DE950493C - Steuervorrichtung fuer elektrische Entladungsroehren, insbesondere fuer Roentgenroehren - Google Patents

Steuervorrichtung fuer elektrische Entladungsroehren, insbesondere fuer Roentgenroehren

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DE950493C
DE950493C DES39924A DES0039924A DE950493C DE 950493 C DE950493 C DE 950493C DE S39924 A DES39924 A DE S39924A DE S0039924 A DES0039924 A DE S0039924A DE 950493 C DE950493 C DE 950493C
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DE
Germany
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voltage
tube
time
control
logarithm
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Expired
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DES39924A
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English (en)
Inventor
Dr Maximilian C Pater
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Siemens Reiniger Werke AG
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Siemens Reiniger Werke AG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/26Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30Controlling
    • H05G1/46Combined control of different quantities, e.g. exposure time as well as voltage or current

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

  • Steuervorrichtung für elektrische Entladungsröhren, insbesondere für Röntgenröhren Zwischen der einer elektrischen Entladungsröhre zugeführten elektrischen Leistung (Belastung) und der jeweils höchstzulässigen Belastungszeit besteht ein nichtlinearer Zusammenhang, d. h., der zulässige Energieverbrauch einer Entladungsröhre während einer einmaligen Einschaltung ist abhängig von der Zeit, in welcher der Röhre dieser Energiebetrag zugeführt wird. Der Zusammenhang zwischen der Belastung und der höchstzulässigen Belastungszeit wird durch eine Kurve dargestellt, die dem Fachmann als Belastungsnomogramm der Röhre geläufig ist.
  • In Verbindung mit Röntgenapparaten sind Einrichtungen bekannt, die auf Grund der eingestellten Röhrenspannung und des eingestellten Röhrenstromes die zum Schutz der Röhre nicht zu überschreitende Belastungszeit ermitteln lassen. So ist es bekannt, eine dem Produkt aus Röhrenstrom und Röhrenspannung, also eine dem Belastungswert einer Röntgenröhre entsprechende Größe einem nichtlinearen Glied zuzuführen, dessen Kennlinie dem Belastungsnomogramm der verwendeten Röhre entspricht. Als nichtlineares Glied wird dabei eine mechanische Getriebeanordnung mit einer der Röhrencharakteristik angepaßten Kurvenscheibe benutzt, die durch die Einstellvorrichtungen für den Röhrenstrom und für die Röhrenspannung betätigt wird. Derartige mechanische Lösungen sind jedochwegen ihres komplizierten Aufbaus und ihres hohen Preises, der durch die erforderlichen mechanischen Präzisionsarbeiten bedingt ist, unerwünscht. Andererseits hat man die Größen des Belastungsmonogramms durch Hilfsspannungen nachgebildet, die den Anzapfungen eines Hilfstransformators entnommen wurden, und diese Hilfsspannungen dann durch elektrische Addition bzw. Subtraktion miteinander kombiniert. Dabei hat man auch von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß man bei Addition von Spannungen, die den Logarithmen der eingestellten Größen entsprechen, eine dem Logarithmus des Produktes dieser Größen entsprechende Spannung erhalten kann. Diese bekannte Einrichtung gestattet jedoch wegen der stufenförmigen Anzapfungen nur einen treppenförmigen Angleich des Belastungsnomogramms. Auch erfordert die Herstellung der zahlreichen Anzapfungen des Hilfstransformators entsprechend der Charakteristik der verwendeten Röhre einen großen Aufwand. Beide vorgenannten Einrichtungen haben daraus weiter den Nachteil, daß beim Einsetzen einer Röntgenröhre mit anderer Charakteristik komplizierte Eingriffe in die Apparatur vorzunehmen sind.
  • Zur Beseitigung der erwähnten Nachteile wird bei einer Steuervorrichtung für eine elektrische Entladungsröhre, insbesondere für eine Röntgenröhre, bei der mit den Einstellvorrichtungen für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom gekoppelte Elemente ein nichtlineares Glied, dessen Kennlinie dem Belastungsnomogramm der Röhre entspricht, derart beeinflussen, daß eine der zulässigen Belastungszeit entsprechende Größe ermittelt wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, als nichtlineares Glied eine elektrische Entladungsröhre (Steuerröhre) zu benutzen.
  • Die geometrische Übereinstimmung der Kennlinie der Steuerröhre mit dem Belastungsnomogramm der zu steuernden Röhre läßt sich durch geeignete Auswahl einer Kennlinie der Steuerröhre (Ja- ug, Ja- UQ, Ja- U92, U92 192 usw.), des Röhrentyps und durch entsprechende Festsetzung der Maßeinheiten des . Belastungsnomogramms (z. B. durch Darstellung in doppelt logarithmischen Koordinaten) erzielen, wobei sinngemäß der Zusammenhang zwischen den Spannungs- und Stromwerten im Stromkreis der Steuerröhre und den Belastungs- bzw. Belastungszeitwerten des Nomogramms durch jene Transformationsfunktion zwischen den Koordinatensystemen gegeben wird, die zur geometrischen Überführung der Kurven erforderlich ist.
  • An Hand der Figuren soll der Gegenstand der Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Fig. i zeigt beispielsweise das Belastungsnomogramm einer Drehanodenröntgenröhre in der üblichen Darstellung, in der die Werte der Röhrenbelastung in linearem Maßstab als Funktion des I.ögarithmus der Belastungszeit dargestellt sind. Geht man zur Darstellung der gleichen Kurve im doppelt logarithmischen Maßstab über, wie dies Fig. 2 darstellt, so erkennt man die Formähnlichkeit dieser Kurve mit der Jä U,1 -Kennlinie einer Verstärkerröhre (Fig.3). Durch geeignete Wahl der Meßeinheiten und des Nullpunktes des J"- Ugi-Diagramms kann die geometrische Übereinstimmung der Kurven mit genügender Genauigkeit erzielt werden, so daß die beiden Kurven in eine einzige zusammengezogen werden können, die sowohl das Belastungsnomogramm wie auch die Kennlinie der Steuerröhre im entsprechenden Maß darstellt (Fig. 4).
  • Legt man an das Steuergitter der Steuerröhre eine negative Spannung, deren Größe gemäß der zur Übereinstimmung der Kurven nötigen Beziehung dem Logarithmus der Röhrenbelastung proportional ist, so stellt sich ein Wert des Anodenstromes der Steuerröhre ein, der, wieder gemäß der obigen Beziehung, dem Logarithmus der höchstzulässigen Belastungszeit proportional ist. Eine sich am Arbeitswiderstand der Röhre ergehende, dem Logarithmus der höchstzulässigen Schaltzeit proportionale Spannung kann daher entweder direkt zur Steuerung der Schaltzeit verwendet werden, oder aber es liefert die Subtraktion dieser Spannung von einer dem Logarithmus der tatsächlichen Schaltzeit in gleicher Weise proportionalen Spannung ein Maß für den Logarithmus des Verhältnisses zwischen tatsächlicher und maximal zulässiger Belastungsdauer und damit ein Maß für den Ausnutzungsgrad der Röntgenröhre.
  • Das oben geschilderte Prinzip gestattet die Konstruktion einer Reibe von Steuereinrichtungen, von denen im folgenden beispielsweise eine Ausführungsform einer Steuervorrichtung für Röntgenröhren geschildert wird, die die stufenlose Einstellung der zur Aufnahme erforderlichen Werte von kVs, mAsec sowie des prozentuellen Grades der Röhrenausnutzung gestattet, wobei die Einstellung der Schaltzeit selbsttätig entsprechend den eingeregelten Werten von mAsec und Grad der Röhrenbelastung erfolgt.
  • Abb. 5 und 6 zeigen den mechanischen und elektrischen Aufbau der Vorrichtung. i ist der Regelknopf, der den Heizwiderstand der Röhre und damit den Röhrenstrom steuert, 2 der Regelknopf zur Einstellung der Hochspannung und 3 der Regelknopf zur Wahl des gewünschten mAsec-Produktes. An der Achse von i, der den Heizregler 12 betätigt, ist eine Kurvenscheibe 4 angebracht, die über einen Seilzug die Scheibe 5 antreibt, die auf der Achse der logarithmischen Potentiometer 6 und 7 sitzt. Zweck der Kurvenscheiben 4 ist es, einen linearen Zusammenhang zwischen dem durch 12 eingestelltenRöhrenstrom und demDrehwinkel derPotentiometerachsen zu schaffen, so daß die an ihnen abgegriffenen Teilspannungen dem Logarithmus der eingestellten Röhrenstromstärke proportional sind. Mit der Achse von 2 und dem Hochspannungsregler 13 ist eine Kurvenscheibe io verbunden, die über einen Seilzug die Scheibe i i antreibt, die auf der Achse des logarithmischen Potentiometers 8 sitzt, derart, daß auch hier die abgegriffene-Teilspannung dem Logarithmus der eingestellten Röhrenspannung proportional ist. Der Regelknopf 3 steuert direkt das Potentiometer g, wobei die abgenommene Teilspannung durch geeignete Wahl der Skalenteilung und des Widerstandverlaufes dem Logarithmus des eingestellten mAsec-Produktes proportional ist. Der Proportionalitätsfaktor zwischen den Werten der Logarithmen von kVs, InAsec und mA und den sich ergebenden Teilspannungen hängt von den Spannungen der Stromquellen 1q. und 2S ab, die daher so zu wählen sind, daß die aus der geometrischen Anpassung der Röhrenkennlinie an das Belastungsnomogrammfolgende Beziehung zwischen den Maßeinheiten der beiden Diagramme erhalten bleibt.
  • Die zwischen den Schleifern von 6 und 8 entstehende Spannung ist also der Summe der den Logarithmen von Hochspannung und Röhrenstrom proportionalen Spannungen, mithin dem Logarithmus des Produktes der beiden, also der Belastung, proportional. Sie wird dem Steuergitter der Röhre 15 zugeführt, an deren Außenwiderstand 16 ein Spannungsabfall entsteht, der dem Logarithmus der bei dieser Belastung höchstzulässigen Belastungszeit proportional ist und dessen 1naßstabsgerechte Anpassung durch Wahl der Größe von 16 und der Größe der Spannung der Spannungsquelle 26 erfolgt.
  • Am Potentiometer g ergibt sich eine dem Logarithmus der gewünschten mAsec-Zahl proportionale Spannung, zu der die an 7 abgegriffene Spannung addiert wird. Diese Spannung entspricht, infolge des bei gleichem Drehsinn von 6 und 7 umgekehrten Verlaufs von 7 (linkslogarithmisch) gegenüber dem Verlauf von 6 (rechtslogarithmisch), dem Logarithmus des r,ziproken Wertes der Röhrenstromstärke, die Gesamtspannung zwischen den Schleifern von 7 und g daher dem Logarithmus von mAsec : mA und damit der tatsächlichen Schaltzeit. Am Widerstand 17, dessen Wert groß ist gegenüber jenen von 16, 7 und g, ergibt sich eine Spannung, die dem Logarithmus des Verhältnisses von tatsächlicher zu höchstzulässiger Belastungszeit entspricht und die zur Steuerung des Anodenstromes einer Verstärkerröhre 18 dient, in deren Anodenkreis ein Anzeigeinstrument ig, ein Relais 2o und eine Anodenspannungsquelle 21 liegen. Das Relais 2o verhindert bei Überschreiten eines durch den veränderlichen Widerstand 27 regelbaren Wertes des Anodenstromes und damit des Verhältnisses von tatsächlicher zu höchstzulässiger Belastungszeit die Schaltung der Aufnahme.
  • Die zwischen den Schleifern von 7 und g auftretende Spannung entspricht dem Logarithmus der den eingestellten Werten von mAsec und mA entsprechenden Aufnahmezeit und wird zur Steuerung dieser Zeit verwendet, derart, daß ein logarithmisches Potentiometer 23 durch einen Motor 28 von genau bekannter und konstanter Umdrehungszahl angetrieben wird, wobei diese sowie die Spannung von 24. derart gewählt wird, daß die an 23 abgegriffene zeitvariable Spannung vergleichbar ist mit der sich zwischen den Schleifern 7 und g ergebenden Zeitschaltspannung und damit der dieser zugeordneten Schaltzeit. Ein polarisiertes Relais 22 wird so lange anziehen, wie die Zeitschaltspannung größer ist als die gegenpolige, an 23 abgenommene zeitvariable Spannung. Infolge des zeitlichen Ansteigens dieser Spannung wird die sich an 22 ausbildende Spannungsdifferenz nach einer Zeit, die der gewünschten Schaltzeit gleich ist, ihr Vorzeichen umkehren und das Relais 22 den Aufnahmestromkreis wieder unterbrechen. Durch entsprechende Hilfsvorrichtungen (Zusatzkontakte am Relais 22 usw.) muß dafür gesorgt werden, daß eine Wiederholung der Aufnahme beim Weiterlaufen des Motors unmöglich gemacht wird sowie daß das Potentiometer wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Sinngemäß kann an Stelle des motorgetriebenen Potentiometers jede andere Spannungsquelle verwendet werden, die eine dem Logarithmus der Zeit proportionale Spannung liefert, wie beispielsweise elektronische Kippschwingungskreise entsprechender Dimensionierung.
  • Die Anzeige der eingestellten Werte von Schaltzeit, mAsec, kVs und Ausnutzungsgrade der Röntgenrohe, d. i. des Verhältnisses von tatsächlicher zu zulässiger Schaltzeit, kann durch Strommeßinstrumente geeigneter Skalenteilung erfolgen, die die den interessierenden Größen zugeordneten Spannungen messen.
  • Eine Verringerung des Röhrenstromes durch Drehen von i bewirkt über 7 eine Verlängerung der Schaltzeit, gleichzeitig aber über 6 eine Vergrößerung der zulässigen Schaltzeit und damit eine Änderung des Ausnutzungsgrades der Röntgenröhre. Der Regler i kann daher als »Prozentwähler« bezeichnet werden, da seine Stellung keine Änderung der Hochspannung und der von der Röhre abgegebenen Strommenge bewirkt, sondern lediglich die Schaltzeit und damit die Ausnutzung der Röhre steuert.

Claims (7)

  1. PATENTANSPR UCIIE: i. Steuervorrichtung für eine elektrische Entladungsröhre, insbesondere für eine Röntgenröhre, bei der mit den Einstellvorrichtungen für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom gekoppelte Elemente ein nichtlineares Glied, dessen Kennlinie dem Belastungsnomogramm der Röhre entspricht, derart beeinflussen, daß eine der zulässigenBelastungszeit entsprechende Größe ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineares Glied eine elektrische Entladungsröhre (Steuerröhre) benutzt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gitterröhre benutzt ist, deren Gitterkreis eine dem Logarithmus der Röhrenbelastung entsprechende Steuerspannung zugeführt ist, die in an sich bekannter Weise durch Addition zweier Teilspannungen gewonnen ist, die von mit den Einstellvorrichtungen für Röhrenspannung und Röhrenstrom gekuppelten Gliedern, insbesondere logarithmischen Potentiometern, erzeugbar sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester, im Anodenkreis der Steuerröhre angeordneter Widerstand mit einem mit der eingestellten Schaltzeit veränderbaren Widerstand derart in Reihe geschaltet ist, daß die Differenz der an denWiderständen auftretenden Spannungen zur Steuerung eines Anzeigeinstrumentes und/oder eines Blockierungsrelais für die Inbetriebnahme der Entladungsröhre benutzbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Einstellvorrichtung für das der Entladungsröhre zuführbare mAs-Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der der eingestellten Schaltzeit entsprechenden Spannung eine Reihenschaltung von zwei gegenpolig geschalteten Spannungsquellen benutzt ist, wobei die Spannung der einen Spannungsquelle entsprechend dem Logarithmus des eingestellten mAs-Produktes und die Spannung der anderen Spannungsquelle entsprechend dem Logarithmus der eingestellten Röhrenstromstärke steuerbar ist.'
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle die Abgriffe zweier in Reihe geschalteter Poten.tiometer benutzt sind.
  6. 6. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche a bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß- die Spannungsquelle für die der eingestellten Schaltzeit entsprechende Steuerspannung mit einer gegensinnig gepolten Spannungsquelle in Reihe geschaltet ist, deren Spannung sich vom Augenblick des Einschaltens der Entladungsröhre an zeitlich derart ändert, daß die Differenzspannung zu der Zeit ihr Vorzeichen umkehrt, die der eingestellten Schaltzeit entspricht, wobei die Differenzspannung zur Steuerung eines polarisierten Relais benutzt ist, das die Abschaltung der Entladungsröhre bewirkt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich veränderbare Spannung von einem Drehpotentiometer, das von einem Motor mit genau bekannter und konstanter Umdrehungszahl angetrieben wird, abgegriffen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 614 gas, 662 632, 744 2 I4.
DES39924A 1953-07-15 1954-07-08 Steuervorrichtung fuer elektrische Entladungsroehren, insbesondere fuer Roentgenroehren Expired DE950493C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE614925C (de) * 1932-06-26 1935-06-22 Koch & Sterzel Akt Ges Einrichtung zum Messen des Anodenstromes von Gluehkathodenentladungsroehren, insbesondere Roentgenroehren
DE662632C (de) * 1933-10-31 1938-09-02 Koch & Sterzel Akt Ges Entladungsroehre enthaltender Apparat, insbesondere Roentgenapparat
DE744214C (de) * 1940-01-24 1944-04-19 Koch & Sterzel Ag Vorrichtung zur Erfassung der hoechstzulaessigen Roehrenstromstaerke fuer Roentgenapparate mit Einstellvorrichtungen fuer die Roehrenspannung und die Milliamperesekundenzahl

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