DE10004987A1 - Method and device for extending the life of thermionic emitters - Google Patents
Method and device for extending the life of thermionic emittersInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von thermionischen Emittern, insbesondere von Emittern von Röntgenröhren, vorgestellt, bei dem mit Hilfe von Meßwerten aus der angelegten Heizspannung (U¶H¶), des Heizstromes (I¶H¶) an der Kathode (3) und des sich entsprechend der angelegten Hochspannung (U¶A¶) einstellenden Röhrenstromes (I¶A¶), der Heizstrom (I¶HSoll¶) in der Aufheizphase so eingestellt wird, daß die Emittertemperatur der Kathode (3) einen festlegbaren Wert nicht überschreitet. Die Vorrichtung enthält hierzu eine Heizstromregeleinrichtung (4), welche die eingehenden Meßwerte verarbeitet und den einzustellenden Heizstrom (I¶soll¶) entsprechend einer vorgebbaren Heizkennlinie korrigiert.A method for extending the lifespan of thermionic emitters, in particular of X-ray tube emitters, is presented, in which the heating current (I¶H¶) at the cathode (3 ) and the tube current (I¶A¶) which is set in accordance with the applied high voltage (U¶A¶), the heating current (I¶HSoll¶) is set in the heating phase so that the emitter temperature of the cathode (3) does not have a definable value exceeds. For this purpose, the device contains a heating current control device (4) which processes the incoming measured values and corrects the heating current to be set (I¶soll¶) in accordance with a specifiable heating characteristic.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verlängerung der Lebensdauer von thermionischen Emittern, insbesondere von Emittern von Röntgenröhren.The invention relates to a method and an apparatus for Extending the life of thermionic emitters, especially emitters of X-ray tubes.
Bei Röntgenröhren wird die Intensität der Strahlung durch die angelegte Hochspannung und den Heizstrom des Emitters an der Kathode bestimmt. Beim ersten Betrieb der Röntgenröhre werden diese Parameter abgeglichen, indem bei vorgegebener Hochspan nung für den gewünschten Röhrenstrom der notwendige Heizstrom eingestellt wird. Die bei der Fertigung der Röntgenröhre bzw. der Röntgenanlage auftretenden Exemplarstreuungen werden da bei kompensiert.With X-ray tubes, the intensity of the radiation is determined by the applied high voltage and the heating current of the emitter on the Determines cathode. The first time you use the X-ray tube adjusted these parameters by at a given high chip the required heating current for the desired tube current is set. The in the manufacture of the X-ray tube or the scatter of specimens occurring in the X-ray system are there at compensated.
Es hat sich gezeigt, daß mit zunehmender Betriebszeit der Röntgenröhre infolge Materialabdampfung an der Kathode der Querschnitt des durch Stromfluß aufgeheizten Emitters ab nimmt. Bei dem vorerwähnten "eingestellten" konstanten Röh renstrom führt dies zu einer immer größer werdenden Heiz leistung und damit zu einer zunehmenden Erhöhung der Emissi onstemperatur am Emitter der Röntgenröhre. Vor Beginn einer Röntgenaufnahme hat dieser Effekt einen erhöhten Stromfluß zur Folge, der zwar bei der Aufnahme durch die Stromregelung in wenigen Millisekunden auf das erforderliche Maß reduziert wird; in der Aufheizphase der Röntgenröhre verbleibt aber der geschilderte Nachteil, daß mit fortschreitender Betriebsdauer der Röntgenröhre der Emitter stets zu heiß betrieben wird.It has been shown that with increasing operating time the X-ray tube due to material evaporation at the cathode of the Cross section of the emitter heated by current flow takes. With the aforementioned "adjusted" constant tube renstrom this leads to an ever increasing heating performance and thus an increasing increase in emissi temperature at the emitter of the X-ray tube. Before starting one X-ray, this effect has an increased current flow as a result of the admission by the current control reduced to the required level in just a few milliseconds becomes; however, the X-ray tube remains in the heating phase Disadvantage described that as the operating time progresses the X-ray tube the emitter is always operated too hot.
Untersuchungen haben gezeigt, daß schon nach etwa zwei Drit teln der Standzeit einer Röntgenröhre der Emitter in der Auf heizphase um mehr als 50°C zu heiß betrieben wird. Da die Dauer der Aufheizzeit (sie kann zwischen 400 ms und einigen Sekunden betragen) in der Regel groß ist gegenüber der eigentlichen Aufnahmezeit, ist bei den Röntgenröhren derzei tiger Betriebsart somit mit einer verkürzten Lebensdauer zu rechnen.Studies have shown that after about two thirds the lifetime of an X-ray tube of the emitter in the opening heating phase is operated too hot by more than 50 ° C. Since the Duration of the heating-up time (it can be between 400 ms and a few Seconds) is usually large compared to that actual recording time is the current one with the X-ray tubes operating mode with a shorter service life count.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, demgegenüber eine Verbesserung zu erzielen und eine Maßnahme anzugeben, mit der sich die Lebensdauer einer Röntgenröhre verlängern läßt.The invention specified in claim 1 is on was based on achieving an improvement and specify a measure that extends the life of a X-ray tube can be extended.
Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, mit Hilfe von Meß werten aus der angelegten Hochspannung, des Heizstromes und des sich einstellenden Röhrenstromes, den Heizstrom in der Aufheizphase so einzustellen, daß die Emittertemperatur einen festgelegten Wert nicht überschreitet. Vorteilhafterweise wird der Heizstrom durch ständiges Erfassen der Meßwerte fortlaufend korrigiert. Die Vorrichtung enthält eine Heiz stromregeleinrichtung, in welcher die eingehenden Meßwerte verarbeitet werden und der einzustellende Heizstrom des Emit ters entsprechend einer gewünschten Heizkennlinie korrigiert wird. Vorteilhafterweise ist die Heizstromregeleinrichtung integraler Bestandteil einer Software die zur Steuerung der Röntgenröhre eingesetzt wird. Das Korrigieren des Heizstromes kann so auf relativ einfache Weise durchgeführt werden, z. B. in regelmäßigen Abständen oder bei Servicearbeiten.According to the invention it is proposed to do this with the help of measuring value from the applied high voltage, the heating current and of the tube current, the heating current in the Set the heating phase so that the emitter temperature is one does not exceed the specified value. Advantageously the heating current is obtained by constantly recording the measured values continuously corrected. The device contains a heater current control device in which the incoming measured values processed and the heating current of the Emit to be set corrected according to a desired heating curve becomes. The heating current control device is advantageous an integral part of software used to control the X-ray tube is used. Correcting the heating current can be carried out in a relatively simple manner, for. B. at regular intervals or during service work.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird ein Temperaturan stieg mit zunehmender Betriebszeit verhindert, so daß sich die Standzeit des Emitters und damit der Röntgenröhre be trächtlich erhöhen läßt. Versuche haben gezeigt, daß sich bei einer konstant gehaltenen Temperatur in der Aufheizphase eine Verlängerung der Lebensdauer der Röntgenröhre um mehr als 30% erzielen läßt.By the measure according to the invention a Temperaturan prevented with increasing operating time, so that the service life of the emitter and thus the X-ray tube can be increased dramatically. Experiments have shown that at a constant temperature during the heating phase Extend the life of the x-ray tube by more than 30% can be achieved.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigen: The invention is based on the drawing he he purifies. Show it:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Regeleinrichtung für eine Röntgenröhre, Fig. 1 is a schematic diagram of a control device for an X-ray tube,
Fig. 2 ein Diagramm mit zwei Heizkennlinien zur Erläuterung des Temperaturanstiegs des Emitters in der Aufheiz phase Fig. 2 is a diagram with two heating curves to explain the temperature rise of the emitter in the heating phase
In Fig. 1 ist mit 1 eine Röntgenröhre schematisch darge stellt, deren Anode mit 2 und deren den Emitter enthaltende Kathode mit 3 bezeichnet sind. Mit 4 ist eine Heizstrom regeleinrichtung bezeichnet, in der als Eingangsgrößen die Istwerte von Heizspannung UH, Heizstrom IH sowie Anodenstrom IA eingehen. Aus den eingehenden Meßwerten errechnet die Heizstromregeleinrichtung 4 einen Sollwert IHSoll für den Heizstrom. Dieser Wert liegt, je nach Betriebsdauer der Rönt genröhre, innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgröße, wie an hand des Diagramms von Fig. 2 erläutert wird.In Fig. 1, 1 is an X-ray tube schematically Darge, the anode with 2 and the cathode containing the emitter are designated 3. 4 with a heating current control device is referred to, in which the actual values of heating voltage U H , heating current I H and anode current I A are received as input variables. The heating current control device 4 calculates a setpoint I HSoll for the heating current from the incoming measured values. Depending on the operating time of the X-ray tube, this value lies within a predetermined tolerance variable, as will be explained with reference to the diagram in FIG. 2.
In Fig. 2 ist der Temperaturanstieg (T) in Abhängigkeit von der Aufheizzeit (t) für zwei Emitter dargestellt, einerseits für einen neuen Emitter (Eneu) und andererseits für einen älteren Emitter (Ealt) dessen Betriebszeit etwa in der End phase der Lebensdauer einer Röntgenröhre liegt. Legt man bei spielsweise eine max. tolerierbare Emissionstemperatur (Ttol) in der Aufheizphase mit 2600°C zugrunde, so wird die neu eingestellte Röntgenröhre sich dieser max. tolerierbaren Tem peratur annähern, während bei der älteren Röhre die Emis sionstemperatur weit über diese Grenze hinausschwingt, was bedeutet, daß der Emitter in der Aufheizphase zu heiß betrie ben wird. Das Überschwingen kann bei Röhren die sich dem Ende ihrer normalen Lebensdauer zuneigen, weit über 50°C betra gen. Der Temperaturanstieg kann u. U. bis zu 200°C betragen. Die schraffierte Fläche zeigt die überhöhte Wärme die der Emitter ausgesetzt ist.In Fig. 2 the temperature rise (T) is shown as a function of the heating time (t) for two emitters, on the one hand for a new emitter (E new ) and on the other hand for an older emitter (E old ) whose operating time is approximately in the end phase of X-ray tube life. For example, if you put a max. tolerable emission temperature (T tol ) in the heating phase at 2600 ° C, the newly set X-ray tube will cope with this max. approximate tolerable temperature, while in the older tube the emission temperature swings far beyond this limit, which means that the emitter is operated too hot in the heating phase. The overshoot can be far above 50 ° C for tubes that are nearing the end of their normal service life. U. up to 200 ° C. The hatched area shows the excessive heat to which the emitter is exposed.
Wenn, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, der Heizstrom IHsoll auf einem niedrigeren Niveau gehalten wird, bleibt auch bei längerer Betriebszeit die Emissionstemperatur unterhalb der max. tolerierbaren Temperatur (Ttol). Die Regelung kann dabei so eingestellt werden, daß der Temperaturanstieg dem einer neuen Röhre entspricht (siehe Heizkennlinie für den Emitter Eneu).If, as proposed according to the invention, the heating current I Hsoll is kept at a lower level, the emission temperature remains below the max. tolerable temperature (T tol ). The control can be set so that the temperature rise corresponds to that of a new tube (see heating curve for the emitter E new ).
Die Heizstromregeleinrichtung 4 ist vorteilhafterweise so konzipiert, daß der Heizstrom fortlaufend korrigiert wird. Die Heizstromregelung wird somit nicht nur bei der Erstinbe triebnahme des Röntgengerätes sondern während des Aufnahmebe triebs angewendet. Auch eine periodische Erfassung der Meß werte, z. B. in bestimmten Serviceintervallen, ist denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung.The heating current control device 4 is advantageously designed so that the heating current is continuously corrected. The heating current control is thus used not only when the X-ray device is started for the first time but during operation. Periodic recording of the measured values, e.g. B. in certain service intervals is conceivable and is within the scope of the invention.
Die Heizkennlinie kann mit Vorteil integraler Bestandteil ei ner Software sein die zur Steuerung der Röntgenröhre einge setzt wird und in einer Röntgenanlage ohnehin vorhanden ist.The heating curve can advantageously be an integral part of the egg ner software be used to control the X-ray tube is set and is present in an X-ray system anyway.
Claims (4)
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|---|---|---|---|
| DE2000104987 DE10004987A1 (en) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | Method and device for extending the life of thermionic emitters |
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Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE10004987A1 (en) |
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- 2000-02-04 DE DE2000104987 patent/DE10004987A1/en not_active Ceased
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