УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК Советский патент 1935 года по МПК H05G1/24 

Для рентгеновских снимков органов тела, находящихся в движении, нужны короткие экспозиции и большая нагрузка на фокус трубки. Существующие реле времени при коротких экспозициях для производства снимков оказываются не-удовлетворительными. Одним из возможных выходов из затруднительного положения при рентгеновских снимках движущихся органов является применение для этих целей рентгеновской трубки с использованием конденсатора, заряжаемого через вентиль и разряжаемого черев индуктивность на трубку.

Главным преимуществом рентгеновского аппарата такого типа является получение кратковременных экспозиций, что позволяет делать снимки органов человеческого тела, находящихся в движении (сердце, легкие). Другое преимущество - это работа аппарата от маломощных сетей. В литературе, например, известен случай, когда рентгеновская трубка с конденсатором в 1923 г. во время экспозиции в пустыне Гоби работала от источника энергии в виде двухцилиндрового бензинового мотора в 3,5 сил, соединенного с генератором мощностью в 1 kV.

В этом известном аппарате, схематически изображенном на фиг. 1, сначала заряжается конденсатор 5 через кенотрон 1, получающий питание через транс-форматор. Накал рентгеновской трубки 4 при этом выключен.

Заряженный до U конденсатор 5 разряжается через реактивную катушку 3 и рентгеновскую трубку 4. Питающая конденсатор цепь отключается. Если заменить рентгеновскую трубку эквивалентным активным; сопротивлением R и считать его не изменяющимся, а накал нити безъинерционным, то процесс разряда будет протекать по формуле

где е - напряжение на зажимах рентгеновской трубки, R - эквивалент сопротивления ее. Кривая изменения е приведена на фиг. 2. Как видно из приведенной формулы, скорость разрядки конденсатора зависит при C=const и L=const от сопротивления R.

Из заграничных патентов на подобный аппарат известен, например, патент Сименса №545481. Из рассмотрения фиг. 2 сразу же вытекают недостатки такого аппарата, некоторые из которых, например, таковы:

1) большая неоднородность облучения (по жесткости), 2) сравнительно большая доза мягких (вредных для кожи) лучей, соответствующая напряжению ниже 30 kV, 3) увеличение времени экспозиции при данных L, С и R связано с увеличением приложенного напряжения, увеличение же напряжения увеличивает жесткость лучей и, как следствие, влечет переэкспонирование и наоборот. Это свойство обычного конденсаторного аппарата особенно неприятно, когда приходится иметь дело с полными худыми пациентами.

Предлагаемое устройство для питания рентгеновских трубок имеет целью устранить эти недостатки и дать сверх этого еще некоторые преимущества.

Для этого применяются два параллельно включенных конденсатора, между которыми включено сопротивление, шунтированное искровым разрядником.

В изображенном на фиг. 8 устройстве цифрой 1 обозначен кенотрон, цифрой 2 - разрядники, цифрой 3 - реактивная катушка для придания разрядной волне более выгодной формы, цифрой 4 - трубка Кулиджа, цифрой 5 - конденсаторы, емкостью около 1µF, цифрой 6 - активное сопротивление, цифрой 7 - переключатели.

В этом устройстве конденсаторы 5 заряжаются параллельно при отключенном накале рентгеновской трубки. После того, как конденсаторы 5 зарядились, питающая цепь отключается и включается накал рентгеновской трубки. Конденсаторы начинают разряжаться, причем скорость их разрядки разная вследствие наличия активного сопротивления 6. Так как разность потенциалов на этом сопротивлении будет все увеличиваться (фиг. 2), то можно шунтирующий его разрядник установить на такое пробивное расстояние, чтобы искровой промежуток пробился при напряжении на конденсаторах около 30 kV (мягкие лучи). После того, как проскочила искра, с помощью реле происходит переключение j со схемы, показанной на фиг. 3, на схему, изображенную на фиг. 4. Сигналом для переключения может служить или эта искра или то обстоятельство, что разность потенциала на сопротивлении во время проскакивания искры будет равна нулю, но можно пользоваться и реле с выдержкой времени. В последнем случае ни сопротивление 6, ни разрядники 2 не нужны и переключение производится переключателем 7, показанным на фиг. 3. После переключения схемы конденсаторы 5 оказываются включенными последовательно и напряжение на них с 30 kV поднимается до 60 kV, что влечет за собой дополнительное облучение, так как лучи становятся достаточно жесткими для производства снимков.

Устройство может быть видоизменено таким образом (фиг. 5), что в нем используется только один конденсатор 5. Здесь во время проскакивания искры трубка 4 оказывается под полным напряжением и конденсатор 5 успеет подзарядиться - процесс начнется сначала. Ток не будет достигать такой силы, чтобы разряд мог перейти в дугу, вследствие чего искра гаснет. Проскакивающая искра или падение напряжения на сопротивлении 6 или оба вместе могут служить сигналами для выключения рентгеновской трубки после определенного числа проскочивших искр, т.е. времени экспозиции. Нужно только наладить счет искр или падение до нуля разности потенциалов на концах сопротивления 6. Выключать, например, можно и накал рентгеновской трубки - тогда можно избежать мягких лучей, вредных для кожи. Шары разрядника можно поместить в закрытой фибровой трубке, для облегчения гашения искры.

Реле для переключения конденсаторов и схема его включения изображена на фиг. 6.

Принцип действия заключается в еле-дующем. После включения накала рентгеновской трубки, через некоторый малый промежуток времени, на сопротивлении 6 будет некоторая разность потенциалов и ток через электронную (трехъ-электродную) лампу 8 не пойдет. После же проскакивания искры через разрядник 2 через эту лампу по цепи abc пройдет ток, который намагнитит сердечник 9; последний будет втягиваться и разомкнет контакты eƒ, а тем самым произведет выключение цепи питания рентгеновской трубки. Эта цепь может быть присоединена к зажимам е, ƒ, - тогда трубка будет отключена после двух проскочивших искр и т.д.

Притянутый сердечник 9 удерживается в опущенном положении защелкой 10, которая заходит за выступ 11 на штанге 12. Если эту штангу повернуть, то защелка 10 освободится и пружина 13 возвратит сердечник 9 в исходное положение. При осуществлении схемы должно быть, конечно, учтено то обстоятельство, что реле находится в цепи высокого напряжения.

1. Устройство для питания рентгеновских трубок с применением конденсатора, заряжаемого через вентиль и разряжаемого через индуктивность на рентгеновскую трубку, отличающееся тем, что, между двумя параллельно включенными конденсаторами, заряжаемыми через вентиль, включено сопротивление, шунтированное искровым разрядником.

2. Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся применением переключателя, при помощи которого конденсаторы включаются сперва параллельно, а потом, к концу разряда, последовательно.