Röntgengerät mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Belastung der Röntgenröhre. Vorrichtungen zur Einstellung der Bela stung einer Röntgenröhre werden gewöhnlich mit Regelorganen zum Wählen der Bela stungsdauer, der Röhrenspannung und des Röhrenstromes versehen. Zu diesem Zweck sind in einem Röntgengerät ein Zeitschalter, ein Autotransformator und ein Regelorgan für den Glühstrom vorgesehen. In grösseren Geräten, mit denen wahlweise mehrere Rönt genröhren gespeist werden, ist ausserdem eine Vorrichtung zum Umschalten von einer Röhre auf die andere (Röhrenwähler) vorge sehen.
Zum Einstellen der Regelorgane wird ein Belastungsnomogramm verwendet, aus dem nach erfolgter Festsetzung der Einstel lung von zwei der Regelorgane die Einstel lung des dritten Regelorgans abgeleitet wer den kann. Irrtümer sind dabei nicht ausge schlossen, und bei einer fehlerhaften Einstel lung der Regelorgane kann die Röhre über lastet und folglich beschädigt werden. Mit Rücksicht darauf ist es erwünscht, Mass nahmen zur Verhütung einer Überlastung der Röhre zu treffen.
Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck bei einem Röntgengerät einen Sicherheits schalter vorzusehen, finit dessen Hilfe der Röhrenstrom beim Überschreiten des höchst zulässigen Wertes ausgeschaltet wird. Infolge dieser Massnahme wird die Röhre vor Ablauf der gewünschten Zeitdauer abgeschaltet, so- dass kein gutes Ergebnis erhalten wird. Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Überlastung der Röhre aus dem Grunde nicht erfolgen kann, weil eines der drei Regelorgane, gewöhnlich das des Röhrenstromes, finit den beiden andern Re gelorganen (Belastungsdauer, Röhrenspan nung) gekoppelt ist, so dass es selbsttätig auf den richtigen Wert eingestellt ist.
Diese Vor richtungen sind von sehr verwickelter Struk tur, falls eine grosse Zahl von Einstellungs möglichkeiten erforderlich ist.
In andern, gleichfalls bekannten Vor richtungen wird die aus den Stellungen der Regelorgane für die drei Einstellgrössen auf tretende Röhrenbelastung vor dein Schliessen des Hauptstromkreises sichtbar angegeben, so dass die richtige Einstellung der Belastung überprüft werden kann. Diese Überprüfung wird erleichtert, indem gleichzeitig die höchst zulässige Belastung'angezeigt wird. Ferner ist eine Vorrichtung bekannt, die bei einer sol chen Einstellung der Regelorgane, die eine Überschreitung der zulässigen Belastung zur Folge hätte, die Einschaltung des Röhren stroms verhindert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Röntgengerät mit einer Vorrichtung, mit der die Belastungsdauer, die Röhren spannung und die Stromstärke innerhalb der durch das der Röntgenröhre zugeordnete Belastungsnomogramm bedingten Grenzen beliebig einstellbar sind und bei der eine Einstellungskombination, die eine Belastung der Röhre ausserhalb der durch das Nomo- gramm bedingten Werte zur Folge hätte, unwirksam gemacht werden kann.
Nach der Erfindung weist die Vorrichtung zur Einstel lung der Belastung einer Röntgenröhre Re gelorgane zum Einstellen der Belastungs dauer, der Röhrenspannung und der Strom stärke in der Röhre auf, wobei mit den Regel organen je eine Hilfsvorrichtung gekoppelt ist, welche Hilfsspannungen liefern, die dem Logarithmus der höchstzulässigen Röhrenbe lastung, dem Logarithmus der eingestellten Röhrenspannung und dem Logarithmus der eingestellten Stromstärke proportional sind.
Diese Hilfsspannungen sind in der Weise miteinander kombiniert, dass sich eine resul tierende Spannung ergibt, die ein Mass ist für die Abweichung der eingestellten Belas tung von der höchstzulässigen Belastung. Die resultierende Spannung kann einer Vorrich tung zum Unterbrechen des Hauptstrom kreises zugeführt werden und das Schliessen dieses Stromkreises verhüten, wenn die einge stellte Belastung den zulässigen Wert über schreitet.
Das erfindungsgemässe Röntgengerät wird nachstehend an Hand eines in der beiliegen den Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Vorrich tung, welche die verschiedenen Hilfsspan nungen liefert und kombiniert.
Fig.2 zeigt die Relaisschaltanordnung, die als Sicherheitsvorrichtung gegen Über- lastung der Röhre dient.
Fig. 3 zeigt eine Schaltanordnung zum Anschluss eines Anzeigeinstrumentes.
Fig. 4 veranschaulicht die Skalen eines solchen Instrumentes zur Anzeige von Milli- ampere-Sekunden und Fig. 5 zeigt die Schaltanordnung eines mehrere Röhren aufweisenden Röntgengerä tes, wobei ein Röhrenwähler Anwendung findet.
In Fig. 1 ist T, ein Hilfstransformator, der eine Primärwicklung 1 aufweist, die mit Wechselstrom, vorzugsweise aus einem Spei- Benetz gespeist wird, dessen Spannung stabi lisiert ist. Der Transformator T1 besitzt vier Sekundärwicklungen 2, 3, 4 und 5, von denen die Wicklungen 2 und 3 und die Wicklungen 4 und 5 in Reihe geschaltet sind.
Jede Se kundärwicklung hat eine Vielzahl von An zapfungen, mit denen Schaltarme 6, 7, 8 und 9 zusammenwirken, welche in dieser Reihen folge mit dem kV-Wähler, dem Zeitschalter, dem mA-Wähler und dem Zeitschalter ge koppelt sind. Der Schaltarm 6 ist mit dem Knotenpunkt der Wicklungen 4 und 5 ver bunden, und die andern Schaltarme sind je mit zwei Kontakten von drei Kontaktpaaren 10-10', 11-11' und 12-12' verbunden. Die Schaltarme 7, 8 und 9 sind mit den Kontak ten 10 und 11 bzw. 10' und 12, bzw. 11' und 12' verbunden.
Die Anzapfungen der Spule 2 sind derart gewählt, dass die mit dem Schaltarm 6 an gezapfte Hilfsspannung dem Logarithmus des eingestellten Kilovoltwertes proportional ist. Die Anzapfungen der Spule 3 sind derart ge wählt, dass mit dem Schaltarm 7 eine Hilfs spannung angezapft wird, die dem Logarith mus des höchstzulässigen Kilowattwertes pro portional ist, mit dem die Röhre bei der mit dem Zeitschalter eingestellten BelaBtungs- dauer belastet werden darf.
Für jede Röhre gilt, dass zwischen dem höchstzulässigen Bela stung, d. h. dem Produkt von Spannung und Strom, und der Belastungsdauer, die aus dem Belastungsnomogramm abgeleitet werden kann, eine bestimmte Regelung besteht. Die Anzapfungen der Spule 4 sind derart gewählt, dass mit dem Schaltarm 8 eine Hilfsspannung angezapft wird, die dem Logarithmus des eingestellten mA-Wertes proportional ist.
Die Anzapfungen der Spule 5 sind derart, dass von dem Schaltarm 9 eine Hilfsspannung angezapft wird, die dem Logarithmus der mit dem Zeitschalter eingestellten Belastungs dauer proportional ist.
Die Pfeile bei den Wicklungen 2, 3, 4 und 5 zeigen die Richtung der darin in einem be stimmten Augenblick induzierten Spannun gen. Die Differenz zwischen den beiden an den Wicklungen 2 und 3 angezapften Spannungen ist proportional zum Logarithmus des bei der eingestellten Zeitdauer höchstzulässigen kW Wertes abzüglich des Logarithmus des ein gestellten kV-Wertes und folglich proportio nal zum Logarithmus des bei der eingestellten Zeitdauer und kV-Wertes höchstzulässigen Röhrenstroms. Von dieser Differenzspannung wird die Spannung in Abzug gebracht, die dem Logarithmus des eingestellten Röhren stromes proportional ist, und die Differenz dieser beiden Spannungen wird den Klem men 10, 10' zugeführt.
Diese Spannung sinkt bei Zunahme des mA-Wertes bis auf Null ab und erfährt dann eine Phasendrehung von 180 , wenn der Röhrenstrom den höchstzu lässigen Wert überschreitet. Diese Phasen drehung um 180 wird dazu benützt, um eine Einschaltung der Röntgenröhre zu ver hüten, wenn der eingestellte Röhrenstrom den zulässigen Wert überschreitet. Hierauf wird im nachfolgenden noch näher zurück gekommen.
Es ist in einfacher Weise möglich, eine Anzeige des höchstzulässigen und des einge stellten mA-Sekundenwertes zu erhalten. Zu der Differenzspannung, die durch die Schalt arme 6 und 7 an den Spulen 2 und 3 ange zapft wird, wird eine Spannung von gleicher Phase addiert, die dem Logarithmus der Be lastungsdauer proportional ist: und an der Spule 5 durch den Schaltarm 9 angezapft wird. Die Summenspannung kann den Klem men 11 und 11' entnommen werden und ist dem Logarithmus des zulässigen mA-S-Wer- tes proportional.
Eine dem Logarithmus des eingestellten mA-S-Wertes proportionale Spannung ergibt sich durch eine additive Zu sammenfügung der Spannungen, die durch die Schaltarme 8 und 9 an den Spulen 4 und 5 angezapft werden, und diese Spannung kann den Klemmen 12 und 1'-)'entnommen werden.
Die an den Klemmen 10 und 10' auftre tende Spannung wird dem Gitter und der Kathode einer Elektronenröhre 13 (Fig. 2) zugeführt. In deren Gitterzuleitung liegt ein Begrenzungswiderstand 14, und eine Neon- röhre 15 verhütet eine zu grosse Zunahme der Gitterspannung. Einem Potentiometer 16, das von der Sekundärwicklung 17 eines Transformators T. gespeist wird, wird eine einstellbare Gitterwechselspannung entnom men.
Die Primärwicklung 18 des Transfor mators T2 ist mit einer Wechselstromquelle verbunden, deren Spannung vorzugsweise stabilisiert ist, und welche Spannungsquelle die gleiche sein kann, mit der die Primär wicklung des Transformators T1 verbunden ist. Die Anodenspannung der Röhre 13 wird von der Sekundärwicklung 19 geliefert. die über eine Relaisspule 20 mit der Anode ver bunden ist. Parallel zur Spule 20 liegt ein Kondensator 21, um ein Vibrieren des Relais ankers zu verhüten. Das Relais 20 betätigt ein Kontaktorgan 22, das normalerweise ge öffnet ist und mit der Spule eines elektro magnetisch betätigten Hauptschalters in Reihe geschaltet ist. Dieser Hauptschalter ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die Schal tung des Anodenstromkreises der Röhre 13 ist derart, dass die Anodenspannung gleich- phasig mit der Gitterspannung ist, wenn der zulässige mA-Wert grösser ist als der einge stellte mA-Wert. Wenn diese Bedingung er füllt ist, soll die Röhre 13 nicht gesperrt sein, so dass die Spule 20 erregt wird, die Kontakte 22 geschlossen werden und eine Röntgenauf nahme gemacht. < erden kann.
Falls aber der eingestellte mA-Wert den zulässigen mA Wert überschreitet, so sind die Gitter- und Anodenspannungen um 180 phasenverscho ben, so dass die Röhre 13 keinen Strom durch- lä.sst, die Kontakte 22 geöffnet bleiben und der Hauptschalter des Röntgengerätes nicht geschlossen wird. Die Relaisspule 20 kann noch eine zweite Kontaktvorrichtung 23 be tätigen, die im Stromkreis einer Signallampe liegt.
Mittels der Schaltanordnungen nach Fig. 1 und 2 wird die Inbetriebsetzung des Röntgen gerätes verhütet, wenn die Regelorgane für die Röhrenspannung, den Röhrenstrom und die Zeitdauer derart eingestellt sind, dass eine Überlastung der Röntgenröhre auftreten würde. Nebst dem Verhüten einer Über- lastung liefert die Relaisschaltung noch ein Lichtsignal, aus dem abgeleitet werden kann, ob die Stellungen der genannten Regelorgane eine zulässige Kombination bilden oder nicht.
Ausserdem sind an den Klemmen 11, 11' und 12, 12' Spannungen vorhanden, welche zum Ablesen des höchstzulässigen Milliampere-Se- kunden-Produktes bzw. des eingestellten M@lliampere-Sekunden-Produktes Anzeigein strumenten zugeführt werden können.
Die Milliampere-Sekunden-Produkte kön nen durch Drehspulmessinstrumente in einer Gleichrichterschaltung vorzugsweise auf einer logarithmischen Skala angezeigt werden. Im allgemeinen wird die resultierende Spannung, die an den Klemmen 11, 11' bzw. 12, 12' auf treten kann, bei allen möglichen Stellungen der drei Regelorgane für kV, mA und Zeit über einen grösseren Bereich variieren als die Spannung, die Kombination von Einstell werten entspricht, welche für die medizi nische Anwendung von praktischer Bedeu tung sind.
Damit der Bereich der Messinstru- mente völlig ausgenützt wird, kann durch ein konstantes negatives Drehmoment, deren Nullpunkt unterdrückt werden. Dieses nega tive Drehmoment kann elektrisch durch eine Gleichrichterschaltung gemäss Fig. 3, mecha nisch durch eine Spiralfeder oder durch zwei Spulen erhalten werden, welche die gleiche Bewegung ausführen, von denen die eine eine Vorspannung erhält.
Der praktische Mess- bereich liegt z. B. zwischen 10 und 1200 Milli- ampere-Sekunden.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung eines Gleich richterkreises zurVerwendung bei einemlless- instrument mit elektrisch unterdrücktem Nullpunkt. Die an den Klemmen 11, 11' bzw. 12, 12' abgegriffene Wechselspannung wird einer Gleichrichtereinheit 24 zugeführt, und eine konstante Wechselspannung zur Er zeugung eines konstanten negativen Dreh momentes wird einer Gleichrichtereinheit 25 zugeführt.
Die Ströme der- beiden Gleichrich- terkreise werden dem Messinstrument 26 zu geführt. Die konstante Wechselspannung kann der stabilisierten Wechselspannung ent- nommen werden, die zum Speisen der Pri märwicklungen der Transformatoren T1 und T2 verwendet wird.
Die beiden Messinstrumente zur Anzeige des höchstzulässigen Milliampere-Sekunden- Produktes und des eingestellten Milliampere- Sekunden-Produktes können in einem ge- meinsamen Gehäuse -untergebracht sein, wo bei die Zeiger sich über dieselbe Skala bewe gen und zu beiden Seiten derselben ange bracht sind, so dass die Relativwerte als auch die Absolutwerte sofort ablesbar sind.
Ein solches Messinstrument ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Instrument zeigt der obefe Zeiger die dem Logarithmus des höchst zulässigen Milliampere-Sekunden-Produktes proportionale Spannung an, während der längs des untern Teils der Skala sich bewe gende Zeiger des Instrumentes die Spannung anzeigt, die dem Logarithmus des eingestell ten Milliampere-Sekunden-Produktes propor tional ist.
Aus der gegenseitigen Stellung der beiden Zeiger ist ersichtlich, ob das einge stellte oder das höchstzulässige Milliampere- Sekunden-Produkt grösser ist, also ob die ein gestellte Belastung innerhalb des zulässigen Wertes liegt oder nicht, so dass eine fehler hafte Einstellung sofort festgestellt werden kann. Ausserdem ist ersichtlich, in wieweit die eingestellte der höchstzulässigen Belastung angenähert ist.
Es ist einleuchtend, dass sich nebst oder an Stelle des beschriebenen Anzeigeinstru mentes ein Messinstrument verwenden lässt, dessen Skala in Prozenten geeicht ist, wobei z. B. 100 % oder 1 der maximalen Bela stung des Gerätes entsprechen kann.
Dieses Messinstrument kann an die Klemmen 10, 10' angeschlossen sein, welche gleichzeitig die Gitterspannung für die Entladungsröhre 13 liefern. Wenn diese Spannung dem Messin- strument über ein geeignetes Gleichrichter system zugeführt wird, so zeigt es bei der höchstzulässigen Belastung der, Röhre die Spannung Null an.
Bei Röntgengeräten, bei denen abwech selnd verschiedene Röntgenröhren. verwendet werden und die zu diesem Zweck mit einem Röhrenwähler (einem sog. Fokuswähler) ver sehen sind, lässt sich die Schaltanordnung nach Fig. 5 verwenden.
Hier wird vorzugs weise die dem Logarithmus der höchstzu- lässigenKilowattzahl proportionale Spannung nicht an der Spule 3 des Transformators T1 angezapft, sondern es sind mehrere Span nungsteiler vorhanden, die mit der Transfor- matorspule entnommenen konstanten Span nungen verbunden sind, wobei die erforder liche Spannung an diesen Spannungsteilern angezapft werden. Für jede Röntgenröhre ist ein besonderer Spannungsteiler vorhanden, die dem Fokuswähler nachgeschaltet sind.
In der Fig. 5 ist der Transformator T1 mit einer Primärwicklung und drei Sekundär wicklungen 26, 27 und 28 versehen. Die Sekundärwicklung 26 dient zur Lieferung der Anzapfungspannungen entsprechend den Stellungen des kV-Wählers und kW-Wählers und erfüllt daher die gleiche Funktion wie die Spulen 2 und 3 in Fig. 1. Die Wicklung 27 erfüllt in gleicher Weise die Funktionen der Spulen 4 und 5, da sie die den Einstellungen des mA-Wählers und des Zeitschalters ent sprechende Spannung liefert.
Die Wicklung 28 ist eine Hilfswicklung, welche die Verwen dung derselben Anzapfungsreihe für den Zeit schalter für die beiden mA-S-Messinstruinen- tenkreise ermöglicht.
Die Wicklung 26 besitzt mehrere An zapfungen 29, mit denen ein vom kV-Wähler betätigter Schaltarm zusammenwirkt. Die Anzapfungen 29 und der Schaltarm 30 dienen für den gleichen Zweck wie die Spule 2 und der Schaltarm 6 in Fig. 1, so dass sich eine nähere Beschreibung derselben erübrigt.
Die Wicklung 26 besitzt ferner eine Viel zahl von Anzapfungen 31, die mit Spannungs- teilern 32, 33, 34 und 35 verbunden sind. Jeder Spannungsteiler ist vorzugsweise an verschiedenen Punkten mit der Wicklung 26 verbunden zwecks Herabsetzung des Span nungsabfalls, der vom Strom durch das Mess- instrument herbeigeführt wird, welches das zulässige Milliampere-Sekunden-Produkt an zeigt.
Jeder Spannungsteiler 32, 33, 34 und 35 ist mit einer Reihe von Anzapfungen ver sehen, mit denen Schaltarme 36, 37, 38 und 39 zusammenwirken. Diese Schaltarme wer den vom Zeitschalter betätigt, so dass jeder Anzapfungssatz und der entsprechende Schalt arm die gleiche Funktion haben wie die Wick lung 3 und der Schaltarm 7 in der Schaltung nach Fig. 1; diese Funktion wurde im vorher gehenden auch bereits beschrieben. Die Schalt arme 36, 37, 38 und 39 sind mit Kontakten eines Stellungsschalters 40 verbunden, dessen Schaltarm mit dem Fokuswähler gekoppelt ist, so dass beim Wählen einer bestimmten Röhre der entsprechende Spannungsteiler eingeschaltet ist.
(in der Figur der Spannungs- teiler 33). Der Schaltarm 40 des Stellungs schalters ist mit den Klemmen 10 und 11 verbunden.
Die Wicklung 27 ist mit zwei Anzapfungs- sätzen 41, 43 versehen und erfüllt die Funk tion der Spulen 4 und 5 in Fig. 1. Der vom mA-Wähler betätigte Schaltarm 42 wirkt mit einem dieser Anzapfungssätzen 41 zusammen. Der Schaltarm 42 ist mit den Klemmen 10' und 12 verbunden, letztere Verbindung mit tels der Hilfswicklung 28, welche eine kon stante Wechselspannung liefert zur Skalen korrektion für das an den Klemmen 12 und 12' angeschlossene Messinstrument.
Der andere Anzapfungssatz 43 der Wick lung 27 ist mit den Kontakten eines Stel lungsschalters verbunden, dessen Schaltarm 44 mit dem Zeitschalter gekoppelt ist. Dieser Schaltarm ist mit den Klemmen 11' und 12' verbunden.
In Analogie mit dem Schaltbild nach Fig. 1 ist die Hilfsspannung an den Klemmen 10 und 10' ein Mass für die Differenz zwischen dem Logarithmus der zulässigen Belastung und dem Logarithmus der eingestellten mA Belastung. Diese Spannung kann einer Relais schaltung, wie in Fig. 2 beschrieben, zuge führt werden.
Ebenso wie in Fig. 1 ist die Spannung an den Klemmen 11, 11' dem Logarithmus des höchstzulässigen mA-Sekun- den-Produktes und die Spannung an den Klemmen 12, 12' dem Logarithmus des ein gestellten mA-Sekunden-Produktes propor- tional. Diese Spannungen können einem mA- Sekunden-Messinstrument zugeführt werden, wie es im Vorhergehenden an Hand der Fig. 3 und 4 beschrieben wurde.