DE69728088T2

DE69728088T2 - Strahlungseinrichtung

Info

Publication number: DE69728088T2
Application number: DE69728088T
Authority: DE
Inventors: Mark Yelvertoft Greenwood; Paul H. Rugby Sarkies; Donald W. Rugby Miller
Original assignee: Spectron Laser Systems Ltd
Current assignee: Spectron Laser Systems Ltd
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: EP0817544B1; EP0817544A2; DE69728088D1; EP0817544A3; GB9613733D0; ATE262266T1; IL121163A0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Strahlungseinrichtung und insbesondere aber nicht ausschliesslich auf ein Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Strahlungseinrichtung, welche einen Strahlungsenergie-Impuls mit variierbarer, steuerbaren Energie und Impulslänge erzeugt, welcher zur Hautbehandlung wie Venenentfernung oder Enthaarung verwendbar ist.
Es ist bekannt Licht-Impulse zur Hautbehandlung mit Hilfe einer Strahlungseinrichtung umfassend eine Blitzlampe oder umfassend einen mit einer Blitzlampe optisch gepumpten Laser zu erzeugen, wobei der Licht-Impuls einer örtlich festgelegten, zu behandelnden Hautfläche zugeführt wird. Es ist wichtig die Ausgangsenergie und die Ausgangsimpulslänge des Licht-Impulses, welcher der örtlich festgelegten Hautfläche zugeordnet ist, zu steuern, um die Behandlung zu optimieren, und um Gewebeschäden zu vermeiden, und um die Ausgangsenergie und die Ausgangsimpulslänge derart anzupassen, dass sie für entsprechende Haupttypen geeignet sind, welche sich beispielsweise bezüglich Pigmentation unterscheiden.
US-A-5059192 offenbart ein Enthaarungsverfahren bei welchem die Ausgangsenergie gesteuert wird um die Eindringtiefe des Laserlichtes zu bestimmen, und in welchem die Ausgangsimpulslänge derart gesteuert wird, dass diese kürzer als die thermische Erholzeit des Melanins einer Haarfollikel ist.
Zudem ist aus US-A-5405368 eine Behandlungsvorrichtung bekannt bei welcher die Strahlungseinrichtung aus einer Blitzlampe besteht, welche einen Impuls inkohärentes Licht erzeugt, und eine Leiteinrichtung, welche das Licht sammelt und einer Behandlungsfläche des Gewebes zuleitet, wobei die der Lichtquelle zugeführte Energie durch eine Pulsformschaltung geliefert wird, damit die Ausgangsimpulslänge der Lichtquelle variabel ist. Solche Strahlungseinrichtungen, ob als Blitzlampe oder als Laser gepumpt durch eine Blitzlampe ausgestaltet, benötigen einen relativ hohen Strom im Bereich von 1000 Ampere, welcher der Blitzlampe von einer kapazitiven Speichervorrichtung während einer Eingangsimpluslänge von typischerweise im Bereich von 100 μsec bis 100 msec zuzuführen ist. Bisher wurde die Variation der Inputenergie, welche dem Eingang der Strahlungseinrichtung zugeführt wird, und die Formgebung des Eingangsstromimpulses zum effektiven Variieren der Eingangsimpulslänge durch Schaltkreise erreicht, indem nacheinanderfolgend passive Netzwerke aus Induktivitäten und Kapazitäten über eine Schaltvorrichtung mit dem Eingang der Lichtquelle verbunden werden, wobei die Schaltvorrichtung, wenn ausgelöst, eine vollständige Entladung der in den Kapazitäten gespeicherten Energie als Eingangsenergie erlaubt, wobei der Eingangsstromimpuls der Eingangsenergie entsprechend der Zeitkonstanten des gewählten Netzwerkes gegen Null abfällt.
DE 34 39 005 offenbart ein Strahlungssystem umfassend eine Strahlungseinrichtung mit einem Eingang, welcher über ein Schaltmittel mit einer kapazitiven Energiespeichervorrichtung verbunden ist, und umfassend eine Steuereinheit welche mit dem Schaltmittel verbunden ist und betreibbar ist um die Schaltmittel zu aktivieren.
Die vorliegende Erfindung strebt ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer derartigen Strahlungseinrichtung an, insbesondere mit einem Fokus die Steuerung der Eingangsenergie und der Eingangsimpulslänge zu verbessern, um dadurch eine bessere Kontrolle der Ausgangsenergie und der Ausgangsimpulslänge zu erlangen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung offenbart, um eine Entladung der Strahlungseinrichtung in Form eines Strahlungsenergie-Impulses (E_D, t_D) herbeizuführen, wobei die Strahlungseinrichtung einen Eingang aufweist welcher über eine steuerbare Schalteinrichtung selektiv mit einer kapazitiven Energiespeichereinrichtung gekoppelt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:
das Laden der kapazitiven Energiespeichereinrichtung auf eine Spannung V_S, wobei die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zwischen dem Drei- und Vierfachen einer Maximalenergie liegt, die pro Impuls abgegeben werden muss;
das Schliessen der Schalteinrichtung, um in Verbindung mit einer Entladung von Energie aus der kapazitiven Energiespeichereinrichtung eine Zufuhr von Strom (i) zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung zu beginnen, um die Erzeugung des Strahlungsenergie-Impulses (E_D, t_D) zu bewirken; und
das Öffnen der Schalteinrichtung, um den Strahlungsenergie-Impuls (E_D, t_D) zu beenden, so dass die Stromzufuhr zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung vor einer vollständigen Entladung der kapazitiven Energiespeichereinrichtung beendet wird.
Es ist auch ein Strahlungssystem mit einer Strahlungseinrichtung vorgesehen, umfassend einen Eingang, der über einen steuerbaren Schalter selektiv mit einer bei Betrieb an eine Spannungsquelle V_S anschliessbaren kapazitiven Energiespeichereinrichtung verbunden werden kann, wobei der steuerbare Schalter operativ geschlossen werden kann, um in Verbindung mit der Entladung von Energie aus der kapazitiven Energiespeichereinrichtung eine Zufuhr von Strom (i) zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung zu beginnen, um die Erzeugung eines Strahlungsenergie-Impluses (E_D, t_o) mit einer Energie bis hin zu einer maximalen Energie zu bewirken; wobei das Strahlungssystem dadurch gekennzeichnet ist,
dass der steuerbare Schalter betätigbar ist, um den Strahlungsenergie-Impuls durch die Beendigung der Stromzufuhr zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung an einem Punkt vor einer vollständigen Entladung der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zu beenden, und dass die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zwischen dem Drei- und Vierfachen der maximalen Energie liegt, die pro Impuls abgegeben werden muss.
Ein Vorteil eines derartigen Verfahrens ist, dass die Energiespeicherung durch die Verwendung einer kapazitiven Energiespeichervorrichtung mit fester Kapazität erreicht wird, ohne die Notwendigkeit von Schalteinrichtungen zum Verändern der Kapazität, um veränderliche Energiebedürfnisse zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich in der Energiebereitstellungseinrichtung Induktivitäten erübrigen, wodurch die Entladung relativ grosser Ströme über Induktivitäten vermieden wird, so dass die resultierende Vorrichtung relativ frei von mechanischen Schlägen und daher ruhiger ist, und zudem weniger elektromagnetische Interferenzen zu umgebenden Geräten erzeugt.
Ein weiterer Vorteil ist die grössere Flexibilität in der Bestimmung von Energie und Impulslänge.
Die Strahlungseinrichtung wird grundsätzlich eine Blitzlampe umfassen, welche derart mit dem Eingang verbunden ist, dass der Strom i durch die Blitzlampe entladen wird.
Der geschätzte Spannungswert V_E wird vorzugsweise durch die Steuereinheit bestimmt, welche den geforderten Werte von Ausgangsenergie E_D und Ausgangsimpulslänge t_D entsprechend einem vorbestimmten, nachfolgend definierten Algorithmus berechnet.
Die Strahlungsenergie der Blitzlampe kann einer Ausgangsöffnung der Strahlungseinrichtung zugeführt werden, um während dem Betrieb einem Behandlungsort zugeleitet zu werden.
Dabei kann ein Impuls aus inkohärenter Strahlung in Form von sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlung erzeugt werden.
Der geschätzte Wert an Eingangsenergie E_E, welche als Eingang für die Blitzlampe erforderlich ist, ist vorzugsweise proportional zum geforderten Wert an Ausgangsenergie E_D, wobei der geschätzte Wert der Eingangsimpulslänge t_E als im wesentlichen gleich dem geforderten Wert der Ausgangsimpulslänge t_D ist. Optional kann der geschätzte Wert der Eingangsimpulslänge t_E zusätzlich eine Verweilperiode umfassen, welche der Anstiegszeit des Stromes durch die Blitzlampe entspricht.
Alternativ kann die Strahlungseinrichtung eine Blitzlampe umfassen, welche mit dem Eingang verbunden ist, und zudem einen Laser umfassen, wobei das Verfahren den Schritt zum optischen Pumpen des Lasers mit Licht der Blitzlampe umfasst. Laserlicht des Lasers kann dann einer Ausgangsöffnung zugeführt werden, um während dem Betrieb einem Behandlungsort zugeleitet zu werden.
Vorzugsweise umfasst der Laser einen Rubinlaser, wobei die Blitzlampe in geringer Nachbarschaft zum Rubinmaterial angeordnet ist.
Der geschätzte Wert der Eingangsenergie E_E kann dann mit Hilfe eines vorbestimmten Algorithmus durch die Steuereinheit bestimmt werden, damit eine geschätzte Pumpenergie E_P umfasst ist, welche der Blitzlampe während einer geschätzten Pumpperiode t_P zuzuführen ist bevor das Lasern beginnt, und eine geschätzte Eingangsenergie E_L, welche erforderlich ist der Blitzlampe zuzuführen, um den Betrieb des Lasers während einer nachfolgenden Ausgangsimpulslänge t_o zu erhalten.
Die Steuereinheit kann auch den geschätzten Wert der Eingangsimpulslänge t_E bestimmen, welche die Summe der geschätzten Pumpperiode t_P und der geforderte Wert der Ausgangsimpulslänge t_D ist, wobei die geschätzte Pumpperiode t_P mit Hilfe eines vorbestimmten Algorithmus bestimmt wird.
Das Verfahren kann die Schritte umfassen Messen des Stroms i, Eingabe eines gemessenen Stromsignals i_M in die Steuereinheit, welches der augenblicklichen Amplitude des Stroms entspricht, Integration des gemessenen Stromsignals i_M während der Periode beginnend mit dem Schliessen der Schaltmittel, um einen Summenwerte zu erhalten, wobei die Steuereinheit die Schaltmittel öffnet, wenn der Summenwert gleich einem Schwellenwert ist, welcher der von der Blitzlampe erhaltenen Eingangsenergie E_i entspricht, und welcher gleich dem geschätzten Wert der Eingangsenergie E_E ist.
Ein Vorteil eines derartigen Verfahrens ist, dass die der Blitzlampe zugeführten Energie angenähert bezüglich dem berechneten, geschätzten Wert der Eingangsenergie E_E gesteuert werden kann. Die Verwendung des gemessenen Stroms zur Rückkopplung verbessert die Genauigkeit, mit welcher die der Blitzlampe zugeführten Energie gesteuert wird, und verbessert dadurch die Genauigkeit mit welcher die Ausgangsenergie E_o gesteuert wird. In der Praxis unterliegt der geschätzte Wert der Eingangsenergie E_E systematischen und statistischen Fehlern, und, insbesondere bei medizinischen Anwendungen, gilt es die genaue Steuerung der Impulsenergie einer genauen Kontrolle der Pulslänge vorzuziehen.
Alternativ kann das Verfahren, wenn die genaue Steuerung der Impulslänge bevorzugt wird, den Schritt des Messens der verflossenen Zeit t_i seit dem Schliessen der Schalteinrichtung umfassen, wobei die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung öffnet, wenn die verflossene Zeit t_i grösser als oder gleich dem geschätzten Wert der Eingangsimpulslänge t_E ist.
Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise ein analoger Computer. Dies ist besonders vorteilhaft in gewissen medizinischen Umgebungen, in welchen eine digitale Verarbeitungsvorrichtung entweder unerwünschte Interferenzen einführen könnte, oder welche als übermässig empfindlich bezüglich externer Interferenzen erachtet werden können.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung derart betreibbar, dass diese kontinuierlich variable Werte des geforderten Wertes der Ausgangsenergie E_D und der geforderten Länge der Ausgangsimpulslänge t_D empfängt.
Der Anwender kann dabei in der Lage sein die Impulsenergie und Impulslänge kontinuierlich und genau einzustellen, und jeden dieser Parameter unabhängig vom andern zu steuern.
Die Methode kann optional den Schritt umfassen Messen der auf die Ausgangsöffnung gerichteten Strahlungsenergie, Vergleichen der Messung der Strahlenenergie mit dem geforderten Wert der Ausgangsenergie E_D, und Aktivieren eines Sicherheitsverschlusses um den weiteren Betrieb der Strahlungseinrichtung zu verhindern, wenn der gemessene Wert den geforderten Wert um eine vorgegebene Sicherheitsgrenze übersteigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun an Hand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben;
1 ist ein schematisches Diagramm, welches die Stromversorgung für eine Strahlungseinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein schematisches Diagramm einer Strahlungseinrichtung umfassend eine Blitzlampe;
3 ist ein schematisches Diagramm, welches eine alternative Anordnung der Stromversorgung für eine Strahlungseinrichtung darstellt;
4 ist ein schematisches Schaltdiagramm, welches die Stromentladung durch eine Blitzlampe zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung der Annäherung der Treibspannung an eine rechteckige Impuls;
6 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Strahlungseinrichtung umfassend eine Blitzlampe und einen Laser;
7 ist eine graphische Darstellung von Impulsformen für eine Strahlungseinrichtung umfassend eine Blitzlampe;
8 ist eine graphische Darstellung von Impulsformen für eine Strahlungseinrichtung umfassend eine Blitzlampe und Laser; und
9 ist ein Energiebanddiagramm für einen Rubinlaser.
In 1 ist eine Strahlungseinrichtung 1 erforderlich um einer Behandlungsstelle einen Lichtimpuls zuzuführen, welcher durch eine Ausgangsenergie E_o und eine Ausgangsimpulslänge t_o charakterisiert ist. Die Strahlungseinrichtung 1 hat einen Eingang 2 welcher von einer kapazitiven Speichervorrichtung 3 über eine Schalteinrichtung 4 Strom i erhält. Die kapazitive Speichervorrichtung 3 umfasst eine Kondensatorbank mit einer gesamthaftenden Kapazität C.
Ein Stromsensor 5, welcher ein Transformator umfasst, ist zum Messen des Stroms i angeordnet, und gibt ein gemessenes Stromsignal i_M an eine Steuereinheit 6 aus. Die Schaltvorrichtung 4 wird durch die Steuereinheit 6 betätigt, wobei ein Aktivierungssignal S das Öffnen und Schliessen der Schalteinrichtung 4 bestimmt.
Die kapazitive Speichervorrichtung 3 wird mit Hilfe einer Ladeschaltung 7 auf eine Versorgungsspannung V_S geladen, wobei die Ladeschaltung 7 durch die Steuereinheit 6 derart gesteuert wird, dass die Versorgungsspannung V_S in Abhängigkeit von einem geschätzten, von der Steuereinheit erzeugten Spannungswert V_E variabel bestimmt wird, wobei der Wert V_S proportional zu V_E ist.
Eine Benutzerschnittstelle 8 in der Form einer Steuertafel erlaubt einem Benutzer die Eingabe eines Ausgangsenergie-Bedarfswertes E_D und eines Vorgabewertes der Ausgangsimpulsdauer t_D für die Steuereinheit 6, wobei die Bedarfswerte E_D und t_D den Werten für die Strahlungsenergie und Impulsdauer entsprechen, welche vom Benutzer zur Zuleitung an den Behandlungsort angefordert werden. Die Benutzerschnittstelle 8 ist mit Kontrollpotentiometern 13 und 14 versehen, welche dem Benutzer ein kontinuierliches Verändern der Bedarfswerte E_D und t_D erlauben.
Ein Auslöser 15, welcher ebenfalls mit der Steuereinheit 6 verbunden ist, ermöglicht dem Benutzer die Eingabe eines Startsignals, um das Inbetriebsetzen der Strahlungseinrichtung 1 zu beginnen.
Gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Strahlungseinrichtung 1 wie in 2 dargestellt aus einer Blitzlampe 9 in Kombination mit einer Zuliefervorrichtung 10, welche zum Sammeln und Konzentrieren des von der Blitzlampe abgegebenen Lichts und zum Zuleiten des gesammelten Lichts an die Ausgangsöffnung 11 ausgestaltet ist. Die Ausgangsöffnung 11 umfasst ein Fenster welches an der Behandlungsstelle 12 in Kontakt mit einer begrenzten Hautfläche angeordnet ist.
Die Strahlungseinrichtung 1 umfasst auch einen Simmerschaltkreis 19, welcher einen derartigen relativ tiefschwelligen kontinuierlichen Strom durch die Blitzlampe liefert, dass die Blitzlampe in einem Standby-Modus gehalten wird, was einen schnellen Entladebeginn als Antwort auf eine über die Schalteinrichtung 4 angelegte Spannung erlaubt. Indem diese tiefschwellige Entladung unterhalten wird kann auf das Erfordernis einer Hochspannung verzichtet werden, welche zum Zünden des Stromflusses durch das gasförmige Medium der Blitzlampe erforderlich wäre.
Wie in 7 dargestellt geht der Energiebedarfswert E_D über die Impulslänge t_D zu einem Leistungsbedarfswert P_D über, wobei die Pulsform idealerweise rechteckförmig ist. Die aktuelle Ausgangsleistung P_o für eine Strahlungseinrichtung 1 umfassend eine einfache Blitzlampe 9 wird proportional zum durch die Blitzlampe fliessenden Strom i variieren, wobei die Ausgangsimpulslänge t_o der Eingangsimpulslänge t_i des der Strahlungseinrichtung zugeführten Stromes i entspricht. Die durch die Blitzlampe 9 fliessende Stromstärke i wird durch die Versorgespannung V_S bestimmt, unter Berücksichtigung der Impedanz k_o der Blitzlampe, der Impedanz R der Schalteinrichtung 4 und zugeordneten Leitern. Bezug nehmend auf 1 umfasst die Steuervorrichtung 6 einen Analogcomputer welcher zur Bestimmung des geschätzten Spannungswertes V_E ausgestaltet ist, welcher der Ladeschaltung 7 zugeführt werden muss, um eine Versorgungsspannung Vs zu erreichen, welche für ein durch E_D, t_D definiertes Benutzererfordernis geeignet ist. Die Ladeschaltung 7 ist daraufhin betreibbar um die kapazitive Speichervorrichtung 3 zu laden bis die erforderliche Versorgungsspannung V_S erreicht ist, wobei der "bereit" Status der Ladevorrichtung dann dem Benutzer durch eine Anzeigetafel 16 angezeigt wird. Der Benutzer ist daraufhin in der Lage die Strahlung über den Auslöser 15 zu initialisieren, worauf die Steuereinrichtung 6 ein Aktuierungssignal S generiert, um die Schalteinrichtung 4 zu schliessen. Der Strom i beginnt daraufhin durch die Blitzlampe 9 zu fliessen, während die kapazitive Speichervorrichtung 3 sich zunehmend entlädt. Ein gemessenes Stromsignal i_M wird vom Stromsensor 5 der Steuereinrichtung 6 zugeleitet, und die Steuereinrichtung führt eine Integration durch, um ein Mass für die der Blitzlampe zugeführten Eingangsenergie E_M zu bestimmen.
Die Steuereinrichtung 6 bestimmt aus dem Bedürfniswert der Ausgangsenergie E_D einen geschätzten Wert für die erforderlichen Eingangsenergie E_E, welche dem Eingang 2 zuzuführen ist, um einen Wert an Ausgangsenergie E_o zu erzeugen, welche dem Bedürfniswert der Ausgangsenergie E_D entspricht. Der gemessene Wert der Eingangsenergie E_M wird mit dem geschätzten Wert der Eingangsenergie E_E verglichen, und das Aktuierungssignal S dient dazu die Schalteinrichtung 4 zu öffnen sobald E_M = E_E erfüllt ist.
Der Zusammenhang zwischen E_E und E_D wird erzeugt durch Kalibrationsmessungen von E_o und der entsprechend konfigurierten Steuereinrichtung 6.
Die resultierende Ausgangsimpulslänge t_o des dem Behandlungsort 12 zugeführten Lichtimpulses wird üblicherweise nahe dem Bedürfniswert der Ausgangsimpulslänge t_D entsprechen. Eine gewisse Abweichung ist jedoch zu erwarten, weil zum Beispiel die Anstiegszeit des Stromes i, nachfolgend dem Schliessen der Schalteinrichtung 4, von Impuls zu Impuls variiert, wobei dieses Phänomen typischerweise als Jitter der Blitzlampe 9 bezeichnet wird. Daher ermöglicht das gemessene Stromsignal i_M der Steuervorrichtung 6 einen Feedback zu geben, um die Ausgangsenergie E_o genau zu steuern.
Wie in 3 dargestellt ist die Form des Impuls-Stromes i nicht genau rechteckig, weil die Versorgungsspannung V_S und damit auch der Strom i abnehmen werden, während dem sich die kapazitive Speichervorrichtung 3 zunehmend entlädt.
Als eine weitere Sicherheitsvorkehrung ist ein Lichtsensor 17 mit der Strahlungseinrichtung 1 verbunden, um der Steuervorrichtung 6 ein Intensitätsmesssignal I_M zuzuleiten, welches die Steuervorrichtung 6 integriert, um über die Verwendung einer vorbestimmten Kalibrationskonstanten ein Mass für die Ausgangsenergie E_o zu erhalten. Die Steuervorrichtung 6 vergleicht die Messung der Ausgangsenergie E_o mit dem Bedürfniswert der Ausgangsenergie E_D und zeigt einen Fehlerzustand an, falls die Differenz einen Sicherheitsbereich von 20% überschreitet. Als Folge des angezeigten Fehlerzustandes hört die Steuervorrichtung 6 auf, auf ein weiteres Betätigen des Auslösers 15 zu reagieren.
Die Schalteinrichtung 4 ist ein isolierter bipolarer Gatetransistor, welcher zum Schalten hoher Ströme geeignet ist, und welche es ermöglicht den Strom i zu unterbrechen bevor die kapazitive Speichervorrichtung 3 vollständig entladen ist, entgegen Stromschaltvorrichtungen wie Thyristoren, welche erfordern, dass der Strom auf Null fällt, bevor die Vorrichtung ausschaltet. In der Praxis ist die totale in der kapazitiven Speichervorrichtung gespeicherte Energie zwischen drei und vier mal dem maximalen Energiebetrag, welcher zur Erzeugung jedes Pulses erforderlich ist.
Die Steuervorrichtung 6 berechnet den geschätzten Spannungswert V_E mit dem folgenden Algorithmus.
dabei ist:
V_T = konstante Spannung über der Schalteinrichtung während dem Leiten;
k₀ = Eingangsimpedanz der Blitzlampe;
R = Widerstand zwischen der kapazitiven Speichereinrichtung und dem Eingang der Strahlungseinrichtung.
Die Art wie dieser Algorithmus durchgeführt wird ist nachfolgend im Anhang A erklärt.
Die Berechung gemäss dem Algorithmus wird in der bevorzugten Ausgestaltung mit Hilfe eines Analogcomputers durchgeführt, wobei dies alternativ auch unter Verwendung eines elektronischen digitalen Prozessors, wie eines mit einer geeigneten Software betriebenen Mikrocomputers, möglich ist.
Die zweite in 3 dargestellte Ausführungsform wird nun beschrieben unter Verwendung von Bezugszeichennummern, welche den oben verwendeten entsprechen, sofern diese für entsprechende Elemente geeignet sind.
In der Ausführungsform gemäss 3 verwendet die Steuervorrichtung 6 eine Zeitschaltung 18 zur Erzeugung des Aktuierungssignals S, um das Schliessen und Öffnen der Schalteinrichtung 4 zeitlich genau zu bestimmen, sodass diese dem geschätzten Wert der Eingangspulslänge t_E entspricht. In dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich den Strom i zu messen, sodass auf den Transformator 5 verzichtet werden kann.
Die Steuereinheit 6 fährt fort V_E entsprechend den oben genannten Algorithmus zu berechnen. Diese vereinfachte Anordnung mündet in ein offenes Schlaufensystem bei welchem keine Rückkopplung der Eingangsenergie E_i verwendet wird.
Grössere statistische Schwankungen betreffend Ausgangsenergie E_o sind in dieser Ausführungsform daher vorweggenommen, wobei diese Ausführungsform bevorzugt werden mag, wenn es als geeigneter erachtet wird, eine genauere Kontrolle über die Ausgangsimpulslänge t_o zu haben.
Eine dritte Ausführungsform wird nun beschrieben unter Verwendung von Bezugszeichennummern, welche den oben verwendeten entsprechen, sofern diese für entsprechende Elemente geeignet sind.
Eine alternative Strahlungseinrichtung 20 hat, wie in 6 dargestellt, einen mit einer Blitzlampe 9 verbundenen Eingang 2, wobei die Blitzlampe 9 zum optischen Pumpen eines Rubinlasers 21 verwendet wird. Der Rubinlaser 21 hat eine Leitvorrichtung 10 in der Form eines beweglichen Arms, welcher zum Leiten des kohärenten Lichtausgangs des Lasers zu einer Ausgangsöffnung 11 ausgestaltet ist, welche zur Anordnung an einem Behandlungsort 12 ausgestaltet ist.
Das schematische Diagramm von 1 ist ebenfalls anwendbar für die Ausführungsform gemäss 3, obwohl sich das Betriebsverfahren der Steuereinheit bezüglich einem wichtigen Aspekt unterscheidet. Für jeden gepulsten Betrieb der Strahlungseinrichtung 20 muss die Blitzlampe 9 nicht nur während dem Zeitabschnitt kontinuierlich betrieben werden, während welchem der Laser einen kohärenten Lichtausgang erzeugt, das heisst während der Ausgangsimpulslänge t_o, sondern auch während der Pumpperiode t_P, während welcher der Lichtausgang der Blitzlampe das aktive Material des Lasers bis zu einem Punkt anregt, bei welchem die Populationsumkehr das Lasern zu beginnen erlaubt.
Die Steuervorrichtung 6 wird deshalb einen geschätzten Wert der Eingangsimpulslänge t_E bestimme, welcher den geforderten Wert der Ausgangsimpulslänge t_D durch die Pumpperiode t_P übersteigt. Ähnlich wird die Steuervorrichtung 6 einen geschätzten Wert der Eingangsenergie E_E bestimmen, welcher die zusätzliche Energie berücksichtigt, die erforderlich ist der Blitzlampe während der Pumpperiode t_P zugeführt zu werden.
Nachdem der geschätzte Wert der Eingangsenergie E_E und der geschätzte Wert der Eingangsimpulslänge t_E bestimmt ist, wird der oben genannte Algorithmus, unter Bezugnahme auf die erste und zweite Ausführungsform implementiert.
Wie in 9 schematisch dargestellt können die Energiestufen in einem Rubinlaser visualisiert werden als umfassend einen Grundzustand mit einer Population N1, einen Pumpzustand mit einer Population N3, und einen Laserzustand mit einer Population N2, wobei die Populationen N1, N2 und N3 sich auf die Elektronenenergiepopulationen im aktiven Material beziehen. Der Pumpmechanismus hängt ab von der Blitzlampe, welche die Erregung vom Grundzustand zum Pumpzustand erzeugt, von welchem die Population des Laserzustandes beeinflusst wird, durch den Zerfall vom Pumpzustand mit relativ kurzer Zeitkonstante. Das Lasern bei der Frequenz entspricht dem Übergang N2-N1 welcher auftritt, wenn die Populationsinversion erreicht ist, das heisst N2 > N1.
Die Pumpperiode t_P, während welcher die Blitzlampe das aktive Material des Lasers anregen muss bevor das Lasern beginnt, wird abhängig sein von der Zeitkonstanten τ des N2-N1 Überganges, der Rate mit welcher die Blitzlampe Energie dem aktiven Material zuführt, und dem Verhältnis von N2-N1 bei welchem das Lasern auftritt.
Bei bekannten geforderten Werten von Energie und Impulslänge E_D, t_D, muss die Steuereinheit 6 die Blitzlampe 9 während einer genügenden Zeitdauer und mit genügender Energie betreiben, um ein Pumpen des Lasers und eine nachfolgendes Unterhalten der Laseraktion durch Repopulation des Laserlevels N2 zu erreichen. Wie in 8 dargestellt muss die Steuervorrichtung einen geschätzten Wert der Eingangsimpulslänge t_E bestimmen, welche gegeben ist durch tE = tP + tD wobei gilt:
t_P ist die Pumpperiode und t_D ist der geforderte Wert der Ausgangsimpulslänge welcher im wesentlichen gleicht t_o ist, der aktuellen Ausgangsimpulslänge für welche die Laserausgangsleistung P_o erzielt wird.
Die Steuereinheit kann t_P entsprechend einem Algorithmus der folgenden Form bestimmen:
wobei
und
wobei
τ = Lebensdauer des Laserzustandes
und
E_L ein dimensionsloser Parameter proportional zu E_D ist, welcher repräsentativ ist für die Energieversorgung durch die Blitzlampe währen dem Lasern.
Um den geschätzten Spannungswert V_E zu bestimmen ist es für die Steuereinheit 6 erforderlich einen geschätzten Wert der Eingangsenergie E_E zu kennen, welcher gemäss dem folgenden Algorithmus berechnet werden kann:
wobei
B = eine Konstante
In den obigen Ausdrücken können die Konstanten A und B empirisch bestimmt werden.
Die Steuervorrichtung kann daher die erforderlichen Werte für t_E und E_E aus den vom Benutzer vorgegebenen Werten t_D und E_D bestimmen, und kann danach den Betrieb der Blitzlampe steuern, wie oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform angegeben.
Die vorliegende Erfindung wurde oben primär unter Bezugnahme auf eine medizinische Strahlungseinrichtung beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann alternativ zum Betrieb von Strahlungseinrichtungen für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise für Bohren und Schweissen, bei welchen beide Strahlungsparameter, Impulslänge und Energie, genau kontrolliert werden müssen. Eine Strahlungseinrichtung für Bohren oder Schweissen kann zum Beispiel einen YAG Laser umfassen, welcher durch eine Blitzlampe gepumpt ist, wobei die Blitzlampe mit dem Eingang der Strahlungseinrichtung verbunden ist, um den Strom über eine oben beschriebene Schalteinrichtung von einer kapazitiven Energiespeichervorrichtung zu erhalten.
Anhang A
Für eine vorgegebene Impulslänge und Impulsenergie in einer Blitzlampe benötigt es eine vorbestimmte Treibspannung. Dieser Idealzustand ist in Wirklichkeit jedoch nicht einfach erreichbar, weil Effekte wie der Kapazitätsblockspannungseinbruch während des Impulses (auf Grund der endlichen Kapazitätsgrösse), der Spannungsabfall im widerstandsbehafteten Kabel und der Konstantabfall auf Grund der bipolaren Schalteinrichtung die aktuelle Spannung reduzieren, welche entlang des Lampenanschlusses erscheint. Kompensationsfaktoren müssen addiert werden, um die Kapazitätsblockspannung zu korrigieren, um alle diese Abfälle zu erlauben.
Die vorgeschlagene Schematik ist in 4 dargestellt.
Der Strom durch die Blitzlampe hängt idealerweise, bei Strömen über dem Spannungsminimum auf der I-V-Kurve, zusammen mit der Spannung und Lampenimpedanz durch: VL = ko√i (1); wobei
V_L = Lampenspannung;
k_o = Lampenimpedanz;
i = Lampenstrom;
Für eine konstante Spannung ist die Energie in der Lampe gegeben durch: EE = VL·i·tE (2);wobei:
E_E = Geschätzter Wert der erforderlichen Lampenenergie;
t_E = Geschätzte erforderliche Pulslänge;
Die im Kondensator gespeicherte Energie ist gegeben durch:
wobei:
E_C = Im Kondensator gespeicherte Energie;
C = Speicherkapazität;
V_C = Kondensatorspannung.
Um die Spannungen entlang der Verdrahtung zur Lampe und die Spannung entlang der Schalteinrichtung zu berücksichtigen ist der geschätzte Spannungswert zum Laden des Kondensators gegeben durch: VE = VT + iR + VL (4);wobei
V_T = Konstante Spannung entlang der Schalteinrichtung;
R = Widerstand der Verbindungen zwischen Kondensator und Lampe.
Wenn wir (1) und (2) umformen und kombinieren erhalten wir:
Ebenso aus (1):
Durch Substitution von (1) und (2) in (6) und Verwendung von (5), (4) folgt:
Eine letztendliche Kompensation muss durchgeführt werden um die endliche Grösse der kapazitiven Speicherelemente zu korrigieren. Aus praktischen Gründen beträgt die gesamte gespeicherte Energie optimal 3 bis 4 mal der maximal erforderlichen Impulsenergie. Die obigen Berechnungen basieren auf einer festen Versorgungsspannung, wobei dies in der praktischen Situation nicht der Fall ist.
Aus (3) ist für eine gegebene Änderung der Kondensatorspannung die Änderung der gespeicherten Energie gegeben durch:
Zur Vereinfachung machen wir nun zwei Annäherungen. Erstens, dass bei geringen Änderungen der Treiberspannung der Strom der Lampe linear variiert, wie dies in 5 dargestellt ist. Wir können dann sagen, dass wenn wir die Speicherkondensatorspannung um die Hälfte der vorhergesagten Spannungsabfalles erhöhen, die totale der Lampe zugeführten Energie korrekt ist.
Zweitens benötigen wir für die genaue Kompensation in unserer Berechnung des Spannungsabfalles die korrigierte Kondensatorspannung V_C, was jedoch zu einer iterativen Berechnung führen würde. Deshalb wird V_C zu V_L approximiert. Die endgültige Kompensationsgleichung lautet:
wobei:

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung (1, 9, 20), um eine Entladung der Strahlungseinrichtung in Form eines Strahlungsenergie-Impulses (E_D, t_D) herbeizuführen, wobei ein Eingang (2) der Strahlungseinrichtung (9) über eine steuerbare Schalteinrichtung (4) selektiv mit einer kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) gekoppelt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: – das Laden der kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) auf eine Spannung V_s, wobei die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zwischen dem Drei- und Vierfachen einer Maximalenergie liegt, die pro Impuls abgegeben werden muss; – das Schließen der Schalteinrichtung (4), um in Verbindung mit einer Entladung von Energie aus der kapazitiven Energiespeichereinrichtung eine Zufuhr von Strom (i) zu dem Eingang (2) der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) zu beginnen, um die Erzeugung des Strahlungsenergie-Impulses (E_D, t_D) zu bewirken; und – das Öffnen der Schalteinrichtung (4), um den Strahlungsenergie-Impuls (E_D, t_D) zu beenden, so dass die Stromzufuhr zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) vor einer vollständigen Entladung der kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) beendet wird.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Laden der kapazitiven Energiespeichereinrichtung ferner das Einstellen der an die kapazitive Energiespeichereinrichtung angelegten Spannung auf einen Wert umfasst, der eine gewünschte Energieübertragungsrate zur Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) repräsentiert.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung proportional eine Energie widerspiegelt, die während eines Strahlungsenergie-Impulses von der Strahlungseinrichtung abgegeben werden muss.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein Strahlungsenergie-Impuls die zu Beginn insgesamt gespeicherte Energie der kapazitiven Energiespeichereinrichtung um nicht mehr als ein Drittel reduziert.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Betriebssteuerung der Schalteinrichtung mit dieser Schalteinnchtung eine Steuereinrichtung gekoppelt ist und wobei das Verfahren ferner umfasst: – das Eingeben eines variablen Ausgangsenergie-Bedarfswertes (E_D), der repräsentativ ist für die von einem Verbraucher geforderte Energie, die als ein Strahlungsenergie-Impuls von der Strahlungseinrichtung abzugeben ist, in die Steuereinheit; – das Eingeben eines variablen Bedarfswertes für eine Ausgangsimpulsdauer (t_D) entsprechend einer von dem Verbraucher geforderten Impulsdauer des Strahlungsenergie-Impulses in die Steuereinheit; und – die durch den Betrieb der Steuereinheit erfolgende Ermittlung eines voraussichtlichen Spannungswertes (V_E), der repräsentativ ist für eine Spannung, auf welche die Energiespeichereinheit geladen werden muss, um zu ermöglichen, dass die Strahlungseinrichtung elektrischen Strom erhält, der ausreicht, damit die tatsächlichen Werte von Ausgangsenergie und Ausgangsimpulsdauer (E_O, t_O) des Strahlungsenergie-Impulses jeweils im wesentlichen dem Bedarfswert für die Ausgangsenergie (E_D) und dem Bedarfswert für die Ausgangsimpulsdauer (t_D) entsprechen; – und wobei die Spannung eine dem voraussichtlichen Spannungswert entsprechende Speisespannung ist.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei der voraussichtliche Spannungswert V_E durch die Steuereinheit ermittelt wird, die die Bedarfswerte für die Ausgangsenergie E_D und für die Ausgangsimpulsdauer t_D gemäß einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei der Algorithmus umfasst:
dabei ist: V_L = die Spannung an dem Eingang zur Blitzlampe; V_T = eine konstante Spannung über der Schalteinrichtung; K_O = die Eingangsimpedanz der Blitzlampe; R = der Widerstand zwischen der kapazitiven Speichereinrichtung und dem Eingang der Blitzlampe; C = die Kapazität der kapazitiven Energiespeichereinrichtung; E_E = ein voraussichtlicher Wert der Eingangsenergie, die der Blitzlampe zugeführt werden muss, um eine Ausgangsenergie E_O gleich dem Ausgangsenergie-Bedarfswert E_D bereitzustellen; und t_E = ein voraussichtlicher Wert der Eingangsimpulsdauer, die notwendig ist, um eine dem Bedarfswert für die Ausgangsimpulsdauer t_D entsprechende Ausgangsimpulsdauer T_O zu erzeugen.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei der voraussichtliche Wert der in die Blitzlampe einzuleitenden Eingangs energie E_E durch die Steuereinheit als ein zu dem Ausgangsenergie-Bedarfswert E_D proportionaler Wert bestimmt wird und wobei der voraussichtliche Wert der Eingangsimpulsdauer t_E durch die Steuereinheit so bestimmt wird, dass er im wesentlichen gleich dem Bedarfswert für die Ausgangsimpulsdauer t_D ist.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der voraussichtliche Wert der Eingangsenergie E_E gemäß einem vorgegebenen Algorithmus durch die Steuereinheit derart bestimmt wird, dass er eine voraussichtliche Pumpenergie E_P, die während einer Pumpperiode vor dem Beginn der Lasertätigkeit der Blitzlampe zugeführt werden muss, und eine voraussichtliche Laser-Eingangsenergie E_L, die während einer anschließenden Ausgangsimpulsdauer t_O, während der die Lasertätigkeit stattfindet, der Blitzlampe zugeführt werden muss, umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei der voraussichtliche Wert der Eingangsimpulsdauer T_E durch die Steuereinheit derart bestimmt wird, dass dieser die Summe aus der voraussichtlichen Pumpperiode t_P und dem Bedarfswert für die Ausgangsimpulsdauer t_O ist, und wobei die voraussichtliche Pumpperiode t_P mittels eines vorgegebenen Algorithmus bestimmt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend: – das Messen des Stroms i; – das Eingeben eines einer momentanen Amplitude des Stroms entsprechenden Messstromsignals i_M in die Steuereinheit; – das Integrieren des Messstromsignals i_M über eine mit dem Schließen der Schalteinrichtung beginnende Periode zur Gewinnung eines kumulativen Wertes, wobei die Steuereinheit die Schalteinrichtung öffnet, wenn der kumulative Wert gleich einem Schwellenwert ist, der der von einer Blitzlampe empfangenen Eingangsenergie E_I entspricht, die gleich dem voraussichtlichen Wert der Eingangsenergie E_E ist.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend das Messen der ab dem Schließen der Schalteinrichtung verstrichenen Zeit t_I, wobei die Steuereinheit die Schalteinrichtung öffnet, wenn die verstrichene Zeit t_I gleich oder größer ist als der voraussichtliche Wert der Eingangsimpulsdauer t_E.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, umfassend: – das Messen von Strahlungsenergie, die auf eine Ausgangsöffnung gerichtet wird; – das Vergleichen der Messung von Strahlungsenergie mit dem Ausgangsenergie-Bedarfswert E_D; und – das Betätigen eines Sicherheitsausschalters, um einen weiteren Betrieb der Strahlungseinrichtung zu verhindern, wenn der Messwert den Bedarfswert um eine vorgegebene Sicherheitsspanne überschreitet.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Steuereinheit betreibbar ist, um kontinuierlich variable Werte des Bedarfswertes für die Ausgangsenergie E_D und des Bedarfswertes für die Ausgangsimpulsdauer t_D zu erhalten.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: – das Ermitteln eines der Strahlungseinrichtung zugeführten Energiebetrags; – das Einstellen eines gewünschten Energiebedarfs für den Strahlungsenergie-Impuls (E_D, t_D); und – das Steuern der Schalteinrichtung, um den gewünschten Energiebedarf in Reaktion auf den ermittelten Betrag der der Strahlungseinrichtung zugeführten Energie bereitzustellen.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 15, ferner umfassend: – das Messen sowohl des an die Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) angelegten Stroms als auch einer Spannung über der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20), um einen an die Strahlungseinrichtung abgegebenen Leistungsbetrag zu ermitteln; und – das Bestimmen einer der Strahlungseinrichtung zugeführten Energie, indem der Leistungsbetrag über die Zeit integriert wird.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – das Liefern von Strahlungsenergie von einer Blitzlampe zu einer Ausgangsapertur der Strahlungseinrichtung, um die Strahlungsenergie bei Betrieb an einer Behandlungsstelle anzubieten.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Strahlungseinrichtung eine mit dem Eingang verbundene Blitzlampe und ferner einen Laser aufweist und wobei das Verfahren des weiteren umfasst: – das optische Pumpen des Lasers mit Licht aus der Blitzlampe und das Liefern von Laserlicht aus dem Laser zu einer Ausgangsapertur der Strahlungseinrichtung, um das Laserlicht bei Betrieb an einer Behandlungsstelle anzubieten.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach Anspruch 18, wobei der Laser einer Rubinlaser ist.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalteinrichtung eine torgesteuerte Halbleitereinrichtung umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Strahlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Betreiben einer Blitzlampe in einem Standby-Modus, in dem durch die Blitzlampe ein relativ niedriges Niveau einer kontinuierlichen Entladung geschaffen wird.
Strahlungssystem mit einer Strahlungseinrichtung (1, 9, 20), umfassend einen Eingang (2), der über einen steuerbaren Schalter (4) selektiv mit einer bei Betrieb an eine Spannungsquelle V_s anschließbaren kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) verbunden werden kann, wobei der steuerbare Schalter (4) operativ geschlossen werden kann, um in Verbindung mit der Entladung von Energie aus der kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) eine Zufuhr von Strom (i) zu dem Eingang (2) der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) zu beginnen, um die Erzeugung eines Strahlungsenergie-Impulses (E_D, t_O) mit einer Energie bis hin zu einer maximalen Energie zu bewirken; wobei das Strahlungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass der steuerbare Schalter (4) betätigbar ist, um den Strahlungsenergie-Impuls durch die Beendigung der Stromzufuhr zu dem Eingang (2) der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) an einem Punkt vor einer vollständigen Entladung der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zu beenden, und dass die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung zwischen dem Drei- und Vierfachen der maximalen Energie liegt, die pro Impuls abgegeben werden muss.
Strahlungssystem nach Anspruch 22, wobei die Strahlungseinrichtung eine Blitzlampe (9) umfasst, die mit dem Eingang (2) derart verbunden ist, dass der Strom i durch die Blitzlampe abgegeben wird.
Strahlungssystem nach Anspruch 22 oder 23, ferner umfassend eine Einrichtung für die Wahl einer an die kapazitive Energiespeichereinrichtung anzulegenden Spannung, wobei die Spannung repräsentativ ist für eine gewünschte Energieübertragungsrate zur Strahlungseinrichtung (1, 9, 20).
Strahlungssystem nach Anspruch 22, 23 oder 24, wobei die gesamte gespeicherte Energie in der kapazitiven Energiespeichereinrichtung eine Leistung widerspiegelt, die während eines Strahlungsenergie-Impulses von der Strahlungseinrichtung erbracht werden muss.
Strahlungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei ein Strahlungsenergie-Impuls derart vorgesehen ist, dass dieser eine zu Beginn insgesamt gespeicherte Energie der kapazitiven Energiespeichereinrichtung um nicht mehr als ein Drittel verringert.
Strahlungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 26, ferner umfassend: – eine Einrichtung (5, 6) zur Ermittlung eines der Strahlungseinrichtung zugeführten Energiebetrages; – eine Einrichtung (8) zur Einstellung eines gewünschten Energiebedarfs für den Strahlungsenergie-Impuls (E_D, t_D); und – eine Einrichtung (6) zum Steuern der Schalteinrichtung, um den gewünschten Energiebedarf in Reaktion auf den ermittelten Betrag der der Strahlungseinrichtung zugeführten Energie bereitzustellen.
Strahlungssystem nach Anspruch 22, wobei der steuerbare Schalter mit einer für seine Betätigung angeordneten Steuereinheit gekoppelt ist, wobei das Strahlungssystem ferner umfasst: – eine Einrichtung (13, 14) zur Eingabe eines variablen Ausgangsenergie-Bedarfswertes (E_D), der repräsentativ ist für die von einem Verbraucher geforderte Energie, die als ein Strahlungsenergie-Impuls von der Strahlungseinrichtung abzugeben ist, in die Steuereinheit (6); – eine Einrichtung (13, 14) zur Eingabe eines variablen Bedarfswertes für die Ausgangsimpulsdauer (t_D) entsprechend der von einem Verbraucher geforderten Impulsdauer des Strahlungsenergie-Impulses in die Steuereinheit; – wobei die Steuereinheit (6) für die Steuerung eines voraussichtlichen Spannungswertes (V_E) betreibbar ist, der repräsentativ ist für eine Spannung, auf welche die kapazitive Energiespeichereinrichtung (3) geladen werden muss, um zu ermöglichen, dass die Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) elektrischen Strom erhält, der ausreicht, damit die tatsächlichen Werte der Ausgangsenergie und der Ausgangsimpulsdauer (E_O, t_O) des Strahlungsenergie-Impulses jeweils im wesentlichen dem Ausgangsenergie-Bedarfswert (E_D) und dem Bedarfswert für die Ausgangsimpulsdauer (t_D) entsprechen; – einen Ladekreis (7), der betreibbar ist für das Laden der kapazitiven Energiespeichereinrichtung (3) auf eine dem voraussichtlichen Spannungswert entsprechende Speisespannung V_s; – einen Trigger (15), der betreibbar ist für das Schließen des steuerbaren Schalters (4), um eine Zuleitung von Strom (i) zu dem Eingang der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) zu beginnen; und – wobei die Steuereinheit (6) betreibbar ist zum öffnen des steuerbaren Schalters, um den resultierenden Strahlungsenergie-Impuls zu beenden, so dass die Zufuhr von Strom zu dem Eingang (2) der Strahlungseinrichtung (1, 9, 20) vor einer vollständigen Entladung der Energiespeichereinrichtung beendet wird.