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Röntgeneinrichtung Zur Vermeidung von Überlastungen der Röntgenröhre
ist es bei Röntgeneinrichtungen bekannt, die drei maßgeblichen Betriebsgrößen, Röhrenspannung,
Röhrenstrom und Belastungszeit bzw. ihre EinstelloderRegelvorrichtungen,gemäß dem
Röntgenröhrenbelastungsnomogramm miteinander zu kuppeln. Bei diesen bekannten Einrichtungen
ist entweder eine indirekte Kupplung der drei Einstellvorrichtungen vorgesehen,
derart, daß die nach dem Nomogramm höchstzulässigen Werte wohl unterschritten, nicht
aber überschritten werden können, oder es ist eine direkte Kupplung vorhanden, die
dafür sorgt, daß bei Wahl zweier von den drei Größen die dritte zwangläufig stets
auf den dabei höchstzulässigen Wert eingestellt wird. Bei der letztgenannten Art
von Röntgeneinrichtungen ist die Anordnung bisher immer so getroffen worden, daß
die Regelvorrichtung für den Röhrenstrom, d. h. also die Einstellvorrichtung für
die Heizstromstärke der Röntgenröhre, zwangläufig bei der Einstellung der Spannungsregelvorrichtung
und der Einstellvorrichtung für die Belastungszeit auf den nach dem Belastungsnomogramm
höchstzulässigen Wert eingestellt wird. Man hat also das Regelorgan des Röhrenstromreglers
sowohl mit dem Röhrenspannungsregler als auch mit dem Belastungszeiteinstellorgan
in irgendeiner Weise gekuppelt.
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Die Erfindung betrifft eine Röntgeneinrichtung mit einer Regelvorrichtung
für den Röntgenröhrenstrom, einer Einstellvorrichtung für die Belastungszeit (Zeitschaltuhr
oder Milliamperesekundenrelais) und einem vorzugsweise auf der Primärseite des Hochspannungstransformators
vorgesehenen Röntgenröhrenspannungsregler. Erfindungsgemäß läßt
sich
eine zwangläufige Einstellung des Röhrenstromes auf den nach dem Belastungsnomogramm
jeweils höchstzulässigen Wert in einfacherer Weise bei den bekannten Anordnungen
dadurch ermöglichen, daß die Regelvorrichtung für den Röntgenröhrenstrom nicht nur
in Abhängigkeit von der Gesamtstromstärke, die von der Größe des Röhrenstromes und
der Stellung des Röhrenspannungsreglers abhängt, sondern auch in Abhängigkeit von
der Belastungszeiteinstellung derart gesteuert wird, daß die Röhrenstromstärke sowohl
mit zunehmender Gesamtstromstärke (gleiche Belastungszeiteinstellung vorausgesetzt)
als auch mit zunehmender Belastungszeit (gleiche Röhrenspannungseinstellung vorausgesetzt)
verringert wird, bzw. umgekehrt. Es wird also eine Kupplung zwischen dem Spannungsregler
und dem Stromregler erspart und trotzdem ein einwandfreier Schutz der Röhre vor
Überlastung erzielt. Die Regelvorrichtung für den Röhrenstrom kann von einem von
der Gesamtstromstärke beeinflußten, z. B. in der Zuleitung vom Netz zur Primärwicklung
des Hochspannungstransformators liegenden Relais gesteuert werden, dem ein Widerstand
parallel geschaltet ist, dessen Widerstandswert bei Vergrößerung der Belastungszeit
vergrößert wird. Gibt man dem Widerstand eine solche Charakteristik, daß sein Widerstandswert
mit wachsender Belastungszeit selbsttätig zunimmt, läßt man also den Widerstand
sich zeitabhängig im Sinne des Nomogrammes vergrößern, so entfällt auch eine Kupplung
zwischen dem Röhrenstromregler und der Einstellvorrichtung für die Belastungszeit.
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Es ist zwar schon eine Röntgeneinrichtung vorgeschlagen worden, bei
der die Regelvorrichtung für den Röhrenstrom von der Gesamtstromaufnahme des Hochspannungsaggregates
derart gesteuert wird, daß die Röhrenstromstärke mit wachsender Stromaufnahme verringert
wird, und umgekehrt. Bei dieser Einrichtung soll aber die der Röntgenröhre zugeführte
Leistung stets mit demselben Wert konstant gehalten werden, gleichgültig wie groß
die Belastungszeit ist. Dementsprechend ist bei ihr die Röhrenstromstärke auch nicht
von der Belastungszeit abhängig. Das Röntgenröhrenbelastungsnomogramm ist hier also
nicht berücksichtigt, so daß entweder die Röntgenröhre bei kurzen Belastungszeiten
schlecht ausgenutzt wird oder die Gefahr einer Überlastung besteht, wenn die Belastungszeit
größer wird.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele für eine Röntgeneinrichtung
gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Mit i i ist in Abb. i die Röntgenröhre
bezeichnet, die ihre Anodenspannung von der Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators
12 und ihre Heizspannung von der Sekundärwicklung eines Heizwandlers 13 erhält.
Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 12 ist mit Anzapfungen und einem
diesen zugeordneten Regelschalter 14 versehen, der somit den Röhrenspannungsregler
bildet. Zur Regelung der Röhrenspannung könnte auch ein Stufentransformator, zweckmäßig
in Sparschaltung, dem Hochspannungstransformator vorgeschaltet sein, dessen Primärwicklung
dann natürlich keine Anzapfungen und keinen Regelschalter aufweisen würde. In die
eine Zuleitung vom Netz 15 -zum Hochspannungstransformator 12 bzw. zum Stufentransformator
ist ein Relais 16 in Parallelschaltung mit einem Widerstand 17 gelegt. Durch die
Relaiswicklung und den Widerstand fließt der vom Hochspannungstransformator 12 bzw.
vom Hochspannungstransformator und Stufentransformator aufgenommene Strom, der mit
genügender Annäherung der der Röntgenröhre i1 jeweils zugeführten Leistung proportional
ist, die wiederum von der Stellung des Röhrenspannungsreglers 14 und der Stärke
des Röhrenstromes abhängig ist. Das Relais 16 steuert einen Schalter 18, der im
Primärstromkreis des Heizwandlers 13 liegt und abwechselnd geschlossen oder geöffnet
wird, je nachdem der die Relaiswicklung durchfließende Strom einen bestimmten Wert
unter- oder überschreitet. Auf diese Weise kann die nomogrammäßige Abhängigkeit
des Röhrenstromes von der jeweils eingestellten Röhrenspannung erzielt werden (Widerstand
mit positiven Temperaturkoeffizienten). Der dem Relais 16 parallel geschaltete Widerstand
17 ist so ausgebildet und bemessen, daß sein Widerstandswert selbsttätig zunimmt,
je länger er vom Strom durchflossen wird. Bei kurzen Belastungszeiten wird also
weniger Strom durch das Relais 16 fließen als bei langen Belastungszeiten. Je länger
also die Belastungszeit dauert, um so öfter wird das Relais 16 den Schalter 18 öffnen
und damit die Röhrenstromstärke verringern. Der Röhrenstrom wird also stets im Augenblick
des Einschaltens der Röntgenröhre seinen Höchstwert haben und während der Einschaltdauer
auf einen niedrigeren Wert absinken, dessen Höhe (eine bestimmte Röhrenspannungseinstellung
vorausgesetzt) von der Einschaltdauer abhängt. Die Durchschnittsstromstärke während
einer Röntgenaufnahme ist also um so geringer, je länger die Aufnahme dauert, und
um so höher, je kürzer die Aufnahmezeit ist. Auf diese Weise kann die Röhrenstromstärke
in eine nomogrammäßige Abhängigkeit von der Belastungszeit gebracht werden, die
an der Zeitschaltuhr i9 eingestellt wird. Diese öffnet nach Ablauf der jeweils eingestellten
Zeit mittels des Hebels 2o am Schalter 21 den Primärkreis des Transformators 12
und beendet damit die Aufnahme.
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Wie das in Abb. i a gezeichnete Teilschaltbild erkennen läßt, kann
das Relais 16 ein Gleichstromrelais sein, dem ein Gleichrichter 22 vorgeschaltet
ist. Zweckmäßig wird dem Widerstand 17 ein Kondensator 23 parallel geschaltet, um
Überspannungen am Relais 16 beim Einschalten der Einrichtung zu vermeiden und eine
günstige Phasenlage zu erzielen.
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Wenn man die bei den verschiedenen Röhrenspannungseinstellungen unterschiedlichen
Spannungsabfälle im Transformator 12 berücksichtigen will, so kann man, wie das
Teilschaltbild der Abb. i b zeigt, den Widerstand 17 regelbar machen und sein Regelorgan
entsprechend mit dem Röhrenspannungsregler 14 kuppeln. Im übrigen ist der Widerstand
17 ebenso ausgebildet und bemessen, wie bei dem
in Abb. i dargestellten
Beispiel. Der Wicklung des Relais 16 ist in Abb. i b ein Kondensator--4 parallel
geschaltet, der ebenfalls das Auftreten von überspannungen beim Einschalten verhindern
soll und außerdem die Schaltfrequenz des Relais abzustimmen gestattet.
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Bei der in Abb. i c dargestellten Schaltungsabänderung liegen zwei
Widerstände 25 und 26 parallel zur Wicklung des Relais 16. Der eine Widerstand 25
ist regelbar ausgebildet; sein Regelorgan ist, wie an Hand der Abb. i b erläutert,
mit dem Röhrenspannungsregler zwecks Berücksichtigung der bei den verschiedenen
Röhrenspannungseinstellungen unterschiedlichen Spannungsabfälle gekuppelt. Der andere
Widerstand 26 ändert seinen Widerstandswert selbsttätig mit zunehmender Belastungszeit
in derselben Weise wie der Widerstand 17 in Abb. i. Man kann den Widerstand 26 aber
auch zeitunabhängig, jedoch regelbar machen und sein Regelorgan mit der Einstellvorrichtung
der Zeitschaltuhr i9 nomogrammgemäß kuppeln.
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Bei dem in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt in der einen
Zuleitung vom Netz 15 zum Hochspannungstransformator 12 die Primärwicklung eines
Stromtransformators 27. Das Relais 16 ist über eine Grätzsche Gleichrichterschaltung28
an die regelbar gemachte Sekundärwicklung dieses Stromtransformators angeschlossen.
Das Regelorgan 29 ist über ein Seil 30 mit der Einstellvorrichtung der Zeitschaltuhr
i9 gekuppelt. Die an ihr angebrachte Seilscheibe 31 ist kurvenförmig ausgebildet,
um die Abhängigkeit des Röhrenstromes von der Belastungszeiteinstellung dem Belastungsnomogramm
der betreffenden Röntgenröhre anpassen zu können. Bei Ersatz der Röhre durch eine
andere muß die Kurvenscheibe 3 i entsprechend abgeändert oder ausgewechselt werden.
Wenn man die bei den verschiedenen Röhrenspannungseinstellungen unterschiedlichen
Spannungsabfälle im Transformator 12 berücksichtigen will, so wird die Primärwicklung
des Stromtransformators 27, wie in Abb. 2 dargestellt, mit Anzapfungen und einem
Regelorgan 32 versehen, welches über einen endlosen Seiltrieb 33 mit dem Röhrenspannungsregler
1q. gekuppelt wird. Ein Kondensator 34. kann den jeweils stromdurchflossenen Windungen
der Primärwicklung des Transformators 27 parallel geschaltet werden, so daß er wie
der Kondensator 23 in Abb. i a wirkt.
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Statt der Zeitschaltuhr i9 kann auch in an sich bekannter Weise ein
Milliamperesekundenrelais verwendet werden, das vor der Aufnahme auf das gewünschte
mAs-Produkt eingestellt wird und nach Erreichen des eingestellten mAs-Produktes
den Schalter 21 öffnet und die Aufnahmen beendet. Der Röhrenstrom braucht nicht
unbedingt in der aus den Abb. i und 2 ersichtlichen Art und Weise durch ein Stromrelais
gesteuert zu werden, dessen bewegliches Glied beim Unter- oder Überschreiten des
gewünschten Wertes den Heizstromkreis für die Röntgenröhre schließt und öffnet.
Man kann durch das Relais auch lediglich Widerstände im Heizkreis aus- oder zuschalten.
Auch können statt des Relais Vorrichtungen, z. B. belastungsabhängige Widerstände,
benutzt werden, die keine Schaltvorrichtungen aufweisen, im übrigen aber in der
gleichen Weise auf den Heizkreis einwirken können. Auch eine Elektronenröhre oder
eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre kann als Relais zur Steuerung des Röhrenstromreglers
Verwendung finden. Die Erfindung ist auch bei solchen Röntgeneinrichtungen anwendbar,
bei denen die Röhrenspannung auf der Sekundärseite des Hochspannungstransformators
geregelt wird. Die Regelvorrichtung für den Röhrenstrom kann auch so eingestellt
werden, daß nicht der höchstzulässige Wert, sondern ein gewünschter Prozentsatz
dieses Wertes stets zwangläufig eingeregelt wird. Dies kann durch Anordnung eines
besonderen, zweckmäßig regelbaren Parallelwiderstandes zum Relais oder durch Änderung
der Empfindlichkeit des Relais oder der Übersetzung des Transformators 27 in Abb.
2 erreicht werden.
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Sollen verschiedene Röntgenröhren wahlweise an der Röntgeneinrichtung
betrieben werden, so wird man bei Ersatz der einen Röhre durch eine andere den zeitabhängigen
Widerstand 17 in Abb. i durch einen anderen, passenden ersetzen, um das Belastungsnomogramm
der anderen Röhre entsprechend zu berücksichtigen.