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Röntgenanlage, insbesondere für die Materialuntersuchung
Röntgenanlagen
für die therapeutische Behandlung oder für die Materialuntersuchung sind im allgemeinen
derart aufgebaut, daß sich die Röntgenröhre in einem abgegrenzten, durch V!erschlußvorrichtungen
(Türen, Klappen, Fenster od. dgl.) zulänglichen Bestrahlungsraum befindet. Der Bedienungsstand
befindet sich außerhalb dieses abgegrenzben. Raumes, und der Hochspannungserzeuger
für die Röntgenröhre wird je nach der Größe des Bestrahlungsraumes innerhalb oder
außerhalb desselben aufgestellt. Ein solcher Aufbau ist auf dem Gebiete der M atenialuntersuchung
allgemein üblich.
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Für die Reihenuntersuchung großer Werkstücke sind z. B. große, durch
Türen betretbare Räume vorhanden, während der Bestrahlungsraum für kleine MTerlstücke
meistens nur in der Form eines Durchleuchtungskastens oder Pultes ausgebildet ist,
wobei die Prüflæingetdurch Fenster oder Klappen in diesen Raum eingebracht werden.
Aus Sicherheitsgründen ist bei solchen bekannten Anlagen dafür gesorgt, daß eine
Öffnung der Türen oder Klappen während der Bestrahlung der Prüflinge zum sofortigen
Abschalten der Röntgenstrahlung führt, damit eine in den Bestrahlungsraum durch
die Tür eintretende Person oder eine durch eine Klappe in den Durchleuchtungskasten
eingeführte Hand nicht in den Bereich der Röntgenstrahlung kommt. Dieses wird im
allgemeinen dadurch bewirkt, daß vermittels elektrischer Hilfskontakte an den Türen
oder Klappen der Hochspannungserzeuger für die Röntgenröhre gewöhnlich primärseitig
abgeschaltet wird. Die gleichen Notwendigkeiten gelten für
etwaige
in den Bestrahlungsraum führende Fenster, wenn diese zum Öffnen eingerichtet sind.
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Diese Einrichtungen genügen zwar den erforderlichen Sicherheitsbestimmungen,
haben aber den großen Nachteil, daß der Prüfer gezwungen ist, die Wiedereinschaltung
am Bedienungsstand vorzunehmen, Ider in den meisten Fällen vom Prüfstand räumlich
getrennt ist. Dieses Verfahren ist besonders bei der Massendurchleuchtung von Werkstücken
sehr zeitraubend und verlangt vom Prüfer eine doppelte Aufmerksamkeit, da er die
Wiedereinstellung auf die vorherigen Betriebswerte mit ebensolcher Sorgfalt durchführen
muß wie die Prüfung selbst. Diese Mühe läßt sich nicht durch eine momentane Wiederschließung
des Hochspanr nungsschalters umgehen, da die bei solchen Anlagen notwendigen Betriebsspannungen
ein solches Vorgehen verbieten.
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Es gibt zwar ein Verfahren, um diese außerordentlich großen leerzeiten
zu beseitigen. Bei diesem ist an der Röntgenstrahlenaustrittsöffnung der Röhre eine
bewegliche Bleiblende angeordnet, die sich vor die Öffnung schiebt, wenn der Prüfer
den Bestrahlungsraum öffnet, und sie wieder freigibt, wenn der Raum wieder geschlossen
wird. Bei dieser Methode kann die Prüfung unmittelbar fortgesetzt werden. Dieses
Verfahren erfordert jedoch einen beträchtlichen zusätzlichen mechanischen,Aufwand.
Besonders bei Stabanodenröhren, die zum Einführen in enge Offnungen von Werkstücken
gebaut sind und bei denen großer Wert auf geringen Durchmesser des Anodenrohres
gelegt werden muß, ist dies undurchführbar, da der Anbau einer solchen Blendenanordnung
zu einer untragbaren Durchlnesservergrößerunig führt. Gerade diese Röhren aber werden
heute in steigendem Maße angewendet.
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Die notwendige Dicke der Bleiblende ist außerdem bekanntlich von der
Spannungshöhe abhängig.
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Wenn man in Zukunft noch mehr mit Spannungen über I50 kV arbeiten
muß, werden Größe und Gewicht der beweglichen Blendenvorrichtung so zunehmen und
dann zu solchen Schwierigkeiten führen, daß die Ausbildung des Bewegungsmechanismus
z. B. bei Röhrenspannungen von über 300 kr überhaupt in Frage gestellt ist. Auf
der anderen Seite bleibt dabei die Röhre dauernd belastet, was aus Gründen der Schonung
durchaus unerwünscht ist.
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Die geschilderten Nachteile lassen sich nun durch die Erfindung beseitigen.
Die Leerlaufzeit wird durch diese während der Prüfung auf einen ganz minimalen Betrag
herabgesetzt, ohne daß dabei der Prüfer in seiner Aufmerksamkeit von seiner eigentlichen
Prüftätigkeit abgelenkt wird. Bei der Röntgenanlage nach der Erfindung, die insbesondere
für die Materialuntersuchung dient und einen abgegrenzten Bestrahlungsraum aufweist,
der durch nicht begehbare (Klappen, Fenster) und gegebenenfalls begehbare (Türen)
Verschlußvorrichtungen zugänglich ist, und bei der Sicherheitsvorrichtungen vorhanden
sind, die beim Öffnen einer der Verschluß vorrichtungen des Bestrahlungsraumes die
Röntgenröhre in einer solchen Zeit spannungslos machen, daß der Strahlenschutz sichergestellt
ist, besteht 1das Erfinderische im wesentlichen in einer solchen Ausgestaltung,
daß die Sicherheitsvorrichtungen beim Schließen der Verschlußvorrichtung möglichst
schnell selbsttätig die ursprünglich eingestellten Betriebswerte wiederherstellen.
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Bei einer Betätigung der Verschlußvorrichtung, z. B. des Durchleuchtungsfensters,
wird dann also die Prüfzeit nur um das tatsächlich erforderliche Maß verlängert,
und der Prüfer kann seine ganze Aufmerksamkeit auf seine eigentliche Aufgabe richten,
da er bei der Prüfung keinerlei Schaltmaßnahmen am Bedienungsstand auszuführen hat,
wenn er das Beobachtungsfenster wieder schließt. Wenn ein Prüfer am Tage 8 Stunden
lang prüft und Prüflinge mit einer großen Fehlerhäufigkeit vor sich hat, ist der
Nutzen der erfindungsgemäßen Anordnung sehr groß.
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Es ist notwendig, die Abschaltung der Röntgenröhre so durchzuführen,
daß die Strahlenschutzvorschriften, wie sie durch die gesetzlichen Röntgenanordnungen
festgelegt sind, erfüllt werden. In dem Stromkreis derjenigen Verschlußvorrichtungen,
die direkt im Strahlengang der Röntgenstrahlen liegen, werden daher Schaltschütze
eingeschaltet, die die Röntgenröhre augenblicklich spannungslos machen. Bei an anderen
Stellen vorgesehenen Verschlußvorrichtungen ist es dagegen zweckmäßig, die zur selbsttätigen
Wiedereinstellung auf die ursprünglichen B etriebswerte dienende Regelvorrichtung
auch zur Abschaltung der Röntgenröhre zu verwenden und damit ein besonderes Schaltschütz
einzusparen. Diese letztere Methode kann aber auch zur Abschaltung beim Öffnen einer
direkt im Röntgenstrahlenkegel befindlichen Verschlußvorrichtung verwendet werden,
wenn diese tMerschlußvorrichtung so angebracht ist, daß die Freigabe einer Öffnung
erst so verzögert gegenüber,dem Anfang der Öffnungsbewegung erfolgt, daß inzwischen
die Abschaltung der Röntgenröhre erfolgt ist.
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Auch wenn man nicht mit Durchleuchtung des Werkstückes arbeitet,
sondern die Prüfung durch Anfertigung von Aufnahmen vornimmt, wird der Erfindungsgegenstand
mit Verteil angewendet, besonders dann, wenn eine in der Anlngevorhandene Zeitschalteinrichtung
für die Bestrahlungsdauer beim Öffnen der Verschlußvorrichtung selbsttätig angehalten
und beim Wiederschließen aller V'erschlußvorrichtungen selbsttätig wieder freigegeben
wird, so daß die gewählte Bestrahlungsdauer durch das Bedienen der Verschlußvorrichtungen
nicht beeinflußt wird. Aus Sicherheitsgründen wird man eine Anlage gemäß der Erfindung
dadurch vervollkommnen, daß die Verschlußvorrichtungen, insbesondere die Türen des
Bestrahlungsraumes, eine eingeleitete Öffnungsbewegung selbsttätig, z. B. durch
eine Feder, bis zur vollen Öffnungsstellung weiterführen und dem Wiederschließen
einen merkbaren Widerstand entgegensetzen. Es wird dadurch verhindert, daß z. B.
ein Mann in einen im Betrieb befindlichen Bestrahlungsraum hineinläuft, dadurch
die Anlage zunächst abschaltet, daß durch Luft-
zug od. dgl. jedoch
die-Tür hinter ihm wieder zufällt und die Röntgenstrahlung wieder eingeschaltet
wird. Man kann die Einrichtung aber auch so treffen, daß die Verschlußvorrichtungen
nur von außen, z. B. durch Knebelgriffe, schließbar sind und daß erst bei Betätigung
dieser Griffe die Wiedereinschaltung ausgelöst wird. Statt dessen kann aber auch
ebenso noch ein besonderer Druckschalter vorgesehen werden, der sich am Prüfstand
befindet und erst nach dem Schließen der Verschlußvorrichtung die Einschaltvorrichtung
in Tätigkeit zu setzen ermöglicht. Es muß die Anlage natürlich so eingerichtet sein,
daß die Einschaltung überhaupt erst nach dem Schließen der letzten aller vorhandenen
V!erschlußvorrichtungen erfolgen kann. Besonders zweckmäßig ist es auch, die tSberwachungseinrichtung
für die Kühlung der Röntgenröhre in den Stromkreis der Verschlußvorrichtungen einzuschalten,
um für das Aussetzen der Kühlung eine Sicherheit zu haben. Die angegebenen Sicherheitsmaßnahmen
sind in gleicher Weise für begehbare und nichtbegehbare Verschlußvorrichtungen vorteilhaft.
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Als weitere Sicherheitsmaßnahmen können dann noch Signalvorrichtungen
für den Offnungs- und/ oder Schließzustand der Merschlußvorrichtungen am Bedienungsstand
der Anlage und/oder im Bestrahlungsraum angebracht werden.
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Für das selbsttätige Wiedereinschalten der Speisespannungsquelle
der Röntgenröhre beim Wiederschließen aller Verschlußvorrichtungen des Bestrahlungsraumes
bestehen verschiedene Möglichkeiten. Es kann beispielsweise im Bedienungsstand der
Röntgenanlage ein Hilfsmotor vorgesehen sein, der den primärseitigen Spannungswähler
des Hochspannungserzeugers derart betätigt, daß beim Wiederschließen aller Verschlußvorrichtungen
der Spannungswähler von Null aus selbsttätig auf den vorher eingestellten Wert heraufgeregelt
wird. Bei einer anderen Ausführung kann zwischen dem primärseitigen Spannungswähler
des Hochspannungstransformators und der Primärwicklung des Hochspannungstrafos eine
Relaisanordnung vorgesehen sein, die beim Öffnen der Verschlußvorrichtungen die
Verbindung zwischen dem Spannungswähler und der Primärseite des Hochspannungserzeugers
unterbricht und beim Wiederschließen der Verschlußvorrichtungen diese Verbindung
wieder schließt, wobei aber nun erst ein Strombegrenzungswiderstand eingeschaltet
wird, der nach Ablauf einer kürzeren Zeit überbrückt wird und die direkte Verbindung
herstellt. Die Relaisanordnung wird dabei in bekannter Weise durch Hilfskontakte
an den !7erschluß vorrichtungen gesteuert. Es kann darüber hinaus auch jedes andere
geeignete Verfahren zum selbsttätigen Wiedereinschalten der Speisespannungsquelle
der Röntgenröhre in Abhängigkeit von dem Schließungszustand der Verschlußvorrichtungen
des Bestrahlungsraumes angewendet werden.
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In der Abbildung ist eine schematische Ausführungsform einer größeren
Materialuntersuchungsanlage dargestellt. Die Röntgenröhre 1 befindet sich zusammen
mit dem Hochspannungserzeuger 2 in einem strahlengeschützten Raum 3, der eine Anzahl
von Verschlußvorrichtungen in Form von Türen und Fenstern aufweist. So sind Türen
4 und 5 zu beiden Seiten des Raumes vorhanden, um das zu untersuchende Werkstück
6 z. B. auf dem durch die strichpunktierte Linie 7 angegebenen Wege von außen in
den Raum einzuführen und wieder nach außen wegzuschaffen. Des weiteren ist eine
Tür 8 vorgesehen, die es dem Prüfer gestattet, den Bestrahlungsraum von seinem Platz
aus zu betreten, und schließlich ist am Arbeitsplatz g eine Klappe oder ein Fenster
IO vorhanden, das praktischerweise als Schiebevorrichtung ausgebildet ist und das
dazu dient, vom Prüfstand aus Bezeichnungen und Markierungen auf den erkannten Fehlerstellen
anzubringen. Dieses Fenster ist im vorliegenden Fall als Leuchtschirm ausgebildet.
Seitlich vom Prüfer befindet sich der BedienungssltandII, der zum Betrieb der Röntgenanlage
dient und in dem die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingebaut sind, durch die beim
Öffnen einer der Verschlußvorrichtungen 4, 5, 8 und IO die Anlage in einer solchen
Zeit ausgeschaltet wird, daß der Strahlenschatz sichergestellt ist. Zur Steuerung
dieser Vorrichtung sind an den Verschlußvorrichtungen Schalter 12 angeordnet, die
bezüglich der Türen 4, 5, 8 in einem Stromkreis' in Reihe geschaltet sind, so daß
erst mit dem 1Verschließen der letzteren Tür die Möglichkeit besteht, die Einschaltung
in Tätigkeit zu setzen. Das Fenster IO hat einen Schließkontakt I3, der in einem
gesonderten Kreis liegt, da beim Öffnen dieser Verschlußvorrichtung zur Sicherstellung
des Strahlenschutzes eine schnellere Abschaltung erforderlich ist als im Fall der
Türen. Wie schon dargelegt, wird die Ausschaltung bei Öffnen einer der Türen zweckmäßigerweise
gleich durch den Motor vorgenommen, der beim Schließen der letzten Verschlußvorrichtung
auch die Wiedereinschaltung der Anlage vornimmt. Wenn aber die Öffnung des Fensters
IO mit Verzögerung erfolgt, so kann der Kontakt 13 in Reihe mit den Kontakten 12
angeordnet werden. Der Übersichtlichkeit halber sind andere Sicherungseinrichtungen,
wie Signallampen, nicht dargestellt.
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Wie schon erwähnt, ist die Erfindung nicht nur auf Röntgenanlagen
für die Materialuntersuchung beschränkt. Sie kann mit Vorteil auch bei Röntgenanlagen,
beispielsweise für die medizinische Therapie, angewendet werden.