EP0682466B1 - X-ray installation - Google Patents
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- EP0682466B1 EP0682466B1 EP95201189A EP95201189A EP0682466B1 EP 0682466 B1 EP0682466 B1 EP 0682466B1 EP 95201189 A EP95201189 A EP 95201189A EP 95201189 A EP95201189 A EP 95201189A EP 0682466 B1 EP0682466 B1 EP 0682466B1
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05G—X-RAY TECHNIQUE
- H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
- H05G1/08—Electrical details
- H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
- H05G1/30—Controlling
- H05G1/34—Anode current, heater current or heater voltage of X-ray tube
Definitions
- the invention relates to an x-ray system with an x-ray tube and an x-ray generator for operating the X-ray tube, which is heated by a heating current Contains cathode, with effective in a recording mode Means for raising the heating current to a boost value with the tube voltage switched off during a boost time and with means also effective in the recording mode Reduction of the heating current to a value suitable for the subsequent X-ray exposure and to switch on the tube voltage.
- Such a system is e.g. known from EP-A-0 025 688.
- the cathode - with the tube voltage switched off - to supply a heating current that is significantly greater than the heating current for the subsequent X-ray (with the tube voltage switched on) is necessary.
- the boost time depends on the tube current, which in the following Recording should flow. The greater this tube current the longer the boost time.
- the X-ray generator for Boost times required for a specific tube type store it and store it on an x-ray to call.
- This boost time table contained in the memory is manufactured by the X-ray tube manufacturer in one complicated measurement procedure determined, for everyone X-ray tube type separately.
- the given boost times are typical values, i.e. it can happen that the cathode temperature is higher at the end of the boost time or is lower than that for the respective tube current required temperature. Therefore, after the boost time the heating current is reduced to the value that it at X-ray should have. Then if after another Time interval of 200 to 300 ms the tube voltage is switched on the cathode temperature is stationary Value reached that required for the recording Value corresponds.
- the object of the present invention is an x-ray system to create, in which the preparation time, i.e. the period until an X-ray begins can be further shortened.
- This task is carried out on the basis of an X-ray system type mentioned solved in that the X-ray generator is designed for a special mode in which switched on tube voltage the heating current to the Boost value is raised that means for measuring the im Special mode flowing tube current are provided that Means for storing the time course of the measured Tube current or a value derived therefrom are provided and that means for deriving the boost time from the time history stored in the memory are provided.
- the boost times in a special mode of the X-ray generator can be determined, in which the tube voltage is switched on and the heating current is raised to its boost value. Grows in this mode the tube current continuously up to a maximum value after which the tube voltage is switched off and the heating current is lowered or also switched off. Which the time course resulting until the device is switched off is measured and saved. If on a subsequent X-ray, which is carried out in the recording mode certain tube current is specified, one can from the stored history over time how long it - with heating current increased to the boost value - takes until the cathode temperature has reached a value at which just the desired tube current is being emitted. This Period corresponds to the period within which stored tube current curve the relevant tube current value is reached; it is in record mode as Boost time specified.
- the invention allows the exact in a simple manner Determination of the required boost times, individually for the respective x-ray tube. So that is Boost time just as big as it needs to be, so in the end the boost time exactly for the emission of the desired Tube current required temperature is reached. That's why it is no longer necessary to set the boost time to follow the second interval in which the heating current to the value required for the respective tube current is lowered. This shortens the preparation time considerably. It is also advantageous that the Special operating mode with the X-ray generator in larger time intervals can be repeated. Thereby signs of aging are taken into account that a Influence on the characteristics of the respective X-ray tube to have. When changing the X-ray tube, there is no change of the boost time memory required, and it can too X-ray tubes are used, their temperature behavior is unknown.
- the tube current doesn't just depend on that Heating current, but also from that on the x-ray tube applied tube voltage.
- Boost time belonging to tube current and tube voltage There are a number of ways how to make that to a certain combination Boost time belonging to tube current and tube voltage can determine.
- One possibility would be to temporal course of the tube current in the special operating mode repeat for a variety of tube voltages, so that there would be a bevy of curves that the temporal course of the tube current with the tube voltage would represent as parameters. If then in normal operating mode specified a certain tube voltage would have to be in the same operating mode for the same tube voltage measured time course of the tube current used to determine the tube voltage will. This would be relatively expensive because in the special operating mode a variety of temporal tube currents should be measured and stored.
- the time course of the tube current only to be recorded with a single tube voltage, if provided according to a preferred development of the invention is that a second memory is provided in that for different tube voltages and tube currents stationary heating current values are stored and that the Means for deriving the boost time on the first memory and access the second memory.
- the X-ray generator shown schematically in FIG. 1 for feeding an X-ray tube 1 comprises a first one High voltage generator 2 for generating a positive High voltage for the anode of the x-ray tube and one second high voltage generator 3 for generating a negative high voltage for the cathode of the x-ray tube.
- the two high voltage generators 2 and 3 are over one Resistor 4 connected in series, one end of which is grounded is.
- the resistor 4 is used to measure the Anode of the X-ray tube 1 flowing tube current.
- the high-voltage generators 2 and 3, ie the time profile of the tube voltage U generated by them, can be controlled by a control unit 5, which can contain a suitably programmed microprocessor.
- the voltage drop across the resistor 4, ie a value proportional to the tube current, is fed to the control unit via an analog-digital converter 6.
- the control unit also specifies the heating current for the cathode of the X-ray tube 1, which is generated by a heating current control circuit 7.
- the control unit works with a first memory 8, in which dynamic data are stored, and with a second memory 9, in which static or stationary data are stored, and links them in a manner yet to be explained with the values of for an X-ray exposure Tube current I r and tube voltage U.
- the heating current I h is raised to a boost value.
- This boost value is usually much larger than the tube current flowing during an X-ray exposure, and it preferably corresponds to the maximum permissible value - for example 11 A.
- the tube voltage U is switched on for the X-ray exposure.
- the heating current is reduced to a value between 3 A and 7 A, ie to a value which is greater than the quiescent current and less than the boost value.
- a stationary characteristic field is shown, which for different voltages U 1 . . . U 4 indicates the tube current I r , which occurs at a certain static or stationary heating current. From this diagram it can easily be seen which heating current I h has to be set in the stationary case for a specific combination of tube current I r and tube voltage U. This family of curves, ie the heating current as a function of the tube current or the tube voltage, is stored in the second memory 9. How to determine such a characteristic field individually for the respective X-ray tube is described in DE-PS 27 03 420, among others.
- Fig. 2 part B, shows the time course of heating current I h and tube current U during the special mode.
- the time profile of the tube current is measured and digitized during the special mode by digitizing the voltage across the resistor 4 by the analog-digital converter 6, so that a measurement value of the tube current is provided for measuring time intervals of, for example, 3 ms Available. The course measured in this way is stored in the first memory 8.
- the flow chart according to FIG. 4 explains the time sequence of the steps carried out by the control unit during the special mode.
- the heating current is set to a quiescent current value or a standby value I stb .
- the voltage on the tube is switched off.
- a tube current then begins to flow, as shown in FIG. 3b.
- the tube current is measured, digitized every 3 ms and stored in the first memory 8 (block 52).
- the heating current is then reduced again to the quiescent current I stb and the tube voltage is switched off (block 54).
- the following sequence then results for an x-ray exposure:
- the values of tube current and tube voltage desired for the x-ray exposure are specified (block 55).
- the stationary heating current required for the X-ray exposure is determined from these values, with the aid of the values stored in the memory 9 (block 56).
- the boost time t B associated with this heating current value is then determined from curve I cor in FIG. 3, part B, or in memory 8.
- the heating current is then raised to the boost value during the time period t B , with no voltage being applied to the X-ray tube (block 57).
- the heating current is reduced to the value determined in block 56 and the desired tube voltage U is switched on (block 58).
- the desired tube current I r then flows.
- an X-ray exposure is preceded by fluoroscopy, in which the tube current I r has a small but no longer negligible value. If the filament were then heated in the recording mode during the full boost time determined in the manner described above, the temperature would be somewhat too high. This can be prevented by reducing this boost time by the value of that boost time which is assigned to the heating current I h flowing in the fluoroscopic mode.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenanlage mit einer Röntgenröhre und einem Röntgengenerator zum Betreiben der Röntgenröhre, die eine durch einen Heizstrom heizbare Kathode enthält, mit in einem Aufnahme-Modus wirksamen Mitteln zum Anheben des Heizstroms auf einen Boostwert bei abgeschalteter Röhrenspannung während einer Boostzeit und mit ebenfalls im Aufnahme-Modus wirksamen Mittteln zum Absenken des Heizstroms auf einen für die nachfolgende Röntgenaufnahme geeigneten Wert und zum Einschalten der Röhrenspannung.The invention relates to an x-ray system with an x-ray tube and an x-ray generator for operating the X-ray tube, which is heated by a heating current Contains cathode, with effective in a recording mode Means for raising the heating current to a boost value with the tube voltage switched off during a boost time and with means also effective in the recording mode Reduction of the heating current to a value suitable for the subsequent X-ray exposure and to switch on the tube voltage.
Eine solche Anlage ist z.Bsp. aus der EP-A-0 025 688 bekannt.Such a system is e.g. known from EP-A-0 025 688.
Wenn mit einer solchen Röntgenanlage eine Röntgenaufnahme - z.B. nach einer vorherigen Durchleuchtung - angefertigt werden soll, ist es erwünscht, die Röntgenaufnahme so schnell wie möglich auszuführen. Bei Röntgenröhren mit einer heizbaren Kathode muß jedoch die Kathode (bzw. der darin enthaltene Heizfaden) erst auf eine Temperatur gebracht werden, bei der sie den für die Röntgenaufnahme benötigten Röhrenstrom emittieren kann.If an x-ray with such an x-ray system - e.g. after previous screening - made it is desirable to take the x-ray like this to execute as quickly as possible. With x-ray tubes with a heatable cathode, however, the cathode (or the filament contained therein) only to a temperature brought in for X-rays required tube current can emit.
Um die Zeit bis zum Aufnahmebeginn zu verkürzen, ist es bekannt, der Kathode - bei abgeschalteter Röhrenspannung - einen Heizstrom zuzuführen, der wesentlich größer ist als der Heizstrom, der für die nachfolgende Röntgenaufnahme (mit eingeschalteter Röhrenspannung) nötig ist. Die Boostzeit richtet sich nach dem Röhrenstrom, der bei der nachfolgenden Aufnahme fließen soll. Je größer dieser Röhrenstrom ist, desto größer ist die Boostzeit.To shorten the time to start recording, it is known, the cathode - with the tube voltage switched off - to supply a heating current that is significantly greater than the heating current for the subsequent X-ray (with the tube voltage switched on) is necessary. The boost time depends on the tube current, which in the following Recording should flow. The greater this tube current the longer the boost time.
Es ist schon bekannt, bei einem Röntgengenerator die für einen bestimmten Röhrentyp erforderlichen Boostzeiten in einem Speicher zu speichern und sie bei einer Röntgenaufnahme aufzurufen. Diese in dem Speicher enthaltene Boostzeittabelle wird von dem Röntgenröhrenhersteller in einer komplizierten Meßprozedur ermittelt, und zwar für jeden Röntgenröhrentyp getrennt. Die dabei vorgegebenen Boostzeiten sind typische Werte, d.h. es kann vorkommen, daß die Kathodentemperatur am Ende der Boostzeit höher oder niedriger ist als die für den jeweiligen Röhrenstrom erforderliche Temperatur. Deshalb wird nach der Boostzeit der Heizstrom auf den Wert abgesenkt, den er bei der Röntgenaufnahme haben soll. Wenn dann nach einem weiteren Zeitintervall von 200 bis 300 ms die Röhrenspannung eingeschaltet wird, hat die Kathodentemperatur einen stationären Wert erreicht, der dem für die Aufnahme erforderlichen Wert entspricht.It is already known that the X-ray generator for Boost times required for a specific tube type store it and store it on an x-ray to call. This boost time table contained in the memory is manufactured by the X-ray tube manufacturer in one complicated measurement procedure determined, for everyone X-ray tube type separately. The given boost times are typical values, i.e. it can happen that the cathode temperature is higher at the end of the boost time or is lower than that for the respective tube current required temperature. Therefore, after the boost time the heating current is reduced to the value that it at X-ray should have. Then if after another Time interval of 200 to 300 ms the tube voltage is switched on the cathode temperature is stationary Value reached that required for the recording Value corresponds.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenanlage zu schaffen, bei dem die Vorbereitungszeit, d.h. der Zeitraum bis zum Beginn einer Röntgenaufnahme noch weiter verkürzt werden kann.The object of the present invention is an x-ray system to create, in which the preparation time, i.e. the period until an X-ray begins can be further shortened.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Röntgenanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Röntgengenerator für einen Sonder-Modus ausgelegt ist, bei dem bei eingeschalteter Röhrenspannung der Heizstrom auf den Boostwert angehoben wird, daß Mittel zum Messen des im Sonder-Modus fließenden Röhrenstromes vorgesehen sind, daß Mittel zum Speichern des zeitlichen Verlaufs des gemessenen Röhrenstromes oder eines daraus abgeleiteten Wertes vorgesehen sind und daß Mittel zum Ableiten der Boostzeit aus dem im Speicher gespeicherten zeitlichen Verlauf vorgesehen sind.This task is carried out on the basis of an X-ray system type mentioned solved in that the X-ray generator is designed for a special mode in which switched on tube voltage the heating current to the Boost value is raised that means for measuring the im Special mode flowing tube current are provided that Means for storing the time course of the measured Tube current or a value derived therefrom are provided and that means for deriving the boost time from the time history stored in the memory are provided.
Wesentlich an der Erfindung ist, daß die Boostzeiten in einem Sonder-Modus des Röntgengenerators ermittelt werden, in dem die Röhrenspannung eingeschaltet und der Heizstrom auf seinen Boostwert angehoben ist. In diesem Modus wächst der Röhrenstrom kontinuierlich bis zu einem Maximalwert an, wonach die Röhrenspannung abgeschaltet und der Heizstrom abgesenkt oder ebenfalls abgeschaltet wird. Der sich bis zum Abschalten ergebende zeitliche Verlauf wird gemessen und gespeichert. Wenn bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme, die im Aufnahme-Modus durchgeführt wird, ein bestimmter Röhrenstrom vorgegeben wird, kann man aus dem gespeicherten zeitlichen Verlauf entnehmen, wie lange es - bei auf den Boostwert angehobenen Heizstrom - dauert, bis die Kathodentemperatur einen Wert erreicht hat, bei dem gerade der gewünschte Röhrenstrom emittiert wird. Dieser Zeitraum entspricht dem Zeitraum, innerhalb dessen in dem gespeicherten Röhrenstromverlauf der betreffende Röhrenstromwert erreicht ist; er wird im Aufnahme-Modus als Boostzeit vorgegeben.It is essential to the invention that the boost times in a special mode of the X-ray generator can be determined, in which the tube voltage is switched on and the heating current is raised to its boost value. Grows in this mode the tube current continuously up to a maximum value after which the tube voltage is switched off and the heating current is lowered or also switched off. Which the time course resulting until the device is switched off is measured and saved. If on a subsequent X-ray, which is carried out in the recording mode certain tube current is specified, one can from the stored history over time how long it - with heating current increased to the boost value - takes until the cathode temperature has reached a value at which just the desired tube current is being emitted. This Period corresponds to the period within which stored tube current curve the relevant tube current value is reached; it is in record mode as Boost time specified.
Die Erfindung gestattet auf einfache Weise die exakte Bestimmung der erforderlichen Boostzeiten, und zwar individuell für die jeweilige Röntgenröhre. Somit ist die Boostzeit gerade so groß wie sie sein muß, damit am Ende der Boostzeit genau die für die Emission des gewünschten Röhrenstroms erforderliche Temperatur erreicht ist. Deshalb ist es nicht mehr erforderlich, der Boostzeit ein zweites Intervall folgen zu lassen, in dem der Heizstrom auf den für den jeweiligen Röhrenstrom erforderlichen Wert abgesenkt wird. Dadurch verkürzt sich die Vorbereitungszeit beträchtlich. Weiterhin ist von Vorteil, daß der Sonder-Betriebs-Modus mit dem Röntgengenerator in größeren zeitlichen Abständen wiederholt werden kann. Dadurch werden Alterungserscheinungen berücksichtigt, die einen Einfluß auf die Kennlinien der jeweiligen Röntgenröhre haben. Bei einem Wechsel der Röntgenröhre ist kein Wechsel des Boostzeitspeichers erforderlich, und es können auch Röntgenröhren verwendet werden, deren Temperaturverhalten unbekannt ist. The invention allows the exact in a simple manner Determination of the required boost times, individually for the respective x-ray tube. So that is Boost time just as big as it needs to be, so in the end the boost time exactly for the emission of the desired Tube current required temperature is reached. That's why it is no longer necessary to set the boost time to follow the second interval in which the heating current to the value required for the respective tube current is lowered. This shortens the preparation time considerably. It is also advantageous that the Special operating mode with the X-ray generator in larger time intervals can be repeated. Thereby signs of aging are taken into account that a Influence on the characteristics of the respective X-ray tube to have. When changing the X-ray tube, there is no change of the boost time memory required, and it can too X-ray tubes are used, their temperature behavior is unknown.
Im allgemeinen hängt der Röhrenstrom nicht nur von dem Heizstrom ab, sondern auch von der an der Röntgenröhre anliegenden Röhrenspannung. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie man die zu einer bestimmten Kombination von Röhrenstrom und Röhrenspannung gehörende Boostzeit ermitteln kann. Eine Möglichkeit bestünde darin, den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms im Sonder-Betriebs-Modus für eine Vielzahl von Röhrenspannungen zu wiederholen, so daß sich eine Schar von Kurven ergäbe, die den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms mit der Röhrenspannung als Parameter darstellen würden. Wenn dann im Normal-Betriebs-Modus eine bestimmte Röhrenspannung vorgegeben würde, müßte der bei derselben Röhrenspannung im Sonder-Betriebs-Modus gemessene zeitliche Verlauf des Röhrenstroms zur Bestimmung der Röhrenspannung herangezogen werden. Dies wäre relativ aufwendig, weil im Sonder-Betriebs-Modus eine Vielzahl zeitlicher Röhrenstromverläufe gemessen und gespeichert werden müßte.In general, the tube current doesn't just depend on that Heating current, but also from that on the x-ray tube applied tube voltage. There are a number of ways how to make that to a certain combination Boost time belonging to tube current and tube voltage can determine. One possibility would be to temporal course of the tube current in the special operating mode repeat for a variety of tube voltages, so that there would be a bevy of curves that the temporal course of the tube current with the tube voltage would represent as parameters. If then in normal operating mode specified a certain tube voltage would have to be in the same operating mode for the same tube voltage measured time course of the tube current used to determine the tube voltage will. This would be relatively expensive because in the special operating mode a variety of temporal tube currents should be measured and stored.
Es genügt jedoch, den zeitlichen Verlauf des Röhren stroms nur bei einer einzigen Röhrenspannung zu erfassen, wenn nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß ein zweiter Speicher vorgesehen ist, in dem für verschiedene Röhrenspannungen und Röhrenströme die stationären Heizstromwerte gespeichert sind und daß die Mittel zum Ableiten der Boostzeit auf den ersten Speicher und auf den zweiten Speicher zugreifen.It is sufficient, however, the time course of the tube current only to be recorded with a single tube voltage, if provided according to a preferred development of the invention is that a second memory is provided in that for different tube voltages and tube currents stationary heating current values are stored and that the Means for deriving the boost time on the first memory and access the second memory.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild eines Röntgengenerators einer erfindungsgemäßen Röntgenanlage in schematischer Darstellung,
- Fig. 2
- Teil A den zeitlichen Verlauf von Heizstrom und Röhrenspannung im Aufnahme-Modus,
- Fig. 2
- Teil B den zeitlichen Verlauf von Heizstrom und Röhrenspannung im Sonder-Modus,
- Fig. 3
- Teil A Kennlinien, die die Abhängigkeit des Röhrenstroms vom Heizstrom mit der Röhrenspannung als Parameter im stationären Zustand darstellen,
- Fig. 3
- Teil B den zeitlichen Verlauf des Röhrenstromes im Sonder-Modus und eines daraus ableitbaren Heizstromwertes.
- Fig. 4
- ein Fluß-Diagramm für den Sonder-Modus,
- Fig. 5
- ein Fluß-Diagramm für den Aufnahme-Modus.
- Fig. 1
- 2 shows a block diagram of an x-ray generator of an x-ray system according to the invention in a schematic illustration,
- Fig. 2
- Part A shows the time course of heating current and tube voltage in recording mode,
- Fig. 2
- Part B the time course of heating current and tube voltage in special mode,
- Fig. 3
- Part A Characteristic curves depicting the dependence of the tube current on the heating current with the tube voltage as parameters in the steady state,
- Fig. 3
- Part B shows the time course of the tube current in special mode and a heating current value that can be derived from it.
- Fig. 4
- a flow diagram for the special mode,
- Fig. 5
- a flow chart for the recording mode.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Röntgengenerator
zur Speisung einer Röntgenröhre 1 umfaßt einen ersten
Hochspannungserzeuger 2 zur Erzeugung einer positiven
Hochspannung für die Anode der Röntgenröhre und einen
zweiten Hochspannungszerzeuger 3 zur Erzeugung einer
negativen Hochspannung für die Kathode der Röntgenröhre.
Die beiden Hochspannungserzeuger 2 und 3 sind über einen
Widerstand 4 in Serie geschaltet, dessen eines Ende geerdet
ist. Der Widerstand 4 dient zur Messung des über die
Anode der Röntgenröhre 1 fließenden Röhrenstroms.The X-ray generator shown schematically in FIG. 1
for feeding an
Die Hochspannungserzeuger 2 und 3, d.h. der zeitliche
Verlauf der von diesen erzeugten Röhrenspannung U, ist von
einer Steuereinheit 5 steuerbar, die einen geeignet programmierten
Mikroprozessor enthalten kann. Der Steuereinheit
wird der Spannungsabfall am Widerstand 4, d.h. ein
dem Röhrenstrom proportionaler Wert über einen Analog-Digital-Wandler
6 zugeführt. Die Steuereinheit gibt außerdem
den Heizstrom für die Kathode der Röntgenröhre 1 vor,
der von einem Heizstrom-Regelkreis 7 erzeugt wird. Die
Steuereinheit arbeitet mit einem ersten Speicher 8, in dem
dynamische Daten gespeichert sind, und mit einem zweiten
Speicher 9 zusammen, in dem statische bzw. stationäre
Daten gespeichert sind, und verknüpft diese auf noch zu
erläuternde Weise mit den für eine Röntgenaufnahme vorgegebenen
Werten von Röhrenstrom Ir und Röhrenspannung U.The high-
Fig. 2, Teil A, zeigt für den Aufnahme-Modus den zeitlichen Verlauf des Heizstroms Ih und gestrichelt den zeitlichen Verlauf der Röhrenspannung U. Man erkennt, daß vor dem Zeitpunkt t=0 der Heizstrom auf einen konstanten Ruhestromwert eingestellt ist, während die Röhrenspannung U noch nicht anliegt. Dieser Ruhestromwert ist so gewählt, daß kein nennenswerter Röhrenstrom fließen würde, wenn eine Röhrenspannung eingeschaltet wäre. Ein typischer Wert für den Ruhestrom ist 2 A.Fig. 2, part A, shows for the recording mode the time course of the heating current I h and dashed the time course of the tube voltage U. It can be seen that before the time t = 0, the heating current is set to a constant quiescent current value, while the Tube voltage U is not yet present. This quiescent current value is chosen such that no appreciable tube current would flow if a tube voltage were switched on. A typical value for the quiescent current is 2 A.
Zur Zeit t = 0 wird der Heizstrom Ih auf einen Boostwert angehoben. Üblicherweise ist dieser Boostwert wesentlich größer als der während einer Röntgenaufnahme fließende Röhrenstrom, und er entspricht vorzugsweise dem maximal zulässigen Wert - z.B. 11 A. Der Heizstrom wird auf diesem Wert gehalten, bis die Boostzeit abgelaufen ist, d.h. bis zur Zeit t=tB. Zur Zeit t=tB wird die Röhrenspannung U für die Röntgenaufnahme eingeschaltet. Gleichzeitig wird zur Zeit t=tB der Heizstrom auf einen Wert zwischen 3 A und 7 A abgesenkt, d.h. auf einen Wert, der größer ist als der Ruhestrom und kleiner als der Boostwert. Erst zum Zeitpunkt t=tB kann ein Röhrenstrom durch die Röntgenröhre fließen und Röntgenstrahlung entstehen, d.h. die eigentliche Röntgenaufnahme beginnt erst zum Zeitpunkt t=tB. Nach einer vorgegebenen oder durch einen Belichtungsautomaten bestimmten Aufnahmedauer wird die Röhrenspannung und der Heizstrom abgeschaltet, d.h. die Röntgenaufnahme wird beendet.At time t = 0, the heating current I h is raised to a boost value. This boost value is usually much larger than the tube current flowing during an X-ray exposure, and it preferably corresponds to the maximum permissible value - for example 11 A. The heating current is kept at this value until the boost time has expired, ie until the time t = t B. At the time t = t B , the tube voltage U is switched on for the X-ray exposure. At the same time, at time t = t B, the heating current is reduced to a value between 3 A and 7 A, ie to a value which is greater than the quiescent current and less than the boost value. Only at the time t = t B can a tube current flow through the X-ray tube and X-rays arise, ie the actual X-ray recording only begins at the time t = t B. After a predetermined recording time or a recording time determined by an automatic exposure device, the tube voltage and the heating current are switched off, ie the X-ray recording is ended.
Damit bereits zur Zeit t=tB der gewünschte Röhrenstrom
fließt und während der gesamten Röntgenaufnahme konstant
bleibt, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein:
In Fig. 3, Teil A, ist ein stationäres Kennlinienfeld
dargestellt, das für verschiedene Spannungen U1 . . . U4
den Röhrenstrom Ir angibt, der sich bei einem bestimmten
statischen bzw. stationären Heizstrom einstellt. Aus
diesem Diagramm läßt sich also ohne weiteres entnehmen,
welcher Heizstrom Ih im stationären Fall für eine bestimmte
Kombination von Röhrenstrom Ir und Röhrenspannung U eingestellt
werden muß. Diese Kurvenschar, d.h. der Heizstrom
als Funktion des Röhrenstroms bzw. der Röhrenspannung ist
in dem zweiten Speicher 9 gespeichert. Wie man ein solches
Kennlinienfeld individuell für die jeweilige Röntgenröhre
bestimmen kann, ist u.a. in der DE-PS 27 03 420 beschrieben.3, part A, a stationary characteristic field is shown, which for different voltages U 1 . . . U 4 indicates the tube current I r , which occurs at a certain static or stationary heating current. From this diagram it can easily be seen which heating current I h has to be set in the stationary case for a specific combination of tube current I r and tube voltage U. This family of curves, ie the heating current as a function of the tube current or the tube voltage, is stored in the
Im folgenden wird geschildert, wie für diese - und andere Kombinationen - von Ir, U die erforderliche Boostzeit einfach und genau ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck wird der Röntgengenerator im Sonder-Modus betrieben. Fig. 2, Teil B, zeigt den zeitlichen Verlauf von Heizstrom Ih und Röhrenstrom U während des Sonder-Modus. Auch hier wird bis zur Zeit t=0 der Heizstrom auf seinen Ruhestromwert gehalten, um zur Zeit t=0 auf seinen Boostwert angehoben zu werden, der genauso groß ist wie im Aufnahme-Modus. Im Gegensatz zum Aufnahme-Modus wird jedoch bereits zur Zeit t=0 eine Spannung Uref an die Röntgenröhre gelegt, so daß ein Röhrenstrom fließen kann, sobald die Kathode heiß genug ist. Die Fig. 3, Teil B, zeigt - als ausgezogene Kurve - den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms Ir (allerdings mit einer anderen Zeitskala als Fig. 2b). Man erkennt, daß der Röhrenstrom zunächst langsam und dann immer schneller steigt, weil der Widerstand der Kathode bzw. des darin enthaltenen Heizfadens umso größer wird, je heißer die Kathode wird, so daß die zugeführte Kathodenleistung kontinuierlich zunimmt. Wenn der Röhrenstrom einen Maximalwert erreicht hat, wird die Röhrenspannung U=Uref abgeschaltet, und der Heizstrom Ih wird ebenfalls abgeschaltet oder abgesenkt.The following describes how the required boost time for this - and other combinations - of I r , U can be determined simply and precisely. For this purpose, the X-ray generator is operated in special mode. Fig. 2, part B, shows the time course of heating current I h and tube current U during the special mode. Here, too, the heating current is kept at its quiescent current value until time t = 0, in order to be increased to its boost value at time t = 0, which is the same size as in the recording mode. In contrast to the recording mode, however, a voltage U ref is already applied to the X-ray tube at time t = 0, so that a tube current can flow as soon as the cathode is hot enough. 3, part B, shows - as a solid curve - the time profile of the tube current I r (although with a different time scale than FIG. 2b). It can be seen that the tube current initially increases slowly and then faster and faster because the resistance of the cathode or the filament contained therein increases the hotter the cathode becomes, so that the cathode power supplied increases continuously. When the tube current has reached a maximum value, the tube voltage U = U ref is switched off and the heating current I h is likewise switched off or reduced.
Aus dem zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms Ir kann unmittelbar die Boostzeit abgelesen werden, die erforderlich ist, um bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme mit der Röhrenspannung U=Uref am Ende der jeweiligen Boostzeit eine Temperatur zu erreichen, die beim Einschalten der Röhrenspannung U=Uref gerade den gewünschten Röhrenstrom fließen läßt. Aus diesem Grunde wird der zeitliche Verlauf des Röhrenstroms während des Sonder-Modus gemessen und digitalisiert, indem die Spannung über dem Widerstand 4 durch den Analog-Digital-Wandler 6 digitalisiert wird, so daß für Meßzeitintervalle von z.B. 3 ms jeweils ein Meßwert des Röhrenstroms zur Verfügung steht. Der so gemessene Verlauf wird in dem ersten Speicher 8 gespeichert.From the time profile of the tube current I r , the boost time can be read directly, which is required to reach a temperature in a subsequent X-ray exposure with the tube voltage U = U ref at the end of the respective boost time, which when the tube voltage U = U ref is switched on just lets the desired tube current flow. For this reason, the time profile of the tube current is measured and digitized during the special mode by digitizing the voltage across the resistor 4 by the analog-digital converter 6, so that a measurement value of the tube current is provided for measuring time intervals of, for example, 3 ms Available. The course measured in this way is stored in the first memory 8.
Das Flußdiagramm nach Fig. 4 erläutert den zeitlichen Ablauf, der während des Sonder-Modus von der Steuereinheit durchgeführten Schritte. Zunächst wird gemäß Block 50 der Heizstrom auf einen Ruhestromwert bzw. einen Stand-by-Wert Istb gesetzt. Die Spannung an der Röhre ist ausgeschaltet. The flow chart according to FIG. 4 explains the time sequence of the steps carried out by the control unit during the special mode. First, according to block 50, the heating current is set to a quiescent current value or a standby value I stb . The voltage on the tube is switched off.
Danach wird (Block 51) der Heizstrom auf den Boostwert Ib gesetzt und die Röhrenspannung auf den Wert U=Uref eingestellt. Es beginnt dann ein Röhrenstrom zu fließen, wie in Fig. 3b dargestellt. Der Röhrenstrom wird gemessen, alle 3 ms digitalisiert und in dem ersten Speicher 8 gespeichert (Block 52). Im nächsten Schritt (Block 53) wird geprüft, ob der gemessene Röhrenstrom kleiner ist als ein Maximalwert Imax, bei dem die Röntgenröhre noch nicht thermisch überlastet wird. Ist der Strom Ir noch kleiner, erfolgt eine erneute Messung und eine erneute Abfrage usw., bis der Maximalwert erreicht ist. Dies ist in der Regel nach 200 bis 300 ms der Fall. Danach wird der Heizstrom wieder auf den Ruhestrom Istb abgesenkt und die Röhrenspannung abgeschaltet (Block 54).Thereafter (block 51), the heating current to the boost value I set b and adjusted, the tube voltage at the value U = U ref. A tube current then begins to flow, as shown in FIG. 3b. The tube current is measured, digitized every 3 ms and stored in the first memory 8 (block 52). In the next step (block 53) it is checked whether the measured tube current is less than a maximum value I max at which the X-ray tube is not yet thermally overloaded. If the current I r is even smaller, a new measurement and a new query etc. are carried out until the maximum value is reached. This is usually the case after 200 to 300 ms. The heating current is then reduced again to the quiescent current I stb and the tube voltage is switched off (block 54).
Wie schon erwähnt, hängt der Röhrenstrom Ir nicht nur von
dem Heizstrom Ih ab, sondern auch von der Röhrenspannung.
Wenn also bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme, im
Aufnahme-Modus eine Röhrenspannung eingeschaltet ist, die
von der im Sonder-Modus anliegenden Spannung U=Uref abweicht,
dann kann die Boostzeit nicht unmittelbar aus dem
für U=Uref gespeicherten Verlauf abgeleitet werden. Um
diese zusätzliche zeitliche Abhängigkeit des Röhrenstroms
zu berücksichtigen, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten:
Nachdem auf diese Weise einmal bei oder nach jedem
Sonder-Modus die Kurve Icor (Fig. 3b) ermittelt ist,
wird bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme lediglich
der zu den vorgegebenen Werten von Röhrenstrom Ir und
Röhrenspannung U gehörende stationäre Heizstromwert Ih
ermittelt (aus dem Speicher 9 bzw. einer der Kurven in
Fig. 3a), und in einem zweiten Schritt wird (aus dem
Speicher 8 bzw. Fig. 3b) der zu dem jeweiligen Wert Ih
auf der Kurve Icor gehörende Wert der Boostzeit bestimmt.After the curve I cor (FIG. 3b) has been determined in this way once or after each special mode, only the stationary heating current value I h belonging to the predefined values of tube current I r and tube voltage U h is determined (from the
Man könnte dies zwar - ähnlich wie bei den in Fig. 3,
Teil A, dargestellten stationären Kennlinien - für
verschiedene Röhrenströme Ir und Röhrenspannungen wiederholen
und würde dann in Fig. 3, Teil B, eine Kurvenschar
erhalten, die für verschiedene Kombinationen von
Röhrenstrom Ir und Röhrenspannung U die zugehörige
Boostzeit darstellen. Wenn man diese Kurven speichert,
könnte man daraus im Aufnahme-Modus unmittelbar - d.h.
ohne den Zwischenschritt über die Kurve Icor - die
Boostzeit erhalten, doch würde dadurch lediglich der
Speicheraufwand erhöht, ohne daß das Verfahren vereinfacht
würde. Vor jeder Röntgenaufnahme muß nämlich
ohnehin aus den stationären Kennlinien der Fig. 3a bzw.
des Speichers 9 der Wert des Heizstroms ermittelt werden,
der bei der nachfolgenden Aufnahme fließen muß,
damit sich der Röhrenstrom Ir ergibt. Es ist daher
zweckmäßiger, jeweils von Röntgenaufnahme zu Röntgenaufnahme
die erforderliche Boostzeit aus den in den Speichern
8 und 9 gespeicherten Kennlinien abzuleiten.One could repeat this - similar to the stationary characteristic curves shown in FIG. 3, part A - for different tube currents I r and tube voltages and would then receive a family of curves in FIG. 3, part B, for different combinations of tube current I r and tube voltage U represent the associated boost time. If these curves were saved, the boost time could be obtained directly in the recording mode - ie without the intermediate step via curve I cor - but this would only increase the storage effort without simplifying the process. Before each X-ray exposure, the value of the heating current must be determined anyway from the stationary characteristics of FIG. 3a or the
Gemäß dem Blockdiagramm in Fig. 5 ergibt sich dann folgender
Ablauf bei einer Röntgenaufnahme: Die für die Röntgenaufnahme
gewünschten Werte von Röhrenstrom und Röhrenspannung
werden vorgegeben (Block 55). Aus diesen Werten wird
der für die Röntgenaufnahme erforderliche stationäre
Heizstrom ermittelt, und zwar mit Hilfe der im Speicher 9
gespeicherten Werte (Block 56). Danach wird aus der Kurve
Icor in Fig. 3, Teil B, bzw. im Speicher 8 die zu diesem
Heizstromwert gehörende Boostzeit tB ermittelt. Der Heizstrom
wird dann während der Zeitdauer tB auf den Boostwert
angehoben, wobei an der Röntgenröhre keine Spannung anliegt
(Block 57). Nach Ablauf der Boostzeit tB wird der
Heizstrom auf den im Block 56 ermittelten Wert herabgesetzt
und die gewünschte Röhrenspannung U eingeschaltet
(Block 58). Es fließt dann der gewünschte Röhrenstrom Ir.According to the block diagram in FIG. 5, the following sequence then results for an x-ray exposure: The values of tube current and tube voltage desired for the x-ray exposure are specified (block 55). The stationary heating current required for the X-ray exposure is determined from these values, with the aid of the values stored in the memory 9 (block 56). The boost time t B associated with this heating current value is then determined from curve I cor in FIG. 3, part B, or in memory 8. The heating current is then raised to the boost value during the time period t B , with no voltage being applied to the X-ray tube (block 57). After the boost time t B has elapsed, the heating current is reduced to the value determined in
Bei bestimmten Untersuchungsverfahren geht einer Röntgenaufnahme eine Durchleuchtung voraus, bei der der Röhrenstrom Ir einen zwar kleinen, aber nicht mehr vernachlässigbaren Wert hat. Wenn man danach im Aufnahme-Modus den Heizfaden während der vollen auf die oben beschriebene Weise ermittelten Boostzeit erhitzen würde, würde sich eine etwas zu hohe Temperatur ergeben. Dies kann dadurch verhindert werden, daß diese Boostzeit um den Wert derjenigen Boostzeit verringert wird, die dem im Durchleuchtungsbetrieb fließenden Heizstrom Ih zugeordnet ist.In certain examination methods, an X-ray exposure is preceded by fluoroscopy, in which the tube current I r has a small but no longer negligible value. If the filament were then heated in the recording mode during the full boost time determined in the manner described above, the temperature would be somewhat too high. This can be prevented by reducing this boost time by the value of that boost time which is assigned to the heating current I h flowing in the fluoroscopic mode.
Claims (2)
- An X-ray system, comprising an X-ray tube and an X-ray generator for operating the X-ray tube (1) which comprises a cathode which can be heated by a filament current (Ih), comprising means (5, 57) which are operative in an exposure mode so as to boost the filament current to a boost value (Ib), during a boost time while the tube voltage is switched off, and means (5, 58) which are also operative in the exposure mode so as to decrease the filament current to a value which is suitable for the subsequent X-ray exposure and to switch on the tube voltage (U), characterized in that the X-ray generator has a special mode in which the filament current is boosted to the boost value (Ib) while the tube voltage (U) is switched on, that means (4, 6) are provided for measuring the tube current flowing in the special mode, that means (8) are provided for storing the temporal variation of the measured tube current, or a value (Icor) derived therefrom, and that means (5, 57) are provided for deriving the boost time from the temporal variation stored in the memory (8).
- An X-ray system as claimed in Claim 1, characterized in that there is provided a second memory (9) in which the stationary filament current values (Ia) are stored for various tube voltages (U) and tube currents (Ir) and that the means (5, 57) for deriving the boost time access the first memory (8) and the second memory (9).
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