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Schaltanordnung für Drehanodenröntgenröhren zur Herstellung kurzdauernder
Röntgenaufnahmen Röntgenröhren mit Drehanode sind meistens mit einem elektromagnetischen
Stator versehen, der das Drehfeld zum Antrieb der Anode erzeugt. Da .dieser Stator
das Röhrengewicht erhöht, ist es vorteilhaft, ihn möglichst klein zu bemessen. Die
Abmessungen können um so kleiner gehalten werden, je kürzer die Dauer der Belastung
ist. Der Triebstrom der Drehanode braucht nur so lange zu fließen, daB eine Aufnahme
bei voller Drehzahl der Anode gerade gemacht werden kann. Wenn :der Triebstrom stets
sofort nach der Aufnahme ausgeschaltet wird, so daß die unvermeidliche Erwärmung
des Stators so kurz wie möglich dauert, kann man mit einem ,ganz kleinen Stator
auskommen.
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Es ist bereits eine Einrichtung vorgeechlagen, bei der mit der Ausschaltung
der Anodenspannung die Ausschaltung des Triebstromes der Drehanode verknüpft ist.
Andererseits kommt bei dieser Einrichtung die Einschaltungder Hochspannung mit einer
unveränderlichen Verzögerung nach dem Einschaltendes Triebstromes und des Glühstromes
zustande. Die Zeit, während welcher der Triebstrom der Ahode fließt, ist hierbei
durch die Dauer der Aufnahme bestimmt, und es ist nicht die 1VIöglchkeit vorgesehen,
denZeitpunkt, an welchem die Aufnahme beginnen soll, beliebig zu wählen. Nach der
Betätigung des Betriebsschalters dauert es immer noch einige Zeit, bevor die Belastung
der Röhre beginnt. In dieser Zwischenzeit können nun irgendwelche Umstände eintreten,
welche es erwünscht machen, daß mit der Aufnahme noch etwas gewartet wird. So kann
z. B. die Lage des Objekts sich in der Zwischenzeit geändert haben.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist dieser Nachteil beseitigt,
und d'_e Anode hat eine vorherbestimmte Laufzeit. Während dieser Zeit kann die Aufnahme
an willkürlichen Zeitpunkten begonnen und beendet werden. Gemäß der Erfindung sind
zu diesem Zweck zum Ein-und Ausschalten der. Hochspannung für die Röntgenröhre einerseits
und zum Ein- und Ausschalten des die Umdrehung der Röhrenanode bewirkenden Stromes
(Triebstrom-) andererseits zwei getrennte Schaltvorrichtungen vorgesehen, von denen
die erste dazu
dient. dic jew-#il# erwünschte Dauer der Aufnahmezeit
zu b:_#stiininen und die zweite als Sicherheitsschaltvorrichtung ausgeführt ist.
Durch diese zweite Schaltvorrichtung wird das Einschalten der Hochspannung rtnit
der ersten Schaltvorrichtung vor dem Fließen de: Triebstromes verhindert und eine
bestimmte Zeit nach der Einschaltung dLs Triebstromes dieser Strom und gleicliz°itig
auch die Hochspannung, falls dieselbe noch nicht durch die erste Schaltvorrichtung
ausgeschaltet sein sollte, unterbrochen. Zweckmäßig kann durch die zweite Schaltvorrichtung
der Heizstrom der Kathode zusammen mit dem Triebstrom ein- und ausgeschaltet werden.
Für das Schließen des Triebstromkreises -der Anode kann ein ohne Verzögerung wirkender
Schalter und für das Unterbrechen dieses Kreise ein mit Verzögerung ausschaltender
Schalter vorgesehen sein, der gleichzeitig mit dein erste-rWähiiten Schalter 1),-tätigt
wird.
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Für die Ein- und Ausschaltung des Anodenstromes kann ein finit Arb:itsstrom
wirkendes Zeitrelais vorgesehen sein. Ein solches Relais kann gegebenenfalls mit
Entladungsröhren, z. P). gasgefüllten Dre:@elelttrodenröhren, arbeiten. Die Schaltung
bekommt eine ganz einfache Gestaltung, wenn sie mit Quecksilberröhrenschaltern ausgestattet
wird. Derartige Schalter können so ausgeführt werden, daß sie finit einer vorherbestimmten
Verzögerung ein-oder ausschalten.
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Die Zeichnung veranschaulicht in Abb. i und 2 das Schaltschema für
zwei Ausführungsbeispi°le der Sicherheitsschaltung nach der Erfindung, die mit an
sich bekannten Quecksilberröhrenschaltern, wie z. B. in Abb. 3 und ,4 dargestellt,
versehen sein können.
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In Abb. i sind fünf Schalter i bis 5 vorgLseh°n. Schalter i liegt
im Primärkreis des Heizstromtransformators 6, der zum Speisen ,ler Glühkathode ;
einer Röntgenröhre b dient. Die Drehanode dieser Röhre ist mit d bezeichnot.
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Schalter 2 und 3 liegen in Reihe. Sind sie beklgeschlossen, so kann
vom Wechselstroinnetz io aus ein Strom zu einem Transforinationsgerät i i fließen.
Dieses Gerät liefert Drehstrom für den dreiphasig gewickelten Stator 12, der das
Drehfeld zum Rotieren der Anode 9 erzeugt.
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Schalter d. und 5 liegen ebenfalls in Reihe. Cbe r die kann vier Betätigungsstrom
eines im Regelapparat i3 befindlichen Zeitrelais fließen, das zum zeitweisen Inbetriebsetzen
des Hochspannungstransformators 14 dient. Der Apparat 13 ist mit Mitteln zur Einstellung
fl°r Betriebsspannung und der Belichtungszeit versehen. Es können selbstverständlich
zwischen dein Transformator 14. und der Röhre 8 die gebräuchlichen Ventile vorgesehen
sein. Schalter i ist so ausgeführt, dali er beine Einsetzen sofort den Strom zum
Heiztransformator 6 schließt und beim Öffnen diesen sofort unterbricht.
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Schalter 2 arbeitet auf gleiche Weise wie Schalter i. Gleichzeitig
mit dem Einsetzen des Schalters :2 wird Schalter 3 in seine Ausschaltstellung gebracht.
Letztgenannter unterbricht aber den durch Schalter 2 geschlossenen Strom nicht sofort,
sondern erst nach einer bestimmten Zeitspanne, z. B. nach 15 Sek-u"-.den. Während
dieser Zeit bleibt der Triebstiom der Anode eingeschaltet. Danach wird er unterbrochen,
wodurch verhindert wird, claV sich der Stator zu hoch erhitzt. Dieser kann ;ornit
klein gehalten werden. Schalter 5 ist von demselben Typ wie Schalter 3 und unterbricht
den Arb-.itsstrorn des Zeitrelais 13 finit einer Verzögerung, die ebenso groß wie
die Verzögerung des Schalters 3 oder etwa: kleüier ist.
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Benn Einsetzen des Schalters .4 wird der Stronnveg zum Zeitrelais
13 nicht sofort fr°igegben, denn Schalter d. überbrückt seine Kontakte erst eine
bestimmte Zeit, nachdem ,er in die Einschaltstellung gebracht ist. Dies-, Zeit ist
wenigstens so lang, wie die Kathode ; für ihre Anheizung und die Anode für ihren
Anlauf benutzt. Sie wird z. B. auf i Sekunde eingestellt.
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Die Schalter werden gleichzeitig betätigt; d. h. wenn Sehalter i in
seine Einschaltstellring gebracht wird, werden gleichzeitig die Schalter 2 und .I
in ihre Einschaltstellung une' Schalter 3 und 5 in ihre Ausschaltstellung gebracht.
und umgekehrt. Die Betätigung von .I und 5 kann gewünschtenfalls etwas später a1#
das Einschalten von i stattfinden. Wenn die Schalter aus Ouecksilberröhrchen bestehen,
fit es a.ni einfachsten, sie alle auf derselben Kippwelle 15 zu montieren. Diese
Well° wird z. B. durch eine Magnetspule 1.6 bewegt. Gegebenenfalls kann man über
den Schalter, der zum Schließen des Stromes durch diese Spule dient, den Primärstrom
des Transformators 6 fließen lassen. so daß Schalter i weggelassen wcrdei, kann.
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Die Schalter 3 und 5 können die Foren de. in Abb. 3 dargestellten
Quecksilberröhre besitzcit. Beim Rechtskippen dieser Röhre fließt das Ouecksilber
langsam aus dein Raume 17 durch das enge Röhrchen 18 in -den Rauen i(; hinein. Es
dauert einige Zeit, bis der Quecksilberspiegel im Ratune ig so hoch gestiegen ist,
daß er die beiden Kontakte 20 und 21 überdeckt. Die Schaltröhren können für b:-liebige
Verzögerungen bemessen werden. Beim Kippen nach links fließt das Quecksilber rasch
aus dein Rawne icg durch die Tülle 22 in den Raum 17 zurück, und die Verbindung
der lZC)ntalite ;vird sofort unterbrochen.
Der Schalter 4 kann von
einer Ouecksil.berröhre gebildet wenden, welche die in Abb. 4. angegebene Form besitzt.
Diese unterscheidet sich von der Röhre nach Abu. 3 durch die Anordnung der Kontakte.
Die Kontakte 23 und 24 sind derart angeordnet, daß die Verbindung zustande kommt,
sobald sich der Raum 17 mit Quecksilber füllt. Beim Rechtskippen erfolgt die Ausschaltung
mit Verzögerung, da das Quecksilber einige Zeit braucht, um durch <das enge Röhrchen
i8 abzufließen.
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Solange die Schalter 4. und 5 beide geschlossen sind, kann durch einen
mit Hilfe des Handschalters 27 eingeschalteten Hilfsstrom ein im Regelapparat 13
befindlicher Betriebsschalter betätigt und hierdurch der Anodenstrom geschlossen
werden. Damit !der Bedienende weiß, wieviel Zeit ihm noch für die Aufnahme zur Verfügung
steht, ist mit dein Arbeitsstromkreis des Zeitrelais eine elek trische Stoppuhr
28 verbunden, die auf Null steht, solange einer der beiden Schalter 4. und 5 den
Strom unterbricht, und zu laufen anfängt, scbald diese Schalter beide geschlossen
sind. Tine Glühlampe 29 -dient ferner als Anzeige dafür, daß,die Schaltung betriebsbereit
ist. Es können mit dieser Schaltung gezielte Aufnahmen gemacht werden, z. B. kann,
wenn die Verzögerung der Schalter 3 und 5 2o Selcunden und di,e des Schalters 4
2 Sekunden beträgt, noch bis zu 17 Sekunden, nachdem die Lampe 29 zu glühen angefangen
hat, eine Aufnahme mit einer Belichtungszeit von i Sekunde gemacht werden. Braucht
man nicht einen für die Aufnahme geeigneten. Augenblick abzuwarten, so kann der
Schalter 27 schon vorher, z. B. gleichzeitig mit dem Schalter 30 zum Betätigen
der Spule 16, geschlossen werden. Die Aufnahme beginnt dann sofort, nachdem im Schalter
,4 die Verb:ndung zustande gekommen ist.
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Abb. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführung cl; r Schaltung nach Ab.b.
i. Es sind hier,die Schalter 1, 2 und 3o zu einem Schaltgerät 25 vereinigt, £las
mit der Hand bedient wird. Der Schalter zum Schließen des Triebstromes dient hier
auch zum Ein- und Ausschalten,des Heizstromes. In der Stellung I sind diese Ströme
ausgeschaltet, in,der Stellung II sind sie eingeschaltet. Im Heizstromkreis ist
der Regelwiderstand 26 angegeben. Ferner dient zum Unterbrechen des Triebstromes
der mit Verzögerung ausschaltende Schalter im Betätigungskreis des Zeitrelais. Auf
der Kippwelle 15 sitzen nur noch ,die zwei Schalter 3 und ,I.
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Der Schalter 25 kann eine dritte Stellung III einnehmen für .die Durchleuchtung.
Eine direkte Verbindung 32 VOM Schalter 25 zum Regelapparat 13 macht die
Einschaltung des Anodenstromes während einer beliebig langen Zeit möglich. Der Glühstrom
wird über .einen Begrenzungs- und Regelwiderstand 31 geschlossen. Gegebenenfalls
kann eine weitere Verbindung 33 mit Begrenzungswiderstand 34 vorgesehen werden,
uni die Anode 9 bei der Durchleuchtung in langsamer Drehung zu halten, wobei der
Stator nur mit einer für den Dauerbetrieb zulässigen Energie belastet wird.