DE69109044T2

DE69109044T2 - Vorrichtung zur Erzeugung und Umschaltung von hohen Spannungen an Röntgenröhren-Elektroden.

Info

Publication number: DE69109044T2
Application number: DE69109044T
Authority: DE
Inventors: Jacques Laeuffer
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: EP0480796B1; EP0480796A1; DE69109044D1; JP3293853B2; FR2667723A1; US5200645A; JPH04264338A; FR2667723B1

Description

Die Erfindung bezieht sich vorwiegend auf Geräte für die Radiologie und insbesondere auf in derartigen Geräten enthaltene Vorrichtungen zur Vorspannung von Elektroden, welche die Röntgenröhre bilden, dergestalt, daß den Elektroden Hochspannungen zugeführt werden und sie schnell umgeschaltet werden.
Eine Röntgenröhre umfaßt in einem Vakuum eine aus einer beheizten Wendel gebildete Kathode, welche Elektronen aussendet, und eine an die Wendel angebaute Konzentrationsvorrichtung, welche die ausgesandten Elektronen auf einer Anode fokussiert, die in bezug auf die Kathode auf positivem Potential ist. Der Auftreffpunkt des Elektronenbündels auf der Anode bildet die Quelle für die bündelförmige Röntgenstrahlung.
Um das Röntgenstrahlenbündel winkeltnäßig zu verschieben, wird vorwiegend vorgeschlagen, den Auftreffpunkt des Elektronenbündels auf der Anode mit Hilfe von Ablenkanordnungen zu verschieben. Diese Ablenkanordnungen bestehen gewöhnlicherweise aus magnetischen oder elektrostatischen Linsen, die auf der Bahn des Bündels oder nahe dieser Bahn zwischen der Kathode und der Anode angeordnet sind. Die Verwendung dieser Linsen erfordert eine nichtvernachlässigbare Energie wegen der großen kinetischen Energie der Elektronen des Bündels aufgrund ihrer großen Geschwindigkeit infolge einer hohen Potentialdifferenz zwischen der Kathode und der Anode, die größer als 100 Kilovoll ist.
In dem französischen Patent 2 538 948, das der EP-A-0 115 731 entspricht, wurde eine Röntgenröhre mit Abtastung vorgeschlagen, bei der die Konzentrationsvorrichtung mindestens zwei Metallteile aufweist, die voneinander und zu der Wendel elektrisch isoliert sind, damit man sie in bezug aufletztere unabhängig vorspannen kann und somit eine Ablenkung des Elektronenbündels erzielt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Röntgenröhre der in der zuvor erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Bauart. Sie umfaßt in einer durch das gestrichelle Rechteck 11 dargestellten evakuierten Kamtner eine Wendel 12, eine an die Wendel 12 angebaute Konzentrationsvorrichtung und eine Anode 14. Die Wendel 12 und die Konzentrationsvorrichtung 13 bilden eine Kathode C. Die Konzentrationsvorrichtung 13 besteht aus einem ersten Metallteil 15 und einem zweiten Metallteil 16, die voneinander mittels einer mit einer isolierenden Befestigungsplatte 18 einstückigen isolierenden Trennwand isoliert sind. Die Metallteile 15 und 16 sind auf beiden Seiten der Wendel 12 in bezug auf eine Symmetrieebene senkrecht zur Ebene der Fig. 1 symmetrisch angeordnet. Diese Symtnetrieebene enthält die senkrecht zur Ebene der Fig. 1 verlaufende Wendel 12 und ist zu der Befestigungsplatte 18 senkrecht. Der Schnitt dieser Symmetrieebene mit der Ebene der Fig. 1 legt die Achse 19 des Elektronenbündels fest.
Im allgemeinen werden die Spannungen, die man an die Metallleile 15 und 16 anlegt, so ausgewählt, daß die Elektronen auf einer bestimmten Obertläche der Anode 14 fokussiert werden. Durch Veränderung der Spannungen ist es möglich, den Auftreffpunkt des Elektronenbündels auf der Anode zu verschieben, doch man verändert auch die Charakteristik der Auftrefffläche.
Zur Erzielung relativ großer Ablenkungen des Elektronenbündels ohne eine Veränderung der Charakteristik der Auftrefffläche ist es auch bekannt, zwei Zusatzelektroden W&sub1; und W&sub2; aus Metall zu verwenden, die von dem Konzentrationsteil 13 an der letzten Treppenstufe jedes Metallstücks 15 und 16 getragen werden.
Diese Elektroden W&sub1; und W&sub2; sind jeweils zu den Metallteilen 15 und 16 über einen isolierenden Bereich 20 oder 21, z.B. aus Aluminiumoxid, isoliert.
Wenn keine Spannung VS&sub1; oder VS&sub2; zwischen der Wendel 12 und jeweils der Elektrode W&sub1; und der Elektrode W&sub2; angelegt ist, breitet sich das Elektronenbündel F entlang der Achse 19 aus.
Wenn an die Elektroden W&sub1; und W&sub2; gleiche Spannungen angelegt sind, sendet die Kathode C ein Elektronenbündel F entlang der Achse 19 aus, dessen Konzentration durch die Geometrie der Kathode C erzielt wird.
Um eine Ablenkung des Elektronenbündels zu erzielen, d.h. um diesem eine von der Ausstrahlungsachse 19 unterschiedliche mittlere Richtung zu verleihen, reicht es aus, in das um das Elektronenbündel herum erzeugte elektrische Feld eine Asymmetrie einzuführen, indem man den an die Metallelektroden W&sub1; und W&sub2; angelegten Spannungen unterschiedliche Werte gibt. So erhält man ein Bündel F' mit Achse 19' für eine positive Spannung VS&sub1; und eine negative Spannung VS&sub2;; hingegen erhält man ein Bündel F" mit Achse 19" für eine negative Spannung VS&sub1; und eine positive Spannung VS&sub2;.
Um eine Ablenkung des Bündels von etwa einem Millimeter bis zu einigen Millimetern im Falle einer Entfernung Wendel-Anode von 20 mm zu erzielen, muß man Spannungen VS&sub1; und VS&sub2; von etwa 2000 V bis 3000 V anlegen.
Genauer gesagt legt man, wie es die Diagramme der Fig. 2a und 2b zeigen, an die Elektroden W&sub1; und W&sub2; gleiche Spannungen an, die um ± V&sub1; zur Erzielung einer gewissen Brennpunktposition und um ± V&sub2; zur Erzielung einer anderen Brennpunktposition entgegengesetzt sind. Daher muß man Spannungsumschaltungen von + V&sub1; nach -V&sub2; und erneut zu +V&sub1; an der Elektrode W&sub1; und von -V&sub1; nach +V&sub2; und erneut zu -V&sub1; an der Elektrode W&sub2; durchführen.
Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Umschaltung der Spannungen + V&sub1; und + V&sub2;. Sie umfaßt vier Spannungsgeneratoren G&sub1;, G&sub2;, G&sub3; und G&sub4;, welche jeweils die Spannungen +V&sub1;, -V&sub1;, -V&sub2; und +V&sub2; abgeben, wobei diese Spannungen an die Elektroden W&sub1; und W&sub2; über Schalter I&sub1;, I&sub2;, I&sub3; und I&sub4; angelegt werden, deren Öffnen und Schließen jeweils über Signale P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4; gesteuert werden, die von einer Steuerschaltung P abgegeben werden. Indem man die geöffiieten Schalter I&sub1; und I&sub2;, I&sub3; und I&sub4; gleichzeitig schließt, wird eine Spannung +V&sub1; an W&sub1; und eine Spannung -V&sub1; an W&sub2; angelegt; genauso wird durch gleichzeitiges Schließen der geöffiieten Schalter I&sub3; und I&sub4;, I&sub1; und I&sub2; eine Spannung -V&sub2; an W&sub1; und eine Spannung +V&sub2; an W&sub2; angelegt.
Es sind zahlreiche elektronische Schaltungen bekannt, welche die Durchführung der anhand des Schältbildes von Fig. 3 beschriebenen Funktionen, insbesondere das Umschalten der Hochspannungen ± V&sub1; und ± V&sub2; gestatten. Für diese Utnschaltung verwendet man in zunehmendem Maße Metalloxid-Feldeffekttransistoren, besser bekannt unter der englischen Abkürzung als MOSFET-Transistoren. Diese Transistoren können jedoch im allgemeinen Spannungen, die größer als einige hundert Volt sind, nicht aushalten, so daß es notwendig ist, von ihnen mehrere in Serie (z.B. sieben) anzuordnen, um die Spannungsumschaltung von mehreren tausend Volt zu ermöglichen. Darüber hinaus braucht man eine Leistungssteuerschaltung der Transistorgruppe des Schalters für die Zuführung der Signale P&sub1; bis P&sub4; und daher einen geeigneten Stromversorgungs schaltkreis.
Außerdem komrnt es vor, daß bei den Röntgenröhren ein Kurzschluß zwischen der Kathode und der Anode auftritt, wodurch die Transistoren des Schalters elektromagnetischen Störungen ausgesetzt werden, gegen die sie geschützt werden müssen, und zwar insbesondere mit Spitzenbegrenzungsschaltkreisen für die Überspannungen.
Eine derartige Umschaltvorrichtung führt somit zur Verwendung zahlreicher Bauteile, die kostspielig sind und viel Platz einnehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Umschaltvorrichtung für hohe Vorspannungen zu verwirklichen, die einfach und kostengünstig ist und die Verwendung von Hochspannungsumschalttransistoren nicht erfordert.
Diese Transistoren sowie ihre Steuer- und Schutzschaltungen werden auf ein Potential von -75 Kilovolt bezüglich der Masse gebracht, wodurch es notwendig wird, sie in einem isolierenden Hochspannungsblock anzuordnen, d.h. in einer isolierten Kammer, die ein isolierendes Fluid enthält, und wobei der Hochspannungsblock außerdem die Versorgungshochspannungen der Kathode und der Anode liefert.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Umschaltvorrichtung für hohe Vorspannungen zu verwirklichen, welche die Hochspannungen bezüglich der Masse und nicht bezüglich des Kathodenpotentials von -75 Kilovolt umschaltet, wodurch es möglich wird, sie außerhalb des Hochspannungsblocks anzuordnen, der die Versorgungsspannungen der Kathode und der Anode liefert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung und zur Umschaltung hoher Vorspannungen VS&sub1;, VS'&sub1;, VS&sub2;, VS'&sub2; an Ausgangsanschlüssen 56, 57, 58, welche über Leiter mit Streukapazitäten C&sub1;&sub4;, C&sub1;&sub5; mit einer ersten Elektroden W&sub1;, einer zweiten Elektrode W&sub2; und einer Wendel 12 einer Röntgenröhre verbunden sind, welche außerdem eine Kathode C, und eine Anode 14 aufweist, wobei die erste und die zweite Elektrode W&sub1;, W&sub2; zur Ablenkung des von der Kathode C ausgesandten Elektronenbündels F vorgesehen sind, und eine erste Vorspannung VS&sub1;, VS'&sub1; an die Wendel 12 und die erste Elektrode W&sub1; angelegt ist, und eine zweite Vorspannung VS&sub2;, VS'&sub2; an die Wendel 12 und die zweite Elektrode angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:
- eine erste Anordnung 30 mit einem ersten Isoliertransformator 35 zur Erzeugung eines ersten Paars einstellbarer Gleichspannungen +V&sub1;, -V&sub1; gleicher Amplituden aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundärwicklung des ersten Isoliertransformators 35,
- eine zweite Anordnung 40 mit einem zweiten Isoliertransformator 45 zur Erzeugung eines zweiten Paares einstellbarer Gleichspannungen +V&sub2;, -V&sub2; gleicher Amplituden aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundärwicklung des zweiten Isoliertransformators 45,
- eine dritten Anordnung 52, 53, 54 mit einem dritten Isoliertransformator 54 zur Erzeugung eines dritten Paars impulsförmiger Spannung +V&sub3;, -V&sub3; gleicher Amplitude aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundärwicklung des dritten Isoliertransformators 54, und
- eine vierte Anordnung 55, die mit der ersten, der zweiten und der dritten Anordnung verbunden ist, um zu vorgegebenen Zeitpunkten, welche den impulsförmigen Spannungen zugeordnet sind, das Paar impulsförmiger Spannungen +V&sub3;, -V&sub3; mit einer der Spannungen des ersten und des zweiten Paars Gleichspannungen derart zu kombinieren, daß die Streukapazitäten C&sub1;&sub4;, C&sub1;&sub5; aufgeladen werden, und daß Gleichspannungen
VS&sub1;=V&sub3;-V&sub1; und VS&sub2;=-V&sub3;+V&sub2;
während eines bestimmten Zeitraums erhalten werden und anschließend Gleichspannungen
VS'&sub1;=-V&sub3;+V&sub2; und VS'&sub2;=+V&sub3;-V&sub1;
während eines anderen Zeitraums erhalten werden.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführüngsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung, wobei:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Kathode und einer Anode einer Röntgenröhre ist, welche Elektroden zur Ablenkung des Elektronenbündels aufweist,
Fig. 2-a und 2-b Diagrarnme des zeitlichen Verlaufs der Spannungen sind, die an die Ablenkungselektroden angelegt werden,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Umschaltung von Vorspannungen ist,
Fig. 4 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung und Umschaltung von Vorspannungen ist,
Fig. 5-a bis 5-d Diagramme des zeitlichen Signalverlaufs für das Verständnis der Erzeugung der gewonnenen Spannungen sind,
Fig. 6 ein schematischer Steuerschältkreis 33 (oder 43) des Welligkeitserzeugers 34 (oder 44) ist,
Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Abgleichskurve der Schaltung 30 oder der Schaltung 40 der Vorrichtung von Fig. 4 zeigt,
Fig. 8-a bis 8-f Diagramtne sind, anhand derer die Funktionsweise der Schaltungen 30 und 40 der Vorrichtung von Fig. 4 verständlich wird.
Die erfindungsgetnäße Vorrichtung zur Erzeugung und Umschaltüng von Spannungen umfaßt (Fig. 4) eine erste Vorrichtung 30 zum Erzeugen der Spannungen +V&sub1; und -V&sub1;, eine zweite Vorrichtung 40 zum Erzeugen der Spannungen +V&sub2; und -V&sub2; und eine Vorrichtung 29 zum Umschalten der Spannungen ±V&sub1; und ±V&sub2;, der die letzteren zugeführt werden.
Die erste und die zweite Vorrichtung 30 und 40 sind identisch und weisen jeweils die folgenden Schaltungen auf, die in der am 14. August 1990 eingereichten französischen Patentanmeldung Nr. 90 10 348 (entspricht EP-A-0 471 625) mit dem Titel "Dispositif d'obtention d'une tension continue réglable (Vorrichtung zur Erzeugung einer einstellbaren Gleichspannung)" beschrieben ist.
Einem Mikroprozessor 31 (oder 41) wird an seinem Eingang 50 (oder 51) von einem Benutzer, z.B. über eine Tastatur, die zu erzeugende Spannung ±V&sub1; (oder ± V&sub2;) eingegeben. Der Miktoprozessor 31 (oder 41) erzeugt an seinem Ausgang einen digitalen Code N&sub1; (oder N&sub2;), der für einen Wert der Frequenz F&sub1; (oder F&sub2;) kennzeichnend ist. Dieser digitale Code N&sub1; (oder N&sub2;) wird einem programnierbaren Zähler 32 (oder 42) zugeführt, der Impulse veränderlicher Frequenz F&sub1; (oder F&sub2;) je nach dem Wert von N&sub1; (oder N&sub2;) abgibt. Diese Impulse werden einem Steuerschaltkteis 33 (oder 43) zugeführt, der Steuerimpulse von einer hyporesonanten Welligkeitserzeugungsschaltung 34 (oder 44) abgibt. Die Ausgangssignale der Welligkeitserzeugungsschaltung 34 (oder 44) werden einer Primärrvicklung 35p (oder 45p) eines Isoliertransformators 35 (oder 45), der nach dem Impulsprinzip arbeitet, zugeführt, dessen Sekundärwicklung 35s (oder 45s) mit einer Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 36 (oder 46) verbunden ist, die drei Ausgangsanschlüsse 37, 38 und 39 (oder 47, 48 oder 49) aufweist. Der Ausgangsanschluß 37 (oder 47) hat das Potential +V&sub1; (oder +V&sub2; ) in bezug auf den Anschluß 39 (oder 49); der Ausgangsanschluß 38 (oder 48) hat das Potential -V&sub1; (oder -V&sub2;) in bezug auf den Ausgang 39 (oder 49); der Ausgangsanschluß 39 (oder 49) ist mit einem Anschluß 58 der Wicklung 12 (Fig. 1) und somit mit dessen Potential verbunden.
Diese unterschiedlichen Ausgangsanschlüsse 37, 38 und 39 (oder 47, 48 und 49) sind mit dem Umschaltschaltkreis 29 verbunden. Der Umschältschaltktreis 29 umfaßt einen Schaltkreis 52 zur Erzeugung einer Gleichspannung E, die geregelt wird und einstellbar ist, einen Schaltkreis 53 zur Umschaltung der Spannung E, einen Isoliertransformator 54, der nach dem Impulsprinzip arbeitet, und einen Schaltkreis 55 zum Mischen der Spannungen ±V&sub1;, ±V&sub2; mit den von dem Transforrnator 54 abgegebenen Spannungen dergestalt, daß die den Elektroden W&sub1; und W&sub2; an den Ausgangsanschlüssen 56, 57 und 58 zugeführten Spannungen erzeugt werden. Diese Ausgangsanschlüsse 56, 57 und 58 sind jeweils mit der Elektrode W&sub1;, der Elektrode W&sub2; und der emittierenden Wendel der Kathode verbunden (Fig. 1).
Es werden nun die unterschiedlichen Schaltkreise, die oben fünktionell dargestellt wurden, näher beschrieben
Der Mikroprozessor 31 (oder 41) verwirklicht die Funktion:
N&sub1;= V&sub1; (oder N&sub2;=f V&sub2; )
d.h. er gibt für jeden Wert der Spannung V&sub1; (oder V&sub2; ) einen digitalen Code aus, z.B. mit acht Ziffern oder Stellen, der, wenn er dem Zähler 32 (oder 42) zugeführt wird, letzteren dazu veranlaßt, Frequenzimpulse F&sub1; (oder F&sub2;) abzugeben. Diese Frequenzimpulse F&sub1; (oder F&sub2;) haben die Aufgabe, die Schalter der Welligkeitserzeugungsschaltung 34 (oder 44) abwechselnd über die Schaltung 33 (oder 43) derart zu steuern, daß Stromimpulse erzeugt werden, deren Gleichrichtung und Filterung in der Schaltung 36 (oder 46) zu den gewünschten Spannungen ±V&sub1; (oder ±V&sub2;) zwischen den Anschlüssen 39, 37 und 39, 38 (oder 49, 47 und 49, 48) führen.
Mit anderen Worten erzeugen der Mikroprozessor 31 und der Zähler 32 die Funktion F&sub1; = f' V&sub1; (oder F&sub2;= f V&sub2; ), die durch Abgleich erzielt wird und deren Verlauf durch die Kurve 81 der Fig. 7 gegeben ist. Diese Kurve 81 berücksichtigt die Linearitätsmängel des Systems, während die Kurve 80 eine theoretische Kurve ist.
Der Steuerschaltkreis 33 (oder 43) umfaßt (Fig. 6) eine erste-logische UND-Schaltung 82, die zwei Eingänge aufweist, wovon einem die von der Schaltung 32 (oder 42) gelieferten Impulse veränderlicher Frequenz F&sub1; (oder F&sub2;) zugeführt werden, während der andere Eingang mit einem ersten Verzögerungsschaltkreis 83 verbunden ist, dessen Verzögerung θ&sub1; ist. Der Ausgang der UND-Schaltung 82 ist einerseits mit einem bistabilen Schaltkreis 85 und andererseits mit dem ersten Verzögerungsschaltkreis 83 sowie einem zweiten Verzögerungsschaltkreis 84 verbunden, dessen Verzögerung θ&sub2; ist.
Der den Zustand 1 des bistabilen Schaltkreises 85 entsprechende Ausgang ist mit einem der beiden Eingänge einer zweiten logischen UND-Schaltung 86 verbunden, während der dem Zustand entsprechende Ausgang mit einem der beiden Eingänge einer dritten logischen UND-Schaltung 87 verbunden ist. Der zweite Eingang der UND-Schaltungen 86 und 87 ist mit dem Ausgang des zweiten Verzögerungsschaltkteises 84 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der UND-Schaltungen 86 und 87 sind jeweils mit 33a und 33b bezeichnet.
Der Welligkeitserzeugungsschaltkreis 34 (oder 44) umfaßt mindestens zwei Schalter T&sub3;, T&sub4; (oder T&sub5;, T&sub6;), welche durch Feldeffekttransistoren in Metalloxidtechnologie verwirklicht sind, besser bekannt unter der englischen Abkürzung MOSFET-Transistoren. Aufgrund ihrer Konstruktion weisen diese Transistoren T&sub3;, T&sub4; (oder T&sub5;, T&sub6;) jeweils parallel zueinander eine Diode D&sub1;&sub4; (oder D&sub1;&sub6;) für den Transistor T&sub4; (oder T&sub6;) und eine Diode D&sub1;&sub3; (oder D&sub1;&sub5;) für den Transistor T&sub3; (oder T&sub5;) auf, wobei die Anode der Dioden mit dem Source-Anschluß und deren Kathode mit dem Drain-Anschluß des jeweiligen Transistors verbunden sind. Das Gitter des Transistors T&sub4; (oder T&sub6;) ist mit dem Ausgang 33a (oder 43a) des Steuerschaltkreises 33 verbunden, während das Gitter des Transistors T&sub3; mit dem Ausgang 33b (oder 43b) des Steuerschaltkreises 33 (oder 43) verbunden ist.
Der Welligkeitserzeugungsschaltkreis umfaßt auch einen aus den Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (oder C&sub7; und C&sub8;) und einer Spule L&sub1; (oder L&sub2;) gebildeten Schwingkteis. Die Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; sind zwischen dem Drain-Anschluß des Transistors T&sub4; und dem Source-Anschluß des Transistors T&sub3; in Serie geschaltet, während die Spule L&sub1; (oder L&sub2;) in der Primärschaltung 35p (oder 45p) des Transformators 35 (oder 45) angeordnet ist. Diese Spule L&sub1; (oder L&sub2;) ist auf der einen Seite unmittelbar mit dem Source-Anschluß des Transistors T&sub4; (oder T&sub6;) und auf der anderen Seite mit dem gemeinsamen Anschluß der Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (oder C&sub7;, C&sub8;) über die Primärwicklung 35p (oder 45p) des Transformators 35 (oder 45) verbunden. In einer bekannten Ausführungsform kann der Welligkeitserzeugungsschaltkreis lediglich einen einzigen Kondensator anstatt zweier Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (oder C&sub7;, C&sub8;) aufweisen, der z.B. mit dem negativen Anschluß der Versorgungsschaltung 52 verbunden wäre.
Die Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 36 (oder 46) ist herkömmlich ausgebildet und umfaßt Gleichrichtungsdioden D&sub5; und D&sub6; (oder D&sub7;, D&sub8;) und Filterungskondensatoren C&sub1; und C&sub2; (oder C&sub3;, C&sub4;), die miteinander auf bekannte Weise verbunden sind. Die Ausgangsimpedanz der Schaltung 36 (oder 46) wird durch zwei gleiche Widerstände R&sub1; und R&sub2; (oder R&sub3; und R&sub4;) gebildet, deren gemeinsamer Anschluß den Ausgangsanschluß 39 (oder 49) bildet, der mit dem gemeinsamen Anschluß der Kondensatoren C&sub1; und C&sub2; (oder C&sub3; und C&sub4;) verbunden ist. Man gewinnt somit die Spannung +V&sub1; (oder +V&sub2;) zwischen den Anschlüssen 39 und 37 (oder 49 und 47) und die Spannung -V&sub1; (oder -V&sub2;) zwischen den Anschlüssen 39 und 38 (oder 49 und 48).
Es wird nun lediglich die Funktionsweise der Vorrichtung 30 anhand der Fig. 4, 6, 7 und 8 erklärt, da die Funktionsweise der Vorrichtung 40 identisch ist. Einer Vorspannung +V&sub1; entspricht ein digitaler Code N&sub1;, der, wenn er dem Zähler 32 zugeführt wird, dazu führt, daß dieser Impulse 72 und 72' (Fig. 8-a) mit der Frequenz F&sub1; gemaß dem durch die Kurve 81 der Fig. 7 gegebenen Zusammenhang abgibt. Diese Impulse haben z.B. eine Frequenz von 30 kHz, um V&sub1; = 3000 Volt zu erhalten, und eine Dauer von ungefähr einer Miktosekunde. Geht man davon aus, daß der Verzögerungsschaltkteis 83 ein Öffnungssignal 73 abgibt, steuert der Impuls 72 die Zustandsänderung des bistabilen Schaltkreises 85, der z.B. in den Zustand 1 übergeht. Der Impuls 72 steuert den Verzögerungsschaltkreis 83, um das Öffnungssignal 73 (Fig. 8-c) zu beenden, so daß die UND-Schaltung 82 während einer Zeit θ&sub1; schließt. Der Impuls 72 steuert auch den Verzögerungsschaltkreis 84, damit er ein Signal T'&sub4; der Dauer θ&sub2; (Fig. 8-b) abgibt, welches die UND-Schaltungen 86 und 87 durchlässig macht. Nur die UND-Schaltung 86, die das Signal des Zustands 1 des bistabilen Schaltkteises 85 etnpfängt, gibt das Signal T'&sub4; ab, das den Transistor T&sub4; zur Zeit t&sub0; leitend macht (Fig. 8-D).
Dieses Signal T'&sub4; macht und hält den Transistor T&sub4; leitend, und ein als positiv bezeichneter Strom i&sub1; (Fig. 8-d) fließt in dem Transistor T&sub4; der Spulen L&sub1; , der Primärwicklung 35p des Transformators 35, den Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; und der Versorgungsschaltung 52 (tatsächlich i&sub1;/2 in jedem Kondensator).
Dieser Strom i&sub1; führt zu einer rechteckförmigen Spannung V (Fig. 8-e) an den Anschlüssen der Primärwicklung 35p, und es ergibt sich ein Strom I(t) (Fig. 8-f) in der Sekundärwicklung 35s des Transformators 35, wobei der Verlauf dieses Stroms mit demjenigen des in der Primärwicklung fließenden Stroms i&sub1; identisch ist.
Der Strom i&sub1; lädt den Kondensator C&sub5; auf und entlädt den Kondensator C&sub6;, wobei ihre Ladespannung dem Strornfluß i&sub1; entgegenwirkt, so daß letzterer zum Zeitpunkt t&sub1;, d.h. vor dem Ende des Signals T'&sub4; Null wird. Der Kondensator C&sub5; entlädt sich daraufhin, während sich der Kondensator C&sub6; auflädt, und ein als negativ bezeichneter Strom i&sub2; (Fig. 8-d) fließt in den Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (tatsächlich i&sub2;/2 in jedem Kondensator), der Primärwickiung 35p, der Spule L&sub1;, der Diode D&sub1;&sub4; und der Versorgungsschaltung 52.
Dieser negative Strom führt zu einer negativen Rechteckspannung (Fig. 8-e) an den Anschlüssen der Primärwicklung 35p und folglich zu einem negativen Strom I(t) (Fig. 8-f) in der Sekundärwicklung 35s. Wenn der Strom i&sub2; Null wird, endet der Impuls.
Vor dem Zeitpunkt t&sub2; endet das Signal T'&sub4; durch die Wirkung des Verzögerungsschaltkreises 84, der eine Verzögerung θ&sub2; derart einführt, daß die UND-Schaltungen 86 und 87 gesperrt werden.
Nach dem Zeitpunkt t&sub2; und, noch genauer, nach einer Verzögerung θ&sub1; vom Ende des Signals 73 an gerechnet (Fig. 8-c) gibt der Verzögerungsschaltkreis 83 ein Signal 73' ab, das die UND-Schaltung 82 durchlässig macht.
Nach einer durch die Frequenz F&sub1; festgelegten veränderlichen Zeit wird ein Impuls 72' von der Schaltung 32 abgegeben, dessen Vorderflanke die Zustandsänderung des bistabilen Schaltktreises 85, der in den Zustand Null übergeht, sowie die Rückstellung der Verzögerungsschaltktreise 83 und 84 auf Null steuert.
Diese Rücksetzung auf Null bewirkt die Beendigung des Signals 73' und die Abgabe des Signals T'&sub3;, welches die UND-Schaltungen 86 und 87 öffnet. Da der bistabile Schaltkreis 85 im Zustand Null ist, liefert lediglich die UND-Schaltung 87 ein Ausgangssignal an dem Anschluß 33b, und ein Impuls wird an die Steuerelektrode des Transistors T&sub3; zum Zeitpunkt t'&sub0; angelegt, um ihn leitend zu machen. Ein als negativ bezeichneter Strom i'&sub1; fließt dann in dem Transistor T&sub3;, der Schaltung 52, den Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (tatsächlich i'&sub1;/2 in jedem Kondensator), der Primärwicklung 35p des Transformators 35 und der Spule L&sub1;. Dieser negative Strom führt zu einer negativen rechteckförmigen Spannung V (Fig. 8-e) an den Anschlüssen der Primärwicklung 35p, wodurch ein negativer Strom I(t) (Fig. 8-f) in der Sekundärwicklung 35s des Transformators 35 zustandekommt, wobei der Verlauf des Stroms mit dem in der Primärwicklung fließenden Strom i'&sub1; identisch ist.
Der negative Strom i'&sub1; lädt den Kondensator C&sub6; auf und entlädt den Kondensator C&sub5;, und ihre Ladespannung wirkt dem Strotnfluß i'&sub1; derart entgegen, daß letzterer zum Zeitpunkt t'&sub1; Null wird. Daraulhin entlädt sich der Kondensator C&sub6;, während sich der Kondensator C&sub5; auflädt, und es fließt ein positiver Strom i'&sub2; in den Kondensatoren C&sub5; und C&sub6; (tatsächlich i'&sub2;/2 in jedem Kondensator), der Primärwicklung 35p, der Spule L&sub1;, der Diode D&sub1;&sub3; und der Versorgungsschaltung 52. Dieser positive Strom führt zu einer positiven Rechteckspannung (Fig. 8-e) an den Anschlüssen der Primärwicklung 35p und folglich zu einem positiven Strom I(t) (Fig. 8-f) in der Sekundärwicklung 35s. Wenn der Strom i'&sub2; Null wird, endet der Impuls.
Die durch den Welligkeitserzeugungsschaltkreis 34 so erzeugten Impulse werden dem Transformator 35 zugeführt und werden in der Schaltung 36 derart gleichgerichtet und gefiltert, daß an den Anschlüssen jedes Widerstands R&sub1; und R&sub2; eine Spannung V&sub1; auftritt, die der durch Abgleich bestimmten Frequenz F&sub1; entspricht.
Diese Beziehung zwischen der Frequenz F&sub1; und der Spannung V&sub1; ergibt sich aus der Tatsache, daß die in jedem Impuls enthaltene elektrische Ladung (Fig. 8-d und 8-f) unabhängig von dem Arbeitspunkt immer dieselbe ist, und zwar unter der Bedingung, daß die Frequenz F&sub1; kleiner als die Frequenz des Schwingkreises des Welligkeitserzeugungsschaltkreises ist, was bedeutet, daß der Welligkeitserzeugungsschaltkreis nach dem hyporesonanten Impulsprinzip arbeitet.
Die elektrische Ladung Q eines Impulses (Fig. 8-d) ist dabei gegeben durch:
wobei E die Versorgungsspannung,
V die Spannung an den Anschlüssen der Primärwicklung 35p,
Z = L/C die Impedanz des Schwingkreises mit C = C&sub5; + C&sub6;
T = 2π LC ist.
Hieraus leitet man ab, daß Q = 2 CE, d.h. eine Konstante ist, falls E und C konstant sind, was der Fall ist, denn die Versorgungsschaltung 52 gibt eine geregelte Spannung ab, und die Kapazität C ist konstruktiv festgelegt.
Nun ist der Strom Ir, der in dem Ladewiderstand R&sub1; fließt, gegeben durch:
Ir=QXF&sub1;,
so daß die Spannung V&sub1; = R&sub1; = R&sub1; x Q x F&sub1;, d.h., daß V&sub1; proportional zu F&sub1; ist, denn R&sub1; und Q sind Konstanten. Dies entspricht der gestrichelten Kurve 80 von Fig. 7. In der Praxis ist jedoch der Vorgang nicht vollkommen linear, und die wirkliche Kurve ist die mit 81 bezeichnete. Damit die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der Kurve 81 arbeitet, ist es notwendig, einen Abgleich durchzuführen, indem man mindestens zwei Arbeitspunkte verwendet, wie z.B. die durch A und B auf der Kurve 81 definierten.
In dem Umschaltungsschaltkreis 29 umfaßt die Schaltung 52 zur Erzeugung der Gleichspannung E eine erste Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 59, die von dem Wechselstromnetz zwischen den Anschlüssen 63 und 64 gespeist wird. Die von der Schaltung 59 gelieferte Gleichspannung wird an eine hyporesonante Welligkeitserzeugungsschaltung 60 angelegt, die zu den oben beschriebenen Welligkeitserzeugungsschaltungen 34 und 44 analog ist. Diese Welligkeitserzeugungsschaltung 60 umfaßt zwei MOSFET-Transistoren T&sub7; und T&sub8;, die zwischen den Ausgangsanschlüssen der Schaltung 59 und einem Schwingkreis in Serie geschaltet sind, der die Kondensatoren C&sub1;&sub1; und C&sub1;&sub2;, die Spule L&sub3; und die Primärwicklung eines Isoliertransformators 61, der nach dem Impulsprinzip arbeitet, aufweist. Ein Anschluß der Spule L&sub3; ist unmittelbar mit dem gemeinsamen Anschluß der Transistoren T&sub7; und T&sub8; verbunden, während der andere Anschluß mit dem gemeinsamen Anschluß der Kondensatoren C&sub1;&sub1; und C&sub1;&sub2; über die Primärwicklung des Transformators 61 verbunden ist.
Die Sekundärwicklung des Transfortnators 61 ist mit einer Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 62 verbunden, welche die als Gleichrichterbrucke geschalteten Dioden D&sub9;, D&sub1;&sub0;, D&sub1;&sub1; und D&sub1;&sub2;, einen elektrolytischen Filterungskondensator C&sub1;&sub3; und eine Widerstandsteilerbrücke mit den Widerständen R&sub7; und R&sub8; aufweist.
Die Schaltung 62 liefert eine Gleichspannung E, die geregelt wird und über eine Schaltung 65 einstellbar ist. Diese Schaltung 65 empfängt eine Bildspannung der von der Widerstandsbrucke R&sub7;, R&sub8; abgegebene Spannung E und eine von dem Benutzer angegebene, sogenannte Sollspannung Ec. Die Schaltung 65 liefert dann die Steuerimpulse der Transistoren T&sub7; und T&sub8; derart, daß die Differenz (E - Ec) Null ist, d.h. E = Ec. Die Schaltung 65 kann ein Spannung/Frequenz-Wandler sein.
Diese Gleichspannung E wird den oben beschriebenen Welligkeitserzeugungsschaltun gen 34 und 44 und dem Umschaltschaltkreis 53 zugeführt. Der Umschaltschaltkreis umfaßt einen ersten MOSFET-Transistor T&sub1;, der bei der Spannung E über einen Lastwiderstand R&sub5; in Serie mit dem Drain-Anschluß versorgt wird. Dieser Drain-Anschluß des Transistors T&sub1; ist mit einem Anschluß einer ersten Primärwicklung 54&sub1; des Transformators über einen Kondensator C&sub1;&sub0; verbunden, während der andere Anschluß unmittelbar mit dem positiven Anschluß der Spannung E verbunden ist.
Der Umschaltschaltkreis 53 umfaßt einen zweiten MOSFET-Transistor T&sub2;, der bei der Spannung E über einen Lastwiderstand R&sub6; in Serie mit dem Drain-Anschluß versorgt wird. Dieser Drain-Anschluß des Transistors T&sub2; ist mit einem Anschluß einer zweiten Primärwicklung 54'&sub1; des Transformators 54 über einen Kondensator C&sub9; verbunden, während das andere Ende dieser zweiten Wicklung unmittelbar mit dem positiven Anschluß der Spannung E verbunden ist.
Die Steuerelektroden der Transistoren T&sub1; und T&sub2; sind mit einer Steuerschaltung 66 verbunden, die Impulse 70 und 71 abgibt, die jeweils durch die Zeitverlaufsdiagramme der Fig. 5-a und 5-b dargestellt sind. Diese Steuerschaltung 66 wird ihrerseits von einem Mikroprozessor 67 gesteuert, der die Zeiträume zwischen dem ersten Impuls 70 und dem ersten Impuls 71, dann zwischen letzterem und dem zweiten Impuls 70 und darauihin zwischen letzterem und dem zweiten Impuls 71 festlegt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Impulse 70 und 71 eine festgelegte Dauer von einigen zehn Mikrosekunden haben, während der sie trennende Zeitraum in etwa eine Millisekunde bis einige Millisekunden ist.
Die beiden Primärwicklungen 541 und 54'&sub1; sind entgegengesetzt gewickelt, ebenso wie die entsprechenden Sekundärwicklungen 54&sub2; und 54'&sub2;. Aus diesen Wicklungsrichtungen ergibt sich, daß die jeweils an den Ausgangsanschlüssen der Sekundärwicklungen 54&sub2; und 54'&sub2; auftretenden Spannungen V&sub3; und V'&sub3; entgegengesetzt sind und den gleichen Absolutwert haben, wenn die Primär- und Sekundärwicklungen identisch sind, wie angestrebt.
Die Schaltung 55 zum Mischen der Spannungen ±V&sub1;, ±V&sub2; und V&sub3;, V'&sub3; umfaßt die Dioden D&sub1;, D&sub2;, D&sub3; und D&sub4;. Die Anode der Diode D&sub1; ist mit dem Ausgangsanschluß 38 (Spanung-V&sub1;) der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 36 verbunden, und ihre Kathode ist einerseits mit der Anode der Diode D&sub2; und andererseits mit einem Ausgangsanschluß der Sekundärwicklung 54&sub2; verbunden, wobei der andere Ausgangsanschluß der Sekundärwicklung 54&sub2; den Ausgangsanschluß 56 der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet. Die Kathode der Diode D&sub2; ist mit dem Ausgangsanschluß 47 (Spannung +V&sub2;) der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 46 verbunden. Die Anode der Diode D&sub3; ist mit dem Ausgangsanschluß 48 (Spannung -V&sub2;) der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 46 verbunden, und ihre Kathode ist einerseits mit der Anode der Diode D&sub4; und andererseits mit einem Ausgangsanschluß der Sekundärwicklung 54'&sub2; verbunden, wobei der andere Ausgangsanschluß der Wicklung den Ausgangsanschluß 57 der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet. Die Kathode der Diode D&sub4; ist mit dem Ausgangsanschluß 37 (Spannung +V&sub1;) der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 36 verbunden. Außerdem ist der dritte Ausgangsanschluß 58 der Mischungsschaltung 55 einerseits mit dem gemeinsamen Anschluß der Widerstände R&sub1; und R&sub2; der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 36 und andererseits mit dem gemeinsamen Anschluß der Widerstände R&sub3; und R&sub4; der Gleichrichtungs- und Filterungsschaltung 46 verbunden.
Die Spannung VS&sub1;, die zwischen der Wendel und der Elektrode W&sub1; angelegt wird, wird zwischen den Ausgangsanschlüssen 58 und 56 abgenommen, während die Spannung VS&sub2;, die zwischen der Wendel und der Elektrode W&sub2; angelegt wird, zwischen den Ausgangsanschlüssen 58 und 57 abgenommen wird. Die Kondensatoren C&sub1;&sub4; und C&sub1;&sub5; stellen die Streukapazitäten der Leiter dar, die jeweils die Ausgangsanschlüsse 56, 57 und 58 mit der Elektrode W&sub1;, der Elektrode W&sub2; und der Wendel 12 verbinden.
Nun wird die Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 4 anhand der Diagrarnme der Fig. 5-a, 5-b, 5-c und 5-d erklärt. Die Fig. 5-a und 5-b zeigen die Diagramme des zeitlichen Verlaufs zweier aufeinanderfolgender Impulse 70 und 71, welche die Umschaltzeitpunkte der an die Elektroden W&sub1; und W&sub2; angelegten Spannungen festlegen. Selbstverständlich wiederholen sich in jedem Diagrannn diese Impulse und haben eine Dauer von ungefähr 30 Mikrosekunden. Der Impuls 70 und die folgenden (nicht dargestellten) werden an die Steuerelektrode des Transistors T&sub1; angelegt, während der Impuls 71 und die folgenden (nicht dargestellt) an die Steuerelektrode des Transistors T&sub2; angelegt werden.
Der Impus 70 sättigt den Transistor T&sub1; derart, daß eine positive Spannung +V&sub3; an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 54&sub2; und eine negative Spannung -V&sub3; an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 54'&sub2; auftritt. Da der Absolutwert dieser Spannung V&sub3; größer als die Absolutwerte der Spannungen V&sub1; und V&sub2; ist, laden sich die Kondensatoren C&sub1;&sub5; und C&sub1;&sub6; jeweils bei den folgenden Spannungen auf:
VS&sub1; = +V&sub3;-V&sub1; (Fig. 5-c)
VS&sub2;=-V&sub3;+V&sub2; (Fig. 5-d).
Es fließt in der Tat ein Ladestrom des Kondensators C&sub1;&sub5; von dem Ausgangsanschluß 56 zu dem Anschluß 58, dann zu dem Anschluß 39, in die Kapazität C&sub1;, zu dem Anschluß 38 und kehrt zu dem anderen Ausgangsanschluß der Sekundärwicklung 54&sub2; über die Diode D&sub1; zurück, die leitend ist, während die Diode D&sub2; gesperrt ist.
Außerdem fließt ein Ladestrom des Kondensators C&sub1;&sub4; von dem Ausgangsanschluß 57 zu dem Anschluß 58, dann zu dem Anschluß 49, in die Kapazität C&sub3; zu dem Anschluß 48 und kehrt zu dem anderen Ausgangsanschluß der Sekundärwicklung 54'&sub2; über die Diode D&sub3; zurück, die leitend ist, während die Diode D&sub4; gesperrt ist. Die Spannung VS&sub1; bleibt nach dem Ende des Impulses 70 auf dem Wert (V&sub3;-V&sub1;) als Folge der vorhandenen Spannung +V&sub2;, welche die Sperrung der Diode D&sub2; aufrecht erhält. Desgleichen bleibt die Spannung VS&sub2; nach dem Ende des Impulses 70 auf dem Wert (-V&sub3;+V&sub2;) als Folge der vorhandenen Spannung +V&sub1;, welche die Sperrung der Diode D&sub4; aufrecht erhält.
Die Spannung 71 sättigt den Transistor T&sub2; derart, daß eine negative Spannung -V&sub3; an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 54&sub2; und eine positive Spannung +V&sub3; an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 54'&sub2; auftritt, d.h. mit Polaritäten, die denjenigen entgegengesetzt sind, die sich aus dem Impuls 70 ergeben und die mit den entsprechenden Pfeilen angezeigt sind. Die Kondensatoren C&sub1;&sub5; und C&sub1;&sub4; laden sich jeweils bei den folgenden Spannungen auf:
VS'&sub1;=-V&sub3;+V&sub2; (Fig. 5-c)
VS'&sub2;=+V&sub3;-V&sub1; (Fig. 5-d)
In der Tat fließt ein Strom in dem Kondensator C&sub1;&sub5; von dem Anschluß 58 zu dem Anschluß 56 in der Wicklung 54&sub2;, in der leitenden Diode D&sub2; (die Diode D&sub1; ist gesperrt) zu dem Anschluß 47, in der Kapazität C&sub4; zu dem Anschluß 49, der mit dem Anschluß 58 verbunden ist.
Außerdem fließt ein Strom in dem Kondensator C&sub1;&sub4; von dem Anschluß 58 zu dem Anschluß 57, in der Wicklung 54'&sub2;, in der leitenden Diode D&sub4; (die Diode D&sub3; ist gesperrt) zu dem Anschluß 37, in der Kapazität C&sub2; zu dem Anschluß 39, der mit dem Anschluß 58 verbunden ist.
Die Spannung VS'&sub1; bleibt nach dem Ende des Impulses 71 auf dem Wert (-V&sub3; + V&sub2;) als Folge der vorhandenen Spannung -V&sub1;, welche die Sperrung der Diode D&sub1; aufrecht erhält. Desgleichen bleibt die Spannung VS'&sub2; nach dem Ende des Impulses 71 auf dem Wert (V&sub3;-V&sub1;) als Folge der vorhandenen Spannung -V&sub2;, welche die Sperrung der Diode D&sub3; aufrecht erhält.
Falls der Zeitraum zwischen den Utnschaltimpulsen 70 und 71 groß ist und eine geringfügige Entladung der Kondensatoren C&sub1;&sub5; und C&sub1;&sub4; mit sich bringt, kann man sie auf ihrer Ladespannung halten, indem man erneut einen oder mehrere Impulse 70 für den Zeitraum zwischen einem Impuls 70 und einem Impuls 71 oder einen oder mehrere Impulse 71 für den Zeitraum zwischen einem Impuls 71 und einem Impuls 70 zuführt. Somit können die Spannungen VS&sub1;, VS&sub2; und VS'&sub1;, VS'&sub2; solange wie gewünscht und sogar kontinuierlich auf diesen Werten gehalten werden. Um die Spannungen VS&sub1;, VS&sub2; und VS'&sub1;, VS'&sub2; zu verändern, reicht es aus, ±V&sub1; und ±V&sub2; zu verändern, indem man die entsprechenden Frequenzen F&sub1; und F&sub2; mit Hilfe der Mikroprozessoren 31 bzw. 41 ändert.
Da alle Spannungen ±V&sub1;, ±V&sub2; und ±V&sub3; an den Anschlüssen von Sekundärwicklungen von Isoliertransformatoren 35, 45 und 54 erzeugt werden, können die Ausgangsanschlüsse 56, 57 und 58 auf beliebige Potentiale, wie z.B. dasjenige der Kathode, d.h. auf -75 Kilovolt, gebracht werden, ohne daß man auf spezielle Schutzschaltungen zurückgreifen muß.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung und zur Umschaltung hoher Vorspannungen (VS&sub1;, VS'&sub1;, VS&sub2;, VS'&sub2;) an Ausgangsanschlüssen (56, 57, 58), welche über Leiter mit Streukapazitäten (C&sub1;&sub4;, C&sub1;&sub5;) mit einer ersten Elektrode (W&sub1;) bzw. einer zweiten Elektrode (W&sub2;) und einer Wendel (12) einer Röntgenröhre verbunden sind, welche außerdem eine Kathode (C) und eine Anode (14) aufweist, wobei die beiden Elektroden (W&sub1;, W&sub2;) zur Ablenkung des von der Kathode (C) ausgesandten Elektronenbündels (F) vorgesehen sind, und eine erste Vorspannung (VS&sub1;, VS'&sub1;) an die Wendel (12) und die erste Elektrode (W&sub1;) angelegt ist, und eine zweite Vorspannung (VS&sub2;, VS'&sub2;) an die Wendel (12) und die zweite Elektrode angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:

- eine erste Anordnung (30) mit einem ersten Isoliertransformator (35) zur Erzeugung eines ersten Paars einstellbarer Gleichspannungen +V&sub1;, -V&sub1; gleicher Amplituden aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundarwicklung des ersten Isoliertransformators (35),

- eine zweite Anordnung (40) mit einem zweiten Isoliertransformator (45) zur Erzeugung eines zweiten Paars einstellbarer Gleichspannungen +V&sub2;, -V&sub2; gleicher Amplituden aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundarwicklung des zweiten Isoliertransformators (45),

- eine dritte Anordnung (52, 53, 54) mit einem dritten Isoliertransformator (54) zur Erzeugung eines dritten Paars impulsförmiger Spannungen +V3, -V&sub3; gleicher Amplituden aber entgegengesetzter Polaritäten an den Anschlüssen der Sekundarwicklung des dritten Isoliertransformators (54) und

- eine vierte Anordnung (55), die mit den ersten, zweiten und dritten Anordnungen verbunden ist, um zu vorgegebenen Zeitpunkten, welche den impulsförmigen Spannungen zugeordnet sind, das Paar impulsförmiger Spannungen +V&sub3;, -V&sub3; mit einer der Spannungen des ersten und zweiten Paars Gleichspannungen dergestalt zu kombinieren, daß die Streukapazitäten (C&sub1;&sub4;, C&sub1;&sub5;) aufgeladen werden und daß Gleichspannungen

VS&sub1; = V&sub3; - V&sub1; und VS&sub2; = -V&sub3; + V&sub2;

während eines bestimmten Zeitraums erhalten werden und anschließend Gleichspannungen

VS'&sub1; = -V&sub3; + V&sub2; und VS'&sub2; = +V&sub3; - V&sub1;

während eines anderen Zeitraums erhalten werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Isoliertransformator (54) impulsförmig ist und zwei Primärwicklungen (54&sub1; und 54'&sub1;) und zwei entgegengesetzte Sekundarwicklungen (54&sub2; und 54'&sub2;) aufweist, welche durch eine konstante Gleichspannung gespeist werden und die mittels zweier Schalter (T&sub1;, T&sub2;) geschaltet (E) werden, wobei jeder Schalter normalerweise offen ist und durch einen Impuls (70, 71) geschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Anordnung aufweist:

- ein erstes Paar in Serie geschalteter Dioden (D&sub1;, D&sub2;), deren gemeinsamer Anschluß mit einem Auslaßanschluß einer der beiden Sekundärwicklungen (54&sub2;, 54'&sub2;) verbunden ist, während die Anode einer der Dioden (D&sub1;) mit dem Anschluß (38) der ersten Anordnung verbunden ist, welcher die Spannung -V&sub1; liefert und die Kathode der anderen Diode (D&sub2;) mit dem Anschluß (47) der zweiten Anordnung verbunden ist, welcher die Spannung +V&sub2; liefert und

- ein zweites Paar in Serie geschalteter Dioden (D&sub3;, D&sub4;), deren gemeinsamer Anschluß mit einem Auslaßanschluß der anderen Sekundarwicklung (54&sub2;, 54'&sub2;) verbunden ist, wahrend die Anode einer der Dioden (D&sub3;) mit dem Anschluß (48) der zweiten Anordnung verbunden ist, welcher die Spannung -V&sub2; liefert und die Kathode der anderen Diode (D&sub4;) mit dem Anschluß (37) der ersten Anordnung verbunden ist, welcher die Spannung +V&sub1; liefert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

- eine Versorgungsanordnung (52) zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung (E),

- wobei die erste Anordnung (30) und die zweite Anordnung (40) jeweils außer dem ersten Isoliertransformator (35) oder dem zweiten Isoliertransformator (45) eine Anordnung (34 oder 44) aufweisen, um der Gleichspannung (E) eine gewisse Welligkeit dergestalt zu verleihen, daß Wechselimpulse der Frequenz (F) erhalten werden, deren jeder einer von Impuls zu Impuls gleichbleibenden konstanten Elektrizitätsmenge (Q) entspricht,

- eine Anordnung (D&sub5;, D&sub6;, C&sub1;, C&sub2; oder D&sub7;, D&sub8;, C&sub3;, C&sub4;) zur Gleichrichtung und Filterung der Wechselimpulse, welche von dem ersten (35) oder zweiten (45) Isoliertransformator abgegeben werden, so daß die Gleichspannungen +V&sub1;, -V&sub1;, +V&sub2;, -V&sub2; erhalten werden und

- eine Anordnung (31 oder 41) zur Veränderung der Frequenz (F) der Wechselimpulse als Funktion der gewünschten Gleichspannung +V&sub1;, -V&sub1;, +V&sub2;, -V&sub2;.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung der Welligkeit der konstanten Gleichspannung (E) einen Schwingkreis (L&sub1;, C&sub5;, C&sub6; oder L&sub2;, C&sub7;, C&sub8;) aufweist, dessen Resonanzfrequenz größer als die Frequenz (F) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Veränderung der Frequenz (F) der Wechselimpulse aufweist:

- eine Anordnung (31 oder 41) zur Bestimmung der Frequenz (F) der Impulse als Funktion der gewünschten Gleichspannung +V&sub1;, -V&sub1;, +V&sub2;, -V&sub2; mittels Abgleich,

- eine Anordnung (32, 33 oder 42, 43) zur Erzeugung von Steuerimpulsen mit der Frequenz (F) ausgehend von der Information des Wertes der Frequenz (F), wobei diese Impulse an die Anordnung zur Erzeugung der Welligkeit der Gleichspannung (E) angelegt werden.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung der Steuerimpulse mit der Frequenz (F) aufweist:

- einen Zählschaltkreis (32 oder 42), welcher Impulse mit der Frequenz (F) liefert und

- einen logischen Schaltkreis (33 oder 43), welcher Steuersignale für die Anordnung zur Erzeugung der Welligkeit der Spannung (E) liefert, deren Dauer θ&sub1;, θ&sub2;) größer ist als die Halbperiode, aber kleiner ist als die Resonanzperiode und deren Wiederholperiode wenigstens gleich der Resonanzperiode ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Schaltkreis (33 oder 43) aufweist:

- eine erste UND-Schaltung (82), wobei einer ihrer beiden Eingänge mit dem Ausgang des Zählschaltkreises (32) verbunden ist,

- einen bistabilen Schaltkreis (85), dessen Steuereingang mit dem Ausgang der ersten UND-Schaltung (82) derart verbunden ist, daß bei jedem von diesem abgegebenen Signal der Zustand geändert wird,

- eine zweite UND-Schaltung (86), bei der einer der beiden Eingänge mit dem Ausgang des bistabilen Schaltkreises (85) entsprechend dem Zustand 1 verbunden ist,

- eine dritte UND-Schaltung (87), bei der einer der beiden Eingänge mit dem Ausgang des bistabilen Schaltkreises (85) verbunden ist entsprechend dem Zustand 0,

- einen ersten Verzögerungsschaltkreis (83), dessen Eingang mit dem Ausgang der ersten UND-Schaltung (82) verbunden ist und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der ersten UND- Schaltung (82) verbunden ist und

- einen zweiten Verzögerungsschaltkreis (84), dessen Eingang mit dem Ausgang der ersten UND-Schaltung (82) verbunden ist und dessen Ausgang mit dem anderen Eingang der zweiten und dritten UND-Schaltungen (86, 87) verbunden ist.