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Röntgenanlage mit gittergesteuerter Schaltröhre Es ist bekannt, in
den Stromkreis der Röntgenröhre eines Röntgenapparates eine gittergesteuerte Schaltröhre
einzubauen und diese Schaltröhre sowohl zum Abschalten als auch zum Konstanthalten
der an der Röntgenröhre liegenden Hochspannung zu verwenden. Bei einer derartigen
Röntgenanlagen treten aber verschiedene Nachteile auf, die besonders dadurch bedingt
sind, daß die Schaltröhre in dem einen Fall so betrieben werden soll, daß sie möglichst
viel @ Strom bei geringem Spannungsabfall durchläßt und in dem anderen Falle bei
voller Betriebsspannung den Strom unterbricht. Man ist also gezwungen, entweder
für das völlige Sperren des Hochspannungsstromes eine sehr große negative Gitterspannung
zu verwenden, die bei der Konstruktion der Schaltröhre Schwierigkeiten bereitet,
oder für den Stromdurchlaß durch die Schaltröhre eine positive Gitterspannung zu
verwenden. -Da aber bei Verwendung einer positiven Gitterspannung in dem Gitterkreis
der Schaltröhre elektrische Leistung umgesetzt wird, muß hierbei die Stromquelle;
an der die konstante Spannung abgenommen werden soll, stärker bemessen werden, damit
deren Spannung auch bei Stromentnahme konstant bleibt.
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Bisher wurde das Abschalten der Hochspannung mit Hilfe einer gittergesteuerten
Schaltröhre in der Hauptsache nur für solche Röntgenapparate vorgesehen, bei denen
die Röntgenröhre von einem Kondensator gespeist wird. Will man nun die gleiche Schaltungsanordnung
auch bei einem Transformatorappara-t anwenden, dann stößt man auf eine weitere Schwierigkeit.
Durch das plötzliche Abschalten der Hochspannung mit der Schaltröhre entstehen bei
Transformatorapparaten infolge der Selbstinduktion der Transformatorwicklungen sehr
hohe überspannungen, die für die ganze Anlage gefährlich sein können.
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Durch die varliegende Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
Die Erfindung betrifft eine Röntgenanlage, bei der eine gittergesteuerte
Schaltröhre
mit der Röntgenröhre in Reihe liegt. Erfindungsgemäß wird bei einer solchen Röntgenanlage
zur Beendigung der Röntgenaufnahme die Spannung an der Röntgenröhre mit Hilfe der
gittergesteuerten Schaltröhre bei (von Durchgriffsänderungen abgesehen) gleichbleibender
Röhrenstromstärke nur so weit herabgesetzt, daß keine bildgebende Röntgenstrahlung
mehr erzeugt werden kann. Das Abschalten des Röntgenapparates erfolgt unmittelbar
nach der Herabsetzung der Spannung an der Röntgenröhre mit an sich bekannten Mitteln
zwangsläufig. Mit der neuen Röntgenanlage können somit auch bei Verwendung eines
Hochspannungstransformators als Spannungsquelle kurzzeitige Röntgenaufnahmen geschaltet
werden, ohne daß gefährliche Überspannungen auftreten. Für das rasche Abschalten
der Röntgenstrahlung wird im Hochspannungsstromkreis der Röntgenröhre lediglich
eine Leistungsverschiebung vorgenommen. Für das kurz darauf folgende Abschalten
des Apparates können die bisher verwendeten mechanischen Schalteinrichtungen dienen.
Besonders vorteilhaft ist es, daß man bei der neuen Röntgenanlage für die Steuerung
der auch für die Regulierung und Konstanthaltung der an der Röntgenröhre liegenden
Hochspannung verwendeten Schaltröhre allein mit negativen Gitterspannungen auskommt.
Die Schaltröhre sowie die Einrichtungen für deren Betrieb können einfacher gebaut
sein.
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Für eine Röntgenanlage, bei der die Röntgenröhre von einem Kondensator
gespeist wird, bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß die Einrichtung
für die Regulierung und Konstanthaltung der Spannung an der Röntgenröhre sehr einfach
wird, da für die Steuerung der gittergesteuerten Schaltröhre keine nennenswerte
Leistung benötigt wird. An Stelle der Abschaltung des Röntgenapparates vom letz
können hierbei nach Herabsetzung der Spannung an der Röntgenröhre die beiden Pole
des Kondensators zwangsläufig kurzgeschlossen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Röntgenanlage nach der Erfindung ist
in Fig. i dem Schaltbild nach schematisch wiedergegeben. Hierbei ist die gittergesteuerte
Schaltröhre i mit der Röntgenröhre 2 in Reihe geschaltet. Der Hochspannungserzeuger
3, der aus einem Hochspannungstransformator oder aus einem mit Gleichrichterröhren
zusammengebauten Hochspannungstransformator bestehen kann, ist über ein Schütz q.
an die Netzleitungen 5 angeschlossen. Die Steuerung der Schaltröhre i erfolgt über
eine die beiden Verstärkerröhren 6, 7 aufweisende Verstärkereinrichtung, die ihrerseits
durch eine Spannung gesteuert wird, die sich aus einer gegenüber der Kathode 8 der
Verstärkerröhre 6 positiven und einer gegenüber dieser Kathode negativen Spannung
-zusammensetzt. Die positive Teilspannung wird dabei an dem an die Batterie 9 angeschlossenen
Spannungsteiler io und die negative Teilspannung an dem parallel zur Röntgenröhre
2 geschalteten Spannungsteiler i 1 abgenommen. In den Gitterstromkreis der Verstärkerröhre
6 ist ein empfindliches Relais 12 eingebaut, das über einen Hilfsstromkreis 13 durch
ein in den Stromkreis der Röntgenröhre geschaltetes mAs-Relais 1 ¢ gesteuert wird
und für die Umschaltung der an dem Spannungsteiler io abgenommenen positiven Teilspannung
dient. Solange der Hilfsstromkreis 13 durch das ntAs-Relais 14 noch nicht eingeschaltet
ist, wird das Relais 12 durch die Kraft der Feder 15 in der gezeichneten Schaltstellung
gehalten, in der der Kontakt 16 geschlossen und der Kontakt 17 geÖftnet ist. Bei
dieser Schaltstellung kann die Spannung an der Röntgenröhre durch Verschiebung des
beweglichen Stromabnahmekontaktes 18 an dem Spannungsteiler i o beliebig eingestellt
werden. Eine Verkleinerung der positiven Teilspannung im Gitterstromkreis der Verstärkerröhre
6 durch Verschieben des Stromabnahmekontaktes 18 in Richtung nach dem fest angeordneten
Stromabnahmekontakt i9 bedingt eine Abnahme des Gitterpotentials der Verstärkerröhre
6. Der in dem Anodenstromkreis 2o dieser Verstärkerröhre über den Widerstand 21
fließende Strom und damit der Spannungsabfall an diesem Widerstand werden kleiner.
Damit wird aber das Gitterpotential der Verstärkerröhre ; positiver, und über den
Widerstand 22 im Anodenstromkreis 23 der Verstärkerröhre 7 fließt ein größerer Strom,
wodurch das Gitterpotential der Schaltröhre i absinkt,' d. h. der innere Widerstand
dieser Röhre wird größer, und die Spannung an der Röntgenröhre 2 wird kleiner.
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Die selbsttätige Kontstanthaltung der Spannungen der Röntgenröhre
bei jedem beliebig eingestellten Spannungswert an dem Spannungsteiler i o wird durch
die Änderung der an dem Spannungsteiler i i abgenommenen negativen Teilspannung
bewirkt. Nimmt man an, daß die Spannung an der Röntgenröhre 2 aus irgendeinem Grunde
größer geworden ist, dann ist die an dem Spannungsteiler i i abgenommene negative
Teilspannung ebenfalls größer und das Gitterpotential der Verstärkerröhre 6 niedriger
geworden. Dies würde aber in. der oben geschilderten Weise eine Zunahme des inneren
Widerstandes der Schaltröhre i und damit eine Abnahme der an der Röntgenröhre 2
liegenden Spannung zur Folge haben. Bei entsprechender Bemessung des Spannungsteilers
i i oder bei geeigneter Wahl der Stromabnahmestelle 24 an dem
Spannungsteiler
i i kann erreicht werden, daß die Spannung an der Röntgenröhre 2 selbsttätig konstant
gehalten wird.
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Bei der neuen Röntgenanlage ist es von großem Vorteil, daß für die
Steuerung der Schaltröhre i nur negative Gitterspannungen verwendet werden. Hierdurch
ist es erstmöglich geworden, die gittergesteuerte Schaltröhre i mit einfachen und
verhältnismäßig billigen Mitteln zu betreiben. Dieser Vorteil wirkt sich selbstverständlich
auch bei solchen Röntgenanlagen günstig aus, bei denen die Abschaltung der Spannung
an der Röntgenröhre auf eine andere Weise als in diesem Ausführungsbeispiel vorgenommen
wird.
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Sobald der Hilfsstromkreis 13, beispielsweise nach Beendigung einer
Röntgenaufnahme, durch das mAs-Relais 14 geschlossen wird, erhält die Spule 25 des
Relais 12 über die Stromquelle 26 Strom, und das empfindliche Relais 12 wird sofort
betätigt. Die an dem Spannungsteiler io abgenommene positive Teilspannung wird dabei
von einem höheren auf einen niedrigeren Wert umgeschaltet, wodurch die Spannung
an der Röntgenröhre so klein wird (beispielsweise 2o kV), daß in der Röntgenröhre
keine bildgebende Röntgenstrahlung mehr erzeugt werden kann. Statt des mAs-Relais
14 kann selbstverständlich auch ein Zeitrelais, ein Dosismesser oder eine sonstige
Einrichtung zur Begrenzung der Belichtungszeit verwendet werden. In den Hilfsstromkreis
13 ist noch parallel zu der Spule 25 die Spule 27 eines Relais 28 eingebaut, durch
das der Stromkreis 29 für die Betätigungsspule 3o des Netzschützes 4unterbrochen
werden kann. Obwohl die Spule 27 zur gleichen Zeit wie die Spule 25 vom Strom durchflossen
wird, findet die Abschaltung des Apparates durch das Schütz 4 erst nach einer gewissen
Verzögerungszeit statt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Röntgenanlage ist in Fig.2
dem Schaltbild nach schematisch wiedergegeben. Für die Bezeichnung entsprechender
Teile sind hierbei die gleichen Ziffern gewählt wie in dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. i. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird gezeigt, wie die Herabsetzung der
Spannung an der Röntgenröhre nach erfolgter Röntgenaufnahme trägheitslos vorgenommen
werden kann. Zu diesem Zweck ist in den Gitterstromkreis der Verstärkerröhre 6 ein
regelbarer Ohmscher Widerstand 31 eingeschaltet, dessen Stromabnahmekontakt
32 bei der Einstellung der Röntgenröhrenspannung an dem Spannungsteiler io mit Hilfe
eines Kupplungsbügels 33 zwangsläufig mitbewegt wird und der zugleich in den Anodenstromkreis
34 einer gittergesteuerten Gas-oder Dampfentladungsröhre 35 eingebaut ist,. die
durch das in den Stromkreis der Röntgenröhre beschaltete itt#,1s-1Zelais 14 gesteuert
«zrd. In den Anodenstromkreis 34 der Entladungsröhre 35 ist außerdem die Spule 36
des für die Abschaltung des Röntgenapparates vom Netz bestimmten Schützes 4 eingebaut.
In dem Augenblick, in dem das inAs-Relais 14 nach Beendigung einer Röntgenaufnahme
anspricht, wird die Entladungsröhre 35 stromdurchlässig,» und der Widerstand
31 wird in bezug auf den Gitterstr omkreiß der Verstärkerröhre 6 zu einem
Spannungsteiler. Die an diesem Spannungsteiler abgegriffene, in dem Gitterstromkreis
der Verstärkerröhre 6 wirkende Spannung ist der an dem Spannungsteiler io abgegriffenen
positiven Teilspannung entgegengerichtet. Da diese beiden entgegengerichteten Spannungen
gemeinsam reguliert werden, stellt ihre Differenz bei jeder Einstellung der zwangsläufig
bewegten Stromabnahmekontakte 18 und 32 stets einen konstanten Wert dar. Dieser
Wert entspricht dem Wert der in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i nach der Umschaltung
des Relais 12 an dem Spannungsteiler i o abgenommenen positiven Teilspannung. Die
Abschaltung des Röntgenapparates vom Netz wird bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 ebenfalls unmittelbar nach der Herabsetzung der Spannung an der Röntgenröhre
zwangsläufig ausgeführt. Die Spule 36 des Netzschützes 4 wird gleichzeitig mit dem
Widerstand 3 i vom Anodenstrom der Entladungsröhre 35 durchflossen. Die Abschaltung
ist aber erst nach einer gewissen Verzögerungszeit beendet. Diese Verzögerung macht
sich nicht störend bemerkbar, da während dieser Zeit keine Röntgenstrahlen erzeugt
werden.
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In besonderen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Röntgenaufnahme
in einem ganz bestimmten Augenblick oder in einer bestimmten Phasenlage der Netzspannung
beginnen zu lassen, was beim Schalten mit einem mechanischen Schütz schwierig ist.
Bei der neuen Röntgenanlage ist dies leicht zu erreichen. Man muß nur vor dem Einschalten
des Schützes ¢ die Umschaltung der im Gitterstromkreis der Verstärkerröhre 6 wirkenden
positiven Teilspannung auf den kleineren Spannungswert vornehmen und dafür sorgen,
daß das mAs-Relais und die Auslösespule für das Schütz 4 dabei überbrückt werden.
Beim Einschalten der Röntgenanlage durch das Schütz 4 liegt dann an der Röntgenröhre
zunächst nur eine Spannung von etwa 2o kV, bei der noch keine Röntgenstrahlen erzeugt
werden. Die Umschaltung der Spannung an der Röntgenröhre auf die Aufnahmespannung
kann sodann in dem gewünschten Augenblick mit Hilfe der Schaltröhre i durch Änderung
der Gitterspannung der Verstärkerröhre 6 trägheitslos ausgeführt werden.