EP0682466A1 - X-ray installation - Google Patents

Abstract

The device has an X-ray generator tube (1), with a heated cathode supplied with a heating current (Ih), which is raised to a higher boost value for a timed boost interval, at the end of which the heating current is dropped to a lower value and the tube voltage (U) is switched in. During a test mode, the heating current is raised to the boost value with the tube current switched in, with measurement of the resulting tube current and storage of the obtained current characteristic, used for determining the boost interval. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenanlage mit einer Röntgenröhre und einem Röntgengenerator zum Betreiben der Röntgenröhre, die eine durch einen Heizstrom heizbare Kathode enthält, mit in einem Aufnahme-Modus wirksamen Mitteln zum Anheben des Heizstroms auf einen Boostwert und mit ebenfalls im Aufnahme-Modus wirksamen Mittteln zum Absenken des Heizstroms und zum Einschalten der Röhrenspannung.The invention relates to an x-ray system with an x-ray tube and an x-ray generator for operating the x-ray tube, which contains a cathode that can be heated by a heating current, with means effective in a recording mode for raising the heating current to a boost value and with means also effective in the recording mode Lowering the heating current and switching on the tube voltage.

Wenn mit einer solchen Röntgenanlage eine Röntgenaufnahme - z.B. nach einer vorherigen Durchleuchtung - angefertigt werden soll, ist es erwünscht, die Röntgenaufnahme so schnell wie möglich auszuführen. Bei Röntgenröhren mit einer heizbaren Kathode muß jedoch die Kathode (bzw. der darin enthaltene Heizfaden) erst auf eine Temperatur gebracht werden, bei der sie den für die Röntgenaufnahme benötigten Röhrenstrom emittieren kann.If an X-ray - e.g. after a previous fluoroscopy - it is desirable to take the X-ray as soon as possible. In the case of X-ray tubes with a heatable cathode, however, the cathode (or the filament contained therein) must first be brought to a temperature at which it can emit the tube current required for the X-ray exposure.

Um die Zeit bis zum Aufnahmebeginn zu verkürzen, ist es bekannt, der Kathode - bei abgeschalteter Röhrenspannung - einen Heizstrom zuzuführen, der wesentlich größer ist als der Heizstrom, der für die nachfolgende Röntgenaufnahme (mit eingeschalteter Röhrenspannung) nötig ist. Die Boostzeit richtet sich nach dem Röhrenstrom, der bei der nachfolgenden Aufnahme fließen soll. Je größer dieser Röhrenstrom ist, desto größer ist die Boostzeit.In order to shorten the time until the start of the exposure, it is known to supply the cathode with a heating current which is substantially greater than the heating current which is required for the subsequent X-ray exposure (with the tube voltage switched on) when the tube voltage is switched off. The boost time depends on the tube current that is to flow during the subsequent recording. The larger this tube current, the longer the boost time.

Es ist schon bekannt, bei einem Röntgengenerator die für einen bestimmten Röhrentyp erforderlichen Boostzeiten in einem Speicher zu speichern und sie bei einer Röntgenaufnahme aufzurufen. Diese in dem Speicher enthaltene Boostzeittabelle wird von dem Röntgenröhrenhersteller in einer komplizierten Meßprozedur ermittelt, und zwar für jeden Röntgenröhrentyp getrennt. Die dabei vorgegebenen Boostzeiten sind typische Werte, d.h. es kann vorkommen, daß die Kathodentemperatur am Ende der Boostzeit höher oder niedriger ist als die für den jeweiligen Röhrenstrom erforderliche Temperatur. Deshalb wird nach der Boostzeit der Heizstrom auf den Wert abgesenkt, den er bei der Röntgenaufnahme haben soll. Wenn dann nach einem weiteren Zeitintervall von 200 bis 300 ms die Röhrenspannung eingeschaltet wird, hat die Kathodentemperatur einen stationären Wert erreicht, der dem für die Aufnahme erforderlichen Wert entspricht.It is already known to store the boost times required for a specific tube type in a memory in an X-ray generator and to call them up during an X-ray exposure. This boost time table contained in the memory is produced by the X-ray tube manufacturer in one complicated measurement procedure determined, separately for each type of X-ray tube. The given boost times are typical values, ie it can happen that the cathode temperature at the end of the boost time is higher or lower than the temperature required for the respective tube current. Therefore, after the boost time, the heating current is reduced to the value that it should have for the X-ray exposure. If the tube voltage is then switched on after a further time interval of 200 to 300 ms, the cathode temperature has reached a stationary value which corresponds to the value required for the recording.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenanlage zu schaffen, bei dem die Vorbereitungszeit, d.h. der Zeitraum bis zum Beginn einer Röntgenaufnahme noch weiter verkürzt werden kann.The object of the present invention is to provide an x-ray system in which the preparation time, i.e. the period until the start of an x-ray can be shortened even further.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Röntgenanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Röntgengenerator für einen Sonder-Modus ausgelegt ist, bei dem bei eingeschalteter Röhrenspannung der Heizstrom auf den Boostwert angehoben wird, daß Mittel zum Messen des im Sonder-Modus fließenden Röhrenstromes vorgesehen sind, daß Mittel zum Speichern des zeitlichen Verlaufs des gemessenen Röhrenstromes oder eines daraus abgeleiteten Wertes vorgesehen sind und daß Mittel zum Ableiten der Boostzeit aus dem im Speicher gespeicherten zeitlichen Verlauf vorgesehen sind.This object is achieved on the basis of an X-ray system of the type mentioned at the outset in that the X-ray generator is designed for a special mode in which the heating current is raised to the boost value when the tube voltage is switched on, and means are provided for measuring the tube current flowing in the special mode are that means are provided for storing the time profile of the measured tube current or a value derived therefrom and that means are provided for deriving the boost time from the time profile stored in the memory.

Wesentlich an der Erfindung ist, daß die Boostzeiten in einem Sonder-Modus des Röntgengenerators ermittelt werden, in dem die Röhrenspannung eingeschaltet und der Heizstrom auf seinen Boostwert angehoben ist. In diesem Modus wächst der Röhrenstrom kontinuierlich bis zu einem Maximalwert an, wonach die Röhrenspannung abgeschaltet und der Heizstrom abgesenkt oder ebenfalls abgeschaltet wird. Der sich bis zum Abschalten ergebende zeitliche Verlauf wird gemessen und gespeichert. Wenn bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme, die im Aufnahme-Modus durchgeführt wird, ein bestimmter Röhrenstrom vorgegeben wird, kann man aus dem gespeicherten zeitlichen Verlauf entnehmen, wie lange es - bei auf den Boostwert angehobenen Heizstrom - dauert, bis die Kathodentemperatur einen Wert erreicht hat, bei dem gerade der gewünschte Röhrenstrom emittiert wird. Dieser Zeitraum entspricht dem Zeitraum, innerhalb dessen in dem gespeicherten Röhrenstromverlauf der betreffende Röhrenstromwert erreicht ist; er wird im Aufnahme-Modus als Boostzeit vorgegeben.It is essential to the invention that the boost times are determined in a special mode of the X-ray generator in which the tube voltage is switched on and the heating current is increased to its boost value. In this mode, the tube current increases continuously up to a maximum value after which the tube voltage is switched off and the heating current is reduced or also switched off. The time course that results until the device is switched off is measured and stored. If a certain tube current is specified for a subsequent X-ray exposure, which is carried out in the exposure mode, it can be seen from the stored time history how long it takes - with the heating current increased to the boost value - until the cathode temperature has reached a value, at which the desired tube current is being emitted. This period corresponds to the period within which the tube current value in question is reached in the stored tube current profile; it is specified as the boost time in recording mode.

Die Erfindung gestattet auf einfache Weise die exakte Bestimmung der erforderlichen Boostzeiten, und zwar individuell für die jeweilige Röntgenröhre. Somit ist die Boostzeit gerade so groß wie sie sein muß, damit am Ende der Boostzeit genau die für die Emission des gewünschten Röhrenstroms erforderliche Temperatur erreicht ist. Deshalb ist es nicht mehr erforderlich, der Boostzeit ein zweites Intervall folgen zu lassen, in dem der Heizstrom auf den für den jeweiligen Röhrenstrom erforderlichen Wert abgesenkt wird. Dadurch verkürzt sich die Vorbereitungszeit beträchtlich. Weiterhin ist von Vorteil, daß der Sonder-Betriebs-Modus mit dem Röntgengenerator in größeren zeitlichen Abständen wiederholt werden kann. Dadurch werden Alterungserscheinungen berücksichtigt, die einen Einfluß auf die Kennlinien der jeweiligen Röntgenröhre haben. Bei einem Wechsel der Röntgenröhre ist kein Wechsel des Boostzeitspeichers erforderlich, und es können auch Röntgenröhren verwendet werden, deren Temperaturverhalten unbekannt ist.The invention allows the exact determination of the required boost times in a simple manner, specifically for the respective X-ray tube. The boost time is thus just as long as it has to be so that at the end of the boost time the temperature required for the emission of the desired tube current is reached. It is therefore no longer necessary to follow the boost time a second interval in which the heating current is reduced to the value required for the respective tube current. This significantly reduces the preparation time. Another advantage is that the special operating mode can be repeated with the X-ray generator in larger time intervals. As a result, signs of aging are taken into account, which have an influence on the characteristics of the respective X-ray tube. When changing the X-ray tube, there is no need to change the boost time memory, and X-ray tubes whose temperature behavior is unknown can also be used.

Im allgemeinen hängt der Röhrenstrom nicht nur von dem Heizstrom ab, sondern auch von der an der Röntgenröhre anliegenden Röhrenspannung. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie man die zu einer bestimmten Kombination von Röhrenstrom und Röhrenspannung gehörende Boostzeit ermitteln kann. Eine Möglichkeit bestünde darin, den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms im Sonder-Betriebs-Modus für eine Vielzahl von Röhrenspannungen zu wiederholen, so daß sich eine Schar von Kurven ergäbe, die den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms mit der Röhrenspannung als Parameter darstellen würden. Wenn dann im Normal-Betriebs-Modus eine bestimmte Röhrenspannung vorgegeben würde, müßte der bei derselben Röhrenspannung im Sonder-Betriebs-Modus gemessene zeitliche Verlauf des Röhrenstroms zur Bestimmung der Röhrenspannung herangezogen werden. Dies wäre relativ aufwendig, weil im Sonder-Betriebs-Modus eine Vielzahl zeitlicher Röhrenstromverläufe gemessen und gespeichert werden müßte.In general, the tube current depends not only on the heating current, but also on the tube voltage applied to the X-ray tube. There are a number of ways in which one can determine the boost time associated with a particular combination of tube current and tube voltage. One possibility would be to repeat the time profile of the tube current in the special operating mode for a large number of tube voltages, so that there would be a family of curves which would represent the time profile of the tube current with the tube voltage as parameters. If a specific tube voltage were then specified in the normal operating mode, the temporal profile of the tube current measured in the special operating mode for the same tube voltage would have to be used to determine the tube voltage. This would be relatively expensive because a large number of temporal tube current curves would have to be measured and stored in the special operating mode.

Es genügt jedoch, den zeitlichen Verlauf des Röhren stroms nur bei einer einzigen Röhrenspannung zu erfassen, wenn nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß ein zweiter Speicher vorgesehen ist, in dem für verschiedene Röhrenspannungen und Röhrenströme die stationären Heizstromwerte gespeichert sind und daß die Mittel zum Ableiten der Boostzeit auf den ersten Speicher und auf den zweiten Speicher zugreifen.However, it is sufficient to record the time profile of the tube current only at a single tube voltage if, according to a preferred development of the invention, it is provided that a second memory is provided in which the stationary heating current values are stored for different tube voltages and tube currents and that Access means for deriving the boost time on the first memory and on the second memory.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

ein Blockschaltbild eines Röntgengenerators einer erfindungsgemäßen Röntgenanlage in schematischer Darstellung,

Fig. 2

Teil A den zeitlichen Verlauf von Heizstrom und Röhrenspannung im Aufnahme-Modus,

Fig. 2

Teil B den zeitlichen Verlauf von Heizstrom und Röhrenspannung im Sonder-Modus,

Fig. 3

Teil A Kennlinien, die die Abhängigkeit des Röhrenstroms vom Heizstrom mit der Röhrenspannung als Parameter im stationären Zustand darstellen,

Fig. 3

Teil B den zeitlichen Verlauf des Röhrenstromes im Sonder-Modus und eines daraus ableitbaren Heizstromwertes.

Fig. 4

ein Fluß-Diagramm für den Sonder-Modus,

Fig. 5

ein Fluß-Diagramm für den Aufnahme-Modus.

The invention is explained below with reference to the drawing. Show it

Fig. 1

2 shows a block diagram of an x-ray generator of an x-ray system according to the invention in a schematic illustration,

Fig. 2

Part A shows the time course of heating current and Tube voltage in recording mode,

Fig. 2

Part B the time course of heating current and tube voltage in special mode,

Fig. 3

Part A Characteristic curves depicting the dependence of the tube current on the heating current with the tube voltage as parameters in the steady state,

Fig. 3

Part B shows the time course of the tube current in special mode and a heating current value that can be derived from it.

Fig. 4

a flow diagram for the special mode,

Fig. 5

a flow chart for the recording mode.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Röntgengenerator zur Speisung einer Röntgenröhre 1 umfaßt einen ersten Hochspannungserzeuger 2 zur Erzeugung einer positiven Hochspannung für die Anode der Röntgenröhre und einen zweiten Hochspannungszerzeuger 3 zur Erzeugung einer negativen Hochspannung für die Kathode der Röntgenröhre. Die beiden Hochspannungserzeuger 2 und 3 sind über einen Widerstand 4 in Serie geschaltet, dessen eines Ende geerdet ist. Der Widerstand 4 dient zur Messung des über die Anode der Röntgenröhre 1 fließenden Röhrenstroms.The X-ray generator schematically shown in FIG. 1 for supplying an X-ray tube 1 comprises a first high-voltage generator 2 for generating a positive high voltage for the anode of the X-ray tube and a second high-voltage generator 3 for generating a negative high voltage for the cathode of the X-ray tube. The two high voltage generators 2 and 3 are connected in series via a resistor 4, one end of which is grounded. The resistor 4 is used to measure the tube current flowing across the anode of the X-ray tube 1.

Die Hochspannungserzeuger 2 und 3, d.h. der zeitliche Verlauf der von diesen erzeugten Röhrenspannung U, ist von einer Steuereinheit 5 steuerbar, die einen geeignet programmierten Mikroprozessor enthalten kann. Der Steuereinheit wird der Spannungsabfall am Widerstand 4, d.h. ein dem Röhrenstrom proportionaler Wert über einen Analog-Digital-Wandler 6 zugeführt. Die Steuereinheit gibt außerdem den Heizstrom für die Kathode der Röntgenröhre 1 vor, der von einem Heizstrom-Regelkreis 7 erzeugt wird. Die Steuereinheit arbeitet mit einem ersten Speicher 8, in dem dynamische Daten gespeichert sind, und mit einem zweiten Speicher 9 zusammen, in dem statische bzw. stationäre Daten gespeichert sind, und verknüpft diese auf noch zu erläuternde Weise mit den für eine Röntgenaufnahme vorgegebenen Werten von Röhrenstrom I_r und Röhrenspannung U.The high-voltage generators 2 and 3, ie the time profile of the tube voltage U generated by them, can be controlled by a control unit 5, which can contain a suitably programmed microprocessor. The voltage drop across the resistor 4, ie a value proportional to the tube current, is fed to the control unit via an analog-digital converter 6. The control unit also specifies the heating current for the cathode of the X-ray tube 1, which is generated by a heating current control circuit 7. The control unit works with a first memory 8, in which dynamic data are stored, and with a second memory 9, in which static or stationary Data are stored, and links them in a manner yet to be explained with the values of tube current I _r and tube voltage U specified for an X-ray exposure.

Fig. 2, Teil A, zeigt für den Aufnahme-Modus den zeitlichen Verlauf des Heizstroms I_h und gestrichelt den zeitlichen Verlauf der Röhrenspannung U. Man erkennt, daß vor dem Zeitpunkt t=0 der Heizstrom auf einen konstanten Ruhestromwert eingestellt ist, während die Röhrenspannung U noch nicht anliegt. Dieser Ruhestromwert ist so gewählt, daß kein nennenswerter Röhrenstrom fließen würde, wenn eine Röhrenspannung eingeschaltet wäre. Ein typischer Wert für den Ruhestrom ist 2 A.Fig. 2, part A, shows for the recording mode the time course of the heating current I _h and dashed the time course of the tube voltage U. It can be seen that before the time t = 0, the heating current is set to a constant quiescent current value, while the Tube voltage U is not yet present. This quiescent current value is chosen such that no appreciable tube current would flow if a tube voltage were switched on. A typical value for the quiescent current is 2 A.

Zur Zeit t = 0 wird der Heizstrom I_h auf einen Boostwert angehoben. Üblicherweise ist dieser Boostwert wesentlich größer als der während einer Röntgenaufnahme fließende Röhrenstrom, und er entspricht vorzugsweise dem maximal zulässigen Wert - z.B. 11 A. Der Heizstrom wird auf diesem Wert gehalten, bis die Boostzeit abgelaufen ist, d.h. bis zur Zeit $\text{t=t}$

_B. Zur Zeit ${\text{t=t}}_{\text{B}}$

wird die Röhrenspannung U für die Röntgenaufnahme eingeschaltet. Gleichzeitig wird zur Zeit ${\text{t=t}}_{\text{B}}$

der Heizstrom auf einen Wert zwischen 3 A und 7 A abgesenkt, d.h. auf einen Wert, der größer ist als der Ruhestrom und kleiner als der Boostwert. Erst zum Zeitpunkt ${\text{t=t}}_{\text{B}}$

kann ein Röhrenstrom durch die Röntgenröhre fließen und Röntgenstrahlung entstehen, d.h. die eigentliche Röntgenaufnahme beginnt erst zum Zeitpunkt ${\text{t=t}}_{\text{B}}$

. Nach einer vorgegebenen oder durch einen Belichtungsautomaten bestimmten Aufnahmedauer wird die Röhrenspannung und der Heizstrom abgeschaltet, d.h. die Röntgenaufnahme wird beendet.At time t = 0, the heating current I _{h is raised} to a boost value. This boost value is usually much larger than the tube current flowing during an X-ray exposure, and it preferably corresponds to the maximum permissible value - for example 11 A. The heating current is kept at this value until the boost time has expired, that is to say up to the time $\text{t = t}$

_B. For now ${\text{t = t}}_{\text{B}}$

the tube voltage U is switched on for the X-ray exposure. At the same time it is currently ${\text{t = t}}_{\text{B}}$

the heating current is reduced to a value between 3 A and 7 A, ie to a value which is greater than the quiescent current and less than the boost value. Only at the time ${\text{t = t}}_{\text{B}}$

a tube current can flow through the X-ray tube and X-rays are generated, ie the actual X-ray recording only begins at the time ${\text{t = t}}_{\text{B}}$

. After a predetermined recording time or a recording time determined by an automatic exposure device, the tube voltage and the heating current are switched off, ie the X-ray recording is ended.

Damit bereits zur Zeit ${\text{t=t}}_{\text{B}}$

der gewünschte Röhrenstrom fließt und während der gesamten Röntgenaufnahme konstant bleibt, müssen zwei Voraussetzungen erfüllt sein:

• 1. Am Ende der Boostzeit ( ${\text{t=t}}_{\text{B}}$
  
  ) muß die Kathode durch den Heizstrom auf die Temperatur aufgeheizt sein, bei der nach dem Einschalten der Röhrenspannung U sich der gewünschte Röhrenstrom I_r einstellt.
• 2. Der während der Röntgenaufnahme fließende Heizstrom muß gerade so groß sein, daß das zur Zeit ${\text{t=t}}_{\text{B}}$
  
  erreichte Temperaturniveau während der gesamten Röntgenaufnahme beibehalten wird, so daß der Röhrenstrom konstant bzw. statisch oder stationär bleibt.

So already at the moment ${\text{t = t}}_{\text{B}}$

the desired tube current flows and remains constant throughout the X-ray exposure remains, two requirements must be met:

• 1. At the end of the boost period ( ${\text{t = t}}_{\text{B}}$
  
  ) the cathode must be heated by the heating current to the temperature at which the desired tube current I _{r is} set after the tube voltage U is switched on.
• 2. The heating current flowing during the X-ray exposure must be just large enough that this is currently ${\text{t = t}}_{\text{B}}$
  
  reached temperature level is maintained during the entire X-ray exposure, so that the tube current remains constant or static or stationary.

In Fig. 3, Teil A, ist ein stationäres Kennlinienfeld dargestellt, das für verschiedene Spannungen U₁ . . . U₄ den Röhrenstrom I_r angibt, der sich bei einem bestimmten statischen bzw. stationären Heizstrom einstellt. Aus diesem Diagramm läßt sich also ohne weiteres entnehmen, welcher Heizstrom I_h im stationären Fall für eine bestimmte Kombination von Röhrenstrom I_r und Röhrenspannung U eingestellt werden muß. Diese Kurvenschar, d.h. der Heizstrom als Funktion des Röhrenstroms bzw. der Röhrenspannung ist in dem zweiten Speicher 9 gespeichert. Wie man ein solches Kennlinienfeld individuell für die jeweilige Röntgenröhre bestimmen kann, ist u.a. in der DE-PS 27 03 420 beschrieben.In Fig. 3, part A, a stationary characteristic field is shown, the U₁ for different voltages. . . U₄ indicates the tube current I _r , which occurs at a certain static or stationary heating current. From this diagram it can easily be seen which heating current I _{h has to be set} in the stationary case for a specific combination of tube current I _r and tube voltage U. This family of curves, ie the heating current as a function of the tube current or the tube voltage, is stored in the second memory 9. How to determine such a characteristic field individually for the respective X-ray tube is described in DE-PS 27 03 420, among others.

Im folgenden wird geschildert, wie für diese - und andere Kombinationen - von I_r, U die erforderliche Boostzeit einfach und genau ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck wird der Röntgengenerator im Sonder-Modus betrieben. Fig. 2, Teil B, zeigt den zeitlichen Verlauf von Heizstrom I_h und Röhrenstrom U während des Sonder-Modus. Auch hier wird bis zur Zeit t=0 der Heizstrom auf seinen Ruhestromwert gehalten, um zur Zeit t=0 auf seinen Boostwert angehoben zu werden, der genauso groß ist wie im Aufnahme-Modus. Im Gegensatz zum Aufnahme-Modus wird jedoch bereits zur Zeit t=0 eine Spannung U_ref an die Röntgenröhre gelegt, so daß ein Röhrenstrom fließen kann, sobald die Kathode heiß genug ist. Die Fig. 3, Teil B, zeigt - als ausgezogene Kurve - den zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms I_r (allerdings mit einer anderen Zeitskala als Fig. 2b). Man erkennt, daß der Röhrenstrom zunächst langsam und dann immer schneller steigt, weil der Widerstand der Kathode bzw. des darin enthaltenen Heizfadens umso größer wird, je heißer die Kathode wird, so daß die zugeführte Kathodenleistung kontinuierlich zunimmt. Wenn der Röhrenstrom einen Maximalwert erreicht hat, wird die Röhrenspannung ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

abgeschaltet, und der Heizstrom I_h wird ebenfalls abgeschaltet oder abgesenkt.The following describes how the required boost time for this - and other combinations - of I _r , U can be determined simply and precisely. For this purpose, the X-ray generator is operated in special mode. Fig. 2, part B, shows the time course of heating current I _h and tube current U during the special mode. Here, too, the heating current is kept at its quiescent current value until time t = 0, and is raised to its boost value at time t = 0 to be the same size as in record mode. In contrast to the recording mode, however, a voltage U _ref is already applied to the X-ray tube at time t = 0, so that a tube current can flow as soon as the cathode is hot enough. 3, part B, shows - as a solid curve - the time profile of the tube current I _r (although with a different time scale than FIG. 2b). It can be seen that the tube current initially increases slowly and then faster and faster, because the hotter the cathode, the greater the resistance of the cathode or the filament contained therein, so that the cathode power supplied increases continuously. When the tube current has reached a maximum value, the tube voltage ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

switched off, and the heating current I _h is also switched off or reduced.

Aus dem zeitlichen Verlauf des Röhrenstroms I_r kann unmittelbar die Boostzeit abgelesen werden, die erforderlich ist, um bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme mit der Röhrenspannung ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

am Ende der jeweiligen Boostzeit eine Temperatur zu erreichen, die beim Einschalten der Röhrenspannung ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

gerade den gewünschten Röhrenstrom fließen läßt. Aus diesem Grunde wird der zeitliche Verlauf des Röhrenstroms während des Sonder-Modus gemessen und digitalisiert, indem die Spannung über dem Widerstand 4 durch den Analog-Digital-Wandler 6 digitalisiert wird, so daß für Meßzeitintervalle von z.B. 3 ms jeweils ein Meßwert des Röhrenstroms zur Verfügung steht. Der so gemessene Verlauf wird in dem ersten Speicher 8 gespeichert.From the time profile of the tube current I _r , the boost time can be read directly, which is required in a subsequent X-ray exposure with the tube voltage ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

to reach a temperature at the end of the respective boost time, when switching on the tube voltage ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

just lets the desired tube current flow. For this reason, the time profile of the tube current is measured and digitized during the special mode by digitizing the voltage across the resistor 4 by the analog-digital converter 6, so that a measurement value of the tube current is provided for measuring time intervals of, for example, 3 ms Available. The course measured in this way is stored in the first memory 8.

Das Flußdiagramm nach Fig. 4 erläutert den zeitlichen Ablauf, der während des Sonder-Modus von der Steuereinheit durchgeführten Schritte. Zunächst wird gemäß Block 50 der Heizstrom auf einen Ruhestromwert bzw. einen Stand-by-Wert I_stb gesetzt. Die Spannung an der Röhre ist ausgeschaltet.The flow chart according to FIG. 4 explains the time sequence of the steps carried out by the control unit during the special mode. First, according to block 50, the heating current is set to a quiescent current value or a _standby value I _stb . The voltage on the tube is switched off.

Danach wird (Block 51) der Heizstrom auf den Boostwert I_b gesetzt und die Röhrenspannung auf den Wert ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

eingestellt. Es beginnt dann ein Röhrenstrom zu fließen, wie in Fig. 3b dargestellt. Der Röhrenstrom wird gemessen, alle 3 ms digitalisiert und in dem ersten Speicher 8 gespeichert (Block 52). Im nächsten Schritt (Block 53) wird geprüft, ob der gemessene Röhrenstrom kleiner ist als ein Maximalwert I_max, bei dem die Röntgenröhre noch nicht thermisch überlastet wird. Ist der Strom I_r noch kleiner, erfolgt eine erneute Messung und eine erneute Abfrage usw., bis der Maximalwert erreicht ist. Dies ist in der Regel nach 200 bis 300 ms der Fall. Danach wird der Heizstrom wieder auf den Ruhestrom I_stb abgesenkt und die Röhrenspannung abgeschaltet (Block 54).Then, (block 51), the heating current to the boost value _Ib set and the tube voltage to the value ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

set. A tube current then begins to flow, as shown in FIG. 3b. The tube current is measured, digitized every 3 ms and stored in the first memory 8 (block 52). In the next step (block 53) it is checked whether the measured tube current is less than a maximum value I _max at which the X-ray tube is not yet thermally overloaded. If the current I _{r is} even smaller, a new measurement and a new query etc. are carried out until the maximum value is reached. This is usually the case after 200 to 300 ms. The heating current is then reduced again to the quiescent current I _stb and the tube _{voltage is} switched off (block 54).

Wie schon erwähnt, hängt der Röhrenstrom I_r nicht nur von dem Heizstrom I_h ab, sondern auch von der Röhrenspannung. Wenn also bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme, im Aufnahme-Modus eine Röhrenspannung eingeschaltet ist, die von der im Sonder-Modus anliegenden Spannung ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

abweicht, dann kann die Boostzeit nicht unmittelbar aus dem für ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$

gespeicherten Verlauf abgeleitet werden. Um diese zusätzliche zeitliche Abhängigkeit des Röhrenstroms zu berücksichtigen, gibt es eine Reihe von Möglichkeiten:

• a) Es wird im Sonder-Modus nicht nur für eine einzige Röhrenspannung der zeitliche Verlauf des Röhrenstroms gemessen, sondern für eine Anzahl von Spannungen. Wenn bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme eine dieser Spannungen eingestellt wird, könnte die Boostzeit aus dem zeitlichen Verlauf abgeleitet werden, der dieser Spannung zugeordnet ist. Dies setzt jedoch eine mehrfache Wiederholung der Meß- und Speicherprozedur im Sonder-Modus voraus.
  Es ist jedoch auch möglich, mit dem zeitlichen Verlauf des Röhrenstromes für nur eine einzige Spannung ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$
  
  auszukommen. Dabei sollte U_ref zweckmäßigerweise so gewählt sein, daß der größtmögliche Röhrenstrom ( ${\text{I}}_{\text{r}}{\text{=I}}_{\text{max}}$
  
  ) erreicht werden kann, ohne daß die Röntgenröhre thermisch überlastet wird. Ein geeigneter Wert ist z.B. 70 kV.
• b) Eine erste Möglichkeit mit der Messung des Röhrenstroms bei einer Röhrenspannung auszukommen, ist in den Fig. 3a und 3b schematisch erläutert, wobei angenommen ist, daß bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme eine Röhrenspannung U₄ anliegt und ein Röhrenstrom I_r2 fließen soll. In einem ersten Schritt wird dabei aus dem Speicher 9 der Heizstrom I_h2 (vergl. die strichpunktierte Linie in Fig. 3, Teil A) ermittelt, der der vorgegebenen Kombination U₄, I_r2 zugeordnet ist. In einem zweiten Schritt wird dann ebenfalls aus dem Speicher 9 der Röhrenstrom I_r ermittelt, der bei dem Heizstrom I_h2 fließen würde, wenn die Spannung ${\text{U}}_{\text{ref}}\text{=U₃}$
  
  an der Röntgenröhre anliegen würde. Als dritter Schritt wird in dem ersten Speicher 8 die zu diesem Wert des Röhrenstroms gehörende Boostzeit t_B ermittelt.
• c) Man kann jedoch auch mit nur zwei Schritten auskommen, wenn man zuvor, beispielsweise beim Einlesen der Meßwerte des Röhrenstroms I_r oder danach, ein einziges Mal die in Fig. 3b mit einer ausgezogenen Linie dargestellte Kurve für den zeitlichen Verlauf des Röhrenstromes in eine Kurve für den äquivalenten stationären Heizstromwert transformiert wird (der äquivalente stationäre Heizstrom würde im stationären Fall bei ${\text{U=U}}_{\text{ref}}$
  
  gerade den jeweiligen Röhrenstrom fließen lassen). Diese Kurve ist in Fig. 3b gestrichelt angedeutet und mit I_cor bezeichnet. In der Fig. 3, Teil A, ist angedeutet, wie man für einen Wert I_r1 den zugehörigen Wert I_h1 aus der durch eine ausgezogene Linie dargestellten Kurve für U₃ (=U_ref) ermitteln kann. Dazu wird lediglich aus dem Speicher 9 der zu dem gemessenen Wert von I_r1 und der Spannung U_ref gehörende Heizstromwert I_h1 (vergl. Fig. 3a) aus dem Speicher 9 entnommen und der Meßzeit für den Wert I_r1 zugeordnet. Wiederholt man das für alle Meßwerte von I_r, ergibt sich die Kurve I_cor (um die Zeichnung zu vereinfachen, gelten für die Kurven I_h und I_r unterschiedliche Skalen auf der Ordinatenachse).

As already mentioned, the tube current I _r depends not only on the heating current I _h , but also on the tube voltage. If a tube voltage is switched on in a subsequent X-ray recording in the recording mode, that of the voltage present in the special mode ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

deviates, then the boost time cannot be derived directly from the for ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$

saved history can be derived. There are a number of options for taking this additional time dependence of the tube current into account:

• a) In the special mode, the time profile of the tube current is measured not only for a single tube voltage, but for a number of voltages. If one of these voltages is set in a subsequent X-ray exposure, the boost time could be derived from the time course which is associated with this voltage. However, this requires a repeated repetition of the measurement and storage procedure in special mode.
  However, it is also possible with the time profile of the tube current for only a single voltage ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$
  
  get along. U _{ref should} expediently be chosen so that the largest possible tube current ( ${\text{I.}}_{\text{r}}{\text{= I}}_{\text{Max}}$
  
  ) can be achieved without the X-ray tube being thermally overloaded. A suitable value is, for example, 70 kV.
• b) A first possibility to get by with the measurement of the tube current at a tube voltage is schematically illustrated in FIGS. 3a and 3b, it being assumed that a tube voltage U₄ is present in a subsequent X-ray exposure and a tube current I _{r2 should} flow. In a first step, the heating current I _h2 (cf. the dash-dotted line in FIG. 3, part A) is determined from the memory 9 and is assigned to the predetermined combination U₄, I _r2 . In a second step, the tube current I _r is then also determined from the memory 9, which would flow at the heating current I _h2 if the voltage ${\text{U}}_{\text{ref}}\text{= U₃}$
  
  would rest on the x-ray tube. As a third step, the boost time t _B belonging to this value of the tube current is determined in the first memory 8.
• c) However, you can get by with only two steps if you have previously, for example when reading in the measured values of the tube current I _r or after, the curve shown in Fig. 3b with a solid line for the time profile of the tube current in a Curve for the equivalent stationary heating current value is transformed (the equivalent stationary heating current would in the stationary case ${\text{U = U}}_{\text{ref}}$
  
  just let the respective tube current flow). This curve is indicated in dashed lines in FIG. 3b and designated I _cor . 3, part A, is indicated how one can determine the associated value I _h1 for a value I _r1 from the curve represented by a solid line for U₃ (= U _ref ). For this purpose, only the heating current value I _h1 (see FIG. 3a) belonging to the measured value of I _r1 and the voltage U _ref (see FIG. 3a) is taken from the memory 9 and assigned to the measuring time for the value I _r1 . If this is repeated for all measured values of I _r , the curve I _cor results (to simplify the drawing, different scales on the ordinate axis apply to curves I _h and I _r ).

Nachdem auf diese Weise einmal bei oder nach jedem Sonder-Modus die Kurve I_cor (Fig. 3b) ermittelt ist, wird bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme lediglich der zu den vorgegebenen Werten von Röhrenstrom I_r und Röhrenspannung U gehörende stationäre Heizstromwert I_h ermittelt (aus dem Speicher 9 bzw. einer der Kurven in Fig. 3a), und in einem zweiten Schritt wird (aus dem Speicher 8 bzw. Fig. 3b) der zu dem jeweiligen Wert I_h auf der Kurve I_cor gehörende Wert der Boostzeit bestimmt.After the curve I _cor (FIG. 3b) has been determined in this way once or after each special mode, only the stationary heating current value I _h belonging to the predefined values of tube current I _r and tube voltage U _{h is} determined (from the memory 9 or one of the curves in FIG. 3a), and in a second step (from the memory 8 or FIG. 3b) the value of the boost time belonging to the respective value I _h on the curve I _{cor is} determined.

Man könnte dies zwar - ähnlich wie bei den in Fig. 3, Teil A, dargestellten stationären Kennlinien - für verschiedene Röhrenströme I_r und Röhrenspannungen wiederholen und würde dann in Fig. 3, Teil B, eine Kurvenschar erhalten, die für verschiedene Kombinationen von Röhrenstrom I_r und Röhrenspannung U die zugehörige Boostzeit darstellen. Wenn man diese Kurven speichert, könnte man daraus im Aufnahme-Modus unmittelbar - d.h. ohne den Zwischenschritt über die Kurve I_cor - die Boostzeit erhalten, doch würde dadurch lediglich der Speicheraufwand erhöht, ohne daß das Verfahren vereinfacht würde. Vor jeder Röntgenaufnahme muß nämlich ohnehin aus den stationären Kennlinien der Fig. 3a bzw. des Speichers 9 der Wert des Heizstroms ermittelt werden, der bei der nachfolgenden Aufnahme fließen muß, damit sich der Röhrenstrom I_r ergibt. Es ist daher zweckmäßiger, jeweils von Röntgenaufnahme zu Röntgenaufnahme die erforderliche Boostzeit aus den in den Speichern 8 und 9 gespeicherten Kennlinien abzuleiten.One could repeat this - similar to the stationary characteristic curves shown in FIG. 3, part A - for different tube currents I _r and tube voltages and would then receive a family of curves in FIG. 3, part B, for different combinations of tube current I _r and tube voltage U represent the associated boost time. If these curves were saved, the boost time could be obtained directly in the recording mode - ie without the intermediate step via curve I _cor - but this would only increase the storage effort without simplifying the process. Before every X-ray, you have to anyway, the value of the heating current, which must flow during the subsequent recording, is determined from the stationary characteristic curves of FIG. 3a or the memory 9 so that the tube current I _r results. It is therefore more expedient to derive the required boost time from the x-ray image to the x-ray image from the characteristic curves stored in the memories 8 and 9.

Gemäß dem Blockdiagramm in Fig. 5 ergibt sich dann folgender Ablauf bei einer Röntgenaufnahme: Die für die Röntgenaufnahme gewünschten Werte von Röhrenstrom und Röhrenspannung werden vorgegeben (Block 55). Aus diesen Werten wird der für die Röntgenaufnahme erforderliche stationäre Heizstrom ermittelt, und zwar mit Hilfe der im Speicher 9 gespeicherten Werte (Block 56). Danach wird aus der Kurve I_cor in Fig. 3, Teil B, bzw. im Speicher 8 die zu diesem Heizstromwert gehörende Boostzeit t_B ermittelt. Der Heizstrom wird dann während der Zeitdauer t_B auf den Boostwert angehoben, wobei an der Röntgenröhre keine Spannung anliegt (Block 57). Nach Ablauf der Boostzeit t_B wird der Heizstrom auf den im Block 56 ermittelten Wert herabgesetzt und die gewünschte Röhrenspannung U eingeschaltet (Block 58). Es fließt dann der gewünschte Röhrenstrom I_r.According to the block diagram in FIG. 5, the following sequence then results for an x-ray exposure: The values of tube current and tube voltage desired for the x-ray exposure are specified (block 55). The stationary heating current required for the X-ray exposure is determined from these values, with the aid of the values stored in the memory 9 (block 56). The boost time t _{B associated} with this heating current value is then determined from curve I _cor in FIG. 3, part B, or in memory 8. The heating current is then raised to the boost value during the time period t _B , with no voltage being applied to the X-ray tube (block 57). After the boost time t _B has elapsed, the heating current is reduced to the value determined in block 56 and the desired tube voltage U is switched on (block 58). The desired tube current I _r then flows.

Bei bestimmten Untersuchungsverfahren geht einer Röntgenaufnahme eine Durchleuchtung voraus, bei der der Röhrenstrom I_r einen zwar kleinen, aber nicht mehr vernachlässigbaren Wert hat. Wenn man danach im Aufnahme-Modus den Heizfaden während der vollen auf die oben beschriebene Weise ermittelten Boostzeit erhitzen würde, würde sich eine etwas zu hohe Temperatur ergeben. Dies kann dadurch verhindert werden, daß diese Boostzeit um den Wert derjenigen Boostzeit verringert wird, die dem im Durchleuchtungsbetrieb fließenden Heizstrom I_h zugeordnet ist.In certain examination methods, an X-ray exposure is preceded by fluoroscopy, in which the tube current I _{r has} a small but no longer negligible value. If the filament were then heated in the recording mode during the full boost time determined in the manner described above, the temperature would be somewhat too high. This can be prevented by reducing this boost time by the value of that boost time which is assigned to the heating current I _h flowing in the fluoroscopic mode.

Claims (2)

Röntgengenanlage mit einer Röntgenröhre und einem Röntgengenerator zum Betreiben der Röntgenrohre (1), die eine durch einen Heizstrom (I_h) heizbaren Kathode enthält, mit in einem Aufnahme-Modus wirksamen Mitteln (5,57) zum Anheben des Heizstroms auf einen Boostwert (I_b) und mit ebenfalls im Aufnahme-Modus wirksamen Mittteln (5,58) zum Absenken des Heizstroms und zum Einschalten der Röhrenspannung (U),
dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgengenerator für einen Sonder-Modus ausgelegt ist, bei dem bei eingeschalteter Röhrenspannung (U) der Heizstrom auf den Boostwert (I_b) angehoben wird, daß Mittel (4,6) zum Messen des im Sonder-Modus fließenden Röhrenstromes vorgesehen sind, daß Mittel (8) zum Speichern des zeitlichen Verlaufs des gemessenen Röhrenstromes oder eines daraus abgeleiteten Wertes (I_cor) vorgesehen sind und daß Mittel (5,57) zum Ableiten der Boostzeit aus dem im Speicher (8) gespeicherten zeitlichen Verlauf vorgesehen sind.X-ray gene system with an X-ray tube and an X-ray generator for operating the X-ray tubes (1), which contains a cathode that can be heated by a heating current (I _h ), with means (5,57) effective in a recording mode for raising the heating current to a boost value (I _b ) and with means (5.58) also effective in the recording mode for lowering the heating current and for switching on the tube voltage (U),
characterized in that the x-ray generator is designed for a special mode in which the heating current is raised to the boost value (I _b ) when the tube voltage (U) is switched on, that means (4, 6) for measuring the tube current flowing in the special mode it is provided that means (8) are provided for storing the time profile of the measured tube current or a value (I _cor ) derived therefrom and that means (5.57) are provided for deriving the boost time from the time profile stored in the memory (8) are. Röntgenanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Speicher (9) vorgesehen ist, in dem für verschiedene Röhrenspannungen (U) und Röhrenströme (I_r) die stationären Heizstromwerte (I_a) gespeichert sind und daß die Mittel (5,57) zum Ableiten der Boostzeit auf den ersten Speicher (8) und auf den zweiten Speicher (9) zugreifen.X-ray system according to claim 1,
characterized in that a second memory (9) is provided in which the stationary heating current values (I _a ) are stored for different tube voltages (U) and tube currents (I _r ) and in that the means (5,57) for deriving the boost time on access the first memory (8) and the second memory (9).

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