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Stabilisator für Elektronenstrahliiiigsröhren u. dgl.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, wie z. B. X-Strahlenröhren, welche durch Elektronenstrahlung wirken und insbesondere auf Elektronenstrahlung, die unabhängig von Gasionisation erfolgt. Zweck der Erfindung ist Mittel zur selbsttätigen Regelung der Elektronenemission an der Kathode zu schaffen um eine gewünschte Betriebscharakteristik zu erhalten. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar beim Betrieb eines X-Strahlenrohres mit Glühkathode, um eine konstante Aussendung von X-Strahlen zu erzielen, selbst wenn die Spannung der Quelle des Kathodenheizstromes sich ändert.
Der Zweck der Erfindung wird dadurch erreicht, dass man einen Stabilisator anordnet, der bewirkt, dass eine auf den durch das Rohr gehenden Strom ansprechende Vorrichtung den Heizstrom der Kathode in einem Sinne ändert, der der Änderung des durch das Rohr gehenden Stromes entgegengesetzt ist, d. h. dass bei steigender Rohrstromstärke die Heizung schwächer wird und umgekehrt.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 das Schaltungsschema eines X-Strahlenrohres mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 zeigt Schaulinien der elektrischen Charakteristiken einer Vorrichtung mit einem Stabilisator im Vergleich mit einer ohne einen solchen, Fig. 3 ist eine gesonderte Ansicht eines bei der vorliegenden Einrichtung benutzten schwingenden Reglers, Fig. 4 zeigt die Elektroden eines X-Strahlenrohres gesondert und Fig.-) eine Abänderung der Anlage.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist ein X-Strahlenrohr 1 vom Typus eines Coolidgerohres mit der Hochspannungsekundärwicklung eines Transformators 2 verbunden, dessen Niederspannungsprimärwicklung an einer geeigneten Wechselstromquelle angeschlossen ist, die durch die Netzleiter 3,4 angedeutet ist. Das X-Strahlenrohr 1 enthält eine in Fig. 4 gesondert dargestellte Kathode, die aus einem Glühdraht 5 besteht, der von einer Glocke 6 umgeben ist und eine Anode 7 die zweckmässig aus einem Kupferstab mit einem Einsatz 7'aus hitzebeständigem Metall, am bestem Wolfram besteht.
Die Anode steht vorteilhafterweise in gut wärmeleitender Verbindung mit einem Wärmeausslrahlungskörper 8 ; Die Erfindung ist hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit nicht nur auf ein X-Strahlenrohr beschränkt. sondern auch für andere Elektronenstrahlungsvorrichtungen anwendbar. Die Kathode 5 des X-Strahlenrohres ist durch die Drähte 9, 10 mit der Sekundärwicklung eines Transformators 11 verbunden, dessen Primärwicklung nebst regelbarem Verschalte iderstand j !, 3 an die Netzleiter 3, 4 angeschlossen ist.
Die Drähte 9, 10 sind über einen V orschallwiderstan d 14 mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden, im Nebenschluss zum Widerstand 14 sind Kontakte 15,. 16 eines schwingenden Reglers oder Unterbrecherkontakte angeordnet, von denen mindestens einer verstellbar ist.
Während des Betriebes des Rohres werden die Kontakte 15, 16 in rascher Aufeinanderfolge geschlossen und geöffnet, wobei das Verhältnis der Schliessungsdauer zu jenen der Öffnungsdauer durch die Stärke des durch den Magneten 17 fliessenden Stromes bestimmt wird, dessen Spule in die Leitung 18 eingeschaltet ist, durch die der von der Kathode zur Anode gehende Strom des X-Strahlenrohres fliesst. Eine Ausführung eines Unterbrechermagnetcn ist in Fig. 3 dargestellt. wobei der Anker 19 entgegen der Wirkung einer Feder so herabgeht. deren Spannung
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durch eine Schraube 21 geregelt werden kann. Zweckmässig wird der Unterbrechermagnel so eingestellt, dass er angenähert synchron mit dem zugeführten Wechselstrom schwingt.
Ein Kondensator 22 kann zwischen die Kontakte 15, 16 geschaltet sein, um die Funkenbildung zu verringern.
Bei einer Einrichtung nach Fig. l, bei welcher jedoch der Widerstand 14 und die im Nebenschluss liegenden Kontakte 15, 16 fortgelassen sind und bei welcher die Kathode einer Elektronenstrahlungsvorrichtung ohne jede Regelung vom Strom eines Transformators erhitzt wird, der von einer Stromquelle von veränderlicher Spannung gespeist wird, ändert sich der durch die Elektronenstrahlungsvorrichtung von der Kathode zur Anode fliessende Strom mit den Änderungen der Spannung des Kathodenheizstromes in einer durch diese Kurve 23 Fig. dargestellten Weise, dabei sind die Spannungen zwischen den Klemmen der Primärwicklung des Heiztransformators zwischen den Werten von 70 bis 87 Volt als Abszissen und die entsprechenden Werte des Stromes zwischen der Kathode und Anode, zwischen den Werten von 4 und 20 Milliampère als Ordinaten aufgetragen.
Man sieht, dass bei wachsender, an den Heiztransformator angelegter Spannung der durch die Vorrichtung gehende Strom rasch zunimmt, einer Zunahme der ersteren von 82 auf 87 Volt, also von etwa 6 < '/ entspricht ein Anwachsen des Stromes von 20 auf 30 Milliampère, also von 50"/.
Wenn eine derartige Anlage an eine gewöhnliche Netzleitung angeschlossen ist, so werden zufällige Spannungsänderungen in der letzteren, insbesondere wenn sie Hebezeugmotoren od. dgl. zu speisen hat, genügen um so starke Schwankungen der Leistungen solcher Vorrichtungen z. B. eines X-Strahlenrohres hervorzurufen, dass eine gute X : Strahlenexposinn äusserst schwierig wird. Wenn gemäss der Erfindung. B, ine Glühkathodenröhre mit einem auf die Stärke des durch die Vorrichtung gehenden Stromes ansprechenden Stabilisator ausgestattet ibt. bleibt der durch die Vorrichtung gehende Strom selbst bei starken Spannungsänderungen konstant.
Wie die Kurve 24 lehrt, ruft eineÄnderung der Spannung von 82 3 auf S7 Volt keine merkliche. Änderung der Stromstärke
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so starken Spannungsschwankungen an der Primärseite ausgesetzt sein. In der Praxis wird daher bei Spannungsschwankungen bis 10 Volt die Stromstärke im Rohr sehr nahe konstant bleiben. Diese Wirkung ist den Änderungen der magnetischen Anziehung zwischen dem Kern des Stabilisierungsmagneten 17 und seinem Anker 19 zuzuschreiben, wie bereits angedeutet wird. Eine anfängliche Steigerung der Stromstärke veranlasst eine Verlängerung der Zeit. während welcher die Kontakte 15, 16 offen sind und der Widerstand 14 der Leitung 9, 10 vorgeschaltet ist.
Dadurch wird der Kathodenheizstrom hinreichend weit herabgedrückt, um eine weitere Steigerung der Kathodentemperatur hintanzuhaltcn. Eine geringe Schwächung des Stromes schwächt den Magneten 17, wodurch die Schliessungsdauer der Kurzschlusskontakte vergrössert und dadurch der Kathodenheizstrom verstärkt wird. Da die Elektronenemission der Kathode sich sehr rasch direkt mit der Temperatur ändert, so hält diese Regelung der der Kathodentemperatur durch den schwingenden Stabilisator in der Kathodenheizleitung die Elektronenemission praktisch konstant und führt zu einer praktisch konstanten Ausstrahlung von X-Strahlen.
In manchen Fällen kann die Erfindung mit Vorteil bei einem X-Strahlenapparat verwendet werden, bei welchem ein Widerstand der Primärwicklung des Hochspannungstransformators vorgeschaltet ist, um den Strom zu beschränken, der diesem Transformator entnommen werden kann. Es kann beispielsweise bei einemX-Strahlenapparat der mit aussergewöhnlich hoher Spannung arbeitet, wie für therapeutische Zwecke, ein solcher Widerstand verwendet werden, um einen praktisch konstanten Strom durch das X-Strahlenrohr gehen zu lassen, statt eines abnehmenden Stromes, wie es sonst der Fall wäre. In Fig. 5 ist eine X-Strahleneinrichtung dargestellt, die einen der Primärwicklung eines Hochspannungstransformators vorgeschalteten Widerstand 26 aufweist.
Das X-Strahlenrohr 28 ist in diesem Falle mit der Sekundärwicklung des Transformators 27 über einen mechanischen Gleichrichter 29 verbunden, der durch einen Synchronmotor 30 getrieben wird, der zweckmässig Strom über die Drähte 31 von den Netzleitern 32 erhält, die auch den X-Strahlentransformator 27 speisen. Die Kathode 5 des X-Strahlenrohres erhält Heizstrom von einem Transformator 11, in dessen Primärwicklung schwingende oder Unterbrecherkontakte 15, 16 angeordnet sind, die durch einen Magneten betätigt werden.
Dieses ist durch Drähte 33, 34 mit den Sekundärspulen 35, 86 des X-Strahlentransformators verbunden, die Kontakte 15, 16 werden von einem Widerstand 14, Fig. 1, überbrückt. Die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung gleicht der in Fig. 1 dargestellten sehr nahe, nur, dass die Verwendung eines Widerstandes in der Primärwicklung des Haupttransformators 27 es wünschenswert macht, dem X-Strahlenrohr einen, besonderen Gleichrichter vorzuschalten, um das Rohr
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gegen hohe Spannungen während des Polwechsels zu schützen, für die Zeit, in der ein gleichrichtendes unmittelbar angeschlossenes X-Strahlenrohr wie es Fig. 1 zeigt, keinen Strom aufnimmt. Es ist klar, dass verschiedene Abänderungen, beispielsweise die vorstehend beschriebene, vorgenommen werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Stabilisator für Elektronenstrahlungsröhren u. dgl., um selbsttätig einen praktisch konstanten Stromdurchgang durch das Rohr aufrecht zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den durch das Rohr gehenden Strom ansprechende Vorrichtung den Heizstrom der
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entgegengesetzt ist.