DE2846458A1

DE2846458A1 - Roentgendiagnostikgenerator mit einem seinen hochspannungstransformator speisenden wechselrichter

Info

Publication number: DE2846458A1
Application number: DE19782846458
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Rer Nat Aichinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1980-05-08
Also published as: FR2440136B1; US4309612A; FR2440136A1; DE2846458C2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 5115 BRD

Röntgendiagnostikgenerator mit einem seinen Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichter _>

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikgenerator mit einer Röntgenröhre, einem Hochspannungstransformator und einem den Hochspannungstransformator speisenden Wechselrichter, der an einer Gleichspannungsquelle angeschlossen und dessen Puls-Pause-Verhältnis einstellbar ist.

Bei einem Röntgendiagnostikgenerator dieser Art ist esmöglich, den Hochspannungstransformator hinsichtlich seiner Abmessungen und seines Gewichts gegenüber dem Fall, in dem er mit der Netzfrequenz gespeist wird, wesentlich zu verkleinern, wenn die Wechselrichterfrequenz im Mittelfrequenzbereich, beispielsweise zwischen 1 und 5 kHz liegt. Es ist bekannt, die Röntgenröhrenspannung über das Puls-Pause-Verhältnis des Wechselrichters einzustellen. Hierzu ist hochspannungsseitig ein Siebglied vorgesehen, so daß die Spannung an der Röntgenröhre, die durch Gleichrichtung der Ausgangs-

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VPA 78 P 5115 BRD spannung des Hochspannungstransformators gewonnen wird, in ihrem Scheitelwert vom Puls-Pause-Verhältnis des Wechselrichters abhängt.

Ein Röntgendiagnostikgenerator dieser Art ist sowohl zur Anfertigung von Röntgenaufnahmen bei stillstehender Röntgenröhre und stillstehendem Strahlenempfänger, z.B. Röntgenfilm, als auch zur Anfertigung von Röntgenschichtaufnahmen verwendbar, wobei die Aufnahmeeinheit aus Röntgenröhre und Strahlenempfänger in bezug auf das Aufnahmeobjekt bewegt wird. Im letzteren Falle ist es für einen belichtungsautomatisierten Betrieb erforderlich, die Dosisleistung konstant zu halten. Dadurch ist es möglich, bei durch die gewählte Bewegungsbahn der Aufnahmeeinheit fest vorgegebener Aufnahmezeit durch Regelung der Dosisleistung an einem'Röntgenfilm eine optimale Filmschwärzung zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikgenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Dosisleistung der Röntgenstrahlung geregelt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Regelkreis für die Dosisleistung vorhanden ist, dessen Stellgröße das Puls-Pause-Verhältnis, des Weeh- . selrichters ist. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikgenerator kann die Dosisleistung bei konstanter Spitzenspannung an der Röntgenröhre innerhalb eines bestimmten Bereiches geregelt werden. Trotz Regelung der Dosisleistung ändert sich also der Bildkontrast innerhalb dieses Bereiches-nicht. Beim Über-, schreiten des Regelbereiches, der durch Veränderung des Puls-Pause-Verhältnisses gegeben ist, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung möglich, unter Kon-

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VPA 78 P 5115 BRD stanthaltung eines minimalen Puls-Pause-Verhältnisses die Spitzenspannung des Wechselrichters über ein Stellglied zu verändern. Die Pulsfrequenz muß hierbei £150 Hz sein, damit die .einzelnen Dosispulse am Film durch den Schichtablauf nicht aufgelöst werden können. Bei einem minimalen Puls-Pause-Verhältnis τοη 1 : 4 ist die Pulsbreite 1,67 ms und der Pulsabstand 6,7 ms. Bei 0,2,s Schichtzeit ergeben sich so z.B. 30 Dosispulse.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines Röntgendiagnostikgenerators nach der Erfindung,

Fig. 2 den detaillierten Aufbau des Dosisleistungsreglers bei dem Röntgendiagnostikgenerator gemäß Figur 1, und 20

Fig. 3 Kurven zur Erläuterung der Reglerfunktion.

Der Röntgendiagnostikgenerator gemäß Figur 1 weist eine Röntgenröhre 1 auf, die von einem Hochspannungstransformator 2 über einen Hochspannungsgleichrichter 3 gespeist -wird. Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 2 ist an einem Rechteck-Wechselrichter

4 angeschlossen, welcher über einen Gleichstromsteller

5 mit einer Drehstrom-Gleichrichterbrücke 6 verbunden ist, die am Drehstromnetz angeschlossen ist. Zwischen

der Drehstrom-Gleichrichterbrücke 6 und dem Gleichstromsteller 5 liegt ein Filter 7 und zwischen dem Gleichstromsteller 5 und dem Wechselrichter 4 ein Filter 8.
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VPA 78 P 5115 BRD Yon einem Aufnahmeobjekt 9 können Aufnahmen auf einem Röntgenfilm in einer Filmkassette 10 angefertigt werden. Der Röntgendiagnostikgenerator ist zur Anwendung in Verbindung mit einem Röntgenschichtgerät gedacht, bei dem die Zeit für eine Röntgenaufnahme durch den Ablaufmechanismus der Aufnahmeeinheit 1,10 fest vorgegeben ist. Zur automatischen Belichtung wird daher die Dosisleistung am Röntgenfilm gemessen. Hierzu ist eine Meßkammer 11 vorhanden, die ein Ausgangssignal liefert, das dem Istwert der Dosisleistung entspricht. Dieses Ausgangssignal wird in einem Vergleicher 12 mit einem am Eingang 13 lxegenden Sollwertsignal für die Dosisleistung verglichen, das von der Aufnahmezeit abhängt und innerhalb der Aufnahmezeit eine optimale FiIm-Schwärzung ergibt. Der Vergleicher 12 steuert einen Proportional-Integralregler I4,.der an seinem Ausgang 15 ein Signal erzeugt, das von der Regelabweichung abhängt und einem Dosislexstungsregler 16 zugeführt wird. Der Dosislexstungsregler 16 besitzt zwei Ausgänge 17 und 18. Über das Signal am Ausgang 17 wird dann, wenn das Ausgangssignal des PI-Reglers 14 und damit die Regelabweichung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, das Puls-Pause-Verhältnis des Wechselrichters als Stellgröße im Sinne eines Angleiche des Istwerts der Dosisleistung an den Sollwert beeinflußt. Wird dieser Bereich überschritten, so wird ein minimales Puls-Pause-Verhältnis des Wechselrichters 4 (Pulsfrequenz > 150 Hz) festgehalten und über das Signal am Ausgang 18 über ein Steuerglied 19 der Gleichstromsteller 5 im Sinne einer Veränderung der Eingangsspannung des Wechselrichters 4 und damit auch der Spitzenspannung dieses Wechselrichters beeinflußt.

Von den Einstellmitteln 20 für die Aufnahmewerte erhält sowohl der Dosislexstungsregler 16 als auch das

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VPA 78 P 5115 BRD Steuerglied 19 eine Information über den gewählten Sollwert der Röntgenröhrenspannung. Auf diese Weise kann sowohl vor als auch während einer Aufnahme auch eine Regelung der Wechselrichter-Ausgangsspannung auf einen diesem Sollwert entsprechenden Wert erfolgen. Vor einer Aufnahme dient dabei als Istwertgeber ein Spannungsteiler 21, welcher über einen Aufnahmeschalter in der gezeichneten Stellung mit dem Steuerglied 19 verbunden ist. Während einer Aufnahme dient als Istwertgeber ein Spannungsteiler 23, der über den dann in seiner gestrichelten Lage liegenden Aufnahmeschalter 22 mit dem Steuerglied 19 verbunden ist. Es ist möglich, außer Schichtaufnahmen auch Übersiehtsaufnahmen durchzuführen, bei denen die Röntgenröhrenspannung konstant gehalten wird und die Dosisleistungsregelung abgeschaltet ist.

Aus der Figur 2 geht in Verbindung mit den Spannungsverläufen der Figur 3 hervor, daß der Dosisleistungs- regler 16 für das am Eingang 24 liegende, dem eingestellten Sollwert der Röntgenröhrenspannung entsprechende Signal einen Dividierer 25, 26 aufweist. Der Dividierer 25, 26 normiert dieses Signal und stellt die Verstärkung eines Operationsverstärkers 27 auf einen Wert ein, der gleich dem Quotienten aus dem Signal am Eingang 24 und einer festen Spannung von bei- spielsweise 3,5 V ist. Die Einstellung kann beispielsweise durch Veränderung des Rückkopplungswiderstandes des Operationsverstärkers 27 erfolgen.

Der Operationsverstärker 27 sorgt zusammen mit einer Zenerdiode 38 dafür, daß in einem Bereich von

-6,5 V = U_D ="0 V die Ausgangsspannung des Operationsti.

Verstärkers 27, die gleich der Steuerspannung für das Steuerglied 19 ist, dem negativen Sollwert der Rönt-

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VPA 78 P 5115 BRD genröhrenspannung entspricht. In diesem Bereich der St euer spannung Ur,, die der Regelabweichung entspricht, wird also die Röntgenröhrenspannung konstant gehalten und die Regelung der Dosisleistung erfolgt über die Veränderung des Puls-Pause-Verhältnisses des Wechselrichters 4 bei einer Pulsfrequenz >150 Hz durch das Signal am Ausgang 17. Ein Operationsverstärker 28 ist als Subtrahierer geschaltet und sorgt in Verbindung mit einer Diode 29 dafür, daß im Bereich -6,5V= U_R =■ 0 V die Ausgangs spannung Ug hinter der Diode 29 zwischen 0 und -6,5 V entsprechend der Spannung am Eingang 24 spiegelbildlich verläuft. In diesem Bereich erfolgt die Dosisleistungsregelung über eine Veränderung des Puls-Pause-Verhältnisses des Wechselrichters 4. Die Röntgenröhrenspannung ist dabei durch die Spannung am Ausgang 18 des Dosisleistungsreglers 16 festgelegt. Für den Bereich -10 V = U_R<£--6,5 V ist die Ausgangsspannung Ug hinter der Diode '29 0 V und das Puls-Pause-Verhältnis konstant 1 : 4. Die Dosisleistung wird über die Röntgenröhrenspannung durch Veränderung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 27 zwischen einem Anfangswert von z.B. 40 kV und dem am Schaltpult eingestellten Wert geregelt.

Das dargestellte Prinzip der Dosisleistungsregelung ist nicht nur auf-einen Rechteck-Wechselrichter, sondern auch auf andere Typen von Wechselrichtern, z.B. auf einen Schwingkreiswechselrichter anwendbar. Bei einem Schwxngkreiswechselrichter, der ohne Gleichstromsteller direkt aus dem Netz über einen Gleichrichter gespeist wird, ist eine Regelung der Röntgenröhrenspannung über eine Regelung der Frequenz des Wechselrichters möglich, denn seine Belastungskennlinien sind frequenzabhängig. Der Röntgenröhrenstrom wird in jedem FaIL fest auf den für die gewählte Schichtaufnahmezeit zulässigen Wert eingestellt.

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Claims

Patentansprüche

/ - VPA 78 P 5115 BRD

M.) Röntgendiagnostikgenerator mit einer Röntgenröhre, einem Hochspannungstransformator und einem den Hoch-Spannungstransformator speisenden Wechselrichter, der an einer Gleichspannungsquelle angeschlossen und dessen Puls-Pause-Verhältnis einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis (11 bis 17) für die Dosisleistung vorhanden ist, dessen Stellgröße das Puls-Pause-Verhältnis des Wechselrichters (4) ist.
2. Röntgendiagnostikgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem Schichtaufnahmegerät, bei dem die Aufnahmezeit und damit der Sollwert für die Dosisleistung durch die gewählte Bewegungsbahn der Aufnahmeeinheit (1, '1O) vorgegeben ist.
3. Röntgendiagnostikgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (16) so ausgebildet ist, daß er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Regelabweichung das Puls-Pause-Verhältnis bei konstanter Spitzenspannung des Wechselrichters (4) und beim Überschreiten dieses Bereichs unter Konstanthaltung eines:minimalen Puls-Pause-Verhältnisses die Spitzenspannung des Wechselrichters (4) über ein Stellglied (5, 19) verändert.

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ORIGINAL