Röntgenanlage. Die Erfindung betrifft eine Röntgen anlage, die eine Vorrichtung besitzt, mit de ren Hilfe die Intensität des Röntgenstrahlen bündels erhöht werden kann.
Zur Erzielung eines deutlichen und scharfen Röntgenbildes wird in gewissen Fällen eine grössere Strahlenintensität erfor derlich als in andern. Je grösser diese In tensität ist, um so grösser ist die Menge aus gestrahlter Energie bei einer bestimmten Be lichtungszeit. Für einfache Aufnahmen, bei denen es sich um verhältnismässig dünne Ge genstände handelt, zum Beispiel eine Hand, wird eine niedrigere Menge benötigt, als wenn es sich um die Untersuchung von Kör perteilen oder Gegenständen handelt, durch welche die Röntgenstrahlen schwieriger hin durchdringen. In manchen Fällen kann man durch Anpassen der Belichtungszeit an die Beschaffenheit des zu durchstrahlenden Ge genstandes ein befriedigendes Ergebnis er zielen.
Nicht immer kann man aber die Be lichtungszeit beliebig wählen. Sie kann zum Beispiel durch die Erhitzung der Röntgen röhre oder anderer Geräte begrenzt werden. Wenn sich die zu photographierenden Gegen stände bewegen, kann ein scharfes Bild nur durch eine überaus kurze Belichtung erhal ten werden. Auch die biologische Wirkung der Strahlen im Gewebe und andere Fak toren können sich einer längeren Bestrah lungszeit entgegenstellen. In den Fällen, in denen man nicht durch eine längere Belich tungszeit zum Ziele gelangen kann, kann eine genügende Energiebemessung durch Ver grösserung der Intensität des Röntgenstrah lenbündels erzielt werden. Dabei ist man je doch an die Belastungsfähigkeit und die Einrichtung des zur Verfügung stehenden Gerätes gebunden.
Manche Geräte sind nur bis zu einer bestimmten Intensität verwend bar, so dass man sich gezwungen sehen kann. für gewisse Aufnahmen zu einem andern, für grössere Intensität gebauten Gerät zu greifen, was ziemlich ausnahmslos als ein Nachteil empfunden wird. Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden. Sie kann, wie später erwähnt, besonders für Röntgengeräte von Wichtigkeit sein, die mit einer Glühkathodenröhre ver sehen sind,- die ihren Entladungs- - und Heizstrom mindestens einem Transformator entnimmt.
Nach der Erfindung wird einerseits eine Vorrichtung angewendet, durch die während denjenigen Halbperioden, in denen der Ent ladungsstrom der Röntgenröhre fliesst, die Primärklemmenpannung des Transformators über die von der Stromquelle gelieferte Span nung hinaus erhöht werden kann, und ander seits. sind Mittel vorhanden, welche der Span nungserhöhung während der umgekehrten Halbperioden entgegenwirken.
Diese Vorrichtung kann. einen Aufwärts transformator enthalten, mit dem ein Gleich richter (gegebenenfalls mit Beruhigungs widerstand) parallel und eine Impedanz in Reihe geschaltet ist, und zwar so, dass der Gleichrichter während der Halbperioden, in denen der Entladungsstrom der Röhre nicht fliesst, von Strom durchflossen ist und dieser Strom einen Spannungsverlust am Röntgen transformator bewirkt.
Die verschiedenen Teile dieser Vorrich tung können in einem Gerät vereinigt sein, das in die Zuführungsleitung eines bisher üblichen Röntgengerätes eingefügt werden kann, wenn man, zum Beispiel zur Aufnahme von Lungenphotographien, die Intensität des Strahlenbündels zu erhöhen wünscht. Es enthält alsdann einen Transformator, zum Beispiel einen Spartransformator, der zweck mässig abzweigbar ist, und mit dem . ein Gleichrichter (gegebenenfalls mit Beruhi gungswiderstand) parallel und eine Impedanz in Reihe liegen. Des weiteren enthält das Gerät Anschlussmittel für die Stromquelle und für die übrige Röntgenanlage. Als Gleichrichter kann sehr gut eine gasgefüllte Glühkathodenentladungsröhre dienen.
Eine Heizwicklung für die Glühkathode dieses Gleichrichters. kann auf dem Transformator des Gerätes vorhanden sein. - Es soll hier kurz erwähnt werden, in welcher Weise die Intensität eines Röntgen strahlenbündels erhöht werden kann.
Zunächst lässt sich die Intensität in der Weise erhöhen, dass eine höhere Spannung zwischen den Röntgenelektroden angelegt wird. In der Regel muss man hierauf jedoch wegen der dadurch gegebenenfalls herbei geführten Gefahr des Durchschlages oder an derer Störungen verzichten.
Handelt es sich um eine Röntgenröhre mit Glühkathode, so kann die Strahlenintensität bisweilen durch Erhöhen der Glühdrahttem- peratur gesteigert werden. In manchen Fäl len ist dieses Verfahren aber dadurch wenig wirksam, dass eine durch die Steigerung der Kathodentemperatur bewirkte grössere Strom stärke einen Spannungsverlust im Stromkreis und infolgedessen eine Herabsetzung der Spannung zwischen den Elektroden herbei führt. Letzteres ist von grossem Einfluss auf die Intensität der Röntgenstrahlen, die dem Quadrat dieser Spannung nahezu proportional ist. Die erwähnte Spannungsherabsetzung kann die Intensitätssteigerung der ausge strahlten Energie grösstenteils oder sogar ganz aufheben.
Bei der Röntgenanlage gemäss der Er findung kann die Intensität der Röntgen strahlen unter Vermeidung der erwähnten Nachteile erhöht werden.
Dass bei der Anlage nach der Erfindung 'eine Intensitätsvergrösserung durch Benut zung einer höheren Spannung möglich ist, ohne dass eine Gefahr des Durchschlagens zu befürchten ist, liegt darin, dass diese Gefahr bei Anlägen, die nicht gemäss der Erfindung eingerichtet sind, in erster Linie während der Halbperiode eintritt, in der kein Strom die Röntgenröhre durchfliesst und somit kein Spannungsverlust stattfindet.
Nach der Erfindung wird zwar die Span nung während denjenigen Halbperioden er höht, in welchen der Entladestrom der Rönt genröhre fliesst; während denjenigen Halb perioden, in denen die Röhre stromlos ist, wird jedoch jener Spannungserhöhung, durch welche wegen Abwesenheit eines Spannungs- abfalles die Einrichtung gefährdet werden könnte, entgegengewirkt.
Die Zeichnung veranschaulicht-ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 ist ein Schaltschema einer Rönt genanlage nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt schematisch, wie die Mittel, mit deren Hilfe die gewünschte Wirkung er zielt wird, zu einem einzigen Gerät vereinigt sein können; Fig. 3 zeigt schaubildlich eine vollständige Röntgenanlage, bei der das in Fig. 2 dar gestellte Gerät verwendet wird.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Röntgenröhre bezeichnet, die aus einem Transformator 2 gespeist wird. Die Röhre ist mit dem Trans formator mittelst zweier Kabel 3 und 4 ver bunden, deren ersteres zwei Leiter enthält, die mit der Glühkathode in Verbindung sie- hen, während das zweite mit einem Leiter ver sehen ist; der nach der Antikathode der Röhre führt. Eine gegen die Elektroden iso lierte Metallhülle der Röhre ist ebenso wie die Mitte der Sekundärwicklung des Trans formators 2 mit der Erde verbunden.
Die Primärwicklung wird über das Zusatzgerät aus einem Wechselstromnetz gespeist, mit dem die Anlage mit Hilfe eines Kontakt stöpsels 5 verbunden werden kann. Nimmt der Schalier 6 die linke Stellung ein, so wird der Transformator unmittelbar aus dem Wechselstromnetz gespeist. Zum Anlassen der Anlage wird der Schalter 7 auf den Kon takt a gestellt; mit dem Transformator ist alsdann ein Widerstand 8 von solcher Grösse in Reihe geschaltet, dass der sich einstellende Strom die Glühkathode der Röntgenröhre zwar erhitzt, aber die Energie nicht genügt, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Erst wenn der Schalter? auf den Kontakt b gestellt wird, nimmt der Strom einen für diesen Zweck hin reichenden Wert an.
Die Zwischenstellung ist deshalb von Wichtigkeit, weil der Glüh faden einige Zeit nötig hat, um die erforder liche Temperatur zu erreichen, und es nicht ratsam ist, bei einer zu niedrigen Temperatur der Kathode schon die volle Spannung an die Röhre zu legen..<B>- - -</B> Nimmt der Schalter 6 die rechte Stel- tung ein, so wird der Transformator über einen Aufwärtstransformator 9 gespeist. Die ser kann als Spartransformator ausgebildet sein und ist an verschiedenen Punkten an gezapft, so dass' für die Sekundärspannung mehrere Werte beliebig gewählt werden kön nen. Das Einstellen eines bestimmten Span nungswertes erfolgt mit Hilfe eines Schal ters 10.
Mit dem Transformator 9 ist eine Impedanz 11 in Reihe verbunden. Parallel zu diesem Transformator liegt ein Gleichrich ter 12 mit Beruhigungswiderstand 13. Die ser Gleichrichter ist eine gasgefüllte Glüh kathodenentladungsröhre. Die Kathode die ser Röhre entnimmt ihren Heizstrom einer Hilfswicklung 14, die auf dem Transforma tor 9 untergebracht ist. Die Mitte dieser Wicklung ist mit dem einen Ende des ge meinsamen Primär- und Sekundärteils des Transformators 9 verbunden, während die Anode der Röhre 12 über den Beruhigungs widerstand 13 mit dem andern Ende ver bunden ist.
Die verschiedenen Teile, die zwischen dem Transformator und dem Wechselstromnetz liegen, können in einem Gerät vereinigt wer den, von dem Fig. 2 einen Schnitt darstellt. In einem Kasten 21, der zum Beispiel aus Eisenblech hergestellt sein kann, ist ein Auf wärtstransformator 2'2, sowie der Gleichrich ter 23 angeordnet. Die gegenseitigen Ver bindungen der im Gerät angeordneten Teile sind in Fig. 2 nicht dargestellt. Mit dem Gerät ist eine Schnur 24 verbunden, an deren Ende ein Kontaktstöpsel 25 befestigt ist, der die Verbindung mit dem Wechselstromnetz besorgt.
Auf der andern Seite enthält da Gerät einen Steckkontakt 26, in den ein Stöp sel 27 gesteckt werden kann, von wo eine 'Schnur nach dem Transformator für die Röntgenröhre führt. Durch einen Knopf 28 wird der Schalter 6 der Fig. 1 bedient. 29 ist ein Zeiger, der über eine Skalenein teilung bewegt werden kann. Wird dieser um einen gewissen Winkel bewegt und auf eine Zahl gestellt, die einer bestimmten Be lichtungszeit entspricht, so wird damit gleichzeitig der Schalter 7 der Fig. 1 auf den Kontakt a gestellt.
Die Glühkathode der Röhre wird jetzt vorerhitzt. Durch Drücken auf einen Knopf 30 stellt man darauf den Schalter 7 auf den Kontakt b, wodurch die Röhre in Tätigkeit gesetzt wird. Gleichzeitig wird damit die Verriegelung eines in einem kleinen Kasten 31 enthaltenen Uhrwerkes aufgehoben. Dieses fängt an, abzulaufen, so dass der Zeiger 29 wieder bis in die Nullstellung zurückbewegt wird. Ist diese er reicht, so wird der Schalter 7 selbsttätig in die Anfangsstellung zurückgebracht.
Die Zeit, während welcher der Strom geschlossen gehalten wird, hängt somit von der dein Zeiger 29 vorher gegebenen Stellung ab, so dass die Belichtungszeit zuvor genau einge stellt werden kann. Die Ausbildung dieser Einrichtung ist hier nicht näher beschrieben. Das Gerät enthält weiter noch den Knopf 32, mit dem eine der Anzapfungen des Trans formators 22 gewählt werden kann. Mit 33 sind Einzelwiderstände bezeichnet, in denen die Widerstände 8, 11 und 13 der Fig. 1 verkörpert sind.
In Fig. 3 ist eine schaubildliche Dar stellung des Gerätes nach Fig. 2 ersichtlich. Es ist mit 41 bezeichnet und einerseits durch den Stöpsel 25 mit dem Steckkontakt. 42 und anderseits durch den Stöpsel 27 mit der nach dem Transformator 44 leitenden Schnur 43 verbunden. Von diesem Transformator füh ren Hochspannungskabel 45 nach der Rönt genröhre 46. Diese Röhre ist mit einer Me tallhülle umgeben, mit der ein Stativ ver bunden ist, das aus vier ausziehbaren Bei nen 47 besteht. Ausserdem ist mit der Hülle ein Elektromotor 48 mit einem Ventilator verbunden, der dazu dient, die Röntgenröhre erforderlichenfalls zu kühlen, und der durch Steckeranschluss in Betrieb gesetzt wird.
Wird der Transformator anstatt mit dem Gerät 41 unmittelbar mit dem Netz verbun den, so können mit-der Röntgenröhre keine Lungenphotographien aufgenommen werden, weil in diesem Falle die Belichtungszeit sehr kurz gewählt werden muss, um ein scharfes Bild zu erhalten. Zu diesem Zweck müssen die Strahlen eine grössere Intensität aufwei sen, als die Anlage beim Betriebe mit der Netzspannung zu liefern vermag. Die Zwi schenschaltung des Gerätes 41 gibt nun die Möglichkeit, diese erhöhte Intensität zu 'er reichen, ohne dass sie der Röhre oder den weiteren Teilen der Anlage schadet. Zu die sem Zwecke muss der Knopf 28 so stehen, dass der in Fig. 1 mit 6 bezeichnete Schalter die dort dargestellte Stellung einnimmt.
Wird darauf der Strom eingeschaltet, so er hält der Transformator 2 über Aufwärts transformator 9 eine so hohe Spannung, dass die Intensität der Röntgenstrahlen gross' ge nug wird, um zum Beispiel Homentaufnah- men eines Brustkastens herstellen zu können. In der Halbperiode, in der die Spannung der Antikathode negativ gegenüber der Kathode ist, ist der Gleichrichter 23 von Strom durch flossen.
Dieser Strom ist. so gross, dass im Wider stand 11, einem der Einzelwiderstände 33, ein Spannungsverlust stattfindet, der die vom Aufwärtstransformator bewirkte Er höhung ganz oder teilweise ausgleicht. Da durch wird verhütet, dass in der unwirksamen Halbperiode des Wechselstromes, während welcher in der Anlage im übrigen nur we nig Spannungsverlust stattfindet, auf die Röhre eine zu hohe Spannung übertragen würde und ein Durch- oder Überschlag zu befürchten wäre.
Ist zum Beispiel die Span nung zwischen der Glühkathode und der Antikathode der Röhre beim Betrieb ohne Spannungserhöhung 40 kV während der wirksamen Halbperiode des Wechselstromes und 50 kV während der entgegengesetzten Halbperiode, so kann durch Zwischenschal tung des Gerätes 41 die Spannung derart er höht werden, dass sie zum Beispiel in der wirksamen Halbperiode schon 50 kV beträgt.
Wäre der Gleichrichter mit der Impedanz 11 nicht vorhanden, so würde während der ent gegengesetzten Halbperiode die Spannung etwa 65 bis 70 kV betragen. Ist nun die Anlage so eingerichtet, dass sie die Über lastung nicht tragen kann, das heisst, ist sie so bemessen, dass die Ausmasse und das Ge- wicht nicht höher sind als für einen sicheren Betrieb unumgänglich notwendig ist, so ist die zuletzt erwähnte Spannung aller Wahr scheinlichkeit nach zu hoch, um von der Anlage schadlos ertragen zu werden.
Infolge des Spannungsverlustes, den jedoch der Gleichrichter mit vorgeschalteter Impedanz auf der Primärseite herbeiführt, wird in den unwirksamen Halbperioden die Klemmen spannung auf der Sekundärseite so weit her abgesetzt, dass die Gefahr des Durch- oder Überschlages vermieden wird, zum Beispiel auf 50 kV oder noch niedriger (obwohl dies nicht nötig ist).
Auch Photographien von Gegenständen, die im Falle der Speisung des Transfor mators von der Netzspannung direkt eine zu lange Belichtungszeit erfordern, die zu einer zu starken Erhitzung führen würde, können durch Erhöhung der Strahlenintensi tät mit Hilfe des Gerätes 41 aufgenommen werden.