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Anordnung zum Betrieb von Röntgenröhren Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung zum Betrieb. von Röntgenröhren, bei welchen der Röhrenstrom entweder
mit Hilfe eines in der Röntgenröhre angeordneten Gitters oder mittels einer der
Röntgenröhre vorgeschalteten, mit einem Gitter versehenen Glühkathodengleichrichterröhre
oder mittels einer mit einem Gitter versehenen Schaltröhre gesteuert wird.
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Es sind Röntgenröhren bekannt, bei denen sich zwischen Kathode und
Anode ein auf veränderlichem Potential befindliches Gitter befindet. Ein solches
Gitter kann zum Schalten der Röntgenröhre benutzt werden, indem ihm beispielsweise
eine negative Spannung zugeführt wird, wenn der Strom gesperrt werden soll, und
eine positive Spannung, wenn der Strom hindurchgela,s.sen werden soll. Zum Betrieb
dieser bekannten Röhre ist eine besondere Stromquelle zur positiven Rufladung des
Gitters erforderlich, die den Gitterstrom liefern muß. Da sich die Kathode der Röntgenröhre
meist auf Hochspannung befindet, muß dies auch für die genannte Stromquelle zutreffen.
Es ist einleuchtend, daß eine solche Einrichtung sehr kostspielig und außerordentlich
schwierig zu handhaben ist.
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Es ist weiterhin bekannt, einer Röntgenröhre eine Elektronenröhre
mit Gitter als sogenannte Schaltröhre vorzuschalten. Bei dieser bekannten Anordnung
wird,
um den Strom zu sperren, dem Gitter der Schaltröhre eine negative Spannung zugeführt,
während zum Einschalten des Stromes dem Gitter eine positive Spannung zugeführt
wird. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß zur positiven Aufladung des
Gitters eine besondere Quelle erforderlich ist, die für beträchtliche Leistungen
bemessen sein muß, da sie den Gitterstrom liefern muß.
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Es sind ferner Einrichtungen zum Betrieb. von Glühkathodenröhren mit
Gitter bekannt, bei denen zu der Gitteranodenstrecke eine Hilfsglühkathodenröhre
parallel geschaltet ist, deren Anode mit der Anode und deren Kathode mit dein Gitter
der Hauptröhre verbunden. ist. Schließlich ist es bekannt, die bei einer Glühkathodenröhre
mit Gitter zu der Gitter-Anoden-Strecke parallel geschaltete Hilfsröhre mit der
Hauptröhre baulich zu vereinigen und das Gitter der Hauptröhre zum Teil als Glühkathode
auszubilden. Bei diesen bekannten Einrichtungen ist aber die Hilf sglühkathodenröhre
nicht für die Steuerung des durch die Hauptröhre fließenden Stromes verwendet, sondern
sie dient entweder nur als Regelwiderstand zur Justierung bei einer besonderen Schaltanordnung
oder dazu, den in dem Gitterkreis der Hauptröhre fließenden Gitterstrom bei gleichbleibender
Gitterspannung zu beeinflussen.
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Gemäß der Erfindung ist bei einer Anordnung zum Betrieb von. Röntgenröhren,
bei der der Röhrenstrom entweder mit Hilfe eines in der Röntgenröhre angeordneten
Gitters oder mittels einer der Röntgenröhre vorgeschalteten, mit einem Gitter versehenen
Glühkathodengleichrichterröhre oder mittels einer mit einem Gitter versehenen Schaltröhre
gesteuert wird, parallel zu der Gitter-Anoden-Strecke der mit dem Gitter versehenen,
Hochspannung führenden Röhre (Hauptröhre) eine Hilfsglühkathodenröhre gelegt, deren
Anode mit der Anode und deren Kathode mit dem Gitter der mit dem Gitter versehenen
Röhre verbunden ist, so daß das Gitter der mit dem Gitter versehenen Röhre bei Stromdurchlässigkeit
der Hilfsröhre annähernd Anodenpotential, bei Stromundurchlässigkeit der Hilfsröhre
annähernd Kathodenpotential hat. Der Gitterstrom der mit dem Gitter versehenen Hauptröhre
fließt durch die Hilfsröhre zur Anode der Hauptröhre ab, wobei deren Gitterstrom
und der Röhrenstrom der Hilfsröhre im allgemeinen gleich groß sind.
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Wenn der Strom der Röntgenröhre mittels eines in der Röntgenröhre
vorgesehenen Gitters gesteuert wird, verbindet man das Gitter der Röntgenröhre mit
der Kathode einer Hilfsröhre und die Anode der Röntgenröhre mit der Anode der Hilfsröhre,
so daß sich beim Heizen der Glühkathode der Hilfsröhre eine positive Aufladung des
Gitters der Röntgenröhre ergibt. Es fließt in diesem Falle ein starker Strom durch
die Röntgenröhre. Durch Ausschalten der Heizung der Hilfsröhre geht auch der Strom
durch die Röntgenröhre nahezu auf Null zurück, denn das Gitter der Röntgenröhre
nimmt Kathodenpotential an und läßt wegen der überaus starken Raumladung nur sehr
wenig Elektronen zur Röntgenröhrenanode gelangen. Um den Strom durch die Röntgenröhre
völlig auszuschalten, kann man noch eine besondere Spannungsquelle vorsehen, die
dem Gitter der Röntgenröhre eine gegenüber der Kathode negative Spannung zuführt.
Statt zum Ausschalten der Röntgenröhre die Heizung der Hilfsröhre zu unterbrechen,
kann man in der Hilfsröhre ein Gitter anordnen, das von der gleichen Hilfquelle,
negativ geladen wird, die auch das Gitter der Röntgenröhre negativ lädt. Es ist
bemerkenswert, daß die zum Ausschalten des Stromes dienende Hilfsquelle keine Leistung
abzugeben braucht, da sie nur den Ladestrom der beiden Gitter liefert.
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Falls zur Steuerung des Stromes der Röntgenröhre eine Glühkathodengleichrichterröhre
mit Gitter oder eine, Schaltröhre mit Gittersteuerung vorgesehen ist, wird zwischen
das Gitter und die Anode der Glühkathodengleichrichterröhre bzw. der Schaltröhre
eine Hilfselektronenröhre geschaltet, die dem Gitter der Schaltröhre von der Anode
der Schaltröhre her eine gegenüber der Kathode positive Spannung zuführt. Auch diese
Hilfsröhre kann, genau so wie im Falle der Röntgenröhre mit Steuergitter, ebenfalls
mit einem Steuergitter ausgerüstet werden. Das Einschalten des Stromes der Glühkathodengleichrichterröhre
bzw. der Schaltröhre und damit der Röntgenröhre wird dann vermittels dieser Hilfsröhre
bewirkt, indem man den Stromübergang durch diese freigibt. Da diese Hilfsröhre mit
sehr kleinen Stromstärken betrieben wird, braucht man für den Schaltvorgang nur
sehr kleine Stromstärken zu beherrschen. Man gewinnt gleichzeitig den Vorteil, daß
die Quelle für die positive Vorspannung des Gitters der Schaltröhre wegfällt und
daß der Gitterstrom der Schaltröhre nicht verlorengeht, sondern über die Hilfsröhre
wiederum in den Röntgenröhrenstromkreis zurückgeführt wird. Es kann unter Umständen
wünschenswert sein, auch die Hilfsschaltröhre durch eine weitere, kaskadenförmig
angeordnete Hilfsröhre, deren Kathode mit dem Gitter und deren Anode mit der Anode
der vorhergehenden Hilfsröhre verbunden ist, zu steuern. Die letzte Hilfsröhre arbeitet
dann mit noch geringerem Strom und ist daher noch einfacher in ihrem Aufbau.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Hauptröhre und
die Hilfsröhre baulich derart vereinigt werden, daß in bekannter Weise das Gitter
der Hauptröhre mit der in demselben Kolben befindlichen Glühkathode der Hilfsröhre
verbunden wird und daß eine gemeinsame Anode für beide Röhren Verwendung findet.
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Weitere Einzelheiten der Anordnung nach der Erfindung gehen aus den
nachfolgend an Hand der Abb. i bis q. gegebenen Erläuterungen hervor.
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Die Abb. i zeigt eine Röntgenröhre 14 mit Kathode 15, Anode 16 und
Steuergitter 17. Das Steuergitter 17 ist mit der Kathode 18, die Anode 16 mit der
Anode i9 einer Hilfsentladungsröhre 2o verbunden. Zwischen der Kathode 18 und der
Kathode 15 liegt ein hochohmiger Widerstand 2i.
Wenn die- Kathode
18 nicht geheizt ist, kann durch die Röntgenröhre nur ein sehr kleiner Strom fließen,
denn das Gitter 17 befindet sich auf Kathodenpotential und läßt wegen der starken
Elektronenraumladung nur wenig Elektronen hindurchtreten. Wird die Kathode 18 geheizt,
so fließt durch die Röhre 2o ein Strom, der das Gitter 1 7 positiv auflädt und einen
starken Strom durch die Röntgenröhre hindurchläßt. Statt die Schaltung des Stromes
in der Röntgenröhre durch Schaltung der Heizung der Kathode 18 zu bewirken, ist
es vorteilhaft, auch in der Hilfsröhre 2o ein Gitter 22 anzuordnen, das über einen
hochohmigen Widerstand 23 mit der Kathode 18 verbunden ist. Legt man unter Verwendung
eines Schalters 25 an das Gitter 22 mittels der Spannungsquelle 24, die zwischen
der Kathode 15 und dem Gitter 22 liegt, eine gegenüber der Kathode 15 negative Spannung,
so wird jeder Stromfluß durch die Röntgenröhre und die Hilfsröhre unterbunden, denn
über den Widerstand 23 wird auch das Gitter 17 negativ geladen, und die beiden gegenüber
den zugehörigen Kathoden 15 und 18 negativ geladenen Gitter 17 und 22 lassen keinen
Strom hindurch. Wird der Schalter 25 geöffnet, so nimmt das Gitter 22 die Spannung
der Kathode i8 an. In diesem Falle fließt durch die Hilfsröhre 20 ein geringer Strom,
der ausreicht, um das Gitter 17 positiv zu laden. Das positiv geladene Gitter 17
bewirkt aber das Fließen eines mächtigen Stromes in der Röntgenröhre 14. Es ist
bemerkenswert, daß der Schalter 25 keine Leistung zu schalten braucht, da eine nur
elektrostatische Aufla,dung der Gitter bewirkt wird.
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In der Abb. 2 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, bei
der eine einer Röntgenröhre 26 vorgeschaltete Schaltröhre 27 durch Hilfsröhren 28
und 29 gesteuert wird, wobei die Röhren 28 und 29 jeweils zwischen Gitter und Anode
der vorhergehenden Röhre 27 bzw. 28 liegen. Die Spannungsquelle 3o erteilt dem Gitter
31 der Röhre 29 eine Spannung, die negativ gegenüber derjenigen der Kathode 32 der
Hauptschaltröhre ist, wenn der Schalter 34 geschlossen ist. In diesem Falle läßt
auch keine der Röhren 27 und 28 Strom hindurch, da auch bei diesen das Gitter negativer
ist als die Kathode. Wird der Schalter 34 geöffnet, so fließt durch die Röhre 29
ein geringer Strom, da das Gitter 31 die Spannung der Kathode 35 annimmt. Dieser
Strom erteilt dem Gitter der Röhre 28 eine positive Vorspannung gegenüber der Kathode
und bewirkt in der Röhre 28 einen beträchtlichen Stromfluß. Hierdurch wird wiederum
das Gitter der Röhre 27 positiv aufgeladen, und durch die Schaltröhre 27 kann der
volle Röntgenröhrenstrom hindurchgehen, wobei der Gitterstrom der Röhre 27 von der
Hilfsröhre 28 aufgenommen wird. In den meisten Fällen wird man statt der dargestellten
drei Röhren 27 bis 29 nur zwei Röhren benötigen, während andererseits Fälle möglich
sind, in denen eine noch größere Anzahl als drei Röhren erforderlich ist.
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Die Abb. 3 zeigt schematisch die bauliche Vereinigung der beiden in
der All>. 2 dargestellten Röhren 28 und 29. Ein praktisches Ausführungsbeispiel
der in der Abb. 3 schematisch dargestellten Röhre zeigt die Abb. 4. In einen üblichen
Glaskolben ist von einer Seite die rohrförmige Anode 9 eingeführt. Innerhalb der
Anode befindet sich eine. etwa haarnadelförmige, Glühkathode io. Zum Schutze gegen
die elektrostatische Beanspruchung des Glühfadens ist dieser von einer Wendel i
i, beispielsweise aus dickem Molybdändraht, umgeben. Erfindungsgemäß wird durch
diese Wendel ein Strom geschickt, der eine kurze Strecke 12 desselben, die beispielsweise
aus dünnem Wolframdraht besteht und gegebenenfalls mit einem Oxydbelag bedeckt ist,
bis zur Emissionstemperatur erhitzt. Die Heizung der beiden Glühkathoden io und
12 wird durch zwei nahe beieinanderliegende Wicklungen eines Heiztransformators
bewirkt, die elektrisch voneinander getrennt sind, aber nur gegen geringe Spannungsunterschiede
gegeneinander isoliert zu sein brauchen. Allerdings ist es auch hier vorteilhaft,
die beiden Kathoden durch einen hochohmigen Widerstand miteinander zu verbinden.
Wird die in, der Abb.4 dargestellte Röhre in Betrieb gesetzt, so wird der Wendel
i i durch die Emission der Kathode 12 eine positive Spannung gegenüber der Kathode
io erteilt. Die Wendel wirkt als Raumladungsgitter und bewirkt, da.ß der Spannungsabfall
der Hauptröhre äußerst gering und der Nutzeffekt und die Belastbarkeit sehr groß
werden. Der von der Kathode io auf das Gitter i i fließende Gitterstrom wird durch
die Emission der Kathode 12 derart kompensiert, daß die positive Gitterspannung
stets erhalten bleibt.