EP3020049B1 - Röntgenprüfanlage mit strahlenverschluss - Google Patents

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EP3020049B1
EP3020049B1 EP14736849.2A EP14736849A EP3020049B1 EP 3020049 B1 EP3020049 B1 EP 3020049B1 EP 14736849 A EP14736849 A EP 14736849A EP 3020049 B1 EP3020049 B1 EP 3020049B1
Authority
EP
European Patent Office
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beam path
radiation
shutter body
ray
inspection system
Prior art date
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Active
Application number
EP14736849.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3020049A1 (de
Inventor
Norbert Haunschild
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Smiths Heimann GmbH
Original Assignee
Smiths Heimann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Smiths Heimann GmbH filed Critical Smiths Heimann GmbH
Publication of EP3020049A1 publication Critical patent/EP3020049A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3020049B1 publication Critical patent/EP3020049B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers

Definitions

  • the invention generally relates to an X-ray inspection system with a device for closing or releasing the beam path.
  • the invention relates to an X-ray inspection system with a closure device having a rotatable closure body with an axis of rotation arranged essentially transversely to a beam path.
  • DE 34 30 348 A shows an X-ray shutter for terminating the X-ray exposure of an object in the event that the capacity of power supply cables to an X-ray tube still provide power or power to the X-ray tube even after a programmed exposure time.
  • an exposure control is connected to a first solenoid which pulls a radiopaque slide made of lead, tungsten or uranium against the pulling force of a spring in an open position before or during the excitation of the X-ray tube, in which the closure is held by a holding pawl of a second relaxed solenoid , In the open position, a radiation window in the shutter allows X-rays to pass through.
  • a controller After a controller initiates X-ray generation, and as soon as a sensor detects a preset exposure threshold, the controller energizes the unstressed solenoid, which removes the retainer from the closure.
  • the mass of the shutter and the force of the spring are selected so that the shutter can be moved from the open position to a closed position in about 1/5000 second in order to quickly interrupt the X-ray radiation.
  • US 5 107 530 A shows a rotary closure which is between a first position in which an X-ray path is blocked, and a second position in which the X-ray path is opened, according to the preamble of claim 1.
  • a closure position display with optical sensors is provided to a reliably detect rotation of the rotary closure by means of a magnetic drive in one of the first or second position.
  • the known rotary shutter and the control of the position of the shutter are complex.
  • US 5,384,661 A shows a closure flap for a visual instrument of a spacecraft, wherein the closure flap is pivotable about a hinge axis between an open position and a closed position. Similar shows US 4 286 856 A a shutter rotatable about a rotary shaft for a photographic lens. In both devices, the closure flap is biased into a stable closed position by means of a spring element and can be rotated by means of a drive in an unstable open position.
  • US 5 054 041 A shows an X-ray collimator with a plurality of radially extending longitudinal slots of different clear height in a rotary cylinder.
  • the width of the collimated X-ray beam is controlled by rotating the rotary cylinder with a servomotor about the longitudinal axis, by controlling over the effective for the longitudinal X-ray through the longitudinal slot effective clear height of the longitudinal slot.
  • the inlet opening of each longitudinal slot is larger than its outlet opening.
  • a rotational security shutter mechanism for use with computerized tomographic x-ray scanners of the type having a radiation source and detector mounted for movement on opposite sides of a medium such that the radiation passes through successive sections of the medium is attenuated and detected as an output
  • the safety lock mechanism is disposed adjacent to the exit port of the radiation source to selectively block the exit upon the occurrence of a predetermined condition.
  • the mechanism has a housing which is attached adjacent to the outlet opening and a Passage through which the radiation can pass.
  • a cylindrical closure member is disposed in the housing transversely of the passageway and adapted for rotational movement between a first position permitting the passage of the radiation and a second position blocking the passageway.
  • the closure member biased to the second position may be directly moved from the second to the first position by a linear solenoid indirectly via a crank or rotary solenoid.
  • the core idea of the invention is to provide a rotatable closure body instead of a linearly to be moved in the beam path slider with a bistable magnetic drive as a drive means for the rotation of the closure body between a closing rotational position in which the beam path is closed, and an open-rotational position the beam path is released for the radiation to use;
  • "Released” here means in principle that the closure body in the open rotational position for the radiation coming into use in this position transparent so at least for a certain frequency or wavelength range of the radiation is transparent, i. It may in principle continue to be material of the closure body in the beam path, which is then transparent or permeable to the radiation or at least a portion thereof.
  • the invention relates to an X-ray inspection system having a device for closing or releasing an X-ray path, wherein the device has a closure body which is permanently arranged in the beam path and rotatable about a longitudinal axis arranged essentially transversely to the beam path, with a material which is dense for X-ray radiation and which is in a closed position -Rotation closes the beam path, and a transparent in an open rotational position for the radiation passage; ie, compared to known slider or Blende arrangements, in which one (or more) closure element (s) translationally one (or different) direction (s) is (or) in the beam path is moved, the shutter member is in the invention permanently in the beam path, wherein there are two rotational positions, namely the closed rotational position in which it closes the beam path or ., seals against the radiation or blocks the radiation, and the open rotational position, in which the radiation or at least a part thereof can pass through the closure body substantially unhindered.
  • the closure device has a drive means, which is coupled to the closure body for its rotation about the longitudinal axis between the two rotational positions.
  • drive means an electrical bistable magnetic drive is provided, which is adapted to move the closure body between the two rotational positions.
  • Each of the two rotational positions corresponds to a stable position of the magnetic drive, which can keep the magnetic drive de-energized (beibe-).
  • Particularly advantageous in the device according to the invention or the method according to the invention is that particularly short switching times between the two closure states can be achieved with a combination of a rotationally actuated closure body and an electric magnetic drive.
  • the drive means is a bistable electric magnetic drive, i.e. it has two stable positions.
  • the closure device is configured such that each of the two (functional) rotational positions of the closure body corresponds in each case to one of the two stable positions of the magnetic drive, which the magnetic drive can de-energize (hold).
  • the magnetic drive can in each case hold one of two predetermined end positions, for example in each case by means of a permanent magnet installed therefor, de-energized.
  • this closure device has no appreciable power requirement, since the electric magnetic drive only has to be always supplied with electrical energy for rotating the closure means. Due to the only short working phases for the electric magnetic drive, this can be operated in the overload area in order to achieve maximum acceleration. It has been found that the time between movement phases is sufficient for cooling the magnetic drive, that is to say the drive warms up during the short-term overload in the working phase, but remains below the specified upper limit of the temperature. Therefore, there are substantially no particular restrictions on the heat dissipation to be ensured with respect to the installation site.
  • the drive means may be an electric rotary magnetic drive, but also a linear magnetic drive; if a linear magnet drive is used, the linear movement can be implemented, for example via a lever mechanism in the required rotational movement for the required movement, ie rotation of the closure body.
  • the electric magnet drives which are preferred for the closure device can be based essentially on the following fundamental design principle.
  • As a linear drive of the magnetic drive is designed so that an anchor performs a rectilinear lifting movement in current flow. Depending on the design, the lifting movement of the armature can push or pull current flow, or both from a central position.
  • As a rotary drive of the magnetic drive is configured so that the armature when current flows through the coil generates a purely rotational movement, similar to an electric motor on the drive shaft. In contrast to the electric motor, the armature of the rotary magnet drive can not rotate continuously, but only over a predetermined angle of rotation; the rotational movement can take place in a clockwise, counterclockwise or even in both directions, then starting from a central position.
  • the closure body can be installed, for example, in a device for forming the radiation.
  • a forming device may be a collimator.
  • the closure body can also be arranged as a closure directly on the housing of a device for generating the radiation.
  • a radiation-generating device may be, for example, an X-ray tube for generating X-rays.
  • the closure body may be shaped so that in the open rotational position to the beam path directed inner surfaces of the passage are formed or extend so that they are substantially with inner the beam path bounding housing surfaces, ie housing inner surfaces, aligned or not limit the clear cross section of the beam path ,
  • the desired clear cross-section of the beam path can also be defined with the passage, ie the inner surfaces facing the beam path or, in the case of the closure body made of different materials, a partial area with dense material for the radiation and a partial area with at least one part the radiation transparent material, the defined interfaces determine the effective cross section of the beam path.
  • the closure body at least in the region or part which is permanently in the beam path, substantially or approximately have the shape of a half-cylinder or cylinder portion.
  • the closure body may have substantially or approximately the shape of a solid cylinder at least in the area or part which is located in the beam path, wherein the passage may be in the closure body as a slot or window extending transversely to the longitudinal axis.
  • the passage may in a particularly simple case be defined by the absence of any material in the closure body, i.e. the passage in the closure body may be made free of material.
  • the passage in the closure body may be defined or formed by a correspondingly shaped material integrated into the closure body, which is transparent to the radiation.
  • the closure body can be inserted into a device defining the beam path so that the shutter additionally hermetically seals the beam path.
  • the above embodiment can be developed advantageously by the passage in the closure body is defined or formed by a correspondingly shaped and integrated into the closure body filter material, wherein the filter material is selected so that the continuous X-rays are selectively filtered.
  • the filter material can be chosen so that the x-ray radiation is hardened defined. "Hardened” here means that low-energy X-ray quanta are absorbed by the filter material and those with high energy are transmitted as much as possible. In other words, the softer, ie longer-wavelength and less penetratable X-rays are filtered out;
  • a filter material can be used here, for example, aluminum, copper or the like.
  • a material with higher atomic number such as zirconium, molybdenum, rhodium or the like.
  • the closure body and / or the drive means may be mechanically configured so that only a movement in a predetermined range is possible.
  • the two (functional) rotational positions (open / close rotational position) associated end stops can be provided on the closure body and / or the drive means, so that the closure body and the drive means is mechanically movable only in an area defined by the end stops range.
  • the respective rotational position of the closure body can be ensured particularly precisely.
  • elastic end stops can be provided which absorb the kinetic energy of the closure body when taking one of the (functional) rotational positions.
  • the closure device is configured bistable, wherein in each case the closing position and the open position of the closure device is a stable position in which the closure body is automatically held.
  • a corresponding power supply such as a current pulse
  • Coupled may indicate that two or more elements are in direct physical or electrical contact with each other.
  • Connected may indicate that two or more elements are in direct physical or electrical contact with each other.
  • Connected may mean that two or more elements interact or influence each other, and they may be in direct as well as indirect physical or electrical contact with each other.
  • the use of the ordinal adjectives "first,” “second,” “third,” etc. to denote a common object merely indicates that reference is made to various examples of like objects, and is not intended to imply that such designated objects must occur in a certain temporal, spatial, ranking or other order.
  • FIG. 1 shows a sectional view from above of a closure device 1, which is adjacent to a narrower end in a fan beam collimator 15 integrated to form a fan-shaped X-ray beam.
  • the fan-beam collimator 15 of the embodiment shown here consists essentially of two trapezoid congruent halves each having a small side 15a and a large side 15b.
  • the halves, in the assembled state, form a beam path 3 for X-rays generated in an X-ray source (not shown) coupled to the small side 15a.
  • the X-rays are irradiated into the beam path 3 on the small side 15a of the collimator 15 and leave it in an angular range defined by the collimator on its large side 15b.
  • the housing of the fan-beam collimator 15 does not necessarily have to be made up of two halves.
  • the housing can also be in one piece or formed integrally, ie, for example, be a one-piece casting, which has a correspondingly shaped and aligned recess, such as a matching hole for the closure body.
  • a part 5 of a closure body 9 Adjacent to the small side 15 a, a part 5 of a closure body 9 is permanently arranged in the beam path 3.
  • the closure body 9 is rotatably mounted in the collimator 15 at its longitudinal ends 9a, 9b about a longitudinal axis 7 extending essentially transversely to the beam path 3, by means of bearing means 16a, 16b known per se.
  • the closure body 9 itself that is to say the part which serves to close the beam path 3, consists of a material which is dense for X-ray radiation, such as, for example, lead, tungsten, uranium or tantalum; Instead of tantalum, it is also possible to use niobium or zirconium or an alloy of 80% to 90% tantalum, niobium and zirconium. Alternatively, gold, ceramics, sintered materials of tungsten with copper, nickel and / or iron or the like, to name a few further examples are also suitable.
  • the material of the housing parts or of the housing of the collimator 15 also consists of a material that is dense for X-ray radiation, which may likewise be the elements mentioned in connection with the closure body 9 or, alternatively, steel or brass.
  • the closure body 9 is shaped such that by means of the closure body 9 in an open rotational position A ( FIG. 2a . 3a ) a transparent to the X-ray transmission 11 is defined.
  • FIG. 2a shows a sectional view 2-2 of the FIG. 1 in which the closure means of the closure device releases the beam path.
  • FIG. 3a shows a perspective view of a section of the closure device of FIG. 1 in which the closure body is in the open rotational position A.
  • the passage 11 extends with respect to the axis of rotation corresponding to the longitudinal axis 7 radially or centrally through the closure body 9. As partially based on the FIGS. 3a, 3b it can be seen that the passage 11 has a rectangular cross-section in the main direction of the beam path 3.
  • the closure body 9 is further shaped such that in a closed rotational position B (FIG. FIG. 2b . 3b ) of the closure body 9, the entire clear cross section of the beam path 3 is blocked by means of the dense for X-ray radiation material.
  • FIG. 2b shows a sectional view 2-2 of the FIG. 1 in which the closure body 9 completely closes the beam path.
  • FIG. 3b shows a perspective view of a section of the closure device of FIG. 1 in which the closure body is in the closing rotational position B.
  • a drive means 13 is coupled to the closure body 9 to rotate about the longitudinal axis 7 between the rotational positions A, B via a shaft 10.
  • the drive means 13 is an electric bistable magnetic drive with two stable end positions, the magnetic drive in each case in the de-energized state, i. without supply of electric energy in the form of electric current, stably maintained.
  • at least two permanent magnets may be arranged in the magnetic drive, by means of which the magnetic drive can be kept de-energized in each case in a predetermined position.
  • Each of the two rotational positions A, B of the closure body 9 is associated with one of these two stable positions of the magnetic drive.
  • the drive means 13 is an electrical bistable rotary magnet. That is, the drive means 13 directly generates the rotational movement required for the actuation of the closure device 1. Bistable rotary magnets have fast reaction times and keep without current supply the respective predetermined stable position or end position. Since only for a short time the operation of the closure device electrical energy is needed, consuming bistable magnetic drives little energy and generate due to the short work phases only little heat loss.
  • a rotation stop element 12 is mounted in the form of a lever.
  • the two rotational positions A, B associated end stops 21a, 21b (the stop 21b is hidden in the illustration, but basically similar to the 21a running) so firmly arranged that the closure body 9 and the drive means 13 only in the can be moved by the two end stops 21a and 21b defined angular range, which corresponds essentially to a 90 ° rotation of the closure body 9.
  • End stops 21a, 21b are provided with an elastic material, for example an elastomer, e.g. Material such as rubber or a rubber-like material, i. a material having elastic properties similar to rubber, provided, which absorbs the kinetic energy of the moving closure body 9 when taking one of the rotational positions A, B.
  • the torque required for this purpose is generated only for this purpose built into the magnetic drive permanent magnet. Since the end stops 21a and 21b are each located slightly in front of the stable end positions of the rotor 1 3a, the rotor 13a remains in these end positions until it is active, i. is deflected by means of power supply via the center position in the direction of the other end position.
  • the electric magnetic drive can be controlled, for example, via a bipolar amplifier, such as a bipolar stepper motor amplifier module.
  • the magnetic drive is controlled in each case between the rotational positions of the closure body 9 via a current pulse, wherein the pulse length of the current corresponds to the movement time in the respective other rotational position of the closure body 9.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Röntgenprüfanlage mit einer Einrichtung zum Verschließen oder Freigeben des Strahlenganges. Die Erfindung betrifft im Besonderen eine Röntgenprüfanlage mit Verschlusseinrichtung mit einem drehbaren Verschlusskörper mit einer im Wesentlichen quer zu einem Strahlengang angeordneten Drehachse.
    • Hintergrund der Erfindung
  • DE 34 30 348 A zeigt einen Röntgenstrahlenverschluss zur Beendigung der Röntgenstrahlenbelichtung eines Gegenstandes, für den Fall, dass die Kapazität von Stromversorgungskabeln zu einer Röntgenröhre auch nach einer programmierten Belichtungszeit noch Strom oder Leistung an die Röntgenröhre liefern. Dazu ist eine Belichtungssteuerung mit einem ersten Solenoid verbunden, welches vor oder bei der Erregung der Röntgenröhre einen strahlenundurchlässigen Verschlussschieber aus Blei, Wolfram oder Uran gegen die Zugkraft einer Feder in eine Offenstellung zieht, in der der Verschluss mittels eine Halteklinke eines zweiten entspannten Solenoids gehalten wird. In der Offenstellung lässt ein Strahlungsfenster im Verschluss Röntgenstrahlen durchtreten. Nachdem eine Steuerung die Röntgenstrahlungserzeugung eingeleitet hat, und sobald ein Sensor einen voreingestellten Bestrahlungsschwellenwert erfasst, erregt die Steuerung das ungespannte Solenoid, das die Halteklinke von dem Verschluss entfernt. Die Masse des Verschlusses und die Kraft der Feder sind so ausgewählt, dass der Verschluss in etwa 1/5000 Sekunde von der Offenstellung in eine Verschlussstellung bewegt werden kann, um die Röntgenstrahlung schnell zu unterbrechen.
  • Problematisch bei der bekannten Verschlussvorrichtungen, bei welcher der Verschluss des Strahlengangs mittels eines Schiebers erfolgt, der in einer Richtung quer zum Strahlengang eingeführt wird, ist, dass die für die geforderte schnelle Betätigung des Verschlusses verantwortliche Feder mit der Zeit ermüdet oder brechen kann. Des Weiteren ist die Anordnung aus Feder, Schieber, Halteklinke komplex und beansprucht aufgrund der Linearbewegung des Schiebers verhältnismäßig viel Einbauraum. Um die Größe des Schiebers und damit seine Masse klein halten zu können, ist eine nahe Anordnung an der Strahlungsquelle erforderlich, weil dort die zu verschließende Querschnittfläche der Strahlung klein ist. Schließlich ist bei der federbetätigten Linearbewegung des Schiebers ein Dämpfungsmittel zum Vermeiden von Rückprellen des Schiebers an der Endposition notwendig, wobei letztlich die Dimensionierung von Feder, Schieber und Dämpfungselement immer eine Kompromisslösung darstellen wird.
  • US 5 107 530 A zeigt einen Drehverschluss, der zwischen einer ersten Stellung, in der ein Röntgenstrahlengang blockiert ist, und einer zweiten Stellung, in der der Röntgenstrahlengang geöffnet ist, gemäß des Oberbegriffs des Anspruch 1. An dem bekannten Drehverschluss ist eine Verschlussstellungsanzeige mit optischen Sensoren vorgesehen, um eine zuverlässige Drehung des Drehverschluss mittels eines Magnetantriebs in eine der ersten oder zweiten Stellung erfassen zu können. Der bekannte Drehverschluss und die Steuerung der Stellung des Verschlusses sind komplex.
  • US 5 384 661 A zeigt eine Verschlussklappe für ein optisches Instrument eines Raumfahrzeugs, wobei die Verschlussklappe um eine Gelenkachse zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung schwenkbar ist. Ähnlich zeigt US 4 286 856 A eine um eine Drehwelle drehbare Verschlussklappe für eine fotografische Linse. In beiden Vorrichtungen ist die Verschlussklappe in eine stabile Geschlossen-Stellung mittels eines Federelements vorgespannt und kann mittels eines Antriebs in eine instabile Offen-Stellung gedreht werden.
  • US 5 054 041 A zeigt einen Röntgenstrahlen-Kollimator mit mehreren radial verlaufenden Längsschlitzen unterschiedlicher lichter Höhe in einem Drehzylinder. Die Breite des kollimierten Röntgenstrahls wird durch Drehen des Drehzylinders mit einem Stellmotor um die Längsachse gesteuert, indem darüber die für die durch den Längsschlitz verlaufende Röntgenstrahlung effektive lichte Höhe des Längsschlitzes gesteuert wird. Die Eintrittsöffnung jedes Längsschlitzes größer ist als seine Austrittsöffnung.
  • US 4 071 771 A als nächstliegender Stand der Technik zeigt einen Drehsicherheitsverschlussmechanismus für den Einsatz in computergesteuerten tomographischen Röntgenscannern des Typs, bei dem eine Strahlungsquelle und eine Detektoreinrichtung zur Bewegung auf gegenüberliegenden Seiten eines Mediums montiert sind, sodass die Strahlung aufeinanderfolgende Schnitte des Mediums durchläuft, gedämpft und als Ausgangssignal detektiert wird. Der Sicherheitsverschlussmechanismus ist angrenzend an die Austrittsöffnung der Strahlungsquelle angeordnet, um selektiv den Ausgang beim Auftreten einer vorbestimmten Bedingung zu blockieren. Der Mechanismus weist auf ein Gehäuse, das der Austrittsöffnung benachbart angebracht ist und einen Durchgang aufweist, durch den die Strahlung hindurchtreten kann. Ein zylindrisches Verschlusselement ist im Gehäuse quer zum Durchgang angeordnet und für eine Drehbewegung zwischen einer ersten Position, die den Durchgang der Strahlung ermöglicht, und einer zweiten Position, die den Durchgang blockiert, eingerichtet. Das Verschlusselement das in die zweite Position vorgespannt ist, kann von der zweiten in die erste Position durch einen linearen Solenoid indirekt über eine Kurbel oder einen Drehsolenoid direkt bewegt werden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine mögliche Aufgabe der Erfindung, eine Röntgenprüfanlage mit einer Verschlusseinrichtung sowie ein Verfahren zum Freigeben bzw. Verschließen des Strahlengangs der Röntgenprüfanlage vorzuschlagen, die einen einfachen Aufbau aufweist.
  • Diese Aufgabe wird zumindest teilweise mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Der Kerngedanke der Erfindung liegt darin, einen drehbaren Verschlusskörper anstelle eines linear in den Strahlengang zu bewegenden Schiebers mit einem bistabilen Magnetantrieb als Antriebsmittel für die Drehung des Verschlusskörpers zwischen einer Verschließ-Drehstellung, in der der Strahlengang verschlossen wird, und einer Offen-Drehstellung, in der der Strahlengang für die Strahlung freigegeben wird, zu verwenden; "freigegeben" bedeutet hier grundsätzlich, dass der Verschlusskörper in der Offen-Drehstellung für die zur Anwendung kommende Strahlung in dieser Stellung transparent also wenigstens für einen bestimmten Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich der Strahlung durchlässig ist, d.h. es kann sich prinzipiell weiterhin Material des Verschlusskörpers im Strahlengang befinden, das dann jedoch für die Strahlung bzw. wenigstens einen Teil davon transparent bzw. durchlässig ist.
  • Die Erfindung betrifft eine Röntgenprüfanlage mit einer Einrichtung zum Verschließen bzw. Freigeben eines Röntgenstrahlengangs, wobei die Einrichtung aufweist: einen permanent im Strahlengang angeordneten und um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang angeordnete Längsachse drehbaren Verschlusskörper mit einem für die Röntgenstrahlung dichten Material, welches in einer Schließ-Drehstellung den Strahlengang verschließt, und einem in einer Offen-Drehstellung für die Strahlung transparenten Durchgang; d.h., im Vergleich zu bekannten Schieber- oder Blendenanordnungen, bei denen ein (bzw. mehrere) Verschlusselement(e) translatorisch aus einer (bzw. verschiedenen) Richtung(en) in den Strahlengang bewegt wird (bzw. werden), befindet sich das Verschlusselement bei der Erfindung permanent im Strahlengang, wobei es zwei Drehstellungen, nämlich die Schließ-Drehstellung, in der es den Strahlengang verschließt bzw. gegen die Strahlung abdichtet bzw. die Strahlung blockiert, und die Offen-Drehstellung, in der die Strahlung bzw. wenigstens ein Teil davon im Wesentlichen ungehindert den Verschlusskörper passieren kann, aufweist. Weiter weist die Verschlusseinrichtung ein Antriebsmittel auf, welches mit dem Verschlusskörper zu dessen Drehung um die Längsachse zwischen den beiden Drehstellungen gekoppelt ist. Als Antriebsmittel ist ein elektrischer bistabiler Magnetantrieb vorgesehen, der eingerichtet ist, den Verschlusskörper zwischen den beiden Drehstellungen zu bewegen. Jede der beiden Drehstellungen entspricht einer stabilen Stellung des Magnetantriebs, die der Magnetantrieb stromlos (beibe-)halten kann.
  • Ein Verfahren zum Freigeben und Verschließen des Röntgenstrahlengangs in der Röntgenprüfanlage weist die folgenden Schritte auf:
    • Drehen des im Strahlengang permanent angeordneten und um die im Wesentlichen quer zum Strahlengang angeordnete Längsachse drehbaren Teils des Verschlusskörpers aus dem für die Röntgenstrahlung dichten Material in eine Offen-Drehstellung, sodass der in dem Verschlusskörper ausgebildete für die Strahlung transparente Durchgang mit dem Strahlengang zur Deckung gebracht wird.
    • Drehen des im Strahlengang angeordneten Verschlusskörpers in eine Geschlossen-Drehstellung, sodass der Strahlengang durch das für die Strahlung dichte Material des Verschlusskörpers verschlossen wird.
    • Ausführen der jeweiligen Drehbewegungen des Verschlusskörpers zwischen den Drehstellungen mittels eines elektrischen Magnetantriebs, und stromloses Halten der jeweiligen Drehstellungen des bistabilen Magnetantriebs mittels eines dieser Drehstellung zugeordneten Permanentmagneten.
  • Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass bei Kombination aus drehbetätigtem Verschlusskörper und elektrischem Magnetantrieb besonders kurze Schaltzeiten zwischen den beiden Verschlusszuständen erzielt werden können.
  • Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Verschlusseinrichtung zum Verschließen bzw. Freigeben des Strahlengangs im Folgenden beschrieben werden, gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung der einzelnen Erfindungsmerkmale hier wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • In der Verschlusseinrichtung ist das Antriebsmittel ein bistabiler elektrischer Magnetantrieb, d.h., er weist zwei stabile Stellungen auf. Die Verschlusseinrichtung ist so konfiguriert, dass jede der beiden (Funktions-)Drehstellungen des Verschlusskörpers jeweils einer der zwei stabilen Positionen des Magnetantriebs entspricht, die der Magnetantrieb stromlos (beibe-)halten kann.
  • D.h., der Magnetantrieb kann in der bistabilen Ausführung jeweils eine von zwei vorbestimmten Endstellungen, beispielsweise jeweils mittels eines hierfür eingebauten Permanentmagneten, stromlos (bei-)halten. Zwischen den baulich bedingten stabilen Endstellungen kann es einen instabilen Gleichgewichtspunkt geben, wobei der Antrieb bei entsprechender Ansteuerung bzw. Auslenkung sich selbsttätig aus dem Gleichgewichtspunkt in die nächstgelegene stabile Endposition bewegen wird.
  • Besonders vorteilhaft ist hier, dass diese Verschlusseinrichtung keinen nennenswerten Leistungsbedarf hat, da der elektrische Magnetantrieb nur immer kurz zum Drehen des Verschlussmittels mit elektrischer Energie versorgt werden muss. Aufgrund der jeweils nur kurzen Arbeitsphasen für den elektrischen Magnetantrieb kann dieser im Bereich der Überlastung betrieben werden, um eine maximale Beschleunigung zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass die Zeit zwischen den Bewegungs- bzw. Arbeitsphasen für ein Abkühlen des Magnetantriebs ausreichend ist, d.h., der Antrieb wird zwar bei der kurzzeitigen Überlastung in der Arbeitsphase warm, bleibt jedoch unterhalb der spezifizierten Temperaturobergrenze. Daher gibt es hinsichtlich des Einbauortes im Wesentlichen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der sicherzustellenden Wärmeableitung.
  • Das Antriebsmittel kann ein elektrischer Drehmagnetantrieb, aber auch ein Linearmagnetantrieb sein; falls ein Linearmagnetantrieb eingesetzt wird, kann die Linearbewegung beispielsweise über einen Hebelmechanismus in die benötigte Drehbewegung zur erforderlichen Bewegung, d.h. Drehung, des Verschlusskörpers umgesetzt werden.
  • Die für die Verschlusseinrichtung bevorzugten elektrischen Magnetantriebe können im Wesentlichen auf folgendem grundsätzlichen Konstruktionsprinzip basieren. Eine beispielsweise aus Kupferdraht gewickelte Spule bildet zusammen mit einem offenen Eisenkern einen elektrischen Magneten, mit dem mechanische Arbeit in Form von Bewegung verrichtet oder einer Haltekraft erzeugt werden kann, wenn elektrischer Strom durch die Spule fließt. Als Linearantrieb ist der Magnetantrieb so ausgeführt, dass ein Anker bei Stromfluss eine geradlinige Hubbewegung ausführt. Je nach Auslegung kann die Hubbewegung des Ankers bei Stromfluss drücken, ziehen oder ausgehend von einer Mittellage auch beides. Als Drehantrieb ist der Magnetantrieb so konfiguriert, dass der Anker bei Stromfluss durch die Spule eine rein rotatorische Bewegung, ähnlich wie ein Elektromotor an der Antriebswelle erzeugt. Im Gegensatz zum Elektromotor kann sich der Anker des Drehmagnetantriebs nicht kontinuierlich, sondern nur über einen vorbestimmten Drehwinkel drehen; die Drehbewegung kann im Uhrzeigersinn, gegen den Uhrzeigersinn oder auch in beide Richtungen, dann ausgehend von einer Mittellage, erfolgen.
  • Der Verschlusskörper kann beispielsweise in einer Einrichtung zur Formierung der Strahlung eingebaut sein. Eine solche Formierungseinrichtung kann ein Kollimator sein. Der Verschlusskörper kann auch als Verschluss direkt am Gehäuse einer Einrichtung zur Erzeugung der Strahlung angeordnet werden. Eine solche Strahlungserzeugungseinrichtung kann beispielsweise eine Röntgenröhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen sein.
  • Der Verschlusskörper kann so geformt sein, dass in der Offen-Drehstellung zum Strahlengang gerichtete Innenflächen des Durchgangs so ausgebildet sind bzw. so verlaufen, dass sie im Wesentlichen mit inneren den Strahlengang begrenzenden Gehäuseflächen, d.h. Gehäuseinnenflächen, fluchten oder den lichten Querschnitt des Strahlengangs nicht beschränken. Alternativ kann auch mit dem Durchgang der gewünschte lichte Querschnitt des Strahlengangs definiert werden, d.h. die dem Strahlengang zugewandten Innenoberflächen bzw. für den Fall, dass der Verschlusskörper aus verschiedenen Materialien, einem Teilbereich mit für die Strahlung dichtem Material sowie einem Teilbereich mit für wenigstens einen Teil der Strahlung transparentem Material, besteht, bestimmen die so definierten Grenzflächen den effektiven Querschnitt des Strahlengangs.
  • In bestimmten Ausführungen kann der Verschlusskörper zumindest in dem Bereich bzw. Teil, der sich permanent im Strahlengang befindet, im Wesentlichen bzw. annähernd die Form eines Halbzylinders oder Zylinderabschnitts aufweisen.
  • In bestimmten Ausführungen kann der Verschlusskörper zumindest in dem Bereich bzw. Teil, der sich im Strahlengang befindet, im Wesentlichen bzw. annähernd die Form eines Vollzylinders aufweisen, wobei der Durchgang als ein quer zur Längsachse verlaufender Schlitz oder Fenster im Verschlusskörper sein kann.
  • Der Durchgang kann in einem besonders einfachen Fall durch Abwesenheit von jeglichem Material im Verschlusskörper definiert sein, d.h., der Durchgang im Verschlusskörper kann materialfrei ausgeführt sein.
  • Alternativ kann der Durchgang im Verschlusskörper durch ein entsprechend geformtes und in den Verschlusskörper integriertes Material definiert bzw. ausgebildet sein, welches für die Strahlung transparent ist. Bei dieser Variante kann der Verschlusskörper so in eine den Strahlengang definierende Einrichtung eingesetzt sein, dass der Verschluss den Strahlengang zusätzlich hermetisch verschließt.
  • Die vorstehende Ausführung kann vorteilhaft weitergebildet werden, indem der Durchgang im Verschlusskörper durch ein entsprechend geformtes und in den Verschlusskörper integriertes Filtermaterial definiert bzw. ausgebildet wird, wobei das Filtermaterial so gewählt ist, dass die durchgehenden Röntgenstrahlen gezielt gefiltert werden.
  • Beispielsweise kann das Filtermaterial so gewählt werden, dass die Röntgenstrahlung definiert aufgehärtet wird. "Aufgehärtet" bedeutet hier, dass Röntgenquanten mit niedriger Energie vom Filtermaterial absorbiert werden und solche mit hoher Energie weitestgehend durchgelassen werden. Mit anderen Worten die weicheren, d.h. langwelligeren und weniger durchdringungsfähigen Röntgenstrahlen werden herausgefiltert; als Filtermaterial kann hier z.B. Aluminium, Kupfer oder ähnliches verwendet werden. Weiter ist es auch möglich, zusätzlich bestimmte harte Röntgenstrahlen, d.h. kurzwellige und damit hochenergetische Anteile des Röntgenspektrums der Röntgenstrahlung herauszufiltern; als Filtermaterial eignet sich hierfür beispielsweise ein Material mit höherer Ordnungszahl, wie z.B. Zirkon, Molybdän, Rhodium oder ähnliches.
  • Der Verschlusskörper und/oder das Antriebsmittel kann bzw. können mechanisch so konfiguriert sein, dass nur eine Bewegung in einem vorbestimmten Bereich möglich ist. Beispielsweise können an dem Verschlusskörper und/oder dem Antriebmittel den beiden (Funktions-)Drehstellungen (Offen-/Verschließ-Drehstellung) zugeordnete Endanschläge vorgesehen sein, sodass der Verschlusskörper bzw. das Antriebsmittel mechanisch nur in einem von den Endanschlägen definierten Bereich beweglich ist. Dadurch kann die jeweilige Drehstellung des Verschlusskörpers besonders präzise sichergestellt werden. Zusätzlich können elastische Endanschläge vorgesehen sein, welche die kinetische Energie des Verschlusskörpers beim Einnehmen einer der (Funktions-)Drehstellungen aufnehmen.
  • Die Verschlusseinrichtung ist bistabil konfiguriert, wobei jeweils die Verschließstellung als auch die Offenstellung der Verschlusseinrichtung eine stabile Stellung ist, in der Verschlusskörper selbsttätig gehalten wird. Hier ist jeweils zum Drehen des Verschlusskörpers von einer der beiden Stellungen in die andere eine entsprechende Energieversorgung, z.B. ein Strompuls, nötig.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungsfiguren
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Funktionsähnliche oder identische Bauteile oder Komponenten sind teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele verwendeten Begriffe "links", "rechts", "oben", "unten" beziehen sich auf die Zeichnungen in einer Ausrichtung mit normal lesbarer Figurenbezeichnung bzw. normal lesbaren Bezugszeichen. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
    • Figur 1
    zeigt eine Schnittansicht von oben auf reine Verschlusseinrichtung, die in einem Fächerstrahl-Kollimator integriert ist;
    Figur 2a
    zeigt eine Schnittansicht 2-2 der Figur 1, bei der das Verschlussmittel der Verschlusseinrichtung den Strahlengang freigibt;
    Figur 2b
    zeigt eine Schnittansicht 2-2 der Figur 1, bei der das Verschlussmittel der Verschlusseinrichtung den Strahlengang verschließt;
    Figur 3a
    zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Verschlusseinrichtung der Figur 1, in der sich der Verschlusskörper in der Offen-Drehstellung befindet; und
    Figur 3b
    zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Verschlusseinrichtung der Figur 1, in der sich der Verschlusskörper in der Verschließ-Drehstellung befindet.
    Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben. Die detaillierte Beschreibung dient der Information des Fachmanns und ist nicht beschränkend aufzufassen. In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen der Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten zur Anwendung kommen können. Dem Fachmann bekannte Schaltungen, Strukturen und Verfahren werden hier nicht im Detail besprochen, um das Verständnis der vorliegenden Beschreibung nicht unnötig zu erschweren.
  • Begriffe "gekoppelt" und "verbunden/angeschlossen" sowie davon abgeleitete Begriffe werden hier nicht synonym verwendet. Bei spezifischen Ausführungsformen kann vielmehr "verbunden/angeschlossen" andeuten, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physischem oder elektrischem Kontakt miteinander stehen. "Gekoppelt" kann bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente zusammenwirken oder sich gegenseitig beeinflussen, wobei sie in direktem, aber auch indirektem physischem oder elektrischem Kontakt miteinander stehen können. Falls nicht anderweitig angegeben, deutet der Gebrauch der Ordinaladjektive "erster", "zweiter", "dritter" usw. zur Bezeichnung eines gemeinsamen Objekts lediglich an, dass auf verschiedene Beispiele von gleichartigen Objekten Bezug genommen wird, und soll nicht implizieren, dass die so bezeichneten Objekte in einer gewissen zeitlichen, räumlichen, Rangordnungs- oder sonstigen Reihenfolge auftreten müssen.
  • Figur 1 zeigt eine Schnittansicht von oben auf eine Verschlusseinrichtung 1, die benachbart zu einem schmaleren Ende in einem Fächerstrahl-Kollimator 15 zur Ausbildung eines fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels integriert ist.
  • Der Fächerstrahl-Kollimator 15 der hier dargestellten Ausführung besteht im Wesentlichen aus zwei trapezförmigen deckungsgleichen Hälften mit jeweils einer kleinen Seite 15a und einer großen Seite 15b. Die Hälften bilden im zusammengefügten Zustand einen Strahlengang 3 für in einer an der kleinen Seite 15a angekoppelten Röntgenstrahlungsquelle (nicht gezeigt) erzeugte Röntgenstrahlen. Die Röntgenstrahlen werden an der kleinen Seite 15a des Kollimators 15 in den Strahlengang 3 eingestrahlt und verlassen diesen in einem vom Kollimator definierten Winkelbereich an dessen großer Seite 15b.
  • Es sei angemerkt, dass das Gehäuse des Fächerstrahl-Kollimators 15 nicht zwingend aus zwei Hälften aufgebaut sein muss. Beispielsweise kann das Gehäuse auch einteilig bzw. einstückig ausgebildet, d.h. beispielsweise ein einteiliges Gussteil sein, das eine entsprechend geformte und ausgerichtete Ausnehmung, z.B. eine passende Bohrung, für den Verschlusskörper besitzt.
  • Benachbart zur kleinen Seite 15a ist ein Teil 5 eines Verschlusskörpers 9 permanent im Strahlengang 3 angeordnet. Der Verschlussköper 9 ist um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang 3 verlaufende Längsachse 7 drehbar an seinen Längsenden 9a, 9b mittels an sich bekannter Lagermittel 16a, 16b im Kollimator 15 drehbar gelagert.
  • Der Verschlusskörpers 9 selber, also der Teil, der zum Verschließen des Strahlengangs 3 dient, besteht aus einem für Röntgenstrahlung dichten Material, wie zum Beispiel Blei, Wolfram, Uran, oder Tantal; anstelle von Tantal kann auch Niob oder Zirkon bzw. eine Legierung aus 80% bis 90% Tantal, Niob und Zirkon verwendet werden. Alternativ eignen sich auch Gold, Keramik, Sintermaterialien aus Wolfram mit Kupfer, Nickel und/oder Eisen oder ähnliches, um einige weitere Beispiele zu nennen.
  • Das Material der Gehäuseteile bzw. des Gehäuses des Kollimators 15 besteht ebenfalls aus einem für Röntgenstrahlung dichten Material, hierbei kann es sich ebenfalls um die im Zusammenhang mit dem Verschlusskörper 9 genannten Elemente bzw. alternativ um Stahl oder Messing handeln.
  • Der Verschlusskörper 9 ist derart geformt, dass mittels des Verschlusskörpers 9 in einer Offen-Drehstellung A (Figur 2a, 3a) ein für die Röntgenstrahlung transparenter Durchgang 11 definiert wird. Figur 2a zeigt hierzu eine Schnittansicht 2-2 der Figur 1, bei der das Verschlussmittel der Verschlusseinrichtung den Strahlengang freigibt. Figur 3a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Verschlusseinrichtung der Figur 1, in der sich der Verschlusskörper in der Offen-Drehstellung A befindet.
  • Etwas genauer besitzt der Teil des Verschlusskörpers 9, der aus dem für Röntgenstrahlung dichten Material besteht, im Wesentlichen die Form eines Vollzylinders. Der Durchgang 11 verläuft mit Bezug auf die der Drehachse entsprechende Längsachse 7 radial bzw. mittig durch den Verschlusskörper 9. Wie zum Teil anhand der Figuren 3a, 3b erkennbar weist der Durchgangs 11 in der Hauptrichtung des Strahlengangs 3 einen rechteckigen Querschnitt auf.
  • In der Offen-Drehstellung A sind zum Strahlengang 3 gerichtete Innenflächen 17a, 17b, 17c, 17d des Durchgangs 11 so ausgerichtet, dass sie mit den Strahlengang 3 begrenzenden inneren Gehäuseflächen 19a, 19b, 19c, 19d des Fächerstrahl-Kollimators 15 fluchten (Flächen 17c, 17d) bzw. den lichten Querschnitt des Strahlengangs 3 definieren (Flächen 17a, 17b).
  • Der Verschlusskörper 9 ist weiter so geformt, dass in einer Schließ-Drehstellung B (Figur 2b, 3b) des Verschlusskörpers 9 der gesamte lichte Querschnitt des Strahlengangs 3 mittels des für Röntgenstrahlung dichten Materials blockiert wird. Figur 2b zeigt hierzu eine Schnittansicht 2-2 der Figur 1, in welcher der Verschlusskörper 9 den Strahlengang vollständig verschließt. Figur 3b zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Verschlusseinrichtung der Figur 1, in der sich der Verschlusskörper in der Verschließ-Drehstellung B befindet.
  • Ein Antriebsmittel 13 ist mit dem Verschlusskörper 9 zu dessen Drehung um die Längsachse 7 zwischen den Drehstellungen A, B über eine Welle 10 gekoppelt. Das Antriebsmittel 13 ist ein elektrischer bistabiler Magnetantrieb mit zwei stabilen Endstellungen, die der Magnetantrieb jeweils im stromlosen Zustand, d.h. ohne Zufuhr elektrischer Energie in Form von elektrischem Strom, stabil beibehält. Beispielsweise können hierfür in dem Magnetantrieb wenigstens zwei Permanentmagneten angeordnet sein, mittels derer der Magnetantrieb jeweils in einer vorbestimmten Stellung stromlos gehalten werden kann. Jede der beiden Drehstellungen A, B des Verschlusskörpers 9 ist jeweils einer dieser zwei stabilen Stellungen des Magnetantriebs zugeordnet.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsmittel 13 ein elektrischer bistabiler Drehmagnet. D.h., das Antriebsmittel 13 erzeugt unmittelbar die für die Betätigung der Verschlusseinrichtung 1 benötigte Drehbewegung. Bistabile Drehmagnete besitzen schnelle Reaktionszeiten und halten ohne Stromzufuhr die jeweilige vorbestimmte stabile Stellung bzw. Endposition. Da nur für die kurze Zeit der Betätigung der Verschlusseinrichtung elektrische Energie benötigt wird, verbrauchen bistabile Magnetantriebe wenig Energie und erzeugen aufgrund der kurzen Arbeitsphasen nur wenig Verlustwärme.
  • An der Welle 10, die den Rotor 1 3a des Antriebsmittels 1 3 mit dem Verschlusskörper 9 koppelt, ist ein Drehanschlagselement 12 in Form eines Hebels befestigt. Am Gehäuse des Antriebsmittels 13 sind den beiden Drehstellungen A, B zugeordnete Endanschläge 21a, 21b (der Anschlag 21b ist in der Darstellung verdeckt, aber grundsätzlich ähnlich zu dem 21a ausgeführt) derart fest angeordnet, dass der Verschlusskörper 9 und das Antriebsmittel 13 nur in dem von den beiden Endanschlägen 21a und 21b definierten Winkelbereich, der im Wesentlichen einer 90°-Drehung des Verschlusskörpers 9 entspricht, bewegt werden kann. Endanschläge 21a, 21b sind mit einem elastischen Material, beispielsweise einem Elastomer, z.B. Material wie Gummi oder einem gummiähnlichen Material, d.h. ein Material welches elastische Eigenschaften ähnlich wie Gummi aufweist, versehen, welches die kinetische Energie des bewegten Verschlusskörpers 9 beim Einnehmen einer der Drehstellungen A, B aufnimmt.
  • Im stromlosen Zustand gibt es einen instabilen Gleichgewichtspunkt in der Mittelposition zwischen den beiden Endanschlägen 21a und 21b, die je einem der stabilen Arbeitspunkte des Magnetantriebs pro Drehrichtung, in die sich der Rotor 13a selbsttätig dreht, sobald er aus dieser Mittelposition in die jeweilige Richtung ausgelenkt wird, entsprechen. Das hierfür erforderliche Drehmoment wird nur mit hierfür in den Magnetantrieb eingebauten Permanentmagneten erzeugt. Da die Endanschläge 21a und 21b jeweils etwas vor den stabilen Endstellungen des Rotors 1 3a angeordnet sind, bleibt der Rotor 13a in diesen Endstellungen, bis er aktiv, d.h. mittels Stromzufuhr über die Mittelposition in Richtung der anderen Endstellung ausgelenkt wird.
  • Der elektrische Magnetantrieb kann beispielsweise über einen bipolaren Verstärker, wie einen bipolaren Schrittmotor-Verstärkerbaustein, angesteuert werden. Bevorzugt wird der Magnetantrieb jeweils zwischen den Drehstellungen des Verschlusskörpers 9 über einen Strompuls gesteuert, wobei die Pulslänge des Stromes der Bewegungszeit in die jeweils andere Drehstellung des Verschlusskörpers 9 entspricht.
  • Anhand des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wurde eine Einrichtung 1 zum Verschließen bzw. Freigeben des Strahlengangs 3 für Röntgenstrahlung, erläutert. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergibt sich die Erfindung aus den folgenden Ansprüchen.

Claims (11)

  1. Röntgenprüfanlage mit einer Einrichtung (1) zum Verschließen und Freigeben eines Röntgenstrahlengangs (3), wobei die Einrichtung (1) aufweist zumindest einen permanent im Strahlengang (3) angeordneten Teil (5) eines um eine quer zum Strahlengang (3) angeordnete Längsachse (7) drehbaren Verschlusskörpers (9), der ein für die Röntgenstrahlung dichtes Material aufweist, welches in einer Schließ-Drehstellung (B) des Verschlusskörpers (9) den Strahlengang (3) blockiert, und einen in einer Offen-Drehstellung (A) für die Strahlung transparenten Durchgang (11) definiert, und einen elektrischen Magnetantrieb als Antriebsmittel (13), welches mit dem Verschlusskörper (9) zu dessen Drehung um die Längsachse (7) zwischen den Drehstellungen (A, B) gekoppelt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Magnetantrieb eingerichtet ist, den Verschlusskörper (9) zwischen den Drehstellungen (A, B) zu bewegen, wobei der elektrische Magnetantrieb ein bistabiler Magnetantrieb ist und jede der beiden Drehstellungen (A, B) jeweils einer von zwei stabilen Stellungen des Magnetantriebs entspricht, die der Magnetantrieb stromlos beibehält.
  2. Röntgenprüfanlage nach Anspruch 1,
    wobei das Antriebsmittel (13) ein Drehmagnetantrieb oder ein Linearmagnetantrieb ist.
  3. Röntgenprüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner enthaltend eine Einrichtung zur Formierung der Strahlung oder eine Einrichtung zur Erzeugung der Strahlung,
    wobei der Verschlusskörper (9) in dieser Einrichtung (15) zur Formierung der Strahlung oder an dieser Einrichtung zur Erzeugung der Strahlung angeordnet ist.
  4. Röntgenprüfanlage nach Anspruch 3,
    wobei die Einrichtung (15) zur Formierung der Strahlung ein Kollimator (15) ist.
  5. Röntgenprüfanlage nach Anspruch 3,
    wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Strahlung eine Röntgenröhre ist.
  6. Röntgenprüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei in der Offen-Drehstellung (A) zum Strahlengang (3) gerichtete Innenflächen (17a, 17b, 17c, 17d) des Durchgangs (11) so ausgebildet sind, dass die Innenflächen (17a, 17b, 17c, 17d)
    - mit den Strahlengang (3) begrenzenden Gehäuseflächen (19a, 19b, 19c, 19d) fluchten, oder
    - den lichten Querschnitt des Strahlengangs (3) nicht beschränken, oder
    - den lichten Querschnitt des Strahlengangs (3) definieren.
  7. Röntgenprüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei der Verschlusskörper (9) zumindest in dem Bereich, der sich permanent im Strahlengang (3) befindet,
    - die Form eines Halbzylinders oder Zylinderabschnitts aufweist, oder
    - die Form eines Vollzylinders aufweist, wobei der Durchgang (11) im Wesentlichen radial durch den Verschlusskörper (9) verläuft.
  8. Röntgenprüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei der Verschlusskörper (9) zumindest in dem Bereich, der sich permanent im Strahlengang (3) befindet, die Form eines Vollzylinders aufweist und der Durchgang (11), der im Wesentlichen radial durch den Verschlusskörper (9) verläuft einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  9. Röntgenprüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei an dem Verschlusskörper (8) oder dem Antriebmittel (13) den beiden Drehstellungen (A, B) zugeordnete Endanschläge (21a, 21b) derart vorgesehen sind, dass der Verschlusskörper (9) bzw. das Antriebsmittel (13) nur in einem von den Anschlägen (21a, 21b) definierten Bereich, der in etwa einer 90° Drehung des Verschlusskörpers (9) entspricht, beweglich ist.
  10. Verfahren zum Freigeben und Verschließen eines Röntgenstrahlengangs (3) einer Röntgenprüfanlage, das Verfahren aufweisend die Schritte,
    Drehen eines im Strahlengang (3) permanent angeordneten und um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang (3) angeordnete Längsachse (7) drehbaren Teils eines Verschlusskörpers (9) aus einem für die Röntgenstrahlung dichten Material in eine Offen-Drehstellung (A), sodass ein in dem Verschlusskörper (9) ausgebildeter für die Strahlung transparenter Durchgang (11) mit dem Strahlengang (3) zur Deckung gebracht wird;
    Drehen des im Strahlengang (3) angeordneten Verschlusskörpers (11) in eine Geschlossen-Drehstellung (B), sodass der Strahlengang (3) durch für die Strahlung dichtes Material des Verschlusskörpers (9) verschlossen wird;
    Ausführen der jeweiligen Drehbewegungen des Verschlusskörpers (9) zwischen den Drehstellungen (A, B) mittels eines bistabilen Magnetantriebs als Antriebsmittel (13), und stromloses Halten einer jeden der Drehstellungen (A, B) des Antriebsmittels (13) mittels jeweils eines der jeweiligen Drehstellung (A, B) zugeordneten Permanentmagneten.
  11. Röntgenprüfanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisend eine Röntgenstrahlenquelle und einer Steuereinrichtung, die mit der Verschlusseinrichtung (1) operativ verbunden und eingerichtet ist, die Verschlusseinrichtung (1) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 10 zu steuern.
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