DE2121702C3 - Portable X-ray device with an X-ray tube and with a high-voltage pulse generator with an open-ended transmission line - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbares Röntgengerät mit einer Röntgenröhre, mit einem Hochspannungs-Impulsgenerator zur Speisung der Röntgenröhre, der eine aus zwei elektrisch leitenden, gegeneinander isolierten Teilen bestehende offenendige Übertragungsleitung aufweist, mit derem einen Ende die Anode und mit derem anderen Ende die Kathode der Röntgenröhre leitend verbunden ist, und der die Form einer zylindrischen hohlen Rolle aufweist und die Röntgenröhre zumindest teilweise konzentrisch umgibt, mit einer Gleichspannungsquelle, deren negativer Pol mit dem an der Kathode der Röntgenröhre liegenden Teil und deren positiver Pol mit dem anderen Teil der Übertragungsleitung verbunden ist sowie mit einer Funken-Strecken-Auslöseeinrichtung fü· den Hochspannungsgenerator. The invention relates to a portable X-ray device with an X-ray tube, with a high-voltage pulse generator for feeding the X-ray tube, one of two electrically conductive ones that are insulated from one another Share existing open-ended transmission line, with one end of which the anode and with the other end of which the cathode of the X-ray tube is conductively connected, and which has the shape of a cylindrical Has hollow role and the X-ray tube at least partially concentrically surrounds, with a DC voltage source, the negative pole of which with the part lying on the cathode of the X-ray tube and its positive pole is connected to the other part of the transmission line and to a spark-gap release device for the high voltage generator.

Aus der US-PS 32 56 439 ist bereits ein tragbares Röntgengerät dieser Art bekannt, bei dem der Hochspannungs-Impulsgenerator aus einer offenendigen Übertragungsleitung mit getrennten Kondensatoren und Induktivitäten besteht. Jeder Abschnitt der Übertragungsleitung weist eine Vielzahl von Hochspannungskondensatoren auf, ebenso eine Vielzahl von Induktivitäten und ein Paar von Funkenstreckenkugeln, die in einem ringförmigen Teil angeordnet sind. Die die einzelnen Abschnitte der Übertragungsleitung bildenden ringförmigen Teile sind auf einem zentralen zylindrischen Teil aus Isoliermaterial angeordnet. Ein Abschnitt des zylindrischen Teiles weist eine zentrale Bohrung auf, um einen Abschnitt einer Röntgenstrahlröhre aufzunehmen, wobei jedoch die Kathode der Röntgenstrahlröhre von den genannten ringförmigen TeilenFrom US-PS 32 56 439 a portable X-ray device of this type is already known in which the high-voltage pulse generator consists of an open ended transmission line with separated capacitors and inductors. Any section of the transmission line has a multiplicity of high voltage capacitors, as well as a multiplicity of inductances and a pair of spark gap balls arranged in an annular portion. The those individual sections of the transmission line forming ring-shaped parts are on a central cylindrical Part made of insulating material arranged. A section of the cylindrical part has a central bore to receive a portion of an x-ray tube, but with the cathode of the x-ray tube of said annular parts

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nicht umgeben ist.is not surrounded.

Bei dieser bekannten Konstruktion wird das gesamte zylindrische Teil mit einem Gas, wie beispielsweise Stickstoff, gefüllt, um die erforderliche Hochspannungsisolation zu gewährleisten.In this known construction, the entire cylindrical part is with a gas, such as Nitrogen filled to provide the required high voltage insulation to guarantee.

Die Verwendung einer solchen offenendigen Übertragungsleitung mit getrennten Hochspannungskondensatoren und Induktivitäten ist für den vorliegenden Zweck aufwendig, da für jede erzeugte Teilspannung eine Hochspannungskapazität vorgesehen werden muß und darüber hinaus eine Schalteinrichtung bzw. Funkenstrecke für jeden Teilspannungsabschnitt erforderlich ist. Dadurch erhöht sich auch zwangläufig das Gewicht des Röntgengerätes, aber auch dessen räumliche Abmaße. Darüber hinaus muß dieses bekannte Gerät mit einem äußeren Metallmantel ausgestattet werden, um einen ausreichenden Schutz gegen die im Inneren auftretenden Hochspannungen zu gewährleisten.The use of such an open ended transmission line with separate high voltage capacitors and inductance is expensive for the present purpose, since for each partial voltage generated a high-voltage capacity must be provided and, in addition, a switching device or spark gap is required for each partial voltage section. This inevitably increases the weight of the X-ray machine, but also its spatial dimensions. In addition, this known device be equipped with an outer metal jacket to provide adequate protection against the inside to ensure occurring high voltages.

Bekannt ist auch ein Impulsgenerator, der aus zwei zu einer Spirale aufgewickelten und gegeneinander elektrisch isolierten leitenden Folien besteht, so daß dadurch zwei offenendige bandförmige Übertragungsleitungen gebildet werden, die ein Blatt bzw. Streifen aus elektrisch leitenden Material gemeinsam aufweisen (britische Patentschrift 9 75 911).A pulse generator is also known, which consists of two coiled into a spiral and against each other electrically insulated conductive foils, so that thereby two open-ended ribbon-shaped transmission lines are formed, which have a sheet or strip of electrically conductive material in common (British Patent 9 75 911).

Weiter ist aus der US-PS 34 32 664 als Spannungsquelle für eine Röntgenröhre ein Impuls-Hochspannungsgenerator bekannt, dessen Übertragungsleitung von ir> Form einer zylindrischen Rolle angeordneten Folien gebildet ist.Next is from US-PS 34 32 664 as a voltage source for an X-ray tube, a pulse high voltage generator known whose transmission line from ir> Is formed in the form of a cylindrical roll arranged foils.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein tragbares, möglichst einfach aufgebautes Röntgengerät in kompakter Bauweise zu schaffen, welches zugleich einen wirksamen Hochspannungsschutz und einen Schutz gegen in unerwünschten Richtungen austretende Röntgenstrahlung ohne zusätzlichen Aufwand bietet.The object on which the invention is based is to provide a portable, as simply constructed as possible To create an X-ray device in a compact design, which at the same time provides effective high-voltage protection and protection against X-rays emerging in undesired directions without additional Effort offers.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Übertragungsleitung bildende Rolle aus zwei spiralig und gegeneinander isoliert übereinander gewickelten Kupferfolien besteht, daß die Röntgenröhre so weit innerhalb dieser Rolle angeordnet ist, daß durch die Kupferfolien der Rolle seitlich aus der Röntgenröhre austretende Röntgenstrahlung absorbiert wird, daß die Anode der Röntgenröhre mit dem inneren Spiralende der an diesem Ende der Röntgenröhre nächstliegenden Kupferfolie und daß die Kathode der Röntgenröhre mit dem äußeren Spiralende der anderen Kupferfolie verbunden ist.In a device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the roll forming the transmission line consisting of two spirals wound one above the other, insulated from one another Copper foils is that the X-ray tube is arranged so far within this role that through the copper foils of the roll laterally emerging from the X-ray tube is absorbed that the anode of the X-ray tube with the inner spiral end of the one closest to this end of the X-ray tube Copper foil and that the cathode of the X-ray tube with the outer spiral end of the other copper foil connected is.

Das tragbare Röntgengerät nach der vorliegenden Erfindung braucht also nicht zusätzlich mit Mitteln zum Schutz gegen die Hochspannung im Gerät ausgestattet werden, sondern es braucht lediglich das äußere Ende der äußeren Folie mit Masse oder Erde verbunden werden, wodurch ein sicherer Schutz gegen die Hochspannung im Gerät gewährleistet wird.The portable X-ray device according to the present invention does not need additional means for Protection against the high voltage in the device can be provided, it only needs the outer end the outer foil can be connected to earth or ground, thus providing reliable protection against high voltage is guaranteed in the device.

Auch ergeben sich durch die besondere Anordnung der Röntgenröhre relativ zum Hochspannungs-Impulsgenerator äußerst kurze Verbindungen zwischen Generator und Röntgenröhre, so daß durch diese Verbindungen die Übertragungsstrecke zwischen Hochspannungs-Impulsgenerator und Röntgenröhre mit einem sehr geringen Induktivitätswert behaftet ist, was sich positiv auf die Flankensteilheit der Wanderwelle auswirkt, die durch die Kupferfolien des Hochspannungsimpulsgenerators bei Triggerung desselben läuft.This also results from the special arrangement of the X-ray tube relative to the high-voltage pulse generator extremely short connections between generator and X-ray tube, so that through these connections the transmission path between the high-voltage pulse generator and the X-ray tube with one has a very low inductance value, which has a positive effect on the slope of the traveling wave, which runs through the copper foils of the high-voltage pulse generator when it is triggered.

Da die die Übertragungsleitung bildende Rolle ausAs the role forming the transmission line

zwei spiralig übereinander gewickelten Kupferfolien besteht, wird auch ein hoher Schutz gegen seitlich austretende Röntgenstrahlen erreicht, da Kupfer bekanntlich ein Material mil einem hohen Absorpiionskoeffizienten für Röntgenstrahlen istconsists of two spirally wound copper foils, there is also a high level of protection against leaks from the side X-rays are achieved because copper is known to be a material with a high coefficient of absorption for x-rays is

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform des tragbaren Röntgengerätes nach der Erfindung, undF i g. 1 shows a longitudinal sectional view of an embodiment of the portable X-ray device according to the invention, and

F i g. 2 ein Schaltplan des Röntgengerätes nach Fig. 1.F i g. 2 shows a circuit diagram of the X-ray device according to FIG. 1.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein tragbares Röntgengerät 10. welches eine Röntgenröhre 12 aufweist, die von einer eine Übertragungsleitung bildende Rolle 14 umgeben ist. Die Roile ist aus einer äußeren Kupferfolie 16 und einer inneren Kupferfolie 18 gewickelt. Die Kupferfolien weisen je eine Dicke von 0,00762 cm auf und sind durch Blätter aus Polyes'erfilm, die je 0,0106 cm dick sind gegeneinander elektrisch isoliert. Die Kupferfolien sind so gewickelt, daß man einen Hochspannungs-Impulsgeiierator mit 60 Windungen erhält. Die F i g. 1 zeigt den Generator etwas schematisch, wobei nur einige Windungen der Kupferfolien, die den Generator bilden, gezeigt sind. Die isolierenden Polyesterfilme, die die Kupferfolien voneinander isolieren, sind nicht dargestellt Diese Darstellung wurde der Einfachheit halber und zur besseren Übersicht gewählt. Das innerste Ende der äußeren Kupferfolie 16 ist an die Anode 20 der Röntgenröhre 12 vermittels einer Sammelschiene 22 und einer Kupferieitung 24 angeschlossen. Das äußere Ende der Kupferfolie 16 ist an die Kathode 26 der Röntgenröhre über eine Kupferleitung 28 und über Fingerkontakte 30 angeschlossen. Die innere Kupferfolie 18 ist über ein Kabel 31 an eine Stromquelle 32 angeschlossen, welche diese Folie mit einer Ladespannung versorgt Theoretisch erzeugt der Generator eine Spitzenausgangsspannung, die der doppelten Ladespannung multipliziert mit der Windungszahl der Rolle entspricht In der Praxis sind zwar sehr hohe Spannungen erzeugt worden, jedoch ist die tatsächliche Ausgangsgröße etwas kleiner als der theoretische Wert. Die 60 Windungen des Generators nach diesem Ausführungsbeispiel erzeugen einen Spannungsausgangsimpuls in der Größenordnung von 100 000 Volt, wenn sie mit einer Spannung von 10 000 Volt geladen werden. Sowohl die Röntgenröhre 12 als auch die Rolle 14 sind von einem Gehäuse 34 aus gegossenem dielektrischem Harz umgeben und gehaltert, wobei dieses Gehäuse diese zwei Elemente festhält und auch dazu dient, diese Elemente gegeneinander elektrisch zu isolieren. Das Gehäuse 34 hält außerdem eine durch eine Funkenstrecke gebildete Auslöseeinrichtung 36 fest.The F i g. 1 and 2 show a portable X-ray device 10. which has an X-ray tube 12, which is shown in FIG a transmission line forming roller 14 is surrounded. The roll is made of an outer copper foil 16 and an inner copper foil 18 wound. The copper foils are each 0.00762 cm thick and are electrically isolated from each other by sheets of polyester film, each 0.0106 cm thick. The copper foils are wound in such a way that you get a high-voltage pulse generator with 60 turns receives. The F i g. 1 shows the generator somewhat schematically, with only a few turns of the copper foils, forming the generator are shown. The insulating polyester films that isolate the copper foils from each other, are not shown. This illustration was chosen for the sake of simplicity and for a better overview. The innermost end of the outer copper foil 16 is connected to the anode 20 of the x-ray tube 12 by means of a bus bar 22 and a copper line 24 connected. The outer end of the copper foil 16 is to the cathode 26 of the X-ray tube is connected via a copper line 28 and via finger contacts 30. The inner one Copper foil 18 is connected via a cable 31 to a power source 32, which this foil with a charging voltage Theoretically, the generator generates a peak output voltage that is twice the charging voltage multiplied by the number of turns corresponds to the role. In practice, they are very high Stresses have been generated, but the actual output is slightly smaller than the theoretical Worth. The 60 turns of the generator according to this embodiment generate a voltage output pulse on the order of 100,000 volts when charged with a voltage of 10,000 volts will. Both the x-ray tube 12 and roller 14 are encased in a housing 34 of cast dielectric Resin surrounded and held, this case holding these two elements in place and also to it serves to electrically isolate these elements from one another. The housing 34 also holds one by one Spark gap formed trigger device 36 firmly.

Die gegenüberliegende Seite der Auslöseeinrichtung 36 ist an die Kupferfolien 16 und 18 derart angeschlossen, daß. wenn ein Spannungsimpuls auf der Leitung 38 zur Auslöseeinrichtung 36 gelangt, diese einen geschlosse.-nen Stromkreis zwischen den zwei Kupferfolien 16 und 18 herstellt und dadurch den Generator auslöst.The opposite side of the release device 36 is connected to the copper foils 16 and 18 in such a way that that. if a voltage pulse on the line 38 reaches the triggering device 36, this one closed Establishes a circuit between the two copper foils 16 and 18 and thereby triggers the generator.

Im Betrieb wird die innere Kupferfolie 18 der Rolle 14 auf ein negatives Potential von 10 000 Volt aufgeladen, während die Folie 16 auf Massepotential bleibt.In operation, the inner copper foil 18 becomes the roll 14 charged to a negative potential of 10,000 volts, while the film 16 remains at ground potential.

ίο Dann wird ein Spannungsimpuls der Auslöseeinrichtung 36 zugeführt, um die Kupferfolien 16 und 18 kurzzuschließen, wodurch der Generator ausgelöst wird. Eine Wanderwelle breitet sich vorwärts und rückwärts längs der offenendigen Übertragungsleitung aus, die aus den Kupferfolien 16 und 18 besteht, und erzeugt einen hohen Spannungsimpuls in der Größenordnung von 100 000 Volt zwischen den inneren und dem äußeren Ende der Kupferfolien 16 und 18. Während dieses Impulses fließt ein hoher Strom von der Kupferfolie 16 zur Sammelschiene 22 und über die Leitung 24 zu der Anode 20 der Röntgenröhre, weiter durch die Röhre und dann über die Kupferleitung 28 und die Fingerkontakte 30 zurück zu der Rolle. Die Ausbreitung der Wanderwelle und das Erzeugen dieses hohen Spannungsimpulses am inneren Ende der Kupferfoiien 16 und 18 beeinflußt das Potential der äußeren Windung der Folie 16 nicht, so daß letztere während des Betriebes der Vorrichtung auf Massepotential bleibt. Die zum Betrieb der Röntgenröhre erforderliche hohe Spannung wird somit effektiv von einer bedienenden Person isoliert, und zwar durch den Aufbau des Generators selbst. Die der Anode 20 zugeführte hohe Spannung bewirkt, daß Elektronen zu dieser Anode von der Kathode 26 her fließen, die sich auf Massepotenlial befinden. Die auf die Anode 20 auftreffenden Elektronen erzeugen Röntgenstrahlen, die sich in alien Richtungen von der Fläche der Anode 20 ausbreiten. Die Kupferwindungen der Rolle 14 absorbieren jedoch Röntgenstrahlen, die zu den Seiten des Generators hin emittiert werden, so daß die Strahlung nur durch ein Fenster 39 in einer Röntgenschirmkappe 40 zu einem zu untersuchenden Objekt hin austritt. Somit wird eine bedienende Person effektiv vor Röntgenstrahlen geschützt. Messungen zeigen, daß der dargestellte Generator.ίο Then there is a voltage pulse from the release mechanism 36 supplied to short-circuit the copper foils 16 and 18, which triggers the generator. A traveling wave spreads back and forth along the open-ended transmission line made up of copper foils 16 and 18, and generated a high voltage pulse of the order of 100,000 volts between the inner and outer End of the copper foils 16 and 18. During this pulse, a high current flows from the copper foil 16 to the busbar 22 and via the line 24 to the anode 20 of the x-ray tube, further through the tube and then via copper wire 28 and finger contacts 30 back to the reel. The spread of the Traveling wave and the generation of this high voltage pulse at the inner end of the copper foils 16 and 18 does not affect the potential of the outer turn of the foil 16, so that the latter during operation the device remains at ground potential. The high voltage required to operate the X-ray tube is thus effectively isolated from an operator by the construction of the generator itself. The high voltage applied to anode 20 causes electrons to be drawn to that anode from the cathode 26 that are at ground potential. The electrons striking the anode 20 generate x-rays that propagate from the surface of the anode 20 in all directions. The copper turns of the roller 14, however, absorb X-rays emitted towards the sides of the generator so that the radiation only through a window 39 in an X-ray shield cap 40 to a person to be examined Object exits. Thus, an operator is effectively protected from X-rays. Measurements show that the generator shown.

dessen Kupferfolieri eine Gesamtdicke von 0,457 cm auf allen Seiten der Röntgenröhre ergeben, 98% der Röntgenstrahlen absorbiert, die die Fläche dieses Generators treffen. Weniger als ein fünfzigstel der Röntgenstrahlen, welches normalerweise in einer ähnlichen Entfernung von der Anode der Röntgenröhre vorhanden sein würde, wenn diese Röhre nicht von dem Generator umgeben sein würde, ist somit an der Außenfläche des dargestellten Generators vorhanden.whose copper foils give a total thickness of 0.457 cm on all sides of the X-ray tube, 98% of the X-rays absorbed that hit the face of this generator. Less than a fiftieth of the X-rays which is usually present at a similar distance from the anode of the x-ray tube would be if this tube were not surrounded by the generator, is thus on the outer surface of the generator shown is available.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 2121 Tragbares Röntgengerät mit einer Röntgenröhre, mit einem Hochspannungs-Impulsgenerator zur Speisung der Röntgenröhre, der eine aus zwei elektrisch leitenden, gegeneinander isolierten Teilen bestehende offenendige Übertragungsleitung aufweist, mit deren einem Ende die Anode und mit deren anderem Ende die Kathode der Röntgenröhre leitend to verbunden ist, und der die Form einer zylindrischen hohlen Rolle aufweist und die Röntgenröhre zumindest teilweise konzentrisch umgibt, mit einer Gleichspannungsquelle, deren negativer Pol mit dem an der Kathode der Röntgenröhre liegenden Teil lind deren positiver Pol mit dem anderen Teil der Übertragungsleitung verbunden ist, sowie mit einer Funkenstrecken-Auslöseeinrichtung für den Hochspennungsgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die die Übertragungsleitung bildende Rolle (14) aus zwei spiralig und gegeneinander isoliert übereinandergewickelten Kupferfolien (16, 18) besteht, daß die Röntgenröhre (12) so weit innerhalb dieser Rolle angeordnet ist, daß durch die Kupferfolien der Rolle seitlich aus der Röntgenröhre austretende Röntgenstrahlung absorbiert wird daß die Anode (20) der Röntgenröhre (12) mit dem inneren Spiralende der an diesem Ende der Röntgenröhre nächstliegenden Kupferfolie (16) und daß die Kathode (26) der Röntgenröhre (12) mit dem äußeren Spiraiende der anderen Kupferfolie (18) verbunden ist.Portable X-ray machine with an X-ray tube, with a high-voltage pulse generator for Supply of the X-ray tube, one of which consists of two electrically conductive, mutually insulated parts has open-ended transmission line, one end of which is the anode and the other of which The end of the cathode of the X-ray tube is conductively connected to, and of the shape of a cylindrical Has hollow role and the X-ray tube at least partially concentrically surrounds, with a DC voltage source whose negative pole matches that of the cathode of the X-ray tube Part and whose positive pole is connected to the other part of the transmission line, as well as with a spark gap release device for the high voltage generator, characterized in that that the transmission line forming roller (14) of two spirals and against each other insulated copper foils (16, 18) wound one above the other that the X-ray tube (12) so far is arranged within this role that through the copper foils of the roll laterally out of the X-ray tube exiting X-ray radiation is absorbed that the anode (20) of the X-ray tube (12) with the inner spiral end of the copper foil (16) closest to this end of the X-ray tube and that the cathode (26) of the X-ray tube (12) with the outer spiral end of the other copper foil (18) connected is.