DE1929443A1

DE1929443A1 - Stromversorgung fuer eine Hochspannungsanordnung wie eine Bildverstaerkerroehre od.dgl.

Info

Publication number: DE1929443A1
Application number: DE19691929443
Authority: DE
Inventors: Boenning Robert A; Siedband Melvin P
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-06-11
Filing date: 1969-06-10
Publication date: 1969-12-18
Also published as: GB1274235A; FR2016762A1; US3553459A

Description

dipping. KLAUS NEUBEOKER

Patentanwalt α Düsseidorf-Rtec

Schadowplats 9

Düsseldorf, 9. 6. 1969 WE 38,9ol 6941

Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pennsylvania, V, St. A.

Stromversorgung für eine Hochspannungsanordnung wie eine Bildverstärkerröhre ο. dgl.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Stromversorgung, insbesondere eine Hochspannungs-Stromversorgung für die Lieferung der Arbeitspotentiale einer Hochspannungsanordnung wie Bildverstärkerröhren o. dgl..

Bildverstärkerröhren lassen sich in sehr vorteilhafter Weise für die Wiedergabe von RontgenbiIdem verwenden, wenn diese eine größere Helligkeit haben sollen als sie mit herkömmlichen Fluoreszenzschirmen erzielbar ist. Eine solche für die Lieferung der Arbeitspotentiale einer Bildverstärkerröhre erforderliche Stromversorgung muß speziellen Forderungen hinsichtlich der einzelnen Daten genügen. Das heißt, die Stromversorgung muß eine Anoden-Gleichspannung von 25 - 3o kV, außerdem verschiedene weitere Gleichspannungen für die elektronischen Linsen im Bereich von loo V und weniger bis zu 7ooo V liefern können. Jedoch bestehen für die Bildverstärkerröhren Minimumetromforderungen. Z.Zt. ist es üblich, «in« herkömmliche 6o Hz Stromversorgung, normalerweise in der Form eines Spannungsverdopplers, für die Lieferung der verschiedenen Arbeitspotentiale der Bildverstärkerröhre zu verwenden. Der Spannungsverdoppler ist dabei normalerweise von einem öl-

90985 1/1570

Telefon CO211} 212 OSS ' Telegrartim· Custopat

BAD ORlGJNAL

gefüllten Behälter eingeschlossen, der in einiger Entfernung von der Bildverstärkerröhre aufgestellt ist. über ein Hochspannungskabel wird die Anodenspannung für die Verstärkerröhr® von dem Ausgang des Spannungsverdopplers zugeführt, und ein weiteres Hochspannungskabel dient dann zur Speisung eines Span-* nungsteilernetzwerkes, über das die Spannungen für die verschiedenen elektronischen Linsensysteme der Bildverstärkerröhre erhalten werden. Diese beiden Hochspannungskabel müssen abgeschirmt ausgeführt und in der Lage sein, Spannungen von 3© kV standzuhalten. Solche Kabel sind ziemlich teuer, beanspruchen " ziemlich viel Raum und belasten das System außerdem mit einer verteilten Kapazität, die die Fokussierung in der Bildverstärkerröhre in nachteiliger Weise beeinflussen kann.

Das normalerweise für die Speisung der elektronischen Linsensysteme der Bildverstärkerröhre verwendete Spannungsteilernetzwerk bringt ebenfalls Probleme mit sich. Einmal neigen bei solchen hohen Spannungen verwendete Widerstände mit der Zeit zur Zerstörung, so daß deren Widerstandswert abnimmt und dadurch die Funktion der Röhre beeinträchtigt wird. Zum anderen führen wiederholte Verstellungen der Schleifer der Potentiometer, die in dem gegenüber hohen Spannungen isolierten Spannungsteilernetzwerk enthalten sind, zur Ablagerung von Metallpartikeln auf dem Widerstandeteil, wodurch der Widerstandswert abnimmt.

Im Hinblick auf «inen wirksamen Einsatz einer Bildverstärkerröhre ist es in höchste« Maß· wünschenswert, die Spannungen für die elektronischen Linsensysteme der Bildverstärkerröhre ändern zu können, um die Vergrößerung der Bildverstärkerröhre zwischen zwei Werten uatellen zu können. An sich können die elektroai» sehen Linsenspannungwm einfaeh in der Weise geschaltet werden_s daß sw·! getrennte Spannung·t«ilernetzwerke sowie Relais verwendet werden, mit deren Hilfe zwischen den beiden Netzwerken geschaltet werden kann. Jedoch ist dann ein Spezial-HocfaspasMFjsgs·= relais notwendig, das den auftretenden Hochspannungen standhalten kann, und normalerweise ist es notwendig, entweder das Relais in öl zu tauchen oder aber ein spezielles Vakuumrelais

90985 1/1570 1 BAD ORIGINAL

sis verwenden» -.

üaffgafoe ^©!fliegender Erfindung lilt daises· öl» Schaffung einer ^fcffsasversorgung für eine Hechspaßßängmäördnung wie ein« Bild- ^cE¹S tärJserröhre ©. dgl,_s die «ine optimale Übertragung der elak fi'?ic®tien Energie su der Bildverstärkerröhre sowie eine Beseitigung d®r vorstehend erwähnten Nachteile ermöglicht»

!L&ssssg dieser Aufgabe Ist '«ine StsroKver&orgung für eine Hoch-Qiyaasaeagsanordnung wie eine Bildverstärkerröhre o. dgl·, die OiSiO leelasspaanuagselektrode und eine Mehrzahl weiterer Blektro- üou aisfmeiste, ©rfindungsgsmäß gekennzeichnet durch einen Aue-

der über sein© Sekundärwicklung auf eine

arbeitet „ öle die von dea Aus-¹QiIiBf©ffnator erhaltene Äösgesagsepannsaiig ■ im eine uaidirek-

iQMü®lt _s s©wi@ dadus?ch₉ daß die ggf©jjsats^s ®fe@s· t'os'atärker an eag©scfeloss®a ist«, fea· mater Einstellung eiaer uocQEiiIi©ia©m" @ptiaal@n ls©i?gi©lto©^tr£gKEig über den Ausgange- um Ute Spannuagsver^äelfacheyschaltisiftg auf "die ά@& ÄusgaagstransforiEatora abstimmbar ist.

Bi© Sffindung \fird machstehend zusammeci mit weiteren Merkmalen anhand ©iaes Ausführungsbeispiels in Verbißdung mit der zugehöriges geicfemung erläutert, die schematisch den Schaltungsauffeaa eim©i* Stromversorgung Bach der Erfindung für eine Bildverstärkerröhre wiedergibt. - -

Wie mit der Zeichnung veranschaulicht, wird die Singangspannung von beispielsweise 120 V und 60 Hz an zwei Klemmen Tl und T2 der Primärwicklung eines Eingangstransformator TFl angelegt. Die Sekundärwicklung des Transformators TFl ist mit dem Eingang einer Vierweg-Gleichrichterbrücke mit Dioden Dl, D2, D3 und D4 verbunden. Eine vollweggleichgerichtete Ausgangsspannung von beispielsweise annähernd 32 V wird zwischen einem Schaltpunkt Jl an der Kathodenverbindung der Dioden Dl und D3 und der Anoden-

^909851/1570 UDORWNAL

verbindung der Dioden D2 und D4 an Masse erzeugt. Zwischen den Schaltpunkt Jl und Masse ist ein Filterkondensator Cl geschaltet. Über einen Widerstand Rl ist ein als Emitterfolger geschalteter Transistor Ql an den Schaltpunkt Jl angeschlossen. Der Emitter dieses Transistors Ql ist mit einer Klemme T3 verbunden, über die die gefilterte und geregelte Gleich-Ausgangsspannung von beispielsweise 24 V abgenommen werden kann. Ein zweiter Transistor 02 ist mit seinem Emitter an die Basis des Transistors Ql angeschlossen und steht über seinen Kollektor mit dem Schaltpunkt Jl in Verbindung. Der Transistor Q2 dient zur Steuerung der Leitfähigkeit des Transistors Ql und damit zur Erhöhung dessen Stromempfindlichkeit. Die Basis des Transistors Q2 liegt über einen Widerstand R2 an dem Schaltpunkt Jl, und außerdem ist der Emitter des Transistors 02 über einen Widerstand R3 an den Emitter des Transistors Ql angeschlossen.

Der Transistor Q2 wird über einen Transistor 03 gespeist, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors Q2 in Verbindung steht und dessen Emitter an eine Bezugsspannungsquelle mit zwei Zenerdioden D21 und D22 angeschlossen ist, deren anderes Ende an. Masse liegt. Die Zenerdioden D21 und D22 werden über einen Widerstand R4 gespeist, der an dem Emitter des Transistors Ql liegt. Ein Spannungsteilernetzwerk mit einem Widerstand R5, einem Potentiometer R6 und einem Widerstand R7 liegt zwischen dem Emitter des Transistors Ql und Masse und dient zur Einstellung der Basisspannung des Transistors Q3, dessen Basis mit dem Schleifer des Potentiometers H6 in Verbindung steht. Wenn daher die Ausgangsspannung an der Klemme T3 ansteigt» steigt die Spannung an dem Schleifer des Potentiometers R6 und damit an der Basis des Transistors Q3 ebenfalls an, so daß der Transistor Q3 stärker leitend wird, was wiederum die Leitfähigkeit des Transistors Q2 herabsetzt, der dann seinerseits für eine Verringerung der Leitfähigkeit des Transistors Ql und damit für eine Abnahme der Auegangsspannung an der Klemme T3 sorgt. Damit wird an der Klemme T3 gegenüber Masse eine im wesentlichen konstante Spannung von beispielsweise + 24 V gehalten. Zwischen

die Klemme T3 und Masse ist außerdem ein Filterkondensator C2 geschaltet, um hochfrequente Schwankungen an der Klemme T3 gegenüber Masse zu eliminieren.

Die Gleich-Ausgangsspannung an der Klemme T3 dient dazu, einen abstimmbaren Oszillator mit einem Transistor Q4 mit der Arbeitsspannung zu versorgen. Die Klemme T3 ist Über Widerstände R8 und R9 sowie eine veränderliche Induktivität Ll mit dem Kollektor des Transistors Q4 verbunden. Zwischen einem Schaitpunkt J2, an dem die Induktivität Ll und der Widerstand R9 miteinander vereinigt sind, und Masse liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand Rio und einem Widerstand RIl. Die Verbindungsstelle J3 der beiden Widerstände Rio, RIl liegt an der Basis des Transistors Q4. Zwischen den Schaltpunkt J2 und Masse ist außerdem ein Filterkondensator C3 geschaltet. Der Emitter des Transistors Q4 liegt über einen Widerstand R12 an Masse, außerdem unmittelbar an einer Verbindungsstelle J4, an der zwei Kondensatoren C4 und C5 miteinander vereinigt sind. Das freie Ende des Kondensators C4 liegt an des Schaltpunkt J2, während das freie Ende des Kondensators C5 mit de« Kollektor des Transistors Q4 verbunden ist und damit den abstiambaren Oszillatorkreis vervollständigt.

Die Schaltkomponenten sind so gewählt, daß die Abstimmung des Oszillators sich so verändern läßt, daß dieser durch entsprechende Einstellung der Abstieminduktivität Ll, die zur Absti«- mung beispielsweise einen beweglichen Kern aufweist, zwischen •twa 25oo und 45oo Hz schwingen kann. Die Amplitude der Ausgangsspannung des Oszillators wird mittels eines Potentloset6rs Rl3 eingestellt, das zwischen der Verbindungsstelle J4 und Masse liegt. Die Ausgangespannung des Oszillators wird von de« Schleifer des Potentiometers R13 abgenouen und gelangt über einen Koppelkondensator C6 zu der Basis eines NP-Verstärkertransistors Q5. Zwischen eine« Schaltpunkt J5_? an de« die beiden Widerstände R8 und R9 miteinander vereinigt sind, und Masse sind in Reihenschaltung zwei Widerstände R14, RlS angeordnet« die über ihre · Verbindungssteil· an di· Basis des Transistors QS angeschlossen

90985t7t:570' ^

ORIGINAL

sind und die erforderliche Vorspannung für diesen Transistor liefern. Durch die Einschaltung eines EmitterwiderStandes Rl6 wirkt der Transistor Q5 leicht gegenkoppelnd, und durch die ' Parallelschaltung eines Widerstandes R17 und eines Kondensators C7, die zwischen Masse und dem unteren Ende des Widerstandes R16 liegt, erhält der Transistor Q5 eine stromabhängige Vorspannung, Zwischen dem Schaltpunkt J5 und Masse liegt ein Filterkondensator CS.

Zwischen dea Kollektor des Transistors Q5 und den Schaltpunkt fc J5 liegt die Primärwicklung W3 eines Treibertransformators TF2. Die Sekundärwicklung des Treibertransforaators TF2 ist mit einer Mittelanzapfung an eine Verbindungsstelle zwischen zwei Widerständen Rl8 und Rl9 angeschlossen. Das freie Ende des Widerstandes Rl9 liegt an der Kleauie T3, während das freie Ende des Widerstandes Rl6 an Masse liegt. Die Enden der Sekundärwicklung W3 des Transformators TF2 sind jeweils Bit einer Basis von Transistoren Q6 und Q7 verbunden. Der Treibertransforsator TF2 kann einen Ferritkern enthalten und ist so ausgelegt, daß.er in einem Frequenzbereich von 2Soo bis 45oo Hz eine gute Kopplung gewährleistet.

Die Transistoren Q6 und Q7 arbeiten als B-Gegentaktverstärker; ) ihre Emitter sind über Widerstände R2o bzw, R21 an Masse angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren QS und Q7 speisen die Enden der Primärwicklung W5 eines Ausgangstransforaators TF3. Die Primärwicklung W5 ist alt einer Mit te !anzapfung versehen, die zu der Klemme T3 zurückgeführt ist, um die Transistoren Q6 und Q7 mit Arbeitepotential zu versorgen. Der Transformator TF3 hat eine Sekundärwicklung W6, deren eines Ende an . Masse und deren anderes Ende an einer Kieme© T4 liegt« über die Klemme T4 wird ein Spannungsvervielfacher VM alt einer Spannung von beispielsweise 22oo V_e« gespeist« Die Spannungsvervielfacherschaltung VM weist eine erste Gruppe von in Beiise geschalteten Kondensatoren C9, CIo, CIl, C12 und C13 sowie eine zweite Gruppe von fünf in Beine geschalteten Kondensatoren C$4, ClS, CIO, C17 und ClS auf. Ferner enthält die Schaltung VM eine Rei-

BAD ORIGINAL

henschaltung aus Io Dioden D7 - D16, wobei die Anode der Reihenschaltung an Masse, die Kathode dagegen an einer Klemme T5 liegt. Diese Klemme T5 dient als Ausgangsklemme für die Abgabe des Hochspannungspotentials. Das freie Ende des Kondensators C13 ist mit der Klemme T4 verbunden, während das freie Ende des Kondensators Cl8 an Masse liegt. Das freie Ende des Kondensators C14 ist an die Klemme T5 angeschlossen, und das freie Ende des Kondensators C9 steht mit der Anode der Diode D7 in Verbindung. Die Verbindungsstellen der Kondensatoren C9-Clo, Clo-Cll, C11-C12, C12-C13 sind jeweils mit den Verbindungsstellen der Dioden D9-Dlo, DIl-Dl2, Dl3-Dl4 bzw. Dl5-Dl6 verbunden. Die Verbindungsstellen zwischen den Kondensatoren C14-C15, C16-C17 und Cl7-Cl8 stehen jeweils mit den Verbindungsstellen zwischen den Dioden D8-D9, Dlo-Dll, D12-D13 bzw. Dl4-Dl5 in Verbindung.

Die beschriebene Spannungsvervielfacherschaltung ist eine Abwandlung der Cockcroft-Walton-Schaltung und dient zur Vervielfachung und Gleichrichtung der von der Klemme T4 her eingespeisten Wechselspannung, soüaß an der Klemme T5 eine um den Faktor Io erhöhte Gleichspannung abgegeben wird. Die Spannungsvervielfacherschaltung enthält praktisch fünf Spannungsverdoppler, die im Verhältnis zueinander so aufgestockt sind, daß insgesamt der Vervielfachungsfaktor Io erhalten wird. Beispielsweise würde ein Spannungsverdoppler die Kondensatoren Cl3 und Cl8 sowie die Dioden Dl5 und D16 enthalten. Das an der Klemme T5 auftretende Gleichpotentials weist dann auf Masse bezogen einen Wert von etwa 25 bis 30 kV auf. Bei dem gezeigten Aufbau des Spannungs rvervieIfachers beträgt die jeweils an den zehn Kondensatoren

bzw. an den einzelnen Dioden als Sperrspannung anstehende Spanmaximal
nung/etwa 6ooo V. Bei dieser Aft der Gleichrichtung lassen sich daher verhältnismäßig preiswerte Dioden und Kondensatoren verwenden, ohne daß Ableitwiderstände benötigt würden, wie sie normalerweise zum Spannungsausgleich zwischen in einer Reihenschaltung verwendeten Bauelementen «ines herkömmlichen Halb- oder Vollweggleichrichters erforderlich sind. Darüber hinaus ermöglicht Me verhältnismäßig hohe Arbeitsfrequenz von 25 «,< 45 kHz

in dieser Schaltung die Verwendung von kleinen Filter- und Koppe !kondensatoren.

Der Ausgangstransformator TF3 hat ein verhältnismäßig hohes Übersetzungsverhältnis zwischen Sekundär- und Primärspannung,und in diesem Fall ist es sehr schwierig, elektrische Energie durch den Transformator TF3 zu bringen, der dazu neigt, bei seiner Resonanzfrequenz in Resonanz zu kommen, so daß eine Übertragung von Signalen außer denjenigen, die im Bereich der Resonanzfrequenz liegen, unterdrückt wird. Es ist ebenfalls sehr schwierig, einen

fc Transformator entsprechend dem Transformator TF3 der Zeichnung auf eine vorgegebene Frequenz abzustimmen. Die vorliegende Erfindung macht es entbehrlich, den Transformator TF3 genau auf eine vorgegebene Frequenz abstimmen zu müssen, indem die Abstimmfrequenz des abstimmbaren Oszillators mit dem Transistor Q4 auf eine Frequenz eingestellt wird, die der Resonanzfrequenz des in der jeweiligen Stromversorgungsschaltung verwendeten speziellen Transformators TF3 entspricht. Der Transformator TF3 wird so ausgelegt, daß seine Resonanzfrequenz in einen Bereich von beispielsweise 3 - 5 kHz fällt. Wird die Resonanzfrequenz zu niedrig gewählt, so müssen für die Spannungsvervielfacherschaltung sehr große Kondensatoren verwendet werden. Liegt andererseits die Resonanzfrequenz zu hoch, so lassen sich dann keine billigen

) Dioden mehr einsetzen. Die Resonanzfrequenz des Transformators TF3 wird somit innerhalb eines Bereiches von Resonanzfrquenzen gewählt, und es wird dann die abgestimmte Frequenz des Oszillators mit dem Transistor Q4 so mittels der Induktivität Ll eingestellt, daß eine optimale Kopplung für die Energie von dem Oszillator über den NF-Verstärker Q5, den Gegentaktverstärker Q6-Q7 sowie durch den Ausgangstransformator TF3 gewährleistet ist. In der Praxis erfolgt die Einstellung der beschriebenen Stromversorgung in der Weise, daß*die Induktivität Ll und das Potentiometer R13 so eingestellt werden, daß die Ausgangstransistor en Q6 und Q7 ein Stromminimum aufnehmen und somit an der Ausgangsklemme T5 die gewünschte hohe Ausgangsspannung von beispielsweise 25000 V auftreten lassen. Die Oszillatorfrequenz wird über die Induktivität Ll eingestellt, bis eine optimale

■ 90985 1/1570

BAD

Energieübertragung von dem Transformator TF3 in die Spannungsvervielfacherschaltung gewährleistet ist. Das Potentiometer Rl3 dient zur Einstellung der Ausgangsspannung des Oszillators, so . daß die Transistoren Q6 und Q7 mit ihrem Stromminiraum gespeist werden können und trotzdem die gewünschte Ausgangsspannung von 25000 V an der Klemme T5 auftritt. Die beschriebene Schaltung ist auch kurzschlußsicher, da sie für den Fall, daß tatsächlich ein Kurzschluß auftreten sollte, sich nicht zerstört, sondern vielmehr aufhört, weiterhin Strom zu liefern, was dann die Erzeugung der hohen Ausgangsspannung der Stromversorgung verhindert.

Die an der Klemme T5 auftretende Oleich-Hochspannung gelangt über einen in Reihe geschalteten Anodenschutzwiderstand R22 zu der Anode A zu einer Bildverstärkerröhre IA. Das Potential der Klemme T5 gelangt gleichzeitig über zwei Widerstände R23 und R24 zu einer Klemme T6, die das Hochspannungeende eines Spannungsteilers bildet, der zur Speisung der verschiedenen elektronischen Linsen der Bildverstärkerröhre IA dient und in der Zeichnung allgemein mit VD bezeichnet ist. Der in Reihe mit der Anode liegende Widerstand R22 kann beispielsweise 20 MOhm als Widerstandwert und eine Leistung von 3 W haben. Die den Spannungsteiler VD speisenden Widerstände R23 und R24 können jeweils von loo MOhm Widerständen gebildet sein.

Die Widerstände R22, R23, R24 sowie die Schaltelemente der Spannungsvervielfacherschaltung einschließlich der Kondensatoren C9 -C18 sowie der Dioden D7 - Die können vorteilhafterweise gemeinsam in ein geeignetes Isoliermaterial eingeschlossen sein« Beispielsweise können diese Bauelemente gemeinsam in einem Behälter untergebracht sein, wie er schematise» mit der Umrandung B angedeutet ist. Dabei kann der Bebälter beispielsweise von einem Kunststoffgehäuse gebildet sein, das mit einem unter dem Hand«Isnamen Sylgard 184 und von der Dow-€orning Corporation hergestellten Material ausgefüllt ist, Es hat sich gezeigt,.dad durch einen

90985t/1S70 - ■ BAD

- Io -

solchen Einschluß Spannungen von 5O.000 V gehalten «erden können. Wegen der kleinen Abmessungen der für die Spannungsvervielfacherschaltung benötigten Bauelemente und der kleinen Abmessungen der Widerstände R22, R23 und R24 kann das mit der Umrandung B angedeutete Gehäuse, das diese Bauelemente aufnimmt, neben der Bildverstärkerröhre IA und dem Spannungsteiler VD angeordnet werden, so daß es entbehrlich wird, abgeschirmte Hochspannungskabel zu verwenden, wie sie früher benötigt wurden, wenn Stromversorgungen mit Spannungsverdopplern eingesetzt wurden, wobei die Spannungsverdoppler-Bauelemente dann in ein Ölbad eingetaucht " werden mußten. Im vorliegenden Fall ist es jedoch möglich, das die Spannungsvervielfacher-Bauelemente enthaltende Kunststoffgehäuse unmittelbar an der Bildverstärkerröhre oder an daneben befindlichen Bauteilen anzubringen.

Die Bildverstärkerröhre IA ist alt einer Fotokathode PC versehen, auf der ein Röntgenbild abgebildet ist. Die Fotokathode PC erzeugt ein Elektronenbild, das mit Hilfe der elektronischen Linsen Gl, G2 und G3 fokussiert und beschleunigt wird, -um dann auf die Anode A aufzutreffen. Die Lichtabgabe des Anodenschirmes A weist gegenüber dem Bild der Fotokathode PC eine erhöhte Intensität, jedoch eine verringerte Größe auf. Beispielsweise kann . der Fotokathode PC der Bildverstärkerröhre ein Bild alt einem Längenmaß von etwa 22,5 cm zugeführt werden, das dann bei einer bestimmten Einstellung der die Linsen Gl, G2 und G3 speisenden Spannungen bei der Lichtabgabe auf dem Anodenschira A einer Strecke von 2,5 cm entspricht. Durch eine ander· Einstellung der Spannungen für die Linsen Gl, G2 und G3 kann ein 15 cm langer Bereich des Eingangsbildes auf dl· 2,5 ca-Abgab· des Anodenschirmes fokussiert werden. Der Spannungsteiler VD ist so ausgelegt, daß sich für die Bildverstärkerröhre IA zwei verschiedene Vergrößerungsmöglichkeiten einstellen lassen.

An seinem Hoehspannungsend· weist der Spannungsteiler VD ein ,Potentiometer R25 auf ,dessen eines Sude Bit der Klemme T6 verbunden ist, während sein anderes lad· fiber einen Festwiderstand B20 zu dea «inen End· eines Potentiometers R27 geführt ist. Die An-

λ_; \ 909851/T570

BAD ORIGINAL

zapfung des Potentiometers R25 ist mit einer Klemme Tg3 verbunden, die mit der dritten elektronischen Linse G3 der Bildverstärkerröhre IA in Verbindung steht. Die Anzapfung des Potentiometers R25 ist ferner über zwei Kontakte Kl eines Relais Yl an die Anzapfung des Potentiometers R27 angeschlossen. Das Relais Yl befindet sich normalerweise im geschlossenen Zustand, wobei dann auch die Kontakte Kl geschlossen sind, bis eine Wicklung Wl des Relais erregt wird. Wenn die verschiedenen Schalter und Relaiskontakte sich Jeweils in den in der Zeichnung veranschaulichten Stellungen befinden, so ist die Bildverstärkerröhre IA auf ihren einen Betriebsmodus geschaltet. In der gezeigten Form ist der Bildverstärkerröhre IA der erste Betriebsmodus zugeordnet, bei dem beispielsweise ein 22,5 cra-Bild der Fotokathode PC in ein 2,5 cra-Bild auf dem Anodenschirm A umgewandelt wird.

Das in der Zeichnung linke Ende des Potentiometers R27 steht über einen Festwiderstand R28 mit dem einen Ende eines Doppelpotentiometers R29 in Verbindung, das einen ersten Abschnitt R30 sowie einen zweiten Abschnitt R31 aufweist, wobei diese beiden Abschnitte R30 und R31 jeweils getrennte Schleifer aufweisen/ die jedoch mechanisch miteinander gekoppelt sind. Der Schleifer des Potentiometerabschnittes R30 ist an die Verbindungsstelle zwischen dem in der Zeichnung rechten Ende des Abschnittes R30 und dem Festwiderstand R28 angeschlossen, an dem außerdem eine mit der zweiten elektronischen Linse G2 verbundene Klemme Tg2 liegt. Das in der Zeichnung linke Ende des Doppelpotentiometerabschnittes R31 ist über einen Festwiderstand R23 an das in der Zeichnung rechte Ende eines zweiten Doppelpotentiometers R33 angeschlossen, das wiederum einen rechten Abschnitt R34 sowie einen linken Abschnitt R35 aufweist. Beide Abschnitte sind ebenfalls mit einem gesonderten Schleifer versehen, die jedoch wiederum mechanisch miteinander gekoppelt sind. Der Schleifer R35 ist an die Verbindungsstelle der beiden Abschnitte R34 und R35 zurückgeführt. Der Schleifer des Abschnittes R34 ist elektrisch mit dem einen von zwei Kontakten K2 eines zweiten, als Zungenrelais ausgebildeten Relais Y2 verbunden. Eine Wicklung W2 des Relais Y2 ist parallel zur Wicklung Wl des Relais Yl geschaltet. Die Kontakte K2 stehen

909851/1570

BAD ORIGINAL

elektrisch mit dem Schleifer des Potentiometerabschnittes R30 in Verbindung. Das Relais Y2 befindet sich normalerweise im gezeigten geöffneten Zustand. Die Relais Yl und Y2 können von verhältnismäßig billigen, im Vakuum untergebrachten Zungen- oder Blattfederrelais in einpoliger Ausführung und mit einfacher Umschaltung gebildet sein, die dabei auch nur Spannungen in der Größenordnung von 5kV aushalten können müssen.

Das in der Zeichnung linke Ende des Doppe!potentiometerabschnittes R35 ist über einen Festkondensator R36 an das in der Zeichnung

^ rechte Ende eines Potentiometers R37 angeschlossen, dessen linkes Ende über einen Festwiderstand R38 mit Masse verbunden ist. Eine Reihenschaltung aus einem Festwiderstand R39 und einem Potentiometer E40 liegt zwischen dem in der Zeichnung rechten Ende des Potentiometers R37 und Masse, Der Schleifer des PotentiometersH37 ist mit einem Kontakt K3a eines Relais Y3 verbunden, das ferner zwei normalerweise offene Kontakte K3b sowie zwei normalerweise geschlossene Kontakte K3c-K3d aufweist, die sich in dieser Stellung befinden, wenn die zugehörige Wicklung W3 sich im nichterregten Zustand befindet. Der Kontakt K3c ist mit der Klemme TgI des ersten elektronischen Linsensystems verbunden, um diesem System Gl der Bildverstärkerröhre IA das notwendige Potential zuzuführen , während der Kontakt K3d mit dem Schleifer des Potentiometers R40 verbunden ist. Wird die Wicklung W3 erregt, so wird die Anzapfung des Potentiometers R37 mit der Klemme TgI verbunden, während die Anzapfung des Potentiometers R4O davon getrennt wird. Das Eelais Y3 kann für eine verhältnismäßig niedrige Spannung ausgelegt sein, da die am linken Ende des Spannungsteilers auftretenden Spannungen verhältnismäßig niedrig sind und in der Größenordnung von mehreren hundert Vä.t liegen.

Die Spannung für die Speisung der Wicklungen Wl, W2 und W3 der Relais Yl₁, Y2 bzw. Y3 wird von der Klemme T3 abgenommen, die an einer gemeinsamen Verbindung der drei Wicklungen Wl, W2 und W3 liegt. Die jeweils anderen Enden der gemeinschaftlich verbundenen Wicklungen Wl und W2 sind über Kontakte K3b an Masse zurückgeführt. Zwischen dem anderen Ende der Wicklung W3 und Masse liegt

909851 /1570

BADORlGiNAL

ein Modusschalter Sl₁ der sich im geöffneten Zustand befindet, wenn die Kontakte der verschiedenen Relais in der gezeigten Lage sind, in der keine der Wicklungen Wl, W2 oder W3 erregt wird.

Für den gezeigten Betriebsmodus würde dem dritten elektronischen Linsensystem G3 beispielsweise eine Spannung von etwa 3500 V, dem zweiten elektronischen Linsensystem G2 eine Spannung von etwa 3200 V und dem dritten elektronischen Linsensystem Gl eine Spannung von etwa 50 V oder weniger zugeführt.

Durch Schließung des Modusschalters Sl wird für die Bildverstärkerröhre ΙΔ ein neuer Betriebsmodus eingestellt, beispielsweise, um eine verstärkte 2,5 cm-Wiedergabe eines Bereiches von 15 cta eines Bildes auf der Fotokathode PC zu erzeugen. Bei geschlossenem Schalter Sl wird die Wicklung Wl erregt und öffnet den Kontakt Kl, weiter wird die Wicklung W2 erregt, so daß der Kontakt K2gpschlossen wird, und schließlich wird die Wicklung W3 erregt, die dann den Kontakt K3b schließt, den Stromkreis zwischen den Kontakten K3c und K3d öffnet und den Stromkreis zwischen den Kontakten K3c und K3a schließt. Durch Schließung des Kontakts K3b wird eine Modus-Lichtanzeige X eingeschaltet., die zwischen der Kleaua® T3 und dem Kontakt K3b liegt. Durch die Öffnung des Kontakts Kl steigt die Spannung an der Klemme Tg3 auf beispielsweise 7000 V an. Die Schließung des Kontakts K2 läßt die Spannung an der Klemme Tg2 auf beispielsweise 800 V absinken, so daß zwischen den Linsensystemen G3 und G2 eine große Spannungsdifferenz von beispielsweise 6200 V entsteht, wie dies für diesen Betriebsmodus erforderlich ist. Durch die Verbindung der Kontakte K3c und K3a miteinander wird die Anzapfung des Potentiometers R37 an das erste Linsensystem Gl angeschlossen, das dann mit einer Spannung von beispiels weise 150 V versorgt wird.

Da der durch den Spannungsteiler VD fließende Strom im wesentlichen konstant ist, unabhängig von dem Betriebsmodus, kann durch die Verwendung der Doppelpotentiometer R29 und R33 der Änderungsbereich für das Potential des zweiten Linsensystems G2 vorteilhafterweise im wesentlichen verdoppelt werden. Das Boppelpotentiometer R29 liefert zwischen seinen beiden äußersten Erideinstellungen

909851/.1570

im vorliegenden Ausführungsbeispiei eine Spannungsänderung von etwa 600 V. Mittels des über den Festwiderstand R23 an das Doppelpotentiometer R29 angeschlossenen Doppelpotentiometers R33 läßt sich eine zusätzliche Spannungeänderung von 500 bis 600 V erzielen, so daß insgesamt der durch die Doppelpotentioraeter R29 und R33 gegebene Stellbereich auf mehr als 1 kV ansteigt.

Die Verwendung der einfachschaltenden, einpoligen Blattfederrelais (reed relays) Kl und K2, mittels derer verschiedene Abschnitte des Spannungsteilers VD entsprechend den verschiedenen Betriebsk modi kurzgeschlossen werden, ermöglicht es, einen einzigen Spannungsteiler statt zweiergetrennter Spannungsteiler zu verwenden, wie das bei Netzwerken nach dem Stand der Technik bisher erforderlich war. Dabei ist auch die Verwendung von einfachschaltenden, einpoligen Blattfederrelais, die nur für verhältnismäßig niedrige Spannungen ausgelegt zu sein brauchen, erheblich billiger als die Verwendung eines dreipoligen, doppeltschaltenden Hochspannungs-Speaialrelais, wie es für die Umschaltung zwischen zwei Spannungsteilernetzwerken nach dem Stand der Technik erforderlich ist.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in der Schaffung einer Helligkeitsstabilisierung zu sehen, mittels derer durch Rückkopplung für eine Korrektur für alle Schwankuhgen in der Lichtabgabe der verstärkten Bilder des Anodeaschirmes A der Bildverstärkerröhre IA gesorgt werden kann«, Dazu ist eine Fotozelle P vorgesehen, die zwischen die Klemme T3 und die Anzapfung bzw. den Schleifer des Potentiometers R6 geschaltet ist. Die Fotozelle P ist so angeordnet, daß sie einen Teil des von dem Anodenschirm A abgegebenen Lichtes empfängt, so daß sich die Leitfähigkeit der Fotozelle P in Abhängigkeit von dem von dem Schirm A abgegebenen Licht ändern kann. Die Fotozelle P kann beispielsweise eine Kadmiumsulfid-Zelle aufweisen. Wird von dem Bildverstärker beispielsweise eine Lichtmenge abgegeben, die über dem gewünschten Wert liegt, so würde dann diese zusätzlich abgegebene Lichtnengeydie Fotozelle P so beeinflussen, daß diese einen der zusätzlichen Lichtmenge entsprechend erhöhten Strom zwischen der Klemme T3 und der Basis des Transistors Q3 fließen läßt, dessen Leitfä-

909851/1570

higkeit dann ebenfalls in Abhängigkeit davon ansteigt. Durch die erhöhte Leitfähigkeit des Transistors Q3 fällt die Leitfähigkeit des Transistors Q2 ab, und in Abhängigkeit davon fällt auch die Leitfähigkeit des Transistors Ql. Infolge der verringerten Leitfähigkeit des Transistors Ql nimmt die an der Klemme T3 auftretende Spannung ab, wodurch die an die Bildverstärkerröhre abgegebene Spannung ebenfalls absinkt, was dann zu der gewünschten Verringerung der Intensität des an dem Anodenschirm A wirksamen Lichtes führt. Durch diese Rückkopplung von Licht auf die Fotozelle P sorgt das System somit für eine im wesentlichen stabile Lichtabgabe der Bildverstärkerröhre IA.

Die Stromversorgungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung wurde in Verbindung mit einer Rontgenbild-Verstärkerröhr© beschrieben. Naturgemäß läßt die Stromversorgungsanordnung nach der Erfindung sich in geeigneter Weise aber auch so abwandeln, daß mit gutem Wirkungsgrad geregelte Gleichspannungen in dem Bereich von 5000 bis 50 000 V abgegeben werden können, so daß ein Einsatz mit Röhren wie Infrarot-BiIddetektoren und anderen Arten von Bildverstärkern möglich ist.

Pateatansprüche;

309851/1570

BADOBlGtNAL

Claims

- 16 -

P a ten t a η s ρ r ü c he

1./Stromversorgung für eine Hochspannungsanordnung wie eine Bildverstärkerröhre o« dglβ, die eine Hochapannungselektrode und eine Mehrzahl weiterer Elektroden aufweist, gekennzeichnet durch einen Ausgangstransformator (TF3), der über seine Sekundärwicklung (WS) auf eine Spannungsvervielfacherschaltung (VM) arbeitet, die die von dem Auegangstransformator (TF3) erhaltene Ausgaagsspannung in eine unidirektionale hohe Ausgangsspannung umwandelt, sowie dadurch, daß die Primärwicklung (W5) des Ausgangstransformators (TF3) über Verstärker (Q5, Q6, Q7) an einen Oszillator angeschlossen ist, der unter Einstellung im wesentlichen optimaler Leistungsübertragung über den Ausgangstransformator (TF3) an die Spannungsvervielfacherschaltung (VM) auf die Resonanzfrequenz des Ausgangstransformators (TF3) abstimmbar ist,

2. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvervielfacherschaltung eine Mehrzahl miteinander in Reihe geschalteter Spannungsverdoppler aufweist, die in einem isolierenden Gehäuse eingeschlossen sind.

3* Stromversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Gehäuse in unmittelbarer Nähe der Hochspannungßaaordnung angeordnet ist.

4, Stromversorgung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein »wischen die Spannungsvervielfacherschaltung (VM) und die Ifochspannungsanordnung geschaltetes Spannungsteilernetzwerk (VS) sowie eine Einrichtung zur übertragung der Ausganges pannung der Spannungsvervielfacherschaltung (VM) zu der auf Hoßtaspasißuagspotenti&l liegenden Elektrode der Hochspannimgs anordnung sich unmittelbar neben der Hochspannungsanordnung befinden.

5. Stromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Übertragung der Ausgangsspannung zu der

90988 1/1570

BAD ORJGfNAL

Hochspannungselektrode Widerstände (R22, R23, R24) aufweist, die mit in das isolierende Gehäuse eingeschlossen sind.

β», Stromversorgung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Oszillators (Ll, Q4) mit dem Ausgang einer geregelten Spannungsquelle (Ql, Q2, Q3) verbunden ist.

7. Stromversorgung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsanordnung eine Bildverstärkerröhre (IA) mit einer die Hochspannungselektrode bildenden Anode (A) sowie einer Mehrzahl elektronischer, die weiteren Elektrode;! bildender Linsensysteme (Gl, G2, G3) ist und daß dl© geregelte Spannungsquelle (Ql, Q2, Q3) eine Fotozelle (P) enthält, die auf das von der Bildverstärkerröhre (IA) abgegebene Licht anspricht und derart auf die Spannungsquelle rückgekoppelt ist, daß der Spannungswert der geregelten Spannungsquelle in Abhängigkeit ve« Schwankungen des abgegebenen Lichtes geändert und damit das von der Bildverstärkerröhre abgegebene Licht im wesentlichen konstant gehalten wird.

8. Stromversorgung nach einem oder mehreren der Anspruch a 4 - I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Spasmuagsteilernetzwerk (VD)

ein einziges Widerstandsnetzwerk mit ©iaer Mehrzahl von Anist

zapfungen und mit Doppelpotentioaetern (E29, R33)/sowie Schaltmittel aufweist, die in ihrem ersten Schaltzustand die Anzapfungen mit einen ersten Potential beaufschlagen, In ihrem zweiten Schaltzustand dagegen die Anzapfungen sit eine» zweiten Potential beaufschlagen und außerdem die Potentiale der Anzapfungen jeweils an die zugehörigen weiteren Elektroden der Kochspannungsanordnung legen.

90986171570' 6AD ORIGINAL

JCt'

Leerseite