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Verfahren zur Herstellung von Röntgenaufnahmen Es ist ein Verfahren
zur Herstellung von Röntgenaufnahmen bekannt, bei dem ein mittels einer Ladeeinrichtung
aufgeladener Kondensator über die Röntgenröhre zur Entladung gebracht wird und die
Ladeeinrichtung während der Entladung des Kondensators Strom n4chliefert. Dieses
Verfahren vereinigt die Vorzüge des Kondensatorapparates mit denjenigen des Transformatorapparates.
Der Kondensatorapparat hat die Eigenschaft, daß er kurzzeitig sehr hohe Energien
liefert, für Langzeitaufnahmen aber weniger geeignet ist, weil die verfügbare Strommenge
(mAs-Produkt) durch die Größe des Kondensators beschränkt ist. Dagegen liefert der
Transformatorapparat eine unbeschränkte Strommenge, ist aber für kurzzeitige Hochleistung
nur dann geeignet, wenn der Transformator besonders stark bemessen ist. Bei dem
bekannten Verfahren erfolgt die Speisung der Röntgenröhre in folgender Weise: Während
des ersten Teils der Aufnahmezeit entlädt sich der Kondensator über die Röntgenröhte,
ohne daß die Ladeeinrichtung merklich Strom nachliefert. Dieses Verhältnis ändert
sich immer mehr, bis nach einer gewissen Zeit der Kondensator nur noch als Glättungselement
wirkt, d. h. pro Periode nicht mehr Strom .abgibt, als er aufnimmt. In diesem Zustand
wirkt also die Ladeeinrichtung (Transformator und Gleichrichter) allein, d. h. der
Apparat arbeitet genau so wie ein normaler Transformatorapparat. Bekanntlich ist
aber die Ladeeinrichtung eines Kondensatorapparates, und das ist gerade der Vorteil
dieses Apparates, nur sehr schwach bemessen, und deshalb ist der Spannungsabfall
im Transformator, nachdem der Kondensator entladen ist, besonders groß. Das hat
zur Folge, daß die Spannung an der Röntgenröhre am Ende der Entladung wesentlich
kleiner ist als am Anfang. Für die Röntgenaufnahme ist dies ein großer Nachteil,
weil die von der Röntgenröhre gelieferte Strahlungsenergie und damit die Schwärzung
des Röntgenbildes in starkem Maße von der Röhrenspannung
abhängt.
Würde man aber, um den Spannungsabfall zu verringern, den Transformator der Ladeeinrichtung
stärker bemessen, so würde man damit gerade den Hauptvorteil des Kondensatorapparates
aufgeben.
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Gemäß der Erfindung lassen sich die geschilderten Nachteile dadurch
vermeiden, daß die Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung während der Entladung höher
ist als der Höchstwert der Kondensatorladespannung. Beispielsweise wird zu diesem
Zweck die Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung beim Beginn der Entladung um einen
bestimmten Betrag erhöht. Der Vorteil dieses Verfahrens wird an Hand der Abb. i
deutlich, in der die Abhängigkeit der Kondensatorspannung (1cV) von der Strommenge
(mAs-) dargestellt ist.
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Es ist angenommen, daß der Kondensator auf einen Höchstwert der Spannung
von iookV aufgeladen wird und dabei eine Strommenge von 400 mAs aufnimmt. Wenn die
Ladeeinrichtung während der Entladung keinen Strom nachliefert, so sinkt die Spannung
des Kondensators bei der Entladung über die Röntgenröhre entsprechend der Geraden
A ab und wird nach Entnahme von 400 mAs zu Null. Wenn aber die Ladeeinrichtung während
der Entladung angeschlossen bleibt, so sinkt die Kondensatorspannung nur so viel
ab, als dem Spannungsabfall im Transformator der Ladeeinrichtung bei der dauernd
entnommenen Stromstärke entspricht. Wird dieser Spannungsabfall beispielsweise zu
30 kV angenommen, so verläuft die Kondensatorspannung nach der Kurve B, d.
h. sie sinkt bis zu 70 kV ab. Wenn nun aber entsprechend der Erfindung die
Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung während der Entladung um 2o 1.V auf i2o kV
erhöht ist, so sinkt die Kondensatorspannung und damit die Röntgenröhrenspannung
lediglich um io kV von ioo 1cV auf 9o kV ab, wie die Kurve C zeigt. Der Unterschied
zwischen der Anfangsspannung und der Endspannung ist also bedeutend kleiner als
bei dem bisher bekannten Verfahren.
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Wenn man außerdem, wie es an sich bekannt ist, die Röntgenstromstärke
während der Entladung, beispielsweise durch Änderung der Heizung der Röntgenröhre
oder des Potentials einer in der Röntgenröhre eingebauten Steuerelektrode allmählich
verringert, so kann man durch richtige Bemessung der Spannungserhöhung der Ladeeinrichtung
bei Beginn der Entladung erreichen, daß die Spannung an der Röhre konstant bleibt
und man trotzdem mit einer verhältnismäßig schwach bemessenen Ladeeinrichtung auskommt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung. bei der die Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung
beim Beginn der Entladung um einen bestimmten Betrag erhöht wird, ist in der Abb.2
der Schaltungsanordnung nach schematisch dargestellt.
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Die Röntgenröhre i wird von den beiden Kondensatoren 2 und 3 gespeist,
die von dem Hochspannungstransformator .4 über die Ventilröhren 5 und6 in Liebenow-Greinacher-Schaltung
aufgeladen werden. Das Einschalten des Röntgenröhrenstromes erfolgt über die gittergesteuerte
Entladungsröhre 7 dadurch, daß mittels des Schalters 8 die positive Spannung der
Spannungsduelle 9 an das Gitter der Entladungsröhre 7 gelegt wird. Der Hochspannungstransformator
d. wird von dem am Netz io liegenden Vortransforinator i i gespeist, und der Primärstrom
des Hochspannungstransformators 4 fließt über die Sekundärwicklung 12 eines Zusatztransformators
13. Der Schalter 1.4, der den Zusatztransformator 13 einschaltet, ist mit dem Schalter
8 über die Stange i 5 gekuppelt, so daß der Zusatztransformator 13 mit dein Beginn
der Entladung der Kondensatoren 2 und 3 eingeschaltet wird, d. h. in diesem Augenblick
wird die Leerlaufspannwig der Ladeeinrichtung um die Spannung des Zusatztransformators
13 erhöht.
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Das Ausmaß der notwendigen Spannungserhöhung der Ladeeinrichtung ist
abhängig von dem Spannungsabfall der Ladeeinrichtung, d. h. von der Röhrenstromstärke.
Aus diesem Grunde ist das Regelglied 16. das die Spannung des Zusatztransformators
13 regelt, über die Stange 17 mit dem Regelglied 18 des Widerstandes i9 gekuppelt,
der im Primärstromkreis des Heiztransformators 2o der Röntgenröhre i liegt. Dadurch
ist erreicht, daß bei jeder Röhrenstromstärke, insbesondere am Ende der Entladung,
der Spanmin gsabfall im Hochspannungstransforinatord ganz oder, falls erwünscht,
teilweise kompensiert wird.
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Es ist auch schon eine Einrichtung bekannt geworden, bei der zum Zwecke
einer schnellen Aufladung des Kondensators die Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung
bereits während der Ladung des Kondensators höher ist als der Höchstwert der Kondensatorladespannung
und die Ladeeinrichtung bei Überschreitung dieses Höchstwertes selbsttätig ausgeschaltet
wird. Eine solche Einrichtung ermöglicht eine besonders günstige Anwendung des Erfindungsgedankens
in folgender Weise: Die Ladeeinrichtung wird sowohl während der Ladung als auch
während der Entladung des Kondensators bei Überschreitung des Höchstwertes der Kondensatorladespannung
selbsttätig ausgeschaltet und außerdem
selbsttätig wieder eingeschaltet,
wenn die Kondensatorladespannung um einen bestimmten Betrag unter den Höchstwert
gesunken ist.
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Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist aus den Abb. 3 und q.
ersichtlich.
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In der Abb.3 ist die Abhängigkeit der Spannung U von der Zeit
t dargestellt. Die Leerlaufspannung der Ladeeinrichtung ist mit UL und der
Höchstwert der Kondensatorladespannung mit Uli bezeichnet. Die Ladung des Kondensators
findet in dem Zeitraum to t2 und die Röntgenaufnahme in dem Zeitraum t@-t3 statt.
Die Ladung beginnt im Zeitpunkt f., und im Zeitpunkt t, ist der Kondensator auf
den Höchstwert UK der Kondensatorladespannung aufgeladen. Die Kurve L der Ladung
würde weiter ansteigen, wie gestrichelt gezeichnet ist, wenn nicht im Zeitpunkt
t, die Ladeeinrichtung abgeschaltet würde. Da dies jedoch der Fall ist, sinkt die
Spannung wieder ab, bis der bestimmte Mindestwert der Spannung Uhr erreicht
ist und die Ladeeinrichtung wieder eingeschaltet wird. Dieses Spiel wiederholt sich
nun, bis im Zeitpunkt t. die Röntgenaufnahme beginnt. (Der Unterschied zwischen
den Spannungen UK und U,Ar beträgt zweckmäßigerweise etwa i °/o der Kondensatorladespannung).
Im Fall der Abb.3 ist angenommen, daß dem Kondensator während der Aufnahme nur wenig
Strom entnommen wird. Eine Änderung tritt somit bei Beginn der Aufnahme nur insoweit
ein, als die Kondensatorspannung beim Ausschalten der Ladeeinrichtung schneller
aufeinanderfolgt als während des Ladevorganges. Würde die Ladeeinrichtung nicht
abgeschaltet, so würde die Ladespannung entsprechend der Kurve L, ansteigen bis
zu dem Wert ULI, der durch den Spannungsabfall UA in der Ladeeinrichtung
bestimmt ist.
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Bei der Abb. q. ist angenommen, daß dem Kondensator während der Röntgenaufnahme
eine große Strommenge entnommen wird. Infolgedessen wird die Spannung des Kondensators
bei Beginn der Röntgenaufnahme im Zeitpunkt t., entsprechend der Kurve L@ bis zum
Spannungswert UL2 absinken, da der Spannungsabfall U4 erheblich größer ist als im
Fall der Abb. 3. Die Ladeeinrichtung ist im Fall der Abb. d. während der Röntgenaufnahme
ununterbrochen eingeschaltet. Die Kondensator-Spannungskurve L2 . während der Röntgenaufnahme
entspricht der Kurve C im Fall der Abb. i.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit der Wirkungsweise
gemäß den Abb. 3 und ¢ ist in. der Abb. 5 wiedergegeben.
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Die Röntgenröhre 21 wird von den Kondensatoren 22 und 23 gespeist,
die von dem Hochspannungstransformator 2q. über die Ventilröhren 25 und 26 in Liebenow-Greinacher-Schaltung
aufgeladen werden. Im Primärstromkreis des Hochspannungstransformators 24. liegt
das Schütz 27, das zum Ein- und Ausschalten der Ladeeinrichtung dient. In dem Stromkreis
des Magneten 28 des Schützes 27 liegt die gittergesteuerte Gas-oder Dampfentladungsröhre
29. Zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 29 liegen in Reihe eine negative
Gittervorspannung, die von dem Spannungsteiler 3o der Spannungsquelle 31 abgegriffen
wird, sowie eine positive Spannung, die von einem parallel zudem Kondensator 22
und 23 liegenden Spannungsteiler 32 abgenommen wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung
ist folgende: Sobald die Kondensatoren 22 und 23 auf die Spannung UI, (Abb. 3 und
q.) aufgeladen sind, ist die Spannung am Spannungsteiler 32 so groß, daß die gittergesteuerte
Gas- oder Dampfentladungsröhre 29 zündet und das Schütz 27 die Ladeeinrichtung ausschaltet.
Zugleich mit dem Ausschalten des Schützes 27 wird rriittels eines Schalters 33,
der über die Stange 3.4 mit dem Schütz 27 gekuppelt ist, die negative Gittervorspannung
der Spannungsquelle 31 verringert, so daß die Röhre 2,9 den Stromdurchgang
erst wieder sperrt, wenn die Spannung an dein Spannungsteiler 32 bis auf den Wert
U41 abgesunken ist. Die Röhre 29 unterbricht dann den durch den Magneten 28 fließenden
Strom, wodurch die Ladeeinrichtung über das Schütz 27 wieder eingeschaltet wird
und das Spiel von neuem beginnt. Die negative Gittervorspannung kann mittels des
Regelgliedes 35 verändert werden: In manchen Fällen ist es zweckmäßig, mittels des
Schalters 33 nicht den Betrag der negativen Gittervorspannung, sondern den Abgriff
an dem Spannungsteiler 32 umzuschalten.