-
Schaltungsanordnung für eine Drehanoden-Röntgenröhre Das Hauptpatent
1062 827 betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre mit zwei konzentrischen Brennfleckbahnen
von unterschiedlichen Tellerwinkeln, wobei die Brennfleckbahn mit dem kleineren
Tellerwinkel im Hinblick auf eine größenordnungsmäßig gleiche Belastbarkeit beider
Brennfleckbahnen mindestens gleich breit wie die Brennfleckbahn mit dem größeren
Tellerwinkel gestaltet ist. Unter Brennfleckbahn wird dabei die im Laufe einer Tellerumdrehung
von Elektronen beaufschlagte Ringfläche auf der Telleroberfläche verstanden, deren
Breite der Länge der strichförmigen Elektronenaufprallfläche entspricht. Eine derartige
Röhre ergibt bei Verwendung des Brennflecks mit kleinem Tellerwinkel Aufnahmen mit
großer Zeichenschärfe, aber kleinem Bildausschnitt, da die Elektronenaufprallfläche
das nutzbare Strahlenbündel auf einer Bildseite um so stärker begrenzt, je kleiner
der Tellerwinkel ist. Dieser kleine Bildausschnitt reicht für die praktisch vorkommenden
Detailaufnahmen aber aus. Für Übersichtsaufnahmen mit großem Format, bei denen es
auf eine extreme Zeichenschärfe nicht so ankommt wie bei Detailaufnahmen, steht
der Brennfleck mit dem größeren Tellerwinkel zur Verfügung.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Nutzanwendung dieser
Röntgenröhre für die Herstellung von Hochleistungsfernaufnahmen, d. h. Aufnahmen
mit großem FOktiS-Film-Abstand (z. B. Lungenfernaufnahmen, Ganzkörperaufnahmen,
seitliche Lendenwirbelaufnahmen) mit nahezu paralleler Strahlenführung. Diese diagnostische
Technik erfordert eine außerordentlich große Röntgenleistung. Bei dem großen Fokus-Film-Abstand
(2 bis 3 m) wirkt sich die durch die endlichen Abmessungen des Brennflecks verursachte
Abbildungsunschärfe nur geringfügig aus. Man könnte daher für Hochleistungsfernaufnahmen
zur Erzielung der erforderlichen Leistung eine Röntgenröhre mit größeren als den
üblichen Brennfleckabmessungen benutzen. Eine derartige Spezialröhre würde aber
wegen der Seltenheit, mit der Hochleistungsfernaufnahmen im Verhältnis zu normalen
Röntgenaufnahmen mit Anwendung kleiner Brennfleckabtnessungen und kleinerer Fokus-Film-Abstände
in der diagnostischen Praxis angefertigt werden, einen übermäßigen Aufwand darstellen.
-
Es sind an sich Röntgenröhren mit mehreren Glühkathoden bekannt, durch
die auf der Anodenoberfläche eng nebeneinanderliegende Brennflecke erzeugt werden
können. Je nachdem, wieviel Glühkathoden eingeschaltet werden, kann man verschieden
große Brennflecke erzielen. Von einer derartigen Schaltmöglichkeit soll im Rahmen
der vorliegenden Erfindung für die beiden Kathoden einer Röntgenröhre nach dem Hauptpatent
1062 827 mit wahlweiser Einschaltung der beiden Kathoden Gebrauch gemacht
werden. (Bei der genannten bekannten Schaltvorrichtung zur Veränderung der Brennfleckgröße
ist eine wahlweise Einschaltung der einzelnen Kathoden natürlich nicht erforderlich,
sondern nur die zusätzliche Einschaltung einer zweiten Kathode oder mehrerer zusätzlicher
Kathoden zu einer ersten Kathode für den kleinen Brennfleck.) Es wird daher mit
dem Ziel einer Erhöhung der Röhrenleistung einer Drehanoden-Röntgenröhre nach dem
Hauptpatent für Hochleistungsfernaufnahmen erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer
Röhre mit in radialer Richtung hintereinanderliegenden Brennflecken Schaltmittel
vorzusehen, welche außer der wahlweisen Einschaltung der Brennflecke auch deren
gleichzeitige Einschaltung ermöglichen, so daß beide Brennflecke gleichzeitig Röntgenstrahlen
aussenden. Die größenordnungsmäßig gleiche Belastbarkeit beider Brennflecke der
Röntgenröhre nach dem Hauptpatent gestattet auf diese Weise, die maximale Nutzleistung
einer Röntgenröhre erheblich zu steigern, nämlich größenordnungsmäßig zu verdoppeln.
Auf diese Weise steht für eine Aufnahme die Summe der optimal zulässigen Brennfleckleistungen
zur Verfügung, z. B. 35-i-30 kW für eine Belastungsdauer von 0,1 Sekunden. Daß in
diesem Falle die Brennfleckform aus z. B. zwei aufeinandergesetzten Quadraten mit
den Abmessungen etwa 1,5X1,5 mm und 0,9X0,9 mm besteht, ist aus den obengenannten
Gründen wegen der großen Fokus-Film-Abstände für die Abbildungsgüte unschädlich.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Der Kathodenfuß 1 einer Drehanoden-Röntgenröhre 2 weist zwei Glühkathoden 3, 4 auf,
durch die auf dem Anodenteller 5 zwei in radialer
Richtung des Tellers
hintereinanderliegende Brennflecke zu erzeugen sind. Die Oberfläche der inneren
der konzentrisch angeordneten Elektronenaufprallflächen, welche der Glühkathode
3 zugeordnet ist, schließt mit der Ebene senkrecht zur Drehanodenachse einen kleineren
Winkel ein als die Oberfläche der äußeren Elektrodenaufprallfläche, z. B. 10° gegenüber
19° oder 9° gegenüber 17,5°. Auf diese Weise kann das von der inneren Aufprallfläche
ausgehende Röntgenstrahlungsbündel nicht von dem Anodenmaterial außerhalb dieser
Aufprallfläche beeinflußt werden, und außerdem ist durch die starke Verkürzung des
strichförmigen Brennflecks wegen des kleinen Tellerwinkels eine sehr gute Zeichenschärfe
erreicht.
-
Die Glühkathoden 3, 4 sind über Leitungen 6, 7, 8 je mit den Sekundärwicklungen
zweier Heiztransformatoren 9, 10 verbunden. Über einen Betriebsschalter 11 und einen
Brennfleckwahlschalter 12 können entweder wahlweise ein oder auch beide Transformatoren
9, 10 an eine Spannungsquelle 13 gelebt werden. Der Brennfleckwahlschalter 12 weist
zu diesem Zweck drei Schaltstellungen auf, in denen ein Schalthebel 14 mit einem
Kontaktstück 15 entweder auf einem der festen Gegenkontaktstücke 16, 17 ruht oder
auf den beiden isoliert nebeneinanderli;egenden Gegenkontaktstücken 18, 19 liegt.
-
Die Röhrenstromeinstellung erfolgt - für jede Glühkathode 3, 4 getrennt
- über die Regelwiderstände 20, 21. Zur Anpassung der Regelvorrichtung an die Emissionscharakteristiken
der Glühkathoden dienen bekannte Justiervorrichtungen, bestehend aus den Widerständen
22, 23 und 24, 25. Es ist für die Bildgüte unter Umständen von Vorteil, wenn die
Leuchtdichten der beiden Teile des zusammengesetzten Brennflecks möglichst gleich
sind. Zu diesem Zweck werden mittels des Schalters 12 und der mit diesem Schalter
gekuppelten Schalter 26, 27 für die Einzelbetriebsweise und die gleichzeitige Betriebsweise
der Glühkathoden verschiedene Anzapfungen der Widerstände 22 bis 25 gewählt. Der
Abgleich mittels Parallel- und Vorwiderstand zum Regelwiderstand 20 bzw. 21 hat
den Vorteil einer schnellen Justierungsmöglichkeit. Der Parallelwiderstand 22 bzw.
24 ist für den Röntgenröhrenstrom nicht wirksam, wenn der betriebsmäßig regelbare
Widerstand 20 bzw. 21 auf Null heräbgeregelt ist. Stellt man in dieser Stellung
den Vorwiderstand 23 bzw. 25 entsprechend dem maximalen Röhrenstrom ein, so ändert
sich die für diesen Stromwert erzielte Abstimmung der Einstellvorrichtung beim nachträglichen
Verändern des Parallelwiderstandes zur Einstellung eines zweiten Röhrenstromwertes
nicht mehr.
-
Für den Betrieb mit nur einer Glühkathode erfolgt die Einstellung
des Röhrenstromes an Hand einer entsprechend kenntlich gemachten Skala 28. Der Abgleich
der Widerstände 22 bis 25 ist zu diesem Zweck so getroffen, daß dem gleichen Skalenwert
für beide Glühkathoden die gleichen Ströme zugeordnet sind. Die Einstellung der
beiden Röhrenströme für den gleichzeitigen Betrieb der Glühkathoden erfolgt an Hand
einer zweiten Skala 29, wobei mittels der Eichwiderstände 22 bis 25 gegebenenfalls
dafür gesorgt ist, daß beide Brennflecke die gleiche wirksame Leuchtdichte aufweisen.
Wie bei der Anpassung der Regelvorrichtung an die Emissionscharakteristik läßt sich
mit den- jeweils beiden Justierwiderständen bei gegebenen Regelcharakteristiken
für die Widerstände 20, 21 eine exakte Übereinstimmung nur bei zwei Betriebswerten
erzielen. Diese exakte Übereinstimmung bei zwei Betriebswerten hat aber auch für
die Zwischenwerte eine für die Praxis ausreichende Übereinstimmung zur Folge.
-
Wie bereits angeführt, steht durch die gleichzeitige Benutzung der
hintereinanderliegenden Brennflecke für Hochleistungsfernaufnahmen praktisch die
Summe der Einzelleistungen beider Brennflecke zur Verfügung. Dies gilt jedoch nur
für kurze Belastungszeiten, in deren Verlauf die Erhitzung noch im wesentlichen
auf die Brennfleckstellen beschränkt bleibt. Für diesen Zeitbereich benötigt man
also für die gleichzeitige Einschaltung beider Brennflecke keinen speziellen Überlastungsschutz,
da diese Funktion von der bereits vorhandenen Überlastungsschutzvorrichtung für
den Einzelbetrieb der Brennflecke erfüllt wird. Für längere Belastungszeiten, in
deren Verlauf sich der ganze Wolframteller bis zu einem gewissen Grade erhitzt,
ist eine Addition der Maximalleistungen beider Brennflecke nicht mehr zulässig.
In der Regel wird man bei derartigen Langzeitaufnahmen keine so hohe Röntgenröhrenleistung
benötigen, wie sie der Summe beider Brennflecke entspricht. Es ist aber zweckmäßig,
zusätzliche Schaltmittel vorzusehen, welche auch bei den längeren Belastungszeiten
einen sicheren Überlastungsschutz gewährleisten, indem bei längeren Belastungszeiten
die abgegebene Leistung beider Brennflecke in Abhängigkeit von der Einschaltzeit
kleiner eingestellt wird, als sich aus der Addition der maximalen Leistungen der
einzelnen Brennflecke ergibt.
-
Man erreicht dies z. B. in einfacher Weise dadurch, daß bei einer
höheren als der genannten kritischen Aufnahmezeit ein vom Zeitschalter 30 her gesteuerter
Widerstand 31 in die den beiden Heiztransformatoren 9, 10 gemeinsame Stoffzuführungsleitung
eingeschaltet wird. Durch Kupplung eines Schalters 32 mit dem Schalthebel 14 ist
dafür gesorgt, daß der Widerstand 31 nur wirksam werden kann, wein beide Brennflecke
gleichzeitig eingeschaltet sind.