Röntgenanlage mit einein als Stromquelle für die Röntgenröhre dienenden Kondensator. Die Erfindung betriffi eine Röntgenanlage zur Herstellung von Aufnahmen mit kurz währender Belichtung. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen Kondensator zu verwen den, der, nachdem er sich auf eine bestimmte Spannung aufgeladen hat, über eine Röntgen röhre zurEntladung gebracht wird. Dadurch wird ein Strom von grosser Intensität, aber von kurzer Dauer durch die Röhre geführt.
Nach der Erfindung wird nun in einer solchen Anlage eine in Reihe mit dem Kon densator geschaltete Selbstinduktion verwen det, wobei unter Kondensator" auch eine Gruppe von Kondensatorelementen, züm Bei spiel eine Batterie von Leydener Flaschen, verstanden werden soll. Es zeigt sich, dass hierdurch bessere Ergebnisse erzielt werden, was sich aus einem günstigeren Verlauf des Stromes und der Spannungen der Röntgen röhre erklären lässt.
Ein erheblicher Vorzug, den die Verwen dung einer Selbstinduktion nach der Erfin dung hat, ist der, dass infolge des erwähnten günstigeren Verlaufes der Kondensator eine kleinere Kapazität haben kann, indem die zur Verfügung gestellte Energie nützlicher ver wendet wird.
Man braucht nicht stets eine besondere Selbstinduktion in den Stromkreis einzufügen, sondern kann zu diesem Zweck oft die den Ladestrom des Kondensators liefernde Trans- formatorwicklung verwenden. Zu diesem Zweck kann eine Umschaltvorrichtung vor gesehen sein, aber diese kann sogar entfallen, wenn die Röntgenröhre in Reihe mit einer Funkenstrecke parallel zum Gleichrichter ge schaltet ist, über den der Kondensator sich auflädt. Wird der Primärstrom des Transfor mators vor der Entladung ausgeschaltet, so kann diese durch Beeinflussung der Funken strecke ausgelöst werden.
Wenn derPrimär- strom des Transformators eingeschaltet bleibt, so wirkt auf die Röntgenröhre die Summe der Spannungen der Transformatorwicklung und des geladenen Kondensators. Eine solche Betriebsweise ist besonders am Platze, wenn die Verhältnisse derart gewählt sind, dass die Entladung innerhalb einer Halbperiode des Wechselstromes so weit fortgeschritten ist, dass der Funke daraufhin erlischt und in der zweitnächsten Halbperiode nicht weiter über schlägt.
Es kann zweckmässig sein, in der Anlage einen zweiten Entladungsweg vorzusehen mit einer zweiten Funkenstrecke, die wahlweise eingeschaltet werden kann und die erste., so wie die Transformatorwicklung überbrückt. Meist wird man auch in diesem zweiten Ent ladungsweg eine Selbstinduktion vorsehen.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegen stand der Erfindung beispielsweise.
Fig. <B>1</B> ist ein Diagramm, in dem der Ver lauf der Spannung der Röntgenröhre mit und ohne Benutzung einer Selbstinduktion darge stellt ist; Fig. 2 und<B>3</B> stellen zwei Schaltungsan ordnungen von Ausführungsformen einer Ein richtung nach der Erfindung dar.
In Fig. 2 bezeichnet<B>1</B> eine Röntgenröhre. Diese erhält ihren Anodenstrom von einem Kondensator 2. Dieser Kondensator wird von einem Transformator<B>3</B> über einen Gleich richter 4 geladen. Die Stromkreise der Glüh- kathode der Röntgenröhre und des Gleich richters sind der Übersichtlichkeit halber fortgelassen. Der Gleichrichter kann aus einer oder mehreren Entladungsröhren, aber auch aus einem oder mehreren Gleichrichtergeräten von anderer Gattung bestehen.
In Reffie mit der Röntgenröhre liegt eine Funkenstrecke<B>5.</B> Sobald sich der Kondensa tor auf eine bestimmte Spannung aufgeladen hat, findet ein Durchschlag der Punkenstrecke statt und es entlädt sich der Kondensator über die Röntgenröhre, so dass eine kurzwäh rende Belichtung erzielt wird.
Mit<B>6</B> ist eine Selbstincluktion bezeichnet, die in den Stromkreis eingefügt ist. Die Be deutung dieser Selbstinduktion ist in Fig. <B>1</B> erläutert. Die Kurve<B>7</B> stellt darin den zeit lichen Verlauf der Spannung<B>E</B> zwischen den Elektroden der Röntgenröhre dar, wenn die Selbstinduktion<B>6</B> nicht vorgesehen ist. Damit eine bestimmte nützliche Energie durch die Röhre geführt werden kann, muss der Kon densator sich auf eine Spannung ei Volt auf laden. Bei dieser Spannung ist jedoch die Entladung noch nicht vollauf nützlich wirk sam, da die Spannung zu hoch ist, um Strah len mit hinreichender Kontrastwirkung zu er zeugen.
Erst wenn die Spannung auf den Wert e2 herabgesunken ist, haben die Strah len genug von der Härte verloren, um ein deutliches Röntgenbild bilden zu können. Unterhalb des Wertes es werden die Strahlen zu weich und es findet auch keine nützlieLe Wirkung mehr statt. Während der Zeit zwi schen t2 und ts wird also die Entladung nütz lich verwendet. Von to bis t2 erfolgt keine ausgesprochen nützliche Strahlung; es wird aber während dieser Zeit doch ein sehr grosser Teil der verfügbaren Energie verwendet, da die Spannung hier hoch und somit auch die Stromstärke gross ist.
Dadurch, dass nun die Drosselspule<B>6</B> in den Stromkreis eingeführt wird, erhält die Spannung annähernd den mit der Linie<B>8</B> bezeichneten Verlauf. Die Span nung wird im ersten Moment nach dem Schliessen des Entladungskreises von der Drosselspule aufgenommen und die Röhren spannung steigt mit dem Strom von Null ab mit einer Schnelligkeit, die uni so kleiner ist, <B>je</B> grösser der Wert der Selbstinduktion ist, bis zu dem Wert es, wo die nützlichen Rönt genstrahlen aufzutreten anfangen. Die Span nung behält einen Wert in dem brauchbaren Gebiet vom Augenblick t4 bis zu t5, um dar auf wieder unter den Wert es zu sinken.
Es ist nun ersichtlich, dass im zweiten Fall die Energie im wesentlichen dort ver wendet wird, wo die Spannung einen günsti gen Wert hat. Man kommt also mit weniger Energie aus und der Kondensator kann eine kleinere Kapazität besitzen. Die beiden Fälle sind derart gewählt, dass die Zeit, während -welcher die Spannung einen geeigneten Wert hat, gleich ist. Man kann dies nicht nur durch die Grösse der Kapazität, sondern auch durch den Wert der Selbstinduktion beeinflussen.
Wird beispielsweise eine Kapazität von <B>0,6 ss</B> F verwendet bei einer Röhre, deren Glühstrom so eingestellt ist, dass sie bei <B>75 kV</B> einen Strom von<B>500</B> mA durchlässt, so wird mit einer Selbstinduktion im Wert von etwa<B>1000</B> Henry die nützliche Belich tungsdauer ungefähr<B>0,1</B> Sekunden betragen. Weit kleinere Kapazitäten reichen jedoch meistens hin.
In Fig. <B>8</B> ist eine Schaltungsanordnung einer Einrichtung dargestellt, bei der die den Ladestrom des Kondensators liefernde Trans- formatorwicklung gleichzeitig als Selbstinduk tion in) Entladungsstromkreis dient. Der Kondensator<B>9</B> wird hier über den Gleich richter 12 von einem Transformator mit einer Primärwicklung<B>10</B> für Niederspannung und einer Sekundärwieklung <B>11</B> für Hochspannung geladen. Parallel zum Gleichrichter ist die Rantgenröhre <B>13</B> und eine mit ihr in Reihe liegende F unkenstrecke mitElektroden 14 und <B>15</B> geschaltet.
Findet zwischen diesen Elek troden ein Überschlag statt, so fliesst der Strom des Kondensators<B>9</B> über die Wicklung <B>11</B> und die Funkenstrecke durch die Rönt genröhre. Man kann dieVerhältnisse so wäh len, dass die Entladung erst durch Beeinflus sung der Funkenstrecke ausgelöst wird.
In diesem Fall kann die Primärspannung schon vorher abgeschaltet werden, oder man kann, insbesondere bei Verhältnissen, bei welchen die Entladung innerhalb einer Halbperiode des Wechselstroines so weit fortgeschritten ist, dass der Funke daraufhin erlischt und bei der zweitnächsten Halbperiode nicht wie der überschlägt, die Transformatorspannung zur Unterstützung der Kondensatorentladung mitarbeiten lassen. Es kann zweckmässig sein, eine zweite Entladungsbahn vorzusehen, bei deren Benützung die Kondensatorentladung allein zur Speisung der Röhre verwendet wird, beispielsweise wie in Fig. <B>3</B> gestrichelt ange deutet.
Die in der Figur gestrichelt darge stellte Verbindung führt von dem mit dem Kondensator verbundenen Ende der Wick lung<B>11</B> zu einer Funkenstreckenelektrode <B>16.</B> Dadurch wird zwischen den Elektroden 14 und<B>16</B> eine Funkenbahn gebildet, welche die Wicklung<B>11</B> und die Funkenstrecke zwischen 14 und<B>15</B> überbrückt. Die wahlweise Betä tigung der einen oder andern Funkenstrecke kann nun zum Beispiel dadurch ermöglicht werden, dass die Elektrode 14 beweglich an geordnet wird, so dass sie beliebig in der Richtung nach<B>15</B> oder in der Richtung nach <B>16</B> zu bewegt werden kann.
Die Elektrode <B>16</B> könnte unmittelbar mit der Transforma- torwicklung verbunden sein, aber eine Selbst induktion<B>17</B> ist meist auch hier am Platze.
Die Erfindung ist nicht auf Anlagen be schränkt, bei denen der Entladungsstrom durch Betätigung einer Funkenstrecke ge schlossen wird. Das Einschalten des Stromes kann ebenso gut auf andere Weise, zum Bei spiel durch Anlegen eines zu diesem Zwecke geeigneten Potentials an eine Hilfselektrode oder durch Einschalten des Heizstromes der Glühkathode der Röntgenröhre oder einer ge gebenenfalls mit ihr in Reihe geschalteten Entladungsröhre erfolgen.
X-ray system with a capacitor serving as a power source for the X-ray tube. The invention relates to an X-ray system for making recordings with brief exposure. For this purpose it is known to use a capacitor which, after it has been charged to a certain voltage, is discharged via an X-ray tube. This causes a current of great intensity, but of short duration, to flow through the tube.
According to the invention, a self-induction connected in series with the capacitor is used in such a system, whereby the term capacitor "also means a group of capacitor elements, for example a battery from Leyden bottles. It is shown that this better results can be achieved, which can be explained by a more favorable course of the current and the voltages of the X-ray tube.
A considerable advantage that the use of self-induction according to the invention has is that, as a result of the aforementioned more favorable course, the capacitor can have a smaller capacitance by using the energy made available more usefully.
It is not always necessary to insert a special self-induction into the circuit, but can often use the transformer winding which supplies the charging current of the capacitor for this purpose. For this purpose, a switching device can be seen before, but this can even be omitted if the X-ray tube is connected in series with a spark gap in parallel with the rectifier via which the capacitor is charged. If the primary current of the transformer is switched off before the discharge, this can be triggered by influencing the spark gap.
If the primary current of the transformer remains switched on, the sum of the voltages of the transformer winding and the charged capacitor acts on the X-ray tube. Such an operating mode is particularly appropriate if the conditions are chosen so that the discharge has progressed so far within one half cycle of the alternating current that the spark then goes out and does not flash over in the next half cycle.
It can be useful to provide a second discharge path in the system with a second spark gap, which can be switched on as required, and bridges the first, like the transformer winding. Usually one will also provide a self-induction in this second discharge path.
The drawing illustrates the subject matter of the invention, for example.
Fig. 1 is a diagram in which the course of the voltage of the X-ray tube with and without the use of self-induction is Darge; Fig. 2 and <B> 3 </B> show two circuit arrangements of embodiments of a device according to the invention.
In Fig. 2, <B> 1 </B> denotes an X-ray tube. This receives its anode current from a capacitor 2. This capacitor is charged by a transformer <B> 3 </B> via a rectifier 4. The circuits of the hot cathode of the X-ray tube and the rectifier have been omitted for the sake of clarity. The rectifier can consist of one or more discharge tubes, but also of one or more rectifier devices of a different type.
There is a spark gap in relation to the X-ray tube <B> 5. </B> As soon as the capacitor has been charged to a certain voltage, the point gap breaks down and the capacitor discharges through the X-ray tube, so that a short-term Exposure is achieved.
<B> 6 </B> denotes a self-inclusion that is inserted into the circuit. The meaning of this self-induction is explained in FIG. 1. The curve <B> 7 </B> represents the time course of the voltage <B> E </B> between the electrodes of the X-ray tube when self-induction <B> 6 </B> is not provided. In order for a certain useful energy to be conducted through the tube, the capacitor must be charged to a voltage of one volt. At this voltage, however, the discharge is not yet fully effective because the voltage is too high to generate rays with a sufficient contrast effect.
Only when the voltage has dropped to the value e2 have the rays lost enough hardness to be able to form a clear X-ray image. Below the value, the rays become too soft and there is no longer any useful effect. During the time between t2 and ts, the discharge is used usefully. From to to t2 there is no particularly useful radiation; however, a very large part of the available energy is used during this time, since the voltage here is high and therefore the current is also high.
Because the choke coil <B> 6 </B> is now inserted into the circuit, the voltage has approximately the curve indicated by the line <B> 8 </B>. The voltage is picked up by the choke coil at the first moment after the discharge circuit has been closed and the tube voltage rises with the current from zero at a speed that is less than the value of the self-induction is up to the point where the beneficial x-rays begin to occur. The voltage maintains a value in the usable range from the moment t4 to t5, only to drop below the value of it.
It can now be seen that in the second case the energy is essentially used where the voltage has a favorable value. So you get by with less energy and the capacitor can have a smaller capacity. The two cases are chosen such that the time during which the voltage has a suitable value is the same. This can be influenced not only by the size of the capacitance, but also by the value of the self-induction.
If, for example, a capacitance of <B> 0.6 ss </B> F is used in a tube whose glow current is set so that it has a current of <B> 500 </ B at <B> 75 kV </B> > mA lets through, with a self-induction of about <B> 1000 </B> Henry the useful exposure time will be about <B> 0.1 </B> seconds. However, much smaller capacities are usually sufficient.
FIG. 8 shows a circuit arrangement of a device in which the transformer winding supplying the charging current of the capacitor simultaneously serves as a self-induction in the discharge circuit. The capacitor <B> 9 </B> is charged here via the rectifier 12 by a transformer with a primary winding <B> 10 </B> for low voltage and a secondary voltage <B> 11 </B> for high voltage. The Rantgen tube <B> 13 </B> and a spark path with electrodes 14 and <B> 15 </B> lying in series with it are connected in parallel to the rectifier.
If a flashover takes place between these electrodes, the current of the capacitor <B> 9 </B> flows through the winding <B> 11 </B> and the spark gap through the X-ray tube. You can choose the conditions so that the discharge is only triggered by influencing the spark gap.
In this case, the primary voltage can be switched off beforehand, or the transformer voltage can be switched off, especially under conditions in which the discharge has progressed so far within a half cycle of the alternating current that the spark is then extinguished and does not flash over again in the next half cycle to support the capacitor discharge. It can be expedient to provide a second discharge path, when the capacitor discharge is used only to feed the tube, for example as indicated by dashed lines in FIG. 3.
The connection shown in dashed lines in the figure leads from the end of the winding 11 connected to the capacitor to a spark gap electrode 16. As a result, between the electrodes 14 and 16 </B> A spark path is formed which bridges the winding <B> 11 </B> and the spark gap between 14 and <B> 15 </B>. The optional actuation of one or the other spark gap can now be made possible, for example, by arranging the electrode 14 to be movable so that it can be moved in the direction to <B> 15 </B> or in the direction to <B> 16 can be moved to.
The electrode <B> 16 </B> could be connected directly to the transformer winding, but self-induction <B> 17 </B> is usually also in place here.
The invention is not restricted to systems in which the discharge current is closed by actuating a spark gap. The current can also be switched on in another way, for example by applying a suitable potential for this purpose to an auxiliary electrode or by switching on the heating current of the hot cathode of the X-ray tube or a discharge tube connected in series with it.