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Schaltungsanordnung für eine Röntgenröhre mit Regelelektrode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Röntgenröhren mit Regelelektrode.
Es ist bekannt, den Elektronenstrom in einer Röntgenröhre zu regeln und nötigenfalls zu unterbrechen ohne Änderung des Heizstroms oder der Anodenspannung, indem der Regelelektrode eine Gleichspannung solcher Polarität zugeführt wird, dass in der Nähe der Kathode ein elektrisches Feld erzeugt wird, das im wesentlichen dem die Elektronen beschleunigenden, durch die elektrische Spannung der Anode erzeugten Feld entgegengesetzt ist.
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bunden, der mit dem Anodenstromkreis der Röhre gekoppelt ist.
In den bekannten Schaltungsanordnungen zur Steuerung einer Röntgenröhre ist die Regelelektrode mit einer gesonderten Zuführungsleitung für die Regelspannung verbunden, wodurch die Anzahl von Stromleitern, welche die Kathodenseite der Röntgenröhre mit der Speiseapparatur verbinden, gegenüber einer Einrichtung mit einer Röntgenröhre ohne Regelelektrode um einen Leiter zugenommen hat. Eine solche Ausdehnung bringt es mit sich, dass besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Regelspannung der Röntgenröhre zuzuführen, die durch gegen hohe Spannungen isolierte Kabel mit dem Speisegerät verbunden ist.
Es wird zwar als Standardausführung bei einer Röntgenvorrichtung zum Verbinden der Kathodenseite der Röntgenröhre mit dem Speisegerät ein Hochspannungskabel mit drei Stromleitern benutzt, aber diese Leiter sind zum Anschliessen von zwei Heizfäden einer Doppelfokusröhre bestimmt. Untersuchungen haben erwiesen, dass zum Unterbrechen eines Elektronenstromes in einer Röntgenröhre, wenn die Anodenspannung 100 - 150 kV beträgt, an der Regelelektrode eine negative Spannung gegen die Kathode von 2000 - 3000 V erforderlich ist. Um dieser Spannung Widerstand leisten zu können, müsste der Isolationswiderstand zwischen den Stromleitern in dem Hochspannungskabel einen den üblichen Wert überschreitenden Wert haben. Die zur Verfügung stehenden Leiter im Kabel erlauben somit kaum den Anschluss einer Rontgenröhre mit Regelelektroden an das Speisegerät.
Die Erfindung bezweckt, den erwähnten Nachteil zu beheben. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern des Elektronenstromes einer Röntgenröhre mittels einer Regelelektrode und weist das besondere Kennzeichen auf, dass eine Hochfrequenzwechselspannung von einer Hochfrequenzspannungsquelle her über einen gegen Spannung isolierten Hochfrequenztransformator an ein Ende des kathodenseitigen Hochspannungskabels der Röntgenröhre und durch die beiden Stromleiter zum Zu-
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Röntgenröhre zugeführt wird.
Die Hochfrequenzspannung kann dem Heizstromkreis durch eine Auskopplungsanordnung entnommen werden. Zu diesem Zweck stehen Schaltungsanordnungen zur Verfügung, die als Parallelresonanzkreis oder als Reihenresonanzkreis ausgebildet sind. Bei Schaltungsanordnungen erstgenannter Art liegt ein Kondensator parallel zur Primärwicklung eines Hochtrequenztranstormators, wodurch diese Wicklung gleichzeitig an die Spannung der Heizkathode angeschlossen ist. Der dabei durch die Wicklung fliessende Strom kann zu einer unerwünschten Erwärmung des Transformators führen. Bei dem Reihenresonanzkreis ist die
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Primärwicklung des Hochfrequenztransformators durch einen Kondensator von dem Heizstromkreis getrennt.
Die der Regelelektrode zugeführte Gleichspannung zum Unterbrechen des Anodenstromes wird dadurch erzielt, dass die Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators durch einen Gleichrichter und einen damit in Reihe liegenden Kondensator überbrückt wird. Zum Kondensator wird ein Widerstand parallelgeschaltet. Die RC-Zeit-KonstÅante des Kondensators und des Widerstandes bedingt die Geschwindig- keit, mit der die Gleichspannung entsteht und beim Ausschalten der Hochfrequenzspannung wieder verschwindet. Eine Wirksamkeit der Röntgenröhre während z. B. 1 msec erfordert eine RC-Zeit-Konstante von etwa 10¯4sec.
Die Abmessungen einer zu diesem Zweck geeigneten Auskopplungsanordnung können hinreichend ge- ring sein, um die erforderlichen Einzelteile in der Umhüllung der Röntgenröhre unterzubringen. Dieshat
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nutzt werden kann, das durch hochwertiges Öl gebildet wird.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung und Fig.
2 zeigt ein Schaltbild zur Entnahme der Hochfrequenzspannung aus dem Heizstromkreis.
Die Röntgenröhre 1 enthält eine Heizkathode 2 und eine Anode 3. Die Mittel zum Erzeugen und zum Zuführen der Anodenspannung sind nicht dargestellt, da die dazu geeigneten Vorrichtungen undSchal- tungen allgemein bekannt sind.
Es ist angedeutet, dass die Röntgenröhre 1 eine Regelelektrode 4 enthält. Die Bauart und die Anord- nungsweise der Regelelektrode in der Röhre gegenüber der Kathode und der Anode sind hier unwesentlich.
Es wird vorausgesetzt, dass eine solche Ausführungsform, bei der mit einem geeigneten Potentialunter- schied zwischen Kathode und Regelelektrode der Elektronenstrom unterdrückt werden kann, keine Schwie- rigkeiten bereitet.
Mit der Kathode 2 ist ein Heizstromkreis verbunden, der einen Heizstromtransformator 5 und die
Stromleiter 6 und 7 enthält. Diese Leiter sind in der Umhüllung eines Kabels 8 für hohe Spannung untergebracht, welche Umhüllung aus Isoliermaterial z. B. einer Anzahl von Gummischichten hergestellt ist.
Die Leiter 6 und 7 sind an die Sekundärwicklung 9 des Heizstromtransformators 5 angeschlossen. Die Pri- märwicklung 10 dieses Transformators ist gegen hohe Spannung von der Sekundärwicklung 9 isoliert und an das Speisenetz 11 angeschlossen.
Der Speisestrom für einen Generator 12 für hohe Frequenzen wird auch den Klemmen des Speisenetzes 11 entnommen. Die Einzelheiten eines zum Zweck der Erfindung geeigneten Hochfrequenzgenerators werden als bekannt vorausgesetzt. Sie werden daher nicht weiter erläutert ; es wird nur angedeutet, dass die Hochfrequenzspannung über einen isoliertenTransformator 13 den Stromleitern 6 und 7 des Heizstromkreises für die Röntgenröhre zugeführt wird, u. zw. an dem mit dem Heizstromtransformator 5 verbundenen Ende des Kabels 8.
Auf der Seite, an der das Kabel 8 mit der Kathode 2 verbunden ist, wird die Hochfrequenzspannung durch einen Transformator entnommen, der weiter unten beschrieben wird.
Nach Fig. 2 ist die Primärwicklung 14 des Hochfrequenztransformators 15 in Reihe Mit einem Kondensator 16 parallel mit den Heizstromleitern 6 und 7 geschaltet, wobei der Kondensator 16 eine Sperre für den Niederfrequenzstrom bildet und derart bemessen ist, dass mit der Induktivität des Transformators 15 eine geeignete Anpassung an die hohe Frequenz der Spannung vorliegt, die zur Steuerung der Röntgenröhre benutzt wird. Mit der Sekundärwicklung 17 des Hochfrequenztransformators 15 ist ein Gleichrichter 18 zum Aufladen des Kondensators 19 verbunden. Die Aufladespannung des Kondensators 19 ist vorhanden zwischen der Kathode 2'und der Regelelektrode 4 der Röntgenröhre 1 und hat einen Wert, der von derAmplitude der Hochfrequenzregelspannung abhängig ist.
Um Spannungsänderungen zwischen Kathode und Regelelektrode wirksam zu machen, muss die Kondensatorspannung abgeführt werden können. Zu diesem Zweck dient der Widerstand 20, der parallel zu dem Kondensator 19 geschaltet ist. Die Werte des Kondensators und des Widerstandes hängen von der Zeit ab, während der die Spannung von einem Wert auf den andern übergehen soll.
Es sind andere als die dargestellten Schaltungsanordnungen möglich, um die Hochfrequenzspannung dem Heizstromkreis zu entnehmen und diese in eine Spannung umzuwandeln, welche die Regelelektrode wirksam macht, ohne dass von dem Prinzip der Erfindung abgewichen wird.
Um zu verhüten, dass die Hochfrequenzspannung über die Sekundärwicklung 9 des Heizstromtransformators 5 und die Kathode 2 abgeleitet wird, sind Sperrkreise aus einem Kondensator 21,22 und einer Drossel 23,24 an beiden Enden des Kabels 8 vorgesehen.