WO2015004185A1 - Strahlenverschluss, insbesondere für röntgenstrahlen - Google Patents

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WO2015004185A1
WO2015004185A1 PCT/EP2014/064716 EP2014064716W WO2015004185A1 WO 2015004185 A1 WO2015004185 A1 WO 2015004185A1 EP 2014064716 W EP2014064716 W EP 2014064716W WO 2015004185 A1 WO2015004185 A1 WO 2015004185A1
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WO
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beam path
closure body
closure
radiation
magnetic drive
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Application number
PCT/EP2014/064716
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Haunschild
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
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Priority to EP14736849.2A priority patent/EP3020049B1/de
Priority to CN201480039576.7A priority patent/CN105378853B/zh
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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 relates in particular to a closure device with a rotatable
  • Closure body arranged with a substantially transverse to the beam path
  • DE 34 30 348 A shows an X-ray shutter to terminate the
  • Exposure time nor supply power or power to the X-ray tube This is one
  • Exposure control connected to a first solenoid which, prior to or upon excitation of the x-ray tube, pulls a radiopaque lead, tungsten or uranium gate against the pulling force of a spring to an open position in which the shutter is held by a retainer 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 of a second to quickly break the X-ray radiation.
  • Beam path is introduced, is that responsible for the required rapid actuation of the shutter spring can fatigue or break over time. Furthermore, the arrangement of spring, slide, retaining pawl complex and claimed due to the Linear movement of the slide relatively much installation space. To the size of the
  • Damping element will always represent a compromise solution.
  • US 5 107 530 A shows a rotary closure which is locked between a first position, in which an X-ray path is blocked, and a second position, in which
  • X-ray path is opened, according to the preamble of claim 1.
  • a closure position indicator with optical sensors is provided in order to detect a reliable 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.
  • the core idea of the invention is a rotatable closure body instead of a linearly to be moved in the beam path slider with a 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, in the of the
  • a device for closing or releasing a beam path of electromagnetic and / or ionizing radiation comprises: a closure body permanently arranged in the beam path and rotatable about a longitudinal axis substantially transverse to the beam path and having a material which is impervious to the radiation closes the beam path in a closed rotational position, and transparent to the radiation in an open rotational position
  • Closure element of 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 of it essentially unimpeded
  • Closing body can happen, has. Next, the closure device
  • Drive means which is coupled to the closure body to rotate about the longitudinal axis between the two rotational positions.
  • an electric magnetic drive is provided which is adapted to move the closure body between the two rotational positions. At least one of the two rotational positions corresponds to a stable position of the magnetic drive, which can keep the magnetic drive de-energized (beibe-).
  • a method for releasing and closing a beam path for electromagnetic and / or ionizing radiation comprises the following steps: rotating a part of a closure body which is permanently arranged in the beam path and rotatable about a longitudinal axis arranged essentially transversely to the beam path for the radiation dense material in an open-rotational position, so that a formed in the closure body for the radiation transparent passage is made to coincide with the beam path. Rotating the shutter body arranged in the beam path in a closed rotational position, so that the beam path is closed by the radiation-tight material of the closure body.
  • Rotary positions by means of an electric magnetic drive and energized holding at least one of the rotational positions of the magnetic drive by means of one of these
  • the inventive method is that when combined from mosbetätigtem
  • Closure body and electric magnetic drive particularly short switching times between the two closure conditions can be achieved.
  • Electromagnetic and / or ionizing radiation will be described below, of course, apply in connection with the above
  • the drive means may be a monostable electric magnetic drive, i.e., have a stable position.
  • the closure device may be configured such that a predetermined end rotational position of the closure body corresponds to the stable position of the magnetic drive.
  • the magnetic drive by means of a built-in for this purpose
  • Permanent magnets the predetermined end position without current, i. without supply of electric current, keep (beibe-).
  • Drive means are a bistable electric magnetic drive, that is, have two stable positions.
  • the closure device may be configured so that each of the two
  • 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 embodiment of the closure device has no appreciable power requirement, since the electric magnetic drive only has to be always supplied with electrical energy for short rotation of 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 the phases of movement or working is sufficient for a cooling of the magnetic drive, that is, the drive is in the short-term
  • the drive means may be an electric rotary magnetic drive, but also a
  • the electric magnet drives which are preferred for the closure device can be based essentially on the following fundamental design principle.
  • a wound example of copper wire coil forms together with an open
  • Iron core an electric magnet, with the mechanical work in the form of movement or a holding force can be generated when electric current flows through the coil.
  • a linear drive of the magnetic drive is designed so that an anchor performs a rectilinear lifting movement in current flow.
  • 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.
  • 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, for example, in a device for forming the
  • Such a forming device may be a collimator.
  • the closure body can also be used as a closure directly on the housing of a device for
  • Such 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
  • Beam passage directed inner surfaces of the passage are formed so or so that they are substantially inner with the beam path bounding housing surfaces, i. Housing internal surfaces, aligned or the clear cross-section of the beam path is not limited.
  • the desired clear cross section of the beam path can be defined, i. facing 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
  • Closure body can 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.
  • Closing body integrated filter material is defined or formed, wherein the filter material is selected so that the continuous X-rays are selectively filtered.
  • the filter material can be chosen to harden the x-ray radiation in a defined manner.
  • “Cured” means that low energy x-ray quanta are absorbed by the filter material and those with high energy are largely transmitted, in other words the softer, ie longer and less penetratable X-rays are filtered out, eg aluminum, copper or similar material can be used as filter material
  • filter material it is also possible to filter out certain hard X-rays, ie short-wave and therefore high-energy parts of the X-ray spectrum of the X-ray radiation, as filter material
  • a material with a higher atomic number such as zirconium
  • Molybdenum, rhodium or the like 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 reduce the kinetic energy of the
  • the invention is particularly suitable as a closure device for the beam path in an X-ray inspection system.
  • the closure device may be configured as a safety device, wherein a closure position of the closure device is a monostable position into which the closure body is automatically rotated when a power supply required to hold the closure body in the unstable open position, e.g. Power supply, is interrupted.
  • a power supply required to hold the closure body in the unstable open position e.g. Power supply
  • This variant is particularly suitable, for example, if as a radiation source no electric X-ray tube but a
  • Permanent radiator with e.g. a cobalt-60 radiation source is used.
  • the monostable closure device can particularly easily ensure automatic closure of the radiation source in the event of a power failure.
  • closure device bistable wherein in each case the closing position and the open position of the closure device is a stable position, is held in the closure body automatically.
  • rotation the closure body of one of the two positions in the other a corresponding one
  • Locking device which is integrated in a fan-beam collimator
  • Figure 2a shows a sectional view 2-2 of Figure 1, in which the closure means of
  • Closing device releases the beam path
  • Figure 2b shows a sectional view 2-2 of Figure 1, wherein the closure means of
  • Closing device closes the beam path
  • FIG. 3a shows a perspective view of a detail of the closure device of FIG. 1, in which the closure body is in the open rotational position;
  • 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.
  • 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 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 affect each other, being in direct, but also direct Unless otherwise indicated, 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 similar objects , and is not intended to imply that the objects so designated must occur in a certain temporal, spatial, hierarchical or other order.
  • Figure 1 shows a sectional view from above of an embodiment of a closure device 1 according to the invention, adjacent to a narrower end in a fan beam collimator 1 5 to form a fan-shaped
  • X-ray beam is integrated.
  • the fan beam collimator 1 5 of the embodiment shown here is in
  • X-ray source (not shown) generated X-rays.
  • the X-rays are irradiated on the small side 1 5a of the collimator 1 5 in the beam path 3 and leave this in an angle range defined by the collimator on the large side 1 5b.
  • the housing of the fan beam collimator 1 5 need not necessarily be constructed of two halves.
  • the housing can also be in one piece or formed integrally, ie, for example, be a one-piece casting, a correspondingly shaped and aligned recess, such as a matching hole for the
  • a part 5 of a closure body 9 Adjacent to the small side 1 5a, a part 5 of a closure body 9 is permanently arranged in the beam path 3.
  • the closure member 9 is rotatably mounted about a longitudinal axis 7 extending substantially transversely to the beam path 3 at its longitudinal ends 9a, 9b by means of known storage means 16a, 16b in the collimator 15.
  • 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 the housing of the collimator 1 5 also consists of a dense for X-ray radiation material, this may also 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 ( Figure 2a, 3a) for the x-ray radiation transparent
  • FIG. 2a shows a sectional view 2-2 of FIG. 1, in which the closure means of the closure device releases the beam path.
  • FIG. 3a shows a perspective view of a detail of the closure device of FIG. 1, in which the closure body is in the open rotational position A.
  • X-ray dense material is essentially the shape of a solid cylinder.
  • the passage 1 1 extends with respect to the axis of rotation corresponding longitudinal axis 7 radially or centrally through the closure body 9.
  • the passage 1 1 in the main direction of the beam path 3 has a rectangular cross-section.
  • the closure body 9 is further shaped so that in a closed-rotational position B ( Figure 2b, 3b) of the closure body 9, the entire clear cross section of the beam path 3 is blocked by means of the dense X-ray material.
  • FIG. 2b shows a sectional view 2-2 of FIG. 1, in which the closure body 9 completely closes the beam path.
  • FIG. 3b shows a perspective view of a detail of the closure device of FIG. 1, in which the closure body is in the closed position B of rotation.
  • a drive means 1 3 is coupled to the closure body 9 to rotate about the longitudinal axis 7 between the rotational positions A, B via a shaft 1 0.
  • Drive means 1 3 is in the illustrated embodiment, an electrical 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.
  • 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.
  • Permanent magnets may be arranged, 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 1 3 is an electrical bistable rotary magnet. That is, the drive means 1 3 generates directly required for the actuation of the closure device 1 rotational movement. 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 member 12 is fixed in the form of a lever.
  • End stops 21 a, 21 b are provided with an elastic material, for example an elastomer, for example material such as rubber or a rubber-like material, ie a material which has elastic properties similar to rubber, which is the kinetic
  • Center position is deflected towards 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.
  • the closure device 1 has at least one permanently arranged in the beam path 3 part 5 of about a substantially transverse to the beam path 3 arranged longitudinal axis 7 rotatable closure body 9, which has a dense material for the radiation, which in the closed rotational position B of
  • Block body 9 blocks the beam path 3, and defines a transparent in the open rotational position A for the radiation passage 1 ⁇ , and a drive means 1 3, which with the closure body 9 to rotate about the longitudinal axis 7 between the rotational positions A, B is coupled, wherein the drive means 1 3 an electrical
  • Magnetic drive is and is adapted to move the closure body 9 between the rotational positions A, B, wherein at least one of the rotational positions A, B corresponds to a stable position of the magnetic drive or is assigned, which can keep the magnetic drive de-energized.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zum Verschließen bzw. Freigeben eines Strahlengangs (3) elektromagnetischer und/oder ionisierender Strahlung aufweisend zumindest einen permanent im Strahlengang (3) angeordneten Teil (5) eines um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang (3) angeordnete Längsachse (7) drehbaren Verschlusskörpers (9), der ein für die Strahlung 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 ein Antriebsmittel (13), welches mit dem Verschlusskörper (9) zu dessen Drehung um die Längsachse (7) zwischen den Drehstellungen (A, B) gekoppelt ist, wobei das Antriebsmittel (13) ein elektrischer Magnetantrieb ist und eingerichtet ist, den Verschlusskörper (9) zwischen den Drehstellungen (A, B) zu bewegen, wobei wenigstens eine der Drehstellungen (A, B) einer stabilen Stellung des Magnetantriebs entspricht, die der Magnetantrieb stromlos beibehält.

Description

Strahlenverschluss, insbesondere für Röntgenstrahlen
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Einrichtung zum Verschließen oder
Freigeben eines Strahlenganges für elektromagnetische oder ionisierende Strahlung. Die Erfindung betrifft im Besonderen eine Verschlusseinrichtung mit einem drehbaren
Verschlusskörper mit einer im Wesentlichen quer zum 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.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine mögliche Aufgabe der Erfindung, eine Verschlusseinrichtung sowie ein Verfahren zum Freigeben bzw. Verschließen des Strahlengangs elektromagnetischer und/oder ionisierender Strahlung 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 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.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Einrichtung zum Verschließen bzw. Freigeben eines Strahlengangs elektromagnetischer und/oder ionisierender Strahlung auf: einen permanent im Strahlengang angeordneten und um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang angeordnete Längsachse drehbaren Verschlusskörper mit einem für die Strahlung 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 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 Magnetantrieb vorgesehen, der eingerichtet ist, den Verschlusskörper zwischen den beiden Drehstellungen zu bewegen. Wenigstens eine der beiden Drehstellungen entspricht einer stabilen Stellung des Magnetantriebs, die der Magnetantrieb stromlos (beibe-)halten kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Freigeben und Verschließen eines Strahlengangs für elektromagnetische und/oder ionisierende Strahlung die folgenden Schritte auf: - Drehen eines im Strahlengang permanent angeordneten und um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang angeordnete Längsachse drehbaren Teils eines Verschlusskörpers aus einem für die Strahlung dichten Material in eine Offen-Drehstellung, sodass ein in dem Verschlusskörper ausgebildeter für die Strahlung transparenter 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 wenigstens einer der Drehstellungen des 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 erfindungsgemäßen
Verschlusseinrichtung zum Verschließen bzw. Freigeben eines Strahlengangs
elektromagnetischer und/oder ionisierender Strahlung im Folgenden beschrieben werden, gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem vorstehenden
erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung de einzelnen Erfindungsmerkmale hier wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann
In einer ersten Ausführung der Verschlusseinrichtung kann das Antriebsmittel ein monostabiler elektrischer Magnetantrieb sein, d.h., eine stabile Stellung aufweisen. Die Verschlusseinrichtung kann so konfiguriert sein, dass eine vorbestimmte End-Drehstellung des Verschlusskörpers der stabilen Stellung des Magnetantriebs entspricht.
Beispielsweise kann der Magnetantrieb mittels eines hierfür eingebauten
Permanentmagneten, die vorbestimmte Endstellung stromlos, d.h. ohne Zufuhr elektrischen Stroms, (beibe-)halten.
Wenn die vorbestimmte Drehstellung die Verschließ-Drehstellung ist, ist die
Ausführung besonders im Hinblick auf Strahlungssicherheit vorteilhaft, da der Strahlengang nur aktiv offen ist, d.h. offen gehalten werden muss. D.h., im Fall einer Störung kann allein durch Unterbrechung der Stromzufuhr zum Magnetantrieb sichergestellt werden, dass die Verschlusseinrichtung die Verschließ-Drehstellung einnimmt und somit den Strahlengang blockiert. Besonders vorteilhaft ist, dass der eigentliche Schließvorgang dann stromlos, d.h., ohne Zufuhr von externer Leistung erfolgt.
In einer zweiten alternativen Ausführung der Verschlusseinrichtung kann das
Antriebsmittel ein bistabiler elektrischer Magnetantrieb sein, d.h., zwei stabile Stellungen aufweisen. Die Verschlusseinrichtung kann so konfiguriert sein, dass jede der beiden
(Funktions-)Drehstellungen des Verschlusskörpers jeweils einer von 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 Ausführung der 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 Erfindung eignet sich besonders als Verschlusseinrichtung für den Strahlengang bei einer Röntgeninspektionsanlage.
Je nach Ausführung kann die Verschlusseinrichtung als Sicherheitseinrichtung konfiguriert werden, wobei eine Verschließstellung der Verschlusseinrichtung eine monostabile Stellung ist, in die der Verschlusskörper selbsttätig gedreht wird, wenn ein zum Halten des Verschlusskörpers in der instabilen Offenstellung erforderliche Energieversorgung, z.B. Stromversorgung, unterbrochen wird. Diese Variante eignet sich beispielsweise besonders, wenn als Strahlungsquelle keine elektrische Röntgenröhre sondern ein
Permanentstrahler bzw. Dauerstrahler mit z.B. einer Kobalt-60-Strahlenquelle verwendet wird. Die monostabile Verschlusseinrichtung kann besonders einfach ein automatischer Verschluss der Strahlenquelle im Falle eines Stromausfalls sicherstellen.
Es ist auch möglich, die Verschlusseinrichtung bistabil zu konfigurieren, 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. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ebenso können die vorstehend genannten und die hier weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. 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 ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen 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 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 1 , die benachbart zu einem schmaleren Ende in einem Fächerstrahl-Kollimator 1 5 zur Ausbildung eines fächerförmigen
Röntgenstrahlenbündels integriert ist.
Der Fächerstrahl-Kollimator 1 5 der hier dargestellten Ausführung besteht im
Wesentlichen aus zwei trapezförmigen deckungsgleichen Hälften mit jeweils einer kleinen Seite 1 5a und einer großen Seite 1 5b. Die Hälften bilden im zusammengefügten Zustand einen Strahlengang 3 für in einer an der kleinen Seite 1 5a angekoppelten
Röntgenstrahlungsquelle (nicht gezeigt) erzeugte Röntgenstrahlen. Die Röntgenstrahlen werden an der kleinen Seite 1 5a des Kollimators 1 5 in den Strahlengang 3 eingestrahlt und verlassen diesen in einem vom Kollimator definierten Winkelbereich an dessen großer Seite 1 5b.
Es sei angemerkt, dass das Gehäuse des Fächerstrahl-Kollimators 1 5 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 1 5a 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 1 6a, 16b im Kollimator 1 5 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 1 5 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 1 1 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 1 1 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 1 1 in der Hauptrichtung des Strahlengangs 3 einen rechteckigen Querschnitt auf. In der Offen-Drehstellung A sind zum Strahlengang 3 gerichtete Innenflächen 1 7a, 1 7b, 1 7c, 1 7d des Durchgangs 1 1 so ausgerichtet, dass sie mit den Strahlengang 3 begrenzenden inneren Cehäuseflächen 1 9a, 1 9b, 1 9c, 19d des Fächerstrahl-Kollimators 1 5 fluchten (Flächen 1 7c, 1 7d) bzw. den lichten Querschnitt des Strahlengangs 3 definieren (Flächen 1 7a, 1 7b).
Der Verschlusskörper 9 ist weiter so geformt, dass in einer Schlieis-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 1 3 ist mit dem Verschlusskörper 9 zu dessen Drehung um die Längsachse 7 zwischen den Drehstellungen A, B über eine Welle 1 0 gekoppelt. Das
Antriebsmittel 1 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel 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 1 3 ein elektrischer bistabiler Drehmagnet. D.h., das Antriebsmittel 1 3 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 1 0, 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 1 3 sind den beiden Drehstellungen A, B zugeordnete Endanschläge 21 a, 21 b (der Anschlag 21 b ist in der Darstellung verdeckt, aber grundsätzlich ähnlich zu dem 21 a ausgeführt) derart fest angeordnet, dass der Verschlusskörper 9 und das Antriebsmittel 1 3 nur in dem von den beiden Endanschlägen 21 a und 21 b definierten Winkelbereich, der im Wesentlichen einer 90°-Drehung des Verschlusskörpers 9 entspricht, bewegt werden kann. Endanschläge 21 a, 21 b 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 21 a und 21 b, die je einem der stabilen Arbeitspunkte des Magnetantriebs pro Drehrichtung, in die sich der Rotor 1 3a 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 21 a und 21 b jeweils etwas vor den stabilen Endstellungen des Rotors 1 3a angeordnet sind, bleibt der Rotor 1 3a 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 elektromagnetische und/oder ionisierende Strahlung, nämlich Röntgenstrahlung, erläutert. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergibt sich der Bereich der Erfindung aus den folgenden Ansprüchen. Die Verschlusseinrichtung 1 weist zumindest einen permanent im Strahlengang 3 angeordneten Teil 5 des um eine im Wesentlichen quer zum Strahlengang 3 angeordnete Längsachse 7 drehbaren Verschlusskörpers 9, der ein für die Strahlung dichtes Material aufweist, welches in der Schließ-Drehstellung B des
Verschlusskörpers 9 den Strahlengang 3 blockiert, und einen in der Offen-Drehstellung A für die Strahlung transparenten Durchgang 1 Ί definiert bzw. ausbildet, und ein Antriebsmittel 1 3, welches mit dem Verschlusskörper 9 zu dessen Drehung um die Längsachse 7 zwischen den Drehstellungen A, B gekoppelt ist, wobei das Antriebsmittel 1 3 ein elektrischer
Magnetantrieb ist und eingerichtet ist, den Verschlusskörper 9 zwischen den Drehstellungen A, B zu bewegen, wobei wenigstens eine der Drehstellungen A, B einer stabilen Stellung des Magnetantriebs entspricht bzw. zugeordnet ist, die der Magnetantrieb stromlos beibehalten kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Einrichtung (1 ) zum Verschließen und Freigeben eines Strahlengangs (3)
elektromagnetischer und/oder ionisierender Strahlung aufweisend 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 Strahlung dichtes Material aufweist, welches in einer Schliefs-Drehstellung (B) des Verschlusskörpers (9) den Strahlengang (3) blockiert, und einen in einer Offen-Drehstellung (A) für die Strahlung transparenten Durchgang (1 1 ) definiert, und einen elektrischen Magnetantrieb als
Antriebsmittel (1 3), 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 wenigstens eine der Drehstellungen (A, B) einer stabilen Stellung des Magnetantriebs entspricht, die der Magnetantrieb stromlos beibehält.
2. Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1 ,
wobei das Antriebsmittel ein monostabiler Magnetantrieb ist, der im stromlosen Zustand selbsttätig in die eine stabile Endstellung zurückkehrt, wobei jeweils eine der Drehstellungen (A, B) der stabilen Stellung und die andere einer instabilen Stellung des Magnetantriebs zugeordnet ist.
3. Verschlusseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei das Antriebsmittel (1 3) 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.
4. Verschlusseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , 2, oder 3,
wobei das Antriebsmittel (1 3) ein Drehmagnetantrieb oder ein Linearmagnetantrieb ist.
5. Verschlusseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der Verschlusskörper (9) in einer Einrichtung (1 5) zur Formierung der Strahlung, wie einem Kollimator (1 5), oder an einer Einrichtung zur Erzeugung der
Strahlung, wie einer Röntgenröhre, angeordnet ist.
6. Verschlusseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei in der Offen-Drehstellung (A) zum Strahlengang (3) gerichtete Innenflächen (1 7a, 1 7b, 1 7c, 1 7d) des Durchgangs (1 1 ) so ausgebildet sind, dass die Innenflächen (1 7a, 1 7b, 1 7c, 1 7d)
- mit den Strahlengang (3) begrenzenden Gehäuseflächen (19a, 19b, 1 9c, 19d) fluchten, oder
- den lichten Querschnitt des Strahlengangs (3) nicht beschränken, oder
- den lichten Querschnitt des Strahlengangs (3) definieren.
7. Verschlusseinrichtung (1 ) 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 (1 1 ) im Wesentlichen radial durch den Verschlusskörper (9) verläuft, und bevorzugt einen rechteckigen
Querschnitt aufweist.
8. Verschlusseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei an dem Verschlusskörper (8) oder dem Antriebmittel (1 3) den beiden
Drehstellungen (A, B) zugeordnete Endanschläge (21 a, 21 b) derart vorgesehen sind, dass der Verschlusskörper (9) bzw. das Antriebsmittel (1 3) nur in einem von den Anschlägen (21 a, 21 b) definierten Bereich, der in etwa einer 90° Drehung des Verschlusskörpers (9) entspricht, beweglich ist.
9. Verfahren zum Freigeben und Verschließen eines Strahlengangs (3) für
elektromagnetische und/oder ionisierte Strahlung aufwiesen 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 Strahlung dichten Material in eine Offen- Drehstellung (A), sodass ein in dem Verschlusskörper (9) ausgebildeter für die Strahlung transparenter Durchgang (1 1 ) mit dem Strahlengang (3) zur Deckung gebracht wird; Drehen des im Strahlengang (3) angeordneten Verschlusskörpers (1 1 ) 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 Antriebsmittels (1 3), und stromloses Halten wenigstens einer der Drehstellungen (A, B) des Antriebsmittels (1 3) mittels eines dieser Drehstellung (A, B) zugeordneten Permanentmagneten.
1 0. Röntgenprüfanlage mit einer Röntgenstrahlenquelle, einer Verschlusseinrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, und einer Steuereinrichtung, die mit der
Verschlusseinrichtung operativ verbunden und eingerichtet ist, die Verschlusseinrichtung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9 zu steuern.
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