DE974342C - Einrichtung zum An- und Abschalten und zur Spannungsregelung von Roentgenroehren - Google Patents
Einrichtung zum An- und Abschalten und zur Spannungsregelung von RoentgenroehrenInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 1. DEZEMBER 1960
G 6614 VIII φι g
ist als Erfinder genannt worden
von Röntgenröhren
Es ist bekannt, eine Röntgenröhre mittels eines in Reihe mit ihr im Hochspannungskreis angeordneten
Schaltventils (d. h. einer Elektronenröhre mit mindestens einem Steuergitter) ein- und auszuschalten, indem
die Gitterspannung des Ventils beeinflußt wird. Ein solches Ventil kann auch zugleich zur Spannungsregelung
und Spannungskonstanthaltung der Röntgenröhre verwendet werden. Eine auf diesem Prinzip aufgebaute
Methode der Spannungsregelung wurde von Street und Johnson in »Journal of the Franklin
Institute«, Bd. 214, S. 155 bis 162, beschrieben und
wird seitdem vielfach verwendet.
Ein Nachteil dieser Methode, wenn sie zum Schalten einer Röntgenröhre verwendet wird, liegt darin, daß
die Abschaltung nur einseitig erfolgt, so daß dieses eine Schaltventil die gesamte Spannung allein unterbrechen
muß und an einer Seite der Röhre auch nach Abschaltung durch das Schaltventil die Hochspannung
weiterbesteht. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Hochspannungsquelle Kondensatoren enthält,
die ihre Ladung lange Zeit halten. Ein anderer Nachteil ist darin gelegen, daß Kathode und Anode
der Röntgenröhre ungleiche Spannungen gegen Erde haben, so daß eine Seite mit einer unnötig hohen
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Spannung gegen Erde beansprucht wird, was Anlaß zu Überschlagen geben kann.
Es ist bereits bekannt, außer einer einzelnen Steuerröhre auf der Anodenseite der Röntgenröhre noch eine
Trennungsröhre auf der Kathodenseite vorzusehen. Hierdurch wird zwar vermieden, daß die Kathode nach
dem Ausschalten der Röntgenröhre noch weiter an Spannung bleibt, jedoch wird die Steuerröhre auf der
Anodenseite nicht der Aufgabe enthoben, die gesamte
ίο Spannung allein zu unterbrechen, und es wird auch
keineswegs eine symmetrische Verteilung der Potentiale von Anode und Kathode gegenüber Erde erreicht.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden; sie bezieht sich auf eine Einrichtung zum
An- und Abschalten und zur Spannungsregelung von Röntgenröhren, bei der je eine gittergesteuerte Ventilröhre
in der anodenseitigen und kathodenseitigen Zuleitung der Hochspannung zur Röntgenröhre liegt.
Erfindungsgemäß werden die Steuergitterspannungen beider Ventilröhren zur An- und Abschaltung der
Röntgenröhre gleichzeitig geändert und zur Spannungsregelung gleichzeitig und selbsttätig in solcher Weise
beeinflußt, daß die Steuergitterspannung der anodenseitigen bzw. kathodenseitigen Ventilröhre durch den
Absolutwert der Spannung der Anode bzw. Kathode gegen Erde so geändert wird, daß eine Erhöhung dieses
Absolutwertes das betreffende Steuergitter mehr negativ macht, und Anode und Kathode der Röntgenröhre
stets gleiche oder nahezu gleiche Absolutwerte der Spannung gegen Erde annehmen. Dadurch werden
nicht nur die vorstehend erwähnten Nachteile vollständig vermieden, sondern es wird auch noch erleichterte
Fabrikation und erhöhte Betriebssicherheit erzielt, da jedes Schaltventil nur gegen die halbe
Hochspannung abzusperren hat. Dies ist besonders bei der jetzt stark in Aufnahme kommenden Hochvolttechnik
mit Röhrenspannungen bis 140 kV von Bedeutung. Außerdem wird mit dem Erfindungsgegenstand
eine schnellere Schaltfolge erreicht, als sie bei Anlagen mit Schaltröhren, bei denen eine später in
Tätigkeit tretende Trennröhre vorgesehen ist, zu erzielen ist.
Damit das Schaltventil seine Aufgabe erfüllen kann, muß es möglich sein, seine Gitterspannung (gegen
Kathode) weitgehend zu beeinflussen. Von einer negativen Gitterspannung, die bei der halben Spannung
der Stromquelle jeden Stromdurchgang mit Sicherheit verhindert, muß sie auf einen weniger negativen oder
positiven Wert gebracht werden können, bei dem sie dem höchsten gewünschten Röhrenstrom freien Durchgang
ohne zu hohen Spannungsabfall gestattet. Bei Verwendung von Tetroden oder Pentoden ist es
meistens möglich, ohne positive Gitterspannung auszukommen, was die Schaltung wesentlich vereinfacht.
Bei Verwendung von Trioden ist bei höheren Stromwerten positive Gitterspannung notwendig, und es
empfiehlt sich dann, ein Hilfsschaltventil in an sich bekannter Weise zu verwenden, das den nötigen
Gitterstrom für das Hauptschaltventil bereitstellt und außerdem durch seine Wirkung als Verstärker die
Empfindlichkeit des Systems erhöht.
Zur An- und Abschaltung der Röntgenröhre und zur Einstellung ihrer Spannung auf den gewünschten
Wert muß eine willkürliche Einstellung der Gitterspannung von Hand durch ein Einstellmittel möglich 6g
sein. Wenn selbsttätige Konstanthaltung der Röhrenspannung auf den eingestellten Wert verlangt wird,
muß dieses Regelmittel außer von Hand auch von der tatsächlichen Röhrenspannung in entsprechender
Weise beeinflußt werden. Dies kann am einfachsten durch ein Hochohmpotentiometer parallel zur Röhre
erzielt werden, von dem eine der Röhrenspannung proportionale Teilspannung abgenommen und auf das
Regelmittel übertragen wird.
Da es wünschenswert ist, daß das eigentliche Kontrollmittel nur Niederspannung führt und geerdet wird,
ist es erforderlich, das die Röntgenröhre überbrückende Potentiometer in zwei Teile zu spalten, d. h. je ein
Potentiometer zwischen Kathode bzw. Anode der Röhre und Erde zu legen. Jedes der beiden Potentiometer
hat eine Anzapfung nahe dem geerdeten Ende, und die dort abgenommenen Spannungen wirken zwei
gleichen, von Hand einstellbaren (aber auf dem eingestellten Werte konstant gehaltenen) Vergleichsspannungen
entgegen in der Weise, daß die Differenz 8g zwischen abgezapfter Spannung und zugehöriger
Vergleichsspannung die Gitterspannung des zugehörigen Schaltventils beeinflußt, wie es an sich bekannt
ist. Auf diese Weise wird nicht nur die gesamte Röhrenspannung konstant gehalten, sondern es müssen go
auch Kathode und Anode immer gleiche Spannung gegen Erde annehmen.
Es wäre auch möglich, an Stelle der einstellbaren Vergleichsspannungen zwei feste Vergleichsspannungen
zu verwenden und dafür den Anzapfungspunkt des 9g entsprechenden Potentiometers zu verschieben. Die
erste Methode ist aber vorzuziehen, da es dann möglich ist, das ganze Potentiometer in Öl zu legen,
so daß das Spannungsteilungsverhältnis durch Temperaturänderungen des Öls nicht merklich geändert
wird.
Die Übertragung der von dem auf Erdpotential liegenden Regelmittel abgegebenen Signale auf die auf
Hochspannungsniveau befindlichen Gitter der Schaltventile kann durch jede Art von Übertragung (mecha- 10g
nisch, magnetisch, elektrisch, akustisch, optisch usw.) erfolgen, vorausgesetzt, daß das Übertragungsmittel
keine direkte galvanische Verbindung erfordert und nicht zu langsam arbeitet.
Ein bevorzugtes System, bei dem als Ubertragungsmittel
elektrische Hochfrequenz verwendet wird, bildet den Gegenstand einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung und ist in der Zeichnung dargestellt.
In dieser Zeichnung bezeichnet 1 die Röntgenröhre, 2 und 3 sind die beiden Schalt- und Regelventile (in 11g
diesem Falle Tetroden). 4, 5 und 6, 7 sind die beiden Potentiometer, bestehend aus den Hochspannungsteilen
5 und 7 und den Niederspannungsteilen 4 und 6. Die von den Niederspannungsteilen 4 bzw. 6 der
Potentiometer abgenommen (den Spannungen von Röhrenanode bzw. Röhrenkathode gegen Erde proportionalen
) Spannungen werden einzeln mit den von den gekuppelten Potentiometern 8 bzw. 9 abgegriffenen
Vergleichsspannungen verglichen, und die Differenz zwischen dem Niederspannungsteil 4 des einen 12g
Potentiometers und dem Potentiometer 8 bzw. 6 und g
beeinflußt die beiden Wechselspannungsgeneratoren, insbesondere Hochfrequenzgeneratoren io bzw. ii.
Die die beiden Potentiometer speisenden Stromquellen sind stabilisiert, z. B. durch Präzisions-Glimmröhren,
und die Potentiometer 8 und 9 sind mechanisch gekuppelt und sorgfältig abgeglichen, so daß die von
ihnen abgegebenen Spannungen immer gleich sind.
Wie erwähnt, wirkt die Differenz zwischen den Spannungen des Niederspannungsteils 4 des einen
Potentiometers und dem Potentiometer 8 auf den Wechselspannungsgenerator 10, und die Einwirkung
besteht darin, daß die vom Sender abgegebene Wechselspannung von der Differenz abhängt; anders ausgedrückt:
der Wechselspannungsgenerator wird von der Differenz der beiden Spannungen gesteuert. In
dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel gibt der aus der Schwingungsröhre 102 und dem abgestimmten
Schwingungskreis 103 bestehende Oszillator seine Wechselspannung an die Verstärkerröhre 101 ab. Das
ao Steuergitter dieser Röhre liegt an der Spannung des
Niederspannungsteils 4 des einen Potentiometers, ihre Kathode an der Vergleichsspannung des Potentiometers
8, so daß ihre Gitterspannung gegen Kathode gleich der Differenz beider ist. Ist beispielsweise die
Röntgenröhrenspannung zu hoch, so steigt die Gitterspannung von Röhre 101, und sie gibt mehr Wechselspannung
an den (für halbe Hochspannung isolierten) Transformator 12 ab. Als Folge davon steigt auch die
sekundärseitig vom Transformator 12 abgegebene Spannung, die von dem Gleichrichter 14 gleichgerichtet
und durch den Kondensator 18 und Belastungswiderstand 17 in eine beruhigte Gleichspannung verwandelt
wird. Die erhöhte Gleichspannung wird durch den Gitterwiderstand 19 auf das Gitter des Regelventils 2
übertragen und vergrößert die negative Gitterspannung desselben. Das Ventil vergrößert daher seinen Widerstand,
und es entsteht ein größerer Spannungsabfall an dem Schalt- und Regelventil 2 als vorher. Dieser Vorgang
geht so lange weiter, bis die Spannung zwischen Röhrenanode und Erde auf den richtigen Wert gesunken
ist und die Gitterspannung von der Röhre 101 dementsprechend wieder abgenommen hat.
Wenn die gleiche Schaltung unverändert auf den Wechselspannungsgenerator 11 übertragen würde, so
würde dieser, wie man leicht erkennt, gerade entgegengesetzt arbeiten, d. h., eine Spannungsabweichung
würde nicht verkleinert, sondern noch mehr vergrößert werden. Ein Mittel dagegen ist die in der Zeichnung
dargestellte Zwischenschaltung der Umkehrröhre 114 vor den Wechselspannungsgenerator 11.
Der Wechselspannungsgenerator 11 ist im übrigen entsprechend dem Generator 10 ausgebildet. Mit in
ist eine Verstärkerröhre bezeichnet, während 112 eine Schwingungsröhre und 113 einen abgestimmten
Schwingungskreis darstellt. 13 ist ein Transformator, dessen Sekundärspannung von einem Gleichrichter 15
gleichgerichtet wird. Ein Kondensator 21 und ein Belastungswiderstand 20 dienen zur Beruhigung der
Gleichspannung. Die Gleichspannung wird über einen Gitterwiderstand 22 dem Gitter des Regelventils 3
aufgedrückt.
Claims (4)
1. Einrichtung zum An- und Abschalten und zur Spannungsregelung von Röntgenröhren, bei der je
eine gittergesteuerte Ventilröhre in der anodenseitigen und kathodenseitigen Zuleitung der Hochspannung
zur Röntgenröhre liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergitterspannungen beider Ventilröhren zur An- und Abschaltung der
Röntgenröhre gleichzeitig geändert und zur Spannungsregelung gleichzeitig und selbsttätig in
solcher Weise beeinflußt werden, daß die Steuergitterspannung der anodenseitigen bzw. kathodenseitigen
Ventilröhre durch den Absolutwert der Spannung der Anode bzw. Kathode gegen Erde so
geändert wird, daß eine Erhöhung dieses Absolutwertes das betreffende Steuergitter mehr negativ
macht, und Anode und Kathode der Röntgenröhre stets gleiche oder nahezu gleiche Absolutwerte der
Spannung gegen Erde annehmen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Spannungsregelung zwei Spannungsteiler (4, 5 und 6, 7) zwischen Anode bzw. Kathode der Röntgenröhre und Erde verwendet
und zwei während der Dauer der Röntgenaufnahme oder Durchleuchtung konstant gehaltene
Vergleichsspannungen vorgesehen sind und die Differenz zwischen der vom erdseitigen Teil (4 bzw.
6) des anodenseitigen bzw. kathodenseitigen Spannungsteilers abgenommenen Spannung und der
dazugehörigen Vergleichsspannung die Steuergitterspannung der anodenseitigen (2) bzw. kathodenseitigen
Ventilröhre (3) beeinflußt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Vergleichsspannungen
von zwei miteinander gekuppelten Regelmitteln, beispielsweise Widerstandspotentiometern (8 und
9), abgenommen werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ventilröhren (2, 3)
steuernde Spannung durch Gleichrichtung (14, 15) einer gleichstromfrei auf dem Gleichrichterkreis
übertragenen Wechselspannung gewonnen ist, die von einem durch die Differenzspannung (4, 8 bzw.
6, 9) in seiner Amplitude gesteuerten Wechselspannungsgenerator geliefert wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 579 761, 592 697, 858, 625 437, 588 780, 701 251, 749 631, 742 094; schweizerische Patentschriften Nr. 158 966, 234 276; französische Patentschrift Nr. 849 431; USA.-Patentschriften Nr. 2 029 436, 2 102 146;
Zeitschrift »Journal of the Franklin Institute«,
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Bd. 214/2, 1932, S. 155 bis 162.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 009 652/26 11.60
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