Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Röntgenaufnahmen. Die Herstellung von Röntgenaufnahmen von äusserst kurzer Dauer erfordert eine grosse Stromstärke. Dadurch wird das elek trische Netz, dem man die benötigte Energie entnimmt, stossweise schwer belastet. Ein noch grösserer Nachteil ist dabei, dass leistungsfähige Transformatoren, z.
B. Drei- phasentransformatoren, nötig sind, um zu verhindern, da.ss durch die kurzschlussartige Belastung, durch welche die elektromotori- sohe Kraft grösstenteils im Apparat verzehrt wird, zu wenig Klemmenspannung übrig bleibt, und um dafür zu sorgen, dass die Phasenlage der Einschaltung auf die Span nung während der Aufnahme nicht zuviel Einfluss hat.
Ein bekanntes Mittel zur Vermeidung dieser Nachteile ist die Verwendung eines Kondensators. Man kann mit Hilfe eines Spannungstransformators, der nur eine ge ringe maximale Leistung zu haben braucht und deshalb verhältnismässig klein und leicht sein kann, während einer 7 & eit, die sehr gross im Vergleich zur Aufnahmezeit ist, einen Kondensator über einen Gleich richter mit niedriger Stromstärke aufladen und .die im Kondensator aufgespeicherte Energiedarm stossartig zur Speisung der Röntgenröhren verwenden.
Bei den bisher bekannten, nach .diesem Prinzip gebauten Apparaten wird die Lade stromquelle nach .der Beendigung der Kon- densatoraufladung abgeschaltet. Würde man sie nach Einschaltung der Röntgenröhre mit rlem Kondensator verbunden lassen, so würde der Übelstand entstehen, dass der Transfor mator sozusagen über die Gleichrichtervor- richtunä und die Röntgenröhre kurzgeschlos sen wäre.
Dadurch würde bald nach Beginn der Kondensatorentiadung der Transforma tor und möglicherweise auch das Leitungs netz stark überlastet werden, während die noch verfügbare Spannung zu gering sein würde, eine nutzbare Strahlung hervorzu rufen. Ausserdem würde noch die Möglich keit bestehen, dassdiese Spannung, wenn Ventile mit hohem Widerstand benutzt wer den, hauptsächlich von diesen aufgenommen wird.
Um diesen Übelstand zu beseitigen, be nutzt man, wie bekannt, den Transformator stromdazu, um ein Maximalrelais zu betäti gen, .durch welches der Transformator vom Netz getrennt wird, oder man bringt Schalt- mittel zur Anwendung, welche die Abschal tung des Transformators bewirken, ehe die Kondensatorentladung anfängt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Einrichtung, beider die in einem Kondensator aufgespeicherte Energie zum Betriebe der Röntgenröhre verwendet wird. Solche Einrichtungen waren bisher auch noch mit dem Mangel behaftet, dass sich die Aufnahmeenergie nur durch Rege lung .der Spannung bequem variieren lässt.
Man hat schon versucht, die Energie mittelst Strahlenfilter abzustufen, aber auch hier durch gelingt es nicht, die Energie willkür lich zu wählen, ohne dass die Strahlenhärte geändert wird. Überbrückt man den Konden sator während der Entladung, so geht ein Teil der in ihm aufgespeicherten Energie verloren und man müsste sehr grosse Konden satoren einbauen, um den Apparat für das ganze Gebiet a der Diagnostik geeignet ziz machen.
Die Erfindung macht es möglich, bei normalem, unveränderlichem Wert der Kondensatorkapazität die Aufnahmeenergie zu dosieren.
Dazu wird erfindungsgemäss ein Teil der Energie durch den Kondensator, der rest liche Teil durch eine kontinuierlich wirkende Stromquelle, gegebenenfalls den zur Auf ladung des Kondensators dienenden Hoch spannungstransformator mit Gleichrichter einrichtung in der Weise geliefert, dass wäh rend der Kondensatorentladung der innere Widerstand der Röntgenröhre, etwa durch Erniedrigung der Kathodentemperatur oder des den Anodenstrom steuernden Potentials einer in der Röhre angeordneten Hilfselek trode allmählich gesteigert wird.
Durch diese Massnahmen werden die schon oben an gedeuteten: Übelstände vermieden. Dadurch wird der vom Transformator zu liefernde Strom genügend klein gehalten, um die erforderliche Spannung an der Röhre aufrecht erhalten zu können. Es ist nicht als Nachteil anzusehen, dass bei diesem Ver fahren die Stromstärke nicht konstant bleibt, denn die Röntgenröhre selbst, deren Belast barkeit natürlich nicht unbeschränkt ist, kann die während einer sehr kurzen Zeit zu lässige Stromstärke doch nicht .dauernd er tragen. Durch die Erfindung wird somit ein Energieverlauf erhalten, welcher der Be lastungscharakteristik der Röhre angepasst ist.
Das erfindungsgemäss angewandte Ver fahren steht auch im Einklang mit den prak tischen Erfordernissen der Aufnahmetech nik, denn für Aufnahmen; die nicht inner halb der kurzen Zeit der Entladung eines Kondensators mit für diesen Zweck ge bräuchlicher Kapazität gemacht werden kön nen, kommt es in der Regel auf die Zeit dauer nicht mehr so .genau an, so dass man durch Verlängerung der Belichtungszeit die Energie beliebig vergrössern kann.
Die Zeichnung veranschaulicht in den Fig. 1 und 2 Schaltungsbilder von zwei Aus führungsbeispielen der Einrichtung gemäss ,der Erfindung. Entsprechende Teile sind in den beiden Figuren mit denselben Bezugs ziffern vermerkt. Beide enthalten zur be quemen Einstellung der Betriebsbedingungen eine LTmschaltvorrichtung 1, welche in der Stellung I die Verbindungen für die Durch- leuchtung macht und in .der Stellung 1I den Hochspannungkreis der Röntgenröhre 4 un- terbricht. Ferner besitzen sie eine zweite Schaltvorrichtung 2,
die nur in der Stellung il der\ Umschaltvorrichtung 1 von einem Zeitschalter 3 betätigt werden kann und dann während einer vorherbestimmten Zeit den Strom durch .die Röntgenröhre geschlos sen hält und die Zunahme des Röhrenwider standes nach dem Anschalten der Hochspan nung bewerkstelligt. Dabei ist die UmschaIt- vorrichtung so beschaffen,
dass die Herstel- lung der Verbindungen zum Herabsetzendes innern Widerstandes der Röhre mit der Unterbrechung des Hochspannungskreises der Röntgenröhre zwangläufig verknüpft ist.
In Fig. 1 ist mit 5 ein Hochspannungs transformator angegeben, dessen Hochspan nungswicklung über vier in Brückenschal tung liegende Hochspannungsgleichrichter 6, vorzugsweise Metall-dampfgleichrichter mit Glühkathode, an eine Kondensatorbatterie 7 angeschlossen ist. Es braucht kaum gesagt zu werden, .dass in .diesem Zusammenhang der Begriff "Kondensator" eine Kombination von parallel oder in Reihe geschalteten Ka pazitäten mitumfassen soll. Drosselspulen 8, welche mit dem Kondensator in Reihe liegen, sind besonders für die Entladung von Be deutung.
Die Glühkathode 9 der Röntgen röhre wird von einem Glühstromtransforma- tor 10 gespeist. Der Primärkreis dieses Transformators enthält regelbare Wider stände 11 und 12. In der Zuleitung zur Anode 13 der Röntgenröhre liegt ein Relais schalter 14, der von der Spule 15 derart be- tätigt wird, dass der Schalter 14 geschlos sen ist, wenn kein Strom durch die Wick lung 15 fliesst. In erster Linie kommt hier ein Vakuumschalter in Frage, der imstande ist, ohne Funkenbildung einen Strom im Hochspannungskreis zu unterbrechen.
Nimmt die Umschaltvorrichtung 1 die Stellung 1 ein, so ist ein Stromkreis von lem Wechselstromzuleiter 16, der mit dem Netz verbunden ist, über den normal ge ;chlossenen Schalter 18 durch die Primär wicklung des Hochspannungstraasformators 5, über den von Hand zu schliessenden, nor mal offenen Betriebsschalter 19, das Schalt glied 20 der Umschaltvorrichtung 1. zum Wechselstromzuleiter 17 geschlossen.
Ferner kann von dem Leiter 16 ein Strom fliessen durch die Primärwicklung des Trans formators 10, die Widerstände 11 und 12 zum Leiter 17. Die Glühkathode 9 der Röntgenröhre wird von einem schwachen Strom durchflossen. Solange der Schalter 19 geschlossen gehalten wird, ist der Hochspan nungstransformator im Betriebe und es kön nen Durchleuchtungen gemacht werden. Legt man die Umschaltvorrichtung 1 in die Stellung II um, so wird der Widerstand 1Z kurzgeschlossen.
Der Primärstrom des Trans formators fliesst dann .durch das Schaltglied 2,2 über die Kontakte 23 und 24,der Schalt einrichtung 2; und durch den Leiter 25 di rekt zum Leiter 17. Der Glühstrom nimmt nun einen sehr grossen Wert an, bei dem die Röntgenröhre nur ganz kurze Zeit unter Spannung gehalten werden darf.
Es kann aber kein Strom durch die Röhre fliessen, weil der Stromkreis vom Leiter 16 durch den Leiter 2,6, die Spule 15, Leiter 2'7, Schalt glied 2,8 über die Kontakte 29 und 30 der Schaltvorrichtung 2, Leiter 25 zum Leiter 17 geschlossen ist, wodurch die Spule 15 den Schalter 14 in geöffneter Stellung hält.
Mittelst des durch das Schaltglied 20 mit dem Leiter 17 verbundenen Zeitschalters kann nun während einer vorherbestimmten Zeit ein Strom durch die Betätigungsspule 37. der Schaltvorrichtung 2 geführt werden. Der Zeitschalter kann beliebig ausgeführt sein und braucht, da solche Schalter allge mein in Röntgenapparaten Verwendung fin den, keine Erläuterung.
Wird der Schalter 2 umgelegt, so wird die Verbindung der Kon takte 29 und 30 unterbrochen und dadurch der Strom durch die Spule 15 ausgeschaltet, so dass, der Hochspannungskreis der Röhre geschlossen wird und die Kondensatorbatte- rie 7 sich über !die Röntgenröhre 4, .deren Kathode 9 augenblicklich stark emittiert, entladen kann. Die Drosselspule 8 dient da bei dazu, um, wie an sich bekannt, eine günstige Form der Röhrenstromkurve und der Röhrenspannungskurve zu erreichen.
Die Durchschnittsenergie während der ersten Zeit .der Entladung, z. B. während 0,1 Sek., beträgt :z. B. 30 kW.
Die Schaltvorrichtung 2 hebt bei ihrem Umlegen den Kurzschluss des Widerstandes 12 teilweise auf. Gegebenenfalls kann die Einrichtung so ausgebildet werden, dass das Aufheben dieses Kurzschlusses mit Ver zögerung stattfindet. Der Primärstrom des Transformators 10 fliesst nunmehr über die Kontakte 23 und 32; und durch den Leiter 33 zu einer verstellbaren Anzapfung an Widerstand 12 und somit .durch einen regel baren Teil des Widerstandes zum Leiter 17.
Natürlich ist es möglich. die Regeleinrich tung so auszuführen, dass der Widerstand 12 ganz eingeschaltet oder der Primärkreis .des Transformators 10 unterbrochen wird.
Da nun der Glühstrom der Kathode vermin dert, gegebenenfalls unterbrochen wird, nimmt ihre Temperatur und dadurch ihre Elektronenemission ab. Man hat es bei der Herstellung oder der Auswahl der Röhre in der Hand, durch Wahl der Wärmekapazität des Kathodenkörpers die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur sinkt, einzustellen.
In dem Masse, in dem .die Kondensator-, 7 ihre Ladung verliert, übernimmt, der Hochspannungstransformator 5 mehr und mehr die Stromlieferung zur Röntgen röhre. Gleichzeitig aber nimmt der innere Widerstand der Röntgenröhre zu, so dass der Transformatorstrom nicht unzulässig hoch steigt und eine wirksame Spannung an der Röhre aufrecht erhalten bleibt. Die Be lastung .des Transformators nach Erreichung des stationären Zustandes beträgt z. B.
5 kW. Nach Ablauf der am Zeitschalter eingestellten Zeit, die z. B. einige Sekunden betragen kann, legt sich die Schaltvorrich tung .2 wieder in die erste Stellung, der Anodenkreis der Röhre wird unterbrochen und damit ist die Aufnahme beendet.
Die Kondensatorbatterie wird nun all mählich wieder aufgeladen und man kann dann weitere Aufnahmen machen, oder man legt den Umschalter 1 wieder in die Stel lung I und kann durchleuchten.
Nun könnte aber die Gefahr bestehen, dass sich durch das Umlegen der Umschaltvorrichtung 1 in die Stellung I der Kondensator über die Rönt genröhre mit inzwischen wieder zu hoher Temperatur aufgeheizter Kathode entladen könnte. Um dies zu verhindern, ist parallel zur Kondensatorbatterie ein Kurzschluss- schalter 34 angeordnet,
der von einer Spule 35 betätigt wird und mit einem Dämpfungs- widersta.nd in Reihe liegt. Die Spule 35 ist mit dem Durchleuchtungsschalter 19 in Reihe geschaltet, so dass der Schalter 34, wenn die Umschaltvorrichtung 1 die Stel- lung I einnimmt, nur geöffnet werden kann, wenn der normal geöffnete Schalter 19 von Hand geschlossen wird. In der.
Stellung Il der Umschaltvorrichtung 1 ist die Spule 35 durch das Schaltglied 20 eingeschaltet. Man würde auch durch die Zeitschaltvorrichtung die Unterbrechung des Primärkreises des Hochspannungstransformators nach Ablauf der Belichtungszeit bewirken können. Inder Zeichnung zu dem beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel ist diese Anordnung nicht dar gestellt.
Will man eine Aufnahme ohne Strom nachlieferung durch den Hochspannungs transformator machen, so unterbricht man nach Aufladung der Kondensatorbatterie den normal geschlossenen Schalter 18 und bringt dann den Zeitschalter zur Wirkung. Ge- wün.schtenfalls kann man in der Zuleitung zur Spule 35 noch einen vom Zeitschalter zu betätigenden Schalter anordnen, der für kurze Aufnahmen den Strom durch .die Spule 35 unterbricht.
Fig. 2 bezieht sich auf eine Einrichtung, bei der die allmähliche Zunahme des innern Röhrenwiderstandes durch eine Hilfselek- trode 37, etwa .die Sammelvorrichtung der Kathode, bewirkt wird.
Hat das Potential der Hilfselektrode einen bestimmten nega tiven Wert, so ist der Widerstand der Rönt genröhre bross. Wird das Potential weniger negativ oder positiv mit Bezug auf die Glüh- kathode, so wird der Widerstand der Rönt genröhre kleiner.
Um der Hilfselektrode 37 ein bestimmtes Potential geben zu können, ist ein Hilfs transformator 38 vorhanden. Im Sekundär kreis dieses Transformators liegen ein Gleichrichter 39-, ein Kondensator 40 und gegebenenfalls ein Widerstand 41. Der Kon densator 40 verbindet die Steuerelektrode 37 mit der Glühkathode. In der Stellung I der Umschaltvorrichtung 1 wird der Konden sator 40 aufgeladen und das Potential der Hilfselektrode negativ gemacht, so dass -der Röhrenwiderstand gross ist.
Inder Stellung II wird durch das Schaltglied 21 der Kon densator 40 über einen Dämpfungswider- sta.nd 43-kurzgeschlossen. Das Potential der Hilfselektrode<B>37</B> wird,dann weniger negativ und der Widerstand der Röhre so klein, wie es für den Anfangswert-der Aufnahmestrom stärke gewünscht wird.
Setzt man nun den Zeitschalter 32 in Wirkung, so wird der Kurzschluss des Kondensators 40 zeitweise aufgehoben, das Gitter nimmt allmählich wieder den früheren Negativwert an, der Röhrenwiderstand steigt und .die Strom stärke sinkt. Beim Umlegen der Umschalt vorrichtung 1 nach der Aufnahme wird wie der der Strom durch die Spule 35 ausge schaltet, und der Schalter 34 geschlossen.
Man muss mit dem Einschalten -las Zeit- schalters warten, bis sich der Kondensator 40 entladen hat und der Röhrenwiderstand geniigend niedrig ist. Um dies bemerkbar zü machen, ist eine Glimmlampe 42 parallel zum Kondensator 40 geschaltet. Wenn .diese erlischt, hat der Kondensator seine Ladung verloren.
Umgekehrt kann man sich durch die Lampe 42, die erst beim Erreichen einer bestimmten Spannung am Kondensator 40 wieder zündet, davon überzeugen, ob der Röhrenwiderstand genügend gross ist und der Schalter 19 für die Durchleuchtung ein geschaltet werden .darf. Fig. 2 zeigt nur einen Hochspannungsgleichrichter 6 und Erdung der Glühkathode der Röntgenröhre (bei -15). Der Hochspannungskreis kann je doch anders eingerichtet sein, z. B. wie in Fig. 1. Umgekehrt ist bei letztgenannter die Brückenschaltung nicht notwendig.