit der Folge, daß der Steuerkreis 30 ein sogenanntes
Bewegung-Rückkopplungssystem bildet.
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Entsprechend der Erfindung kann ein die Gegen-E.M.K.
wiedergebendes Rückkopplungssignal einer Zunge während des
Betriebs erhalten werden, mit Hilfe von einem Schaltkreis,
wie er zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist.
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Fig. 4 zeigt einen Brückenschaltkreis mit vier Zweigen 40
bis 43 einschließlich. Zweig 41 umfaßt zwei
Verbindungspunkte 44, 45, welche während des Betriebes mit den
anzusteuernden Zungen verbunden sind. Die Zweige 42 und 43
weisen beide einen Widerstand R auf, der zum Beispiel im
praktischen Einsatz 10 kΩ betragen kann.
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Vorausgesetzt, daß eine Baugruppe Q, die ein dem Verhalten
einer stationären Zunge entsprechendes Verhalten äußert,
ist in dem Zweig 40 angeschlossen, dann kann die Brücke
dazu benutzt werden, die Gegen-E.M.K. der Zunge 46 zu
messen. Zu diesem Zweck wird das vom Verstärker 33 gelieferte
Ausgangssignal zwischen den Spitzen 47 (Verbindungspunkt
der Zweige 40 und 41) und 48 (Verbindungspunkt der Zweige
42 und 43) eingespeist. Das genannte Signal steuert auch
die Zunge 46. Ein Rückkopplungssignal, das als Maß für die
Gegen-E.M.K. der Zunge dient, wird zwischen den anderen
Spitzen 49 und 50 des Brückenschaltkreises erzeugt.
Besagtes Signal wird an einen Differenzverstärker gespeist,
welcher dem Rückkopplungsverstärker 36 von Fig. 3 entspricht
oder als darin eingebaut begriffen werden kann.
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Die Baugruppe Q kann ein Kondensator sein, weil in einer
ersten Näherung piezokeramische Zungen kapazitiv sind.
- Vorzugsweise jedoch wird eine piezokeramische Zunge ähnlich
der anzusteuernden Zunge als Baugruppe Q verwendet. Die
Zunge, die als Baugruppe Q verwendet wird, ist jedoch
vollkommen eingespannt, mit der Folge, daß sie eine durch
Bewegung erzeugte Gegen-E.M.K. nicht liefern kann. Das zwischen
den Spitzen 49 und 50 vorhandene Signal kommt dann gänzlich
der Gegen-E.M.K. der Zunge 46 zu. Da, wie darauf
hingewiesen
worden ist, die Zungen kapazitiv sind und die anderen
Zweige 42, 43 der Brücke in dem gezeigten Beispiel
Widerstände enthalten, ist das Ausgangssignal der Brücke
proportional zu dem differenzierten Eingangssignal der Brücke.
Das Rückkopplungssignal ist daher proportional zu der
Geschwindigkeit der Bewegung der Zunge 46. Die Bewegung einer
Zunge kann sehr gut mit einem solchen Rückkopplungssignal
gesteuert werden., während ein schnelles Ansprechen der
Zunge auf Steuersignale nichtsdestoweniger gewährleistet
ist.
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Es wird darauf hingewiesen, daß nach der obigen Offenbarung
verschiedene Modifikationen dem Fachmann offensichtlich
sind. Daher können zum Beispiel die Widerstände R in dem
Brückenschaltkreis durch Kondensatoren ersetzt werden. In
jenem Fall ist das Ausgangssignal der Brücke nicht
proportional zur Geschwindigkeit der Bewegung aber zu dessen
Zeitintegral, nämlich der der Abweichung vom freien
Zungenende. Diese und ähnliche Modifikationen werden als unter
den Schutzbereich der Erfindung fallend angesehen.