Für kurzzeitige Aufnahmen geeignete Röntgenanlage. Röntgenanlagen, bei denen die Klemmen- Spannung der Röntgenröhre beliebig ein- #restellt werden kann, bevor man die Be lastung einschaltet, sind bekannt. Röntgen anlagen für die Herstellung photographischer Aufnahmen sind in der Regel mit einem Zeitschalter ausgerüstet. Mit Hilfe eines sol chen Sehalters wird zunächst die Zeit ein gestellt, wonach man zum Beispiel durch Druckknopfbetätigung ein Uhrwerk in Gang setzt, das während der vorher eingestellten Zeitdauer den Strom durch die Röntgenröhre geschlossen hält und nach Ablauf dieser Zeitdauer unterbricht.
Da aber nicht nur die Röntgenspannung und die Belichtungszeit, sondern auch die Röhrenstromstärke die Beschaffenheit des Röntgenbildes beeinflusst, besitzen manche Röntgenanlagen ausser dem Spannungsregler und der Zeiteinstellvorrichtung noch eine Regelvorrichtung für die Stromstärke. Der gebräuchliche Stromregler besteht aus einem im Heizstromkreis der Glühkathode liegen den Regelwiderstand. ' Die Wahl dreier veränderlicher Grössen, welche die Qualität der Aufnahme bestim men, macht die Bedienung des Apparates schwierig. Es gelingt daher meist nicht, Aufnahmen vom höchsterreichbaren Quali- tätsgTad herzustellen.
Am besten ist es in der Regel, wenn bei bestimmter Spannung und Belichtungsdauer die Stromstärke so hoch ist, dass die Röhre bis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit belastet wird. Die Erfüllung dieser Bedingung verbürgt mög lichst kurze Belichtungszeit, also die ge ringste praktisch erzielbare Bewegungs schärfe. Läuft die Röhre unterbelastet, so ist der Brennfleck grösser als bei der ver wendeten Energie notwendig, so dass das Bild weniger scharf wird als es hätte sein können. Da nun die Bildschärfe sicher als der massgebendste Faktor für eine gute Auf nahme anzusehen ist, ist es von grosser Wich tigkeit, diese zu verbessern.
Die Erfindung betrifft nun eine Röntgen anlage, deren Ausführung die Herstellung scharfer -Aufnahmen sehr erleichtert. Sie ist, wie gebräuchlich, mit Einstellvorrichtungen für die Klemmenspannung der Röntgenröhre und für die Belastungsdauer ausgerüstet. Auch ist eine Regelungsvorrichtung für den Röhrenstrom vorgesehen.
Diese ist erfin dungsgemäss mit der Spannungseinstellvor- richtung verbunden, und zwar derart, dass die Durchschnittsstromstärke der Röhre bei der Aufnahme um so grösser ist, je niedriger bei bestimmter Zeiteinstellung die Spannung eingestellt wird; das Ganze ist aber ausser dem so beschaffen, dass die Durchschnitts stromstärke der Röhre auch um so grösser ist, je kürzer bei bestimmter Spannungsein stellung die Zeit gewählt ist.
Man kann eine solche Abhängigkeit durch folgende Einrich tung erzielen: Es wird der Röhre bei nahezu gleich bleibender Klemmenspannung eine während der Belastung abnehmende Wattzahl zu geführt, dabei die Anfangsstromstärke bei niedrigeren Spannungswerten grösser gehal ten als bei höheren. Dies lässt sich zum Bei spiel dadurch verwirklichen, dass der Glüh strom der Kathode im Augenblick des Ein schaltens der Hochspannung geschwächt oder (bei hinreichender Wärmekapazität des Ka thodenkörpers) ausgeschaltet wird.
Ausser dem wird die vor der Belastung eingestellte Maximalstärke des Anodenstromes und ge gebenenfalls die Stärke, auf die der Glüh strom nach Einschalten der Hochspannung herabsinkt, von der Spannungseinstellung abhängig gemacht.
Damit die Röhre bei jeder Kombination in gleichem Masse belastet wird, kann die Spannungseinstellvorrichtung derart auf die Stromregulierungsvorrichtung wirken, dass die von der Röhre aufgenommene Wattzahl annähernd von der jeweiligen Einstellung der Spannung unabhängig ist. Es ist in die sem Falle von grossem Vorteil, wenn diese Wattzahl so gewählt wird, dass die Röhre annähernd bis zur Grenze ihrer Leistungs- fähigkeit belastet wird.
Die Röntgenanlage nach der Erfindung lässt sich auch so ausgestalten, dass sie anstatt einer während des Betriebes abnehmenden Stromstärke eine, abgesehen von periodischen Schwankungen zufolge des Wechselstrom betriebes, gleichbleibende Wattzahl auf nimmt. Zu diesem Zwecke kann man die eine der Einstellvorrichtungen mit einem im Heizstromkreis der Glühkathode liegenden Regelungswiderstand und die andere mit einer die im Heizstromkreis wirkende Span nung regelnden Vorrichtung verbinden.
Unter diesen Verhältnissen können unab hängig von der Spannung, die man mit Rücksicht auf die Eigenart des zu photo graphierenden Objektes an die Röhre zu legen wünscht, die Aufnahmen automatisch immer mit möglichst kurzer Belichtungs dauer gemacht werden.
In der Zeichnung sind in Fig. 1 und 2 Schaltbilder zweier Ausführungsbeispiele von Röntgenanlagen nach der Erfindung an gegeben; Fig.3 enthält ein Detail des in Fig. 2 dargestellten Apparates.
In Fig.1 und 2 wird mit 1 eine Röntgen röhre bezeichnet, die eine Glühkathode 2 und eine Anode 3 besitzt. Die beiden Elektro den sind mit den Hochspannungspolen eines Transformators 4 verbunden, dessen Primär wicklung von dem Netz 5 aus über einen Schalter 6 gespeist wird. Der Netzstrom wird einem Spartransformator 7 zugeleitet, dessen Wicklung an einem Ende mit einem Primär pol des Transformators 4 verbunden ist. Der Spartransformator weist Anzapfungen auf, die mit den festen Kontakten 9 bis 11 einer Schaltwalze in Verbindung stehen.
Die Zy linderfläche der Drehwalze, auf der die be weglichen Kontakte verteilt sind, ist in der Zeichenebene abgewickelt gedacht. Die Walze dient zur Einstellung der an der Röhre wir kenden Spannung und kann die verschie denen Stellungen I bis VI einnehmen. Es befindet sich auf derselben Walze oder auf einer mit ihr gekuppelten, zweiten Walze eine weitere Serie von Kontakten, die mit. den festen Kontakten 15 bis 21 zusammen arbeiten.
Letztere sind mit Anzapfungen des im Heizstromkreis der Glühkathode liegen den Widerstandes 22 verbunden, der zur Regelung des Röhrenstromes dient. Zur Isolierung der Glühkathode gegen das Wechselstromnetz dient, wie gebräuch lich, der Heizstromtransformator 23. Zur Einstellung der Belastungsdauer dient der Zeitschalter 24.
Die Wirkung der Anlage nach Fig. 1 ist folgende: Bringt man die Walze in die Stellung I, so wird eine Verbindung zwi schen den Kontakten 8 und 9 herbeigeführt. Ebenfalls werden die Kontakte 15 und 16 miteinander verbunden. Es fliesst nun ein Strom vom Schalter 6 durch den Trans formator 23 über den untern Schaltteil des Doppelschalters 25 über die Kontakte 16 und 15 zum Schalter 6 zurück. Die Glühkathode der Röntgenröhre wird so auf die höchste Temperatur geheizt, welche mit drr Einrich tung erzielbar ist.
Setzt man nun den Zeitschalter 24 in Tätigkeit, so fliesst ein Strom während der eingestellten Zeit durch die Spule des Relais schalters 25; ein Widerstand 2,6, der bis da hin kurzgeschlossen war, wird in den Heiz stromkreis aufgenommen; zugleich aber schliesst der obere Schaltteil des Schalters 25 den Strom durch den Transformator 4, und zwar wird an die Primärspule dieses Trans formators der niedrigste der einstellbaren Spannungswerte angelegt. Es fliesst nun durch die Röntgenröhre ein starker Strom, der aber infolge des Temperaturabfalles der Glühkathode bis auf den-Wert, der dem nunmehr herrschenden Glühstrom entspricht, während der Belastungsdauer sinkt.
Je län ger die Dauer der Belastung, um so grösser ist der Unterschied zwischen dem Anfangs wert und dem Wert, auf den der Röhren strom am Ende der Belastungsperiode zu rückgefallen ist. Je länger also die ein gestellte Zeit, um so kleiner ist die Durch schnittsstromstärke der Röhre. Allerdings wird der Unterschied bei längeren Belich tungszeiten geringer, und nach einiger Zeit, zum Beispiel nach einer Sekunde, sinkt der Strom praktisch nicht mehr.
Dreht man die Walze weiter, so werden zunehmende Spannungswerte eingeschaltet. Bei jeder Stellung der Walze aber hat die Belastung denselben Verlauf, das heisst die Röhre ist beim Einschalten stärker belastet als am Ende der Belastungsperiode. Die Stromstärke, mit der angefangen wird, ist aber immer kleiner; denn in den Stellungen 1I, III usw. bis VI werden zwar immer höhere Spannungsstufen eingeschaltet, aber jeweils ein grösserer Teil des Widerstandes 22 in den Heizstromkreis aufgenommen.
Die Verhältnisse der Widerstände kön nen leicht im Zusammenhang mit den cha rakteristischen Eigenschaften der Röhre so gewählt werden, dass die von der Röhre auf genommene Wattzahl in jeder Stellung der -Walze dieselbe, also die Belastung von der jeweiligen Spannungseinstellung nahezu un abhängig ist. Beträgt zum Beispiel in Stel lung I die Röhrenspannung 60 kV und die Anfangsstromstärke 500 mA, so kann dafür, gesorgt werden, dass in :Stellung II, bei der die Spannung zum Beispiel 65 kV beträgt, die Anfangsstromstärke ungefähr 460 m A ist.
Bei den folgenden Stellungen gehören zum Beispiel die Werte 70 kV und 430 mA, bei Stellung IV 75 kV und 400 mA usw. zusammen, so dass das Produkt ungefähr immer dasselbe ist. Es lässt sich auf diese Weise die Röntgenröhre immer voll belasten und am besten ausnutzen.
Am Ende der Belastungsperiode wird der Strom durch die Spule des Schalters 25 unterbrochen und dadurch die Hochspannung abgeschaltet. Zugleich wird dann der Wider stand 26 wieder kurzgeschlossen.
In Fig. 2 ist mit dem Zeitschalter 24, der hier im Primärkreis des Transformators 4 gezeichnet ist, jedoch auch in einem Relais kreis liegen könnte, der Spannungsregler 27 mechanisch verbunden. Letzterer regelt die Spannung, welche von einem Spartransfor mator 28 dem Heizstromtransformator 23 zu geführt wird. Je länger die am Schalter 21. eingestellte Zeit ist, um so kleiner ist die im Glühstromkreis wirkende Spannung und um so geringer dadurch der Röhrenstrom.
In Fig.3 ist ein Beispiel dafür an gegeben, auf welche Weise der Spannungs regler 27 angetrieben werden kann. Auf dem Wellenstumpf 29 des Drehknopfes für die Zeiteinstellung ist ein Stift 30 montiert. Dreht man die Welle 29 nach rechts, so nimmt der Stift 30 eine gleichachsig , an geordnete Scheibe 31 mit, weil er gegen einen an dieser befestigten Anschlag 32 an liegt. Die Scheibe 31 ist auf der Antriebs welle des Reglers 27 angeordnet, so dass zu gleich mit der Einstellung der Belastungs zeit die zugehörige Primärspannung des Transformators 23 gewählt wird.
Bei der Rückwärtsbewegung des Zeitschalterknopfes, die während der Belastung stattfindet, bleibt die Scheibe 31 stehen, weil ein Nocken 33 in einer der am Rande der Scheibe vor handenen Nute 34 ruht. Sobald aber der Stift 30 in die Ruhestellung zurückkehrt, hebt er den Nocken aus der Nute, so dass im Augenblick, wo die Belastung aufhört, der Spannungsregler 27 unter dem Einfluss einer Feder 35 ebenfalls in die Ruhestellung zu rückkehren kann und für die nächstfolgende Einstellung betriebsbereit ist.
Diese Feder zwingt auch den Zeitschal ter bis in die nächste Stellung des Span nungsreglers 27 zurück, wenn man ihn so weit gedreht hat, dass sich der Nocken 33 zwischen zwei Nuten befindet.
Da der eigentliche Zeitschalter von den allgemein gebräuchlichen Ausführungen in keinerlei Flinsicht abzuweichen braucht, er übrigt sich eine nähere Beschreibung.
Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 können bei der in Fig. 2 angegebenen Einrichtung der Schaltung die Stufen der art gewählt sein, dass bei einer bestimmten Zeiteinstellung die Röhrenleistung von der jeweiligen Stellung der Walze unabhängig ist.
Zweckmässig wird der Regler 27 derart abgestuft, dass der Röhre bei jeder der mög lichen Zeiteinstellungen eine solche Energie menge zugeführt wird, dass am Ende der Belastungsperiode gerade die höchst zuläs sige Anodentemperatur erreicht ist, das heisst die Röhre möglichst schwer belastet ist. Die zulässige Belastungserhöhung bei kurzer Be- lichtungszeit ist erheblich. Bei in der Praxis verwendeten Röhren kann zum Beispiel die ,vährend 0,02 Sek. zulässige konstante Be lastung bis dreimal grösser sein als die höchst zulässige Dauerbelastung.
Die kürzesten Be lichtungszeiten lassen sieh aber durch An wendung einer während der Belastung all mählich abnehmenden Wattzahl erreichen.