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EP0022295B1 - Process for controlling the electric power applied to an x-ray tube with rotating anode - Google Patents

Process for controlling the electric power applied to an x-ray tube with rotating anode Download PDF

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Publication number
EP0022295B1
EP0022295B1 EP80200625A EP80200625A EP0022295B1 EP 0022295 B1 EP0022295 B1 EP 0022295B1 EP 80200625 A EP80200625 A EP 80200625A EP 80200625 A EP80200625 A EP 80200625A EP 0022295 B1 EP0022295 B1 EP 0022295B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
limit value
power
anode
ray tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP80200625A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0022295A1 (en
Inventor
Rudolf Ochmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH, Philips Gloeilampenfabrieken NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
Publication of EP0022295A1 publication Critical patent/EP0022295A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0022295B1 publication Critical patent/EP0022295B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/36—Temperature of anode; Brightness of image power

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the electrical power supplied to a rotating anode x-ray tube in an x-ray generator, wherein the respective anode plate temperature is continuously determined and compared with a first limit value, the electrical power supplied to the x-ray tube being lowered automatically when the anode plate temperature exceeds the first limit.
  • Such a method is essentially known from DE-OS 22 08 871. However, it is not the anode disk temperature that is determined (this is the temperature that the anode disk assumes when the heat supplied in the focal spot has been distributed at least approximately uniformly over the entire disk), but the temperature in the focal spot.
  • An analog computing circuit is provided to determine the temperature. A digital calculator could just as well be used for this; the temperature could also be determined by measurement.
  • the tube power is regulated so that the focal spot temperature just corresponds to the limit value.
  • this method does not take into account that, even if the focal spot temperature is constantly checked, the rotating anode bearing, which is connected to the anode disk via a shaft with a comparatively high thermal resistance, can assume temperatures that lead to bearing damage and thus to a shortened lifespan of the x-ray tube. Despite the monitoring of the focal spot temperature, the X-ray tube is therefore not always protected against overload.
  • DE-OS 20 31 590 it is known from DE-OS 20 31 590 to control a display device as a function of the anode temperature reached, determined with a Stralenmeßde probe, so that the remaining fraction of the permissible load of the cold X-ray tube is displayed.
  • known switching means such as limit switches, can be provided which switch on and off circuits which act on the current source when the limits in the switching device are exceeded or fallen short of, so that the tube always functions correctly.
  • this object is achieved according to the invention in that the power is automatically reduced to a predetermined constant fraction of the respective permissible power, in that the power is reduced in the recording pauses, in that the anode disk temperature has a second limit value above the first is compared and that the tube power is reduced to a second predetermined constant fraction, preferably the value zero, when the anode disk temperature exceeds the second limit value during a recording pause, that the temperature of the rotating anode bearings is continuously determined and compared with a third limit value and that the recording trigger is blocked as long as the determined storage temperature exceeds the third limit.
  • the electrical power supplied to the X-ray tube becomes automatic by automatic control of the actuators for the Tube current and possibly for the tube voltage - reduced to a fixed fraction of the permissible power.
  • the permissible power is the power with which the x-ray tube can just be operated at the temperature corresponding to the first limit value without the x-ray tube being overloaded by melting processes in the focal spot path.
  • the permissible output with a recording time of 0.1 s or less is 50 kW; if the recording time increases, then the permissible power is correspondingly lower — and likewise of course the fraction of this permissible power that is supplied to the x-ray tube when the anode disk temperature has exceeded the first limit value.
  • the power supplied to the X-ray tube is preferably automatically increased to the respectively permissible value — as in the case of the. known methods also '.
  • the introduction of a second limit value for the anode disk temperature ensures that the X-ray tube cannot be overloaded even by the reduced power.
  • the second limit value and the fraction to which the power is reduced must therefore be matched to one another in such a way that, at the second limit value, the X-ray tube can be loaded with the aforementioned fraction of the permissible power without damage occurring.
  • the temperature of the rotating anode bearings is also continuously determined and compared with a permissible storage temperature ensures that when the electrical power supplied per exposure is relatively low, the mean time value supplied to the X-ray tube during the individual exposures and fluoroscopy Power is relatively high - in this case, the second limit value of the anode disk temperature is usually not reached - the X-ray tube cannot be destroyed. In some cases, however, it can also happen that - before the bearing temperature reaches the third limit - the connection point (e.g. a solder joint) of the rotor with the shaft on which the anode plate is seated - exceeds a critical value. Then the temperature at this connection point must be monitored instead of the storage temperature. In both cases, this boils down to the fact that the electrical power supplied, averaged over a period of a few minutes, must not exceed a limit value.
  • the connection point e.g. a solder joint
  • the first limit value corresponds to the temperature, which the anode disk temperature approximates in the event of continuous exposure to an average fluoroscopic power of approximately 250 W.
  • This training assumes that the resilience of a tube - e.g. 50 kW (in 0.1 s or less) with a 50 kW tube - not the maximum permissible output with a cold anode disc is a higher load with a cold anode disc - but the power after a longer period of fluoroscopy, after which the anode disc may have reached a temperature of a few 100 ° C, is still permissible without damaging the anode disk.
  • the first limit value of the anode plate temperature is therefore 500 ° C. or higher, depending on whether the anode plate is roughened or blackened — in this case a greater output is emitted, so that the anode plate remains cooler or not.
  • the output is reduced by only lowering the tube current, the images taken with the power reduced in this way retain their character, but the exposure time is extended if the same blackening or the same mAs product is to be achieved.
  • An extension of the exposure time is necessary in many cases, e.g. for slice shots where a certain recording time is fixed but not allowed.
  • a development of the invention therefore provides that the power is reduced by increasing the voltage at the X-ray tube by a predeterminable fraction and at the same time reducing the tube current by three to five times this fraction.
  • the electrical power supplied to the X-ray tube is reduced, but not the dose rate generated by the X-ray tube.
  • the dose rate changes linearly with the tube current, but with the third to fifth power of the voltage, so that the tube current drop in relation to the dose rate is compensated for again by increasing the voltage on the X-ray tube. Since the dose rate thus remains approximately constant, it is possible in this case to work with the same exposure time even when there is a change in power; however, the recording character changes due to the change in the voltage on the X-ray tube.
  • FIG. 1 shows the various limit values of the temperature
  • FIG. 2 shows the block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention
  • Fig. 3 shows the temperature profile during a longer X-ray examination.
  • Tg1 denotes the first limit value of the anode disk temperature.
  • This anode plate temperature limit is the value that the anode disk temperature approaches asymptotically when it is subjected to a medium fluoroscopic power, for example 250w.
  • the usual X-ray tubes are designed in such a way that, at this limit value, they can still process the power for which they are intended (ie, for example, in the case of a 30 kW tube for 0.1 s or less 30 kW), without overloading.
  • the second limit is designated T g2 .
  • the X-ray tube is not overloaded if the anode disk temperature corresponds to this limit value and approximately 80% of the electrical power permissible at the first limit value of the anode disk temperature is supplied to the X-ray tube.
  • T a2 denotes the profile of the anode disk temperature, which results when the X-ray tube is continuously supplied with the electrical power which is still permissible without leading to the destruction of the tube bearings. It strives for a limit value T gl that lies between the first limit value Tg 1 and the second limit value Tg 2 . In a typical X-ray tube without roughening or blackening of the anode disk or rotor surfaces, the latter two limit values are 780 ° or 1050 ° C. With T, the course of the temperature is given which occurs in the bearing when the X-ray tube is subjected to the mentioned power. In this case, the storage temperature strives asymptotically to a limit value T 1.
  • the X-ray recording is carried out with the full power permissible for this temperature. If the anode disc temperature lies between the limit values T g1 and T g2 in a recording pause, the power is reduced, that is to say the control elements for the tube voltage and the tube current are controlled in such a way that the electrical power which can be set with them is just 80% of the permissible value below the limit value T. electrical power. If the determined anode disk temperature falls below the first limit value again during the pause, the electrical power that can be supplied is increased to the full value again. -If the anode disk temperature is above the second limit value during a pause, the recording is blocked until at least the temperature T g2 again is below.
  • FIG. 2 represents an X-ray generator for carrying out the method according to the invention.
  • a rotating anode X-ray tube 1 is connected to a high-voltage generator 2. This is connected to a low-voltage actuator 60 via a timer 30.
  • the electronically controlled heating circuit 5 receives its setpoint via line 8 from a function set 20 for the tube nomograms, which in turn receives the setting signals from the transmitters 14, 15, 16 arranged on the control panel 10 for inputting the recording parameters (tube voltage, tube current, recording time).
  • the function set is used in a known manner (DE-OS 21 58 865) to generate the tube loading nomograms for the different x-ray tubes and optionally for the different x-ray tubes and possibly for different focal spots within the individual x-ray tubes, but only for one image in each case. It therefore provides a signal which, in every instant, provides a signal for the X-ray tube and its focal spot to be used for a recording, which corresponds to the tube current permissible at that moment and thus the electrical power, and as a reference variable or as a setpoint on the Line 8 appears. On the one hand, this can be a signal that falls continuously after an initial time (0.1 s), corresponding to an X-ray image with continuously decreasing power, or a constant value, for example when a recording with constant current is set on the control panel 10.
  • the actual values of the tube current required for the tube current control are determined by a sensor I supplied, which is included in the high voltage generator.
  • the reference variable or the desired value is fed to line 8 via an amplifier 21 contained in the function generator 20 with a gain which can be set in stages. The gain of this amplifier remains constant during a recording.
  • the function generator determines the tube current required for this power, which decreases over time ("falling load"), and this value is passed via the amplifier 21 to line 8 for the reference variable of the tube current control circuit.
  • the size of the guide values also depends on the amplification of the amplifier 21 that is set in each case.
  • the gain of the amplifier 21 is controlled as a function of the temperature of the anode disk, the anode bearing and the X-ray tube housing.
  • the computing circuit 110 can consist of a network, of resistors and capacitors, which simulates the course of the anode temperature.
  • the arithmetic circuit 110 is supplied at its input 1 1 via a line 71, a signal corresponding to the instantaneous value of the X-ray tube respectively, and the supplied electric power in a recording and By - leuchtungspause has the value zero.
  • the signal is generated by a multiplier 70 which forms the product of the tube voltage (U) and tube current during the recording or the fluoroscopy.
  • the components used in the computing circuit 110 are dimensioned in accordance with the heat parameters of the anode disk of the X-ray tube; when using multiple X-ray tubes or an X-ray tube with multiple focal spots, these components can be switched accordingly.
  • the voltage that can be attacked at output 112 is an approximate representation of the respective anode disk temperature. It is given on the one hand on the input of a second computing circuit 120 for simulating the rotating anode storage temperature, the elements of which can also be adjusted to the thermal parameters of the X-ray tube, and on the other hand on the inputs of two comparison stages 40 and 41, which respond when the one supplied by computing circuit 110 Value corresponds to the first limit value (Tg,) or the second limit value (T g2 ).
  • the arithmetic circuit 120 is designed such that if a signal is continuously supplied via the line 71 which corresponds to the continuous power which is still permissible with regard to the heating of the bearing, the output signal of the arithmetic circuit 120 strives for a limit value which corresponds to the limit value T lg .
  • This signal present on line 122 is fed to the input of a further comparison device 42, which responds as soon as the mentioned limit value has been reached.
  • computing circuit 120 can contain an input 121, into which a current is fed each time the rotating anode is started or braked , which comprises the portion of the starting or braking power that is inductively transferred to the rotor.
  • a signal is supplied to the input of a third arithmetic circuit 130, which simulates the housing temperature, which corresponds to the thermal output resulting from the existing heat transfer resistances.
  • the arithmetic circuit 130 is connected to the arithmetic circuit 110 via the line 115 and receives from it a signal which corresponds to the heat output radiated from the anode disk.
  • the output of the computing circuit 130 for the housing temperature is connected to the input of a fourth comparison stage 43.
  • the ambient temperature can be simulated by an optionally adjustable voltage source, which in the simplest case can be realized by a suitable tens diode.
  • the output of the computing circuit 130 is connected to a fourth comparison stage 43, which responds when the voltage at the output corresponds to a predeterminable limit value of the housing temperature.
  • the computing circuit 130 can be replaced by a suitable temperature sensor, which measures the housing temperature.
  • the computing circuits 110 and 120 could also be replaced by temperature sensors that measure the anode disk temperature or the bearing temperature, but such a measurement is much more difficult than the simulation or the calculation of the corresponding temperatures.
  • the outputs 45, 46, 47 and 48 of the comparison stages 40, 41, 42 and 43 are connected to control inputs of the function generator 20 and control the gain of the amplifier 21 with adjustable gain via a suitable linking network.
  • This control which is only effective in the recording pauses *, takes place so that the sales. strengthening is set to zero when little least one of the comparison stages 41, 42 or 43 has addressed, ie when the anode plate temperature has exceeded the second limit value Tg 2 , when the bearing temperature has exceeded its limit value and / or when the limit temperature of the housing has been exceeded.
  • the gain of the adjustable amplifier 21 is set to 80%. This means that the reference variable for the tube current is reduced to 80% of the value which would still be permissible below the first limit value given the setting on the control panel 10 and the load capacity of the X-ray tube.
  • the recording time is changed at the same time, and the time switch 30 and the display 13 on the control panel are set to the changed value of the recording time via the signal connection 32. At the same time, for example by flashing this display or by another signal, the user can be signaled that the power is reduced.
  • the gain is 100% of a nominal value, ie the reference value or setpoint value provided by the function value corresponds to a tube current in which the power of the X-ray tube is fully utilized.
  • a fast simulation in time-lapse operation is started with the aid of a second simulation network.
  • the second network 200 also has three computing circuits 210, 220, 230, the structure of which is identical to that of the computing circuits 110, 120 and 130, but whose time constant differs from that of the computing circuits 110, 120 and 130 by a constant factor , which is significantly larger than 1. If one of the comparison stages corresponds to 40 to 43, a fast simulation cycle begins, in which the computing circuits are set to the (real time) temperatures determined by computing circuits 110, 120 and 130 via the voltage sequence 112, 122, 132 and then simulate the cooling process.
  • the comparators 40 to 43 are shaded on the outputs of the fast simulation network 200 via switches a 1 to a 3 .
  • a gate is opened in the circuit 50, through which a generator with a frequency matched to the time-lapse factor generates a waiting time counter with display 17 on the loading. the console counts up.
  • the waiting time counter contains the waiting time which is required in order to be able to carry out a recording again with 100% of the power.
  • the waiting time counter is counted down again in real time so that the current waiting time is displayed at every moment.
  • the simulation network 100, the fast simulation network 200, the comparison stages 40... 43 and the function generator 20 are advantageously implemented with the aid of a microprocessor.
  • the calculation of the different temperatures in real-time and time-lapse operation is particularly simple, because for time-lapse operation, the calculation steps only have to be carried out in faster succession than corresponds to the time increment used for real-time calculation of the temperatures; the time increment can also be chosen larger for the time-lapse simulation.
  • FIG 3 shows the temperature T over time . on the anode disk and the temperature (T,) on the bearing of a rotating anode X-ray tube during a typical X-ray examination.
  • T a anode disk rises almost abruptly (in reality the temperature increase per unit of time is proportional to the instantaneous value of the power supplied to the X-ray tube), the level of this jump depending on the energy supplied during an exposure. It can be seen that the temperature of the anode disk decreases approximately exponentially during the recording pauses, but much more slowly than it increases during a recording.
  • the temperature of the anode disk exceeds both the first and the second limit values Tg 1 and Tg Z, respectively.
  • the comparison stages 40 and 41 therefore respond, and a fast simulation cycle is triggered, and the user is shown on the control panel on the display 17 how long he has to wait until he can carry out a recording again at full power.
  • the comparison stage 41 After the anode disk temperature has fallen below the second limit value Tg 2 , the comparison stage 41 returns to the idle state, that is to say the exposure lock is released and only the comparison stage 40 is effective, so that an exposure can be carried out from there, even if to 80%. reduced performance.
  • the storage temperature T changes in Compared to the anode disc temperature due to the existing heat transfer resistance between the anode disc and the bearings only relatively slowly exceeds the storage temperature limit T lg after the end of the sixth recording (the comparison stage 42 is also responsive) and its temperature then rises even up to a maximum of without electrical power being supplied to the X-ray tube during this time. Therefore, the limit value Tg of the storage temperature must be selected slightly below the maximum permissible storage temperature. After the anode disk temperature T a has fallen below the second limit value again, the comparison stage 41 returns to its original state, but the comparison stage 42 then remains in the response state.
  • the comparison stage 42 has a hysteresis behavior, ie if it only returns to its original state at a storage temperature which is below the limit value T I9 . Then several X-ray images can be taken again without the comparison stage 42 responding because the limit temperature has been reached.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der einer Drehanoden-Röntgenröhre in einem Röntgengenerator zugeführten elektrischen Leistung, wobei die jeweilige Anodenscheibentemperatur fortlaufend ermittelt wird und mit einem ersten Grenzwert verglichen wird, wobei die der Röntgenröhre zugeführte elektrische Leistung selbstättig abgesenkt wird, wenn die Anodenscheibentemperatur den ersten Grenzwert überschreitet.The invention relates to a method for controlling the electrical power supplied to a rotating anode x-ray tube in an x-ray generator, wherein the respective anode plate temperature is continuously determined and compared with a first limit value, the electrical power supplied to the x-ray tube being lowered automatically when the anode plate temperature exceeds the first limit.

Ein solches Verfahren ist im wesentlichen aus der DE-OS 22 08 871 bekannt. Allerdings wird dabei nicht die Anodenscheibentemperatur ermittelt (das ist die Temperatur, die die Anodenscheibe annimmt, wenn sich die im Brennfleck zugeführte Wärme wenigstens annähernd gleichmäßig auf die ganze Scheibe verteilt hat), sondern die Temperatur im Brennfleck. Zur Ermittlung der Temperatur ist dabei ein analoger Rechenkreis vorgesehen. Ebensogut könnte ein digitaler Rechner dafür verwendet werden; auch könnte die Temperatur durch Messung ermittelt werden.Such a method is essentially known from DE-OS 22 08 871. However, it is not the anode disk temperature that is determined (this is the temperature that the anode disk assumes when the heat supplied in the focal spot has been distributed at least approximately uniformly over the entire disk), but the temperature in the focal spot. An analog computing circuit is provided to determine the temperature. A digital calculator could just as well be used for this; the temperature could also be determined by measurement.

In dem Augenblick, in dem bei dem bekannten Verfahren die Brennflecktemperatur den Grenzwert erreicht hat, wird die Röhrenleistung so geregelt, daß die Brennflecktemperatur gerade dem Grenzwert entspricht. Als Folge des automatischen Herabsetzens der Leistung während der Aufnahme ergeben sich in diesem Grenzbereich der Belastung ständig ändernde Aufnahmezeiten bei demselben Objekt, und es ist keine Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Bewegungsschärfe des Objektes erzielbar. Außerdem berücksichtigt dieses Verfahren nicht, daß auch dann, wenn die Brennflecktemperatur ständig kontrolliert wird, das Drehanodenlager, das über eine Welle mit vergleichsweise hohem Wärmewiderstand mit der Anodenscheibe verbunden ist, Temperaturen annehmen kann, die zu Lagerschäden und damit zu verkürzter Lebensdauer der Röntgenröhre führen. Trotz der Uberwachung der Brennflecktemperatur ist die Röntgenröhre also nicht in jedem Fall gegen Überlastung gesichert.At the moment when the focal spot temperature has reached the limit value in the known method, the tube power is regulated so that the focal spot temperature just corresponds to the limit value. As a result of the automatic reduction of the power during the recording, there are constantly changing recording times for the same object in this limit range of the load, and it is not possible to reproduce the sharpness of movement of the object. In addition, this method does not take into account that, even if the focal spot temperature is constantly checked, the rotating anode bearing, which is connected to the anode disk via a shaft with a comparatively high thermal resistance, can assume temperatures that lead to bearing damage and thus to a shortened lifespan of the x-ray tube. Despite the monitoring of the focal spot temperature, the X-ray tube is therefore not always protected against overload.

Das gleiche gilt für das aus der DE-AS 1 050 458 bekannte Verfahren, bei dem die noch zulässige weitere Belastung einer Röntgenröhre auf einen Bruchteil des für die kalte Röntgenröhre aufgrund ihrer Kenntafel oder ihres Diagramms zulässigen Belastungswertes festgelegt wird, sobald die Brennflecktemperatur den Grenzwert erreicht hat.The same applies to the method known from DE-AS 1 050 458, in which the still permissible further loading of an x-ray tube is set to a fraction of the loading value permissible for the cold x-ray tube on the basis of its identification plate or its diagram as soon as the focal spot temperature reaches the limit value Has.

Weiterhin iest es aus der DE-OS 20 31 590 bekannt, eine Anzeigevorrichtung in Abhängigkeit von der erreichten, mit einer Stralenmeßsonde ermittelten Anodentemperatur so zu steuern, daß der verbleibende Bruchteil der zulässigen Belastung der kalten Röntgenröhre angezeigt wird. Der Benutzer ist dabei aber gezwungen, die Aufnahmeparameter seiner nächsten Aufnahme zum Vergleich umzurechnen in prozentuale Belastung und seine Parameter unter Berücksichtigung der forgegebenen Grenzen neu einzustellen, was für den Routinebetrieb zu aufwendig und zeitrabend ist. Dabei können auch an sich bekannte Schaltmittel, etwa Grenzwertschalter, vorgesehen sein, die bei Über- oder Unterschreiten einstellbarer Begrenzungen im Schaltgerät Stromkreise ein- und ausschalten, die auf die Stromquelle einwirken, so daß stets korrekte Funktion der Röhre gewährleistet ist.Furthermore, it is known from DE-OS 20 31 590 to control a display device as a function of the anode temperature reached, determined with a Stralenmeßde probe, so that the remaining fraction of the permissible load of the cold X-ray tube is displayed. However, the user is forced to convert the recording parameters of his next recording into percentages for comparison and to reset his parameters taking into account the limits that have been assigned, which is too complex and time-consuming for routine operation. In this case, known switching means, such as limit switches, can be provided which switch on and off circuits which act on the current source when the limits in the switching device are exceeded or fallen short of, so that the tube always functions correctly.

Aus der Zeitschrift "Electromedica" Band 46, Nr. 3 (1978), Seite 44, ist est ebenfallfs bekannt, die Lagertemperatur zu überwachenFrom the magazine "Electromedica" Volume 46, No. 3 (1978), page 44, it is also known to monitor the storage temperature

Schließlich ist es aus der DE-OS 23 45 947 bekannt, durch Simulation oder Messung der Anodentemperatur und durch Schnellsimulation der Abkühlung der Anodenscheibe dem Benutzer die Wartezeit anzuzeigen, die nach dem Überschreiten eines Anodentemperatur-Grenzwertes abgewartet werden muß, bevor die nächste Aufnahme ohne Gefahr für die Anodenscheibe ausgelöst werden kann. Auch hier wie in allen anderen vorgenannten Fällen kann aber nicht verhindert werden, daß die Röntgenröhre überlastet wird, wenn die ihr zugeführte mittlere Leistung zu hoch wird, weil dabei der Grenzwert der Anodenscheibentemperatur u.U. gar nicht erreicht wird, obwohl die Lagertemperatur zu hoch ist.Finally, it is known from DE-OS 23 45 947 to indicate to the user, by simulation or measurement of the anode temperature and by rapid simulation of the cooling of the anode disk, the waiting time which has to be waited for after an anode temperature limit value has been exceeded before the next picture is taken without risk can be triggered for the anode disk. Here too, as in all the other aforementioned cases, it cannot be prevented that the X-ray tube is overloaded if the mean power supplied to it becomes too high, because the limit value of the anode disk temperature may be is not reached at all, although the storage temperature is too high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verfahren anzugeben, das eine Überlastung der Röntgenröhre wirksam ausschließt und das bei der Aufnahme eines Objektes reproduzierbare Aufnahmezeiten ergibt.It is therefore an object of the present invention to provide a method which effectively rules out overloading the x-ray tube and which results in reproducible recording times when recording an object.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leistung selbsttätig auf einen vorgegebenen konstanten Bruchteil der jeweils zulässigen Leistung abgesenkt wird, daß die Leistungsabsenkung in den Aufnahmepausen erfolgt, daß die Anodenscheibentemperatur mit einem zweiten oberhalb des ersten liegenden Grenzwert verglichen wird und daß die Röhrenleistung auf einen zweiten vorgegebenen konstanten Bruchteil, vorzugsweise den Wert Null, abgesenkt wird, wenn in einer Aufnahmepause die Anodenscheibentemperatur den zweiten Grenzwert überschreitet, daß weiter die Temperatur der Drehanoden-Lager fortlaufend ermittelt wird und mit einem dritten Grenzwert verglichen wird und daß die Aufnahmeauslösung blockiert wird, solange die ermittelte Lagertemperatur den dritten Grenzwert überschreitet.Starting from a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the power is automatically reduced to a predetermined constant fraction of the respective permissible power, in that the power is reduced in the recording pauses, in that the anode disk temperature has a second limit value above the first is compared and that the tube power is reduced to a second predetermined constant fraction, preferably the value zero, when the anode disk temperature exceeds the second limit value during a recording pause, that the temperature of the rotating anode bearings is continuously determined and compared with a third limit value and that the recording trigger is blocked as long as the determined storage temperature exceeds the third limit.

Dabei wird also die der Röntgenröhre zugeführte elektrische Leistung selbsttätig-durch automatische Steuerung der Stellglieder für den Röhrenstrom und gegebenenfalls für die Röhrenspannung-auf einen festen Bruchteil der jeweils zulässigen Leistung abgesenkt. Die zulässige Leistung ist diejenige Leistung, mit der die Röntgenröhre bei der dem ersten Grenzwert entsprechenden Temperatur gerade noch betrieben werden kann, ohne daß die Röntgenröhre-durch Anschmelzvorgänge in der Brennfleckbahn-überlastet wird. Bei einer 50 kW-Röhre beträgt die zulässige Leistung bei einer Aufnahmedauer von 0,1 s oder weniger 50 kW; nimmt die Aufnahmedauer zu, dann wird die zulässige Leistung entsprechend geringer-und ebenso natürlich der Bruchteil dieser zulässigen Leistung, der der Röntgenröhre zugeführt wird, wenn die Anodenscheibentemperatur den ersten Grenzwert überschritten hat.Thus, the electrical power supplied to the X-ray tube becomes automatic by automatic control of the actuators for the Tube current and possibly for the tube voltage - reduced to a fixed fraction of the permissible power. The permissible power is the power with which the x-ray tube can just be operated at the temperature corresponding to the first limit value without the x-ray tube being overloaded by melting processes in the focal spot path. With a 50 kW tube, the permissible output with a recording time of 0.1 s or less is 50 kW; if the recording time increases, then the permissible power is correspondingly lower — and likewise of course the fraction of this permissible power that is supplied to the x-ray tube when the anode disk temperature has exceeded the first limit value.

Die Leistungsabsenkung erfolgt nicht während einer Aufnahme, sondern in den Aufnahmepausen. Beginnt die nächste Aufnahme erste, nachdem die Anodenscheibentemperatur den ersten Grenzwert wider unterschritten hat, dann wird vorzugsweise die der Röntgenröhre zugeführte Leistung selbsttätig auf den jeweils zulässigen Wert heraufgesetzt-wie bei den . bekannten Verfahren auch'. Die einführung eines zweiten Grenzwertes für die Anodenscheibentemperatur stellt sicher, daß die Röntgenröhre auch durch die herabgesetzte Leistung nicht überlastet werden kann. Der zweite Grenzwert und der Bruchteil, auf den die Leistung abgesenkt wird, müssen also so aufeinander abgestimmt sein, daß bei dem zweiten Grenzwert die Röntgenröhre mit dem erwähnten Bruchteil der zulässigen Leistung belastet werden kann, ohne daß dabei eine Beschädigung eintritt.The reduction in output does not take place during an admission, but in the admission breaks. If the next recording begins after the anode disk temperature has fallen below the first limit value again, then the power supplied to the X-ray tube is preferably automatically increased to the respectively permissible value — as in the case of the. known methods also '. The introduction of a second limit value for the anode disk temperature ensures that the X-ray tube cannot be overloaded even by the reduced power. The second limit value and the fraction to which the power is reduced must therefore be matched to one another in such a way that, at the second limit value, the X-ray tube can be loaded with the aforementioned fraction of the permissible power without damage occurring.

Dadurch, daß auch die Temperatur der Drehanoden-Lager fortlaufend ermittelt und mit einer zulässigen Lagertemperatur verglichen wird, wird sichergestellt, daß dann, wenn die pro Aufnahme zugeführte elektrische Leistung relativ niedrig ist, der zeitliche Mittelwert der der Röntgenröhre bei den einzelnen Aufnahmen und Durchleuchtungen zugeführten Leistung aber relativ hoch ist-in diesem Fall wird der zweite Grenzwert der Anodenscheibentemperatur meist nicht erreicht-die Röntgenröhre nicht zerstört werden kann. In einigen Fällen kann es aber auch vorkommen, daß-bevor die Lagertemperatur den dritten Grenzwert erreicht-die Verbindungsstelle (z.B. eine Lötstelle) des Rotors mit der Welle auf der die Anodenscheibe sitzt-einen kritischen Wert überschreitet. Dann muß statt der Lagertemperatur die Temperatur-an dieser Verbindungsstelle überwacht werden. In beiden Fällen läuft dies darauf hinaus, daß die zugeführte elektrische Leistung-gemittelt über einen Zeitraum von einigen Minuten-einen Grenzwert nicht überschreiten darf.The fact that the temperature of the rotating anode bearings is also continuously determined and compared with a permissible storage temperature ensures that when the electrical power supplied per exposure is relatively low, the mean time value supplied to the X-ray tube during the individual exposures and fluoroscopy Power is relatively high - in this case, the second limit value of the anode disk temperature is usually not reached - the X-ray tube cannot be destroyed. In some cases, however, it can also happen that - before the bearing temperature reaches the third limit - the connection point (e.g. a solder joint) of the rotor with the shaft on which the anode plate is seated - exceeds a critical value. Then the temperature at this connection point must be monitored instead of the storage temperature. In both cases, this boils down to the fact that the electrical power supplied, averaged over a period of a few minutes, must not exceed a limit value.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste Grenzwert der Temperatur entspricht, der sich die Anodenscheibentemperatur bei andauernder Beaufschlagung mit einer mittleren Durchleuchtungsleistung von etwa 250 W annähert. Diese Weiterbildung geht davon aus, daß die Belastbarkeit einer Röhre-z.B. 50 kW (in 0,1 s oder weniger) bei einer 50 kW-Röhre-nicht die maximal zulässige Leistung bei kalter Anodenscheibe istbei kalter Anodenscheibe wäre eine höhere Belastung möglich-, sondern die Leistung, die nach einer länger andauernden Durchleuchtung, wonach die Anodenscheibe eine Temperatur von einigen 100°C erreicht haben kann, gerade noch zulässig ist, ohne die Anodenscheibe zu beschädigen. Mithin liegt der erste Grenzwert der Anodenscheibentemperatur bei 500°C oder höher, je nachdem, ob die Anodenscheibe aufgerauht oder geschwärzt ist-in diesem Fall wird eine größere Leistung abgestrahlt, so daß die Anodenscheibe kühler bleibt-oder nicht.A further development of the invention provides that the first limit value corresponds to the temperature, which the anode disk temperature approximates in the event of continuous exposure to an average fluoroscopic power of approximately 250 W. This training assumes that the resilience of a tube - e.g. 50 kW (in 0.1 s or less) with a 50 kW tube - not the maximum permissible output with a cold anode disc is a higher load with a cold anode disc - but the power after a longer period of fluoroscopy, after which the anode disc may have reached a temperature of a few 100 ° C, is still permissible without damaging the anode disk. The first limit value of the anode plate temperature is therefore 500 ° C. or higher, depending on whether the anode plate is roughened or blackened — in this case a greater output is emitted, so that the anode plate remains cooler or not.

Wenn die Leistung dadurch abgesenkt wird, daß lediglich der Röhrenstrom abgesenkt wird, behalten die mit in dieser Weise abgesenkter Leistung aufgenommenen Bilder zwar ihren Charakter bei, jedoch verlängert sich die Belichtungsdauer, wenn die gleiche Schwärzung bzw. das gleiche mAs-Produkt erreicht werden soll. Eine Verlängerung der Belichtungsdauer ist in vielen Fällen, z.B. bei Schichtaufnahmen, bei denen eine bestimmte Aufnahmezeit fest vorgegeben ist, aber nicht zulässig. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, daß die Leistung dadurch abgesenkt wird, daß die Spannung an der Röntgenröhre um einen vorgebbaren Bruchteil erhöht und gleichzeitig der Röhrenstrom um das Drei- bis Fünffache dieses Bruchteils abgesenkt wird. Hierbei wird zwar die der Röntgenröhre zugeführte elektrische Leistung abgesenkt, nicht aber die durch die Röntgenröhre erzeugte Dosisleistung. Die Dosisleistung ändert sich nämlich linear mit dem Röhrenstrom, aber mit der dritten bis fünften Potenz der Spannung, so daß die Röhrenstromabsenkung in bezug auf die Dosisleistung durch die Erhöhung der Spannung an der Röntgenröhre wieder kompensiert wird. Da somit die Dosisleistung näherungsweise konstant bleibt, kann in diesem Fall auch bei einer Leistungsänderung mit der gleichen Belichtungszeit gearbeitet werden; allerdings ändert sich der Aufnahmecharakter infolge der Änderung der Spannung an der Röntgenröhre.If the output is reduced by only lowering the tube current, the images taken with the power reduced in this way retain their character, but the exposure time is extended if the same blackening or the same mAs product is to be achieved. An extension of the exposure time is necessary in many cases, e.g. for slice shots where a certain recording time is fixed but not allowed. A development of the invention therefore provides that the power is reduced by increasing the voltage at the X-ray tube by a predeterminable fraction and at the same time reducing the tube current by three to five times this fraction. Here, the electrical power supplied to the X-ray tube is reduced, but not the dose rate generated by the X-ray tube. The dose rate changes linearly with the tube current, but with the third to fifth power of the voltage, so that the tube current drop in relation to the dose rate is compensated for again by increasing the voltage on the X-ray tube. Since the dose rate thus remains approximately constant, it is possible in this case to work with the same exposure time even when there is a change in power; however, the recording character changes due to the change in the voltage on the X-ray tube.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen Fig. 1 die verschiedenen Grenzwerte de Temperatur, Fig. 2 das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens undThe invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. 1 shows the various limit values of the temperature, FIG. 2 shows the block diagram of an arrangement for carrying out the method according to the invention, and

Fig. 3 den Temperaturverlauf bei einer längeren Röntgenuntersuchung.Fig. 3 shows the temperature profile during a longer X-ray examination.

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der veYschiedenen Temperaturen. Dabei ist mit Tg1 der erste Grenzwert der Anodenscheibentemperatur bezeichnet. Dieser Grenzwert der Anodenscheibentemperatur ist der Wert, dem sich die Anodenscheibentemperatur asymptotisch nähert, wenn sie mit einer mittleren Durchleuchtungsleistung, z.B. 250w, beaufschlagt wird. Die üblichen Röntgenröhren sind so ausgelegt, daß sie bei diesem Grenzwert die Leistung, für die sie bestimmt sind (d.h. z.B. bei einer 30 kW-Röhre für 0,1 s oder weniger 30 kW), noch ohne Überlastung verarbeiten können. Der zweite Grenzwert ist mit Tg2 bezeichnet. Er ist so bemessen, daß die Röntgenröhre nicht überlastet wird, wenn die Anodenscheibentemperatur diesem Grenzwert entspricht und der Röntgenröhre etwa 80% der bei dem ersten Grenzwert der Anodenscheibentemperatur zulässigen elektrischen Leistung zugeführt wird.1 shows the time course of the different temperatures. Tg1 denotes the first limit value of the anode disk temperature. This anode plate temperature limit is the value that the anode disk temperature approaches asymptotically when it is subjected to a medium fluoroscopic power, for example 250w. The usual X-ray tubes are designed in such a way that, at this limit value, they can still process the power for which they are intended (ie, for example, in the case of a 30 kW tube for 0.1 s or less 30 kW), without overloading. The second limit is designated T g2 . It is dimensioned such that the X-ray tube is not overloaded if the anode disk temperature corresponds to this limit value and approximately 80% of the electrical power permissible at the first limit value of the anode disk temperature is supplied to the X-ray tube.

Mit Ta2 ist der Verlauf der Anodenscheibentemperatur bezeichnet, der sich ergibt, wenn der Röntgenröhre ständig die elektrische Leistung zugeführt wird, die noch zulässig ist, ohne zu einer Zerstörung der Röhrenlager zu führen. Sie strebt einem Grenzwert Tgl zu, der zwischen dem ersten Grenzwert Tg1 und dem zweiten Grenzwert Tg2 liegt. Die beiden letztgenannten Grenzwerte betragen bei einer typischen Röntgenröhre ohne Aufrauhung oder Schwärzung der Anodenscheiben- oder Rotorflächen 780° bzw. 1050°C. Mit T, ist der Verlauf der Temperatur angegeben, die sich im Lager einstellt, wenn die Röntgenröhre mit der erwähnten Leistung beaufschlagt wird. Die Lagertemperatur strebt in diesem Fall asymptotisch einem Grenzwert T, zu. Wenn die Anodenscheibentemperatur bei Beginn einer Aufnahme dem Grenzwert Tg1 entspricht oder darunter liegt, wird die Röntgenaufnahme mit der vollen für diese Temperatur zulässigen Leistung durchgeführt. Liegt die Anodenscheibentemperatur in einer Aufnahmepause zwischen den Grenzwerten Tg1 und Tg2, dan wird die Leistung abgesenkt, d.h. die Stellgleider für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom werden so gesteuert, daß die mit ihnen einstellbare elektrische Leistung gerade 80% der unterhalb des Grenzwertes T zulässigen elektrischen Leistung beträgt. Sinkt die ermittelte Anodenscheibentemperatur in der Äufnahmepause wieder unter den ersten Grenzwert, wird die zuführbare elektrische Leistung wieder auf den vollen Wert erhöht.-Befindet sich die Anodenscheibentemperatur in einer Aufnahmepause oberhalb des zweiten Grenzwertes, wird die Aufnahme blockiert, bis zumindest die Temperatur Tg2 wieder unterschritten ist.T a2 denotes the profile of the anode disk temperature, which results when the X-ray tube is continuously supplied with the electrical power which is still permissible without leading to the destruction of the tube bearings. It strives for a limit value T gl that lies between the first limit value Tg 1 and the second limit value Tg 2 . In a typical X-ray tube without roughening or blackening of the anode disk or rotor surfaces, the latter two limit values are 780 ° or 1050 ° C. With T, the course of the temperature is given which occurs in the bearing when the X-ray tube is subjected to the mentioned power. In this case, the storage temperature strives asymptotically to a limit value T 1. If the anode disc temperature at the start of a recording corresponds to or is below the limit value T g1 , the X-ray recording is carried out with the full power permissible for this temperature. If the anode disc temperature lies between the limit values T g1 and T g2 in a recording pause, the power is reduced, that is to say the control elements for the tube voltage and the tube current are controlled in such a way that the electrical power which can be set with them is just 80% of the permissible value below the limit value T. electrical power. If the determined anode disk temperature falls below the first limit value again during the pause, the electrical power that can be supplied is increased to the full value again. -If the anode disk temperature is above the second limit value during a pause, the recording is blocked until at least the temperature T g2 again is below.

Man erkennt nun aus dem Diagramm der Fig. 1, daß nicht in jedem Fall, in dem die Anodenscheibentemperatur zwischen den Grenzwerten Tg1 und Tg2 liegt, eine Aufnahme―auch nicht mit reduzierter Leistung-erfolgen kann, weil es vorkommen kann, daß die Lagertemperatur den zulässigen Grenzwert erreicht hat, ohne daß die Anodenscheibentemperatur den zweiten Grenzwert überschritten hat. Bei der Erfindung wird durch die Ermittlung de Lagertemperatur und die Blockierung der Aufnahme, wenn der Grenzwert der Lagertemperatur erreicht wird, eine Überlastung der Röntgenröhre verhindert. Bei den bekannten Verfahren, bei denen die der Röntgenröhre zugeführte elektrische Leistung oberhalb eines Grenzwertes der Anodenscheibentemperatur selbsttätig abgesenkt wird, ist dies nicht der Fall, es sei denn, es wäre sichergestellt, daß die Anodenscheibentemperatur den zwischen den beiden Grenzwerten Tg1 und Tg2 liegenden Wert T , nicht. überschreiten kann; in diesem Fall würder aber die noch vorhandenen Belastungsreserven nicht voll ausgenutzt werden können.It can now be seen from the diagram in FIG. 1 that in every case in which the anode disk temperature lies between the limit values Tg 1 and Tg 2 , a recording ― cannot take place with reduced power either, because it can happen that the Storage temperature has reached the permissible limit value without the anode disk temperature exceeding the second limit value. In the invention, by determining the storage temperature and blocking the recording when the limit value of the storage temperature is reached, an overload of the x-ray tube is prevented. In the known methods in which the electrical power supplied to the x-ray tube is automatically reduced above a limit value of the anode plate temperature, this is not the case unless it would be ensured that the anode plate temperature lies between the two limit values T g1 and T g2 Value T, not. can exceed; in this case the remaining load reserves would not be able to be fully used.

Es ist nicht sinnvoll, den zweiten Grenzwert wesentlich höher anzusetzen, weil dann im Bereich zwischen diesen Grenzwerten die Leistung wesentlich stärker herabgesetzt werden muß (z.B. auf 50% der unterhalb des ersten Grenzwertes Tg1 zulässigen Leistung) und weil der vergrößerte Temperaturspielraum, innerhalb dessen Aufnahmen mit reduzierter Leistung ausgeführt werden könnten, praktisch nicht ausgenutzt werden kann, weil die Lagertemperatur im allgemeinen schon ihren Grenzwert erreicht hat, bevor der so erhöhte zweite Grenzwert erreicht ist.It does not make sense to set the second limit significantly higher, because then in the area between these limits the output has to be reduced significantly more (e.g. to 50% of the output permitted below the first limit value T g1 ) and because of the increased temperature range within its recordings could be carried out with reduced power, can not be practically exploited, because the storage temperature has generally already reached its limit value before the second limit value thus increased is reached.

Das Blockschaltbild in Fig. 2 stellt einen Röntgengenerator zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Eine Drehanodenröntgenröhre 1 ist an einen Hochspannungserzeuger 2 angeschlossen. Dieser ist über einen Zeitschalter 30 mit einem Niederspannungs-Stellglied 60 verbunden. Der elektronisch geregelte Heizkreis 5 erhält seinen Sollwert über die Leitung 8 aus einem Funktionsgebar 20 für die Röhrennomogramme, der seinerseits die Einstellsignale von den am Bedienpult 10 angeordneten Gebern 14, 15, 16 zur Eingabe der Aufnahmeparameter (Röhrenspannung, Röhrenstrom, Aufnahmezeit) erhält. Der Funktionsgebar dient in bekannter Weise (DE-OS 21 58 865) dazu, die Röhrenbelastungsnomogramme für die verscheidenen Röntgenröhren und gegebenenfalls für die verscheidenen Röntgenröhren und gegebenenfalls für unterschiedliche Brennflecke innerhalb der einzelnen Röntgenröhren zu erzeugen, aber nur jeweils für eine Aufnahme. Er liefert also ein Signal, das in jedem Augenblich für die bei einer Aufnahme zu benutzende Röntgenröhre und deren Brennfleck eine Signal liefert, das dem in. diesem Augenblick jeweils zulässigen Röhrenstrom und damit der elektrischen Leistung entspricht und das als Führungsgröße bzw. als Sollwert auf der Leitung 8 erscheint. Dabei kann es sich einerseits um ein nach einer Anfangszeit (0,1 s) stetig fallendes Signal handeln entsprechend einer Röntgenaufnahme mit stetig fallender Leistung oder um einen konstanten Wert, beispielsweise dann, wenn am Bedienpult 10 eine Aufnahme mit konstantem Strom eingestellt ist.The block diagram in FIG. 2 represents an X-ray generator for carrying out the method according to the invention. A rotating anode X-ray tube 1 is connected to a high-voltage generator 2. This is connected to a low-voltage actuator 60 via a timer 30. The electronically controlled heating circuit 5 receives its setpoint via line 8 from a function set 20 for the tube nomograms, which in turn receives the setting signals from the transmitters 14, 15, 16 arranged on the control panel 10 for inputting the recording parameters (tube voltage, tube current, recording time). The function set is used in a known manner (DE-OS 21 58 865) to generate the tube loading nomograms for the different x-ray tubes and optionally for the different x-ray tubes and possibly for different focal spots within the individual x-ray tubes, but only for one image in each case. It therefore provides a signal which, in every instant, provides a signal for the X-ray tube and its focal spot to be used for a recording, which corresponds to the tube current permissible at that moment and thus the electrical power, and as a reference variable or as a setpoint on the Line 8 appears. On the one hand, this can be a signal that falls continuously after an initial time (0.1 s), corresponding to an X-ray image with continuously decreasing power, or a constant value, for example when a recording with constant current is set on the control panel 10.

Die für die Röhrenstromregelung erforderlichen Ist-Werte des Röhrenstroms werden von einem Meßaufnehmer I geliefert, der im Hochspannungserzeuger enthalten ist. Die Führungsgröße bzw. der Sollwert wird an die Leitung 8 über einen im Funktionsgeber 20 enthaltenen Verstärker 21 mit stufig einstellbarer Verstärkung zugeführt. Die Verstärkung dieses Verstärkers bleibt während einer Aufnahme jeweils konstant.The actual values of the tube current required for the tube current control are determined by a sensor I supplied, which is included in the high voltage generator. The reference variable or the desired value is fed to line 8 via an amplifier 21 contained in the function generator 20 with a gain which can be set in stages. The gain of this amplifier remains constant during a recording.

Bei Betrieb des Röntgengenerators mit einem Belichtungsautomaten wird am Bedienpult 10 lediglich die Röhrenspannung eingestellt. Der Funktionsgeber bestimmt daraus und aus der Röhrenleistung den für diese Leistung erforderlichen, mit der Zeit abnehmenden Röhrenstrom ("fallende Last") und dieser Wert wird über den Verstärker 21 auf die Leitung 8 für die Führungsgröße des Röhrenstrom-Regelkreises gegeben. Die Führungswerte sind also außer von der Einstellgröße und der Röhrenleistung in ihrer Größe zusätzlich abhängig von der der jeweils eingestellten Verstärkung des Verstärkers 21.When the X-ray generator is operated with an automatic exposure device, only the tube voltage is set on the control panel 10. From this and from the tube power, the function generator determines the tube current required for this power, which decreases over time ("falling load"), and this value is passed via the amplifier 21 to line 8 for the reference variable of the tube current control circuit. In addition to the setting variable and the tube power, the size of the guide values also depends on the amplification of the amplifier 21 that is set in each case.

Das gleiche gilt in der Betriebsart "Zwei-Knopf-Technik", bei der außer der Röhrenspannung auch noch das mAs-Produkt eingestellt wird. Hier hängt aber zusätzlich auch die resultierende Aufnahmedauer von der Verstärkung ab. Dieser im Funktionsgeber 20 in bekannter Weise (DE-OS 27 21 535) gebildete Wert wird über die Leitung 21 einerseits der Anzeigeeinrichtung 13 am Bedienpult 10 vorgegeben und andererseits dem Zeitschalter 30 zugeführt.The same applies in the "two-button technology" mode, in which the mAs product is set in addition to the tube voltage. Here, however, the resulting recording time also depends on the gain. This value formed in the function generator 20 in a known manner (DE-OS 27 21 535) is specified via the line 21 on the one hand to the display device 13 on the control panel 10 and on the other hand fed to the timer 30.

Die Verstärkung des Verstärkers 21 wird in Abhängigkeit von der Temperatur der Anodenscheibe, des Anodenlagers und des Röntgenröhrengehäuses gesteuert.The gain of the amplifier 21 is controlled as a function of the temperature of the anode disk, the anode bearing and the X-ray tube housing.

Diese Temperaturen werden in der Einrichtung 100 ermittelt, die drei Rechenkreise 110, 120, 130 enthält. Der Rechenkreis 110 kann in bekannter Weise (DE-AS 1 050 458) aus einem Netzwerk, aus Widerständen und Kondensatoren bestehen, das den Verlauf der Anodentemperatur simuliert. Dazu wird dem Rechenkreis 110 an seinem Eingang 1 1 über eine Leitung 71 ein Signal zugeführt, das dem Momentanwert der der Röntgenröhre jeweils zugeführten elektrischen Leistung entspricht und das in einer Aufnahme- und Durch-leuchtungspause den Wert Null hat. Das Signal wird von einem Muitiplizierer 70 erzeugt, der das Produkt aus Röhrenspannung (U) und Röhrenstrom bei der Aufnahme oder der Durchleuchtung bildet. Die im Rechenkreis 110 verwendeten Bauelemente sind entsprechend den Wärmeparametern der Anodenscheibe der Röntgenröhre bemessen; bei Verwendung von mehreren Röntgenröhren oder einer Röntgenröhre mit mehreren Brennflecken sind diese Bauelemente entsprechend umschaltbar. Die am Ausgang 112 angreifbare Spannung ist ein angenähertes Abbild der jeweiligen Anodenscheibentemperatur. Sie wird einerseits auf dem Eingang eines zweiten Rechenkreises 120 zur Simulation der Drehanoden-Lagertemperatur gegeben, dessen Elemente ebenfalls auf die thermischen Parameter der Röntgenröhre einstellbar sind, und andererseits den Eingängen zweier Vergleichsstufen 40 bzw. 41, die ansprechen, wenn der vom Rechenkreis 110 gelieferte Wert dem ersten Grenzwert (Tg,) bzw. dem zweiten Grenzwert (Tg2) entspricht.These temperatures are determined in the device 100, which contains three computing circuits 110, 120, 130. In a known manner (DE-AS 1 050 458), the computing circuit 110 can consist of a network, of resistors and capacitors, which simulates the course of the anode temperature. For this purpose, the arithmetic circuit 110 is supplied at its input 1 1 via a line 71, a signal corresponding to the instantaneous value of the X-ray tube respectively, and the supplied electric power in a recording and By - leuchtungspause has the value zero. The signal is generated by a multiplier 70 which forms the product of the tube voltage (U) and tube current during the recording or the fluoroscopy. The components used in the computing circuit 110 are dimensioned in accordance with the heat parameters of the anode disk of the X-ray tube; when using multiple X-ray tubes or an X-ray tube with multiple focal spots, these components can be switched accordingly. The voltage that can be attacked at output 112 is an approximate representation of the respective anode disk temperature. It is given on the one hand on the input of a second computing circuit 120 for simulating the rotating anode storage temperature, the elements of which can also be adjusted to the thermal parameters of the X-ray tube, and on the other hand on the inputs of two comparison stages 40 and 41, which respond when the one supplied by computing circuit 110 Value corresponds to the first limit value (Tg,) or the second limit value (T g2 ).

Der Rechenkreis 120 ist so ausgelegt, daßwenn über die Leitung 71 andauernd ein Signal zugeführt wird, das der im Hinblick auf die Lagererwärmung noch zulässigen Dauerleistung entspricht-das Ausgangssignal des Rechenkreises 120 einem Grenzwert zustrebt, der dem Grenzwert Tlg entspricht. Dieses an der Leitung 122 anliegende Signal wird dem Eingang einer weiteren Vergleichseinrichtung 42 zugeführt, die anspricht, sobald der erwähnte Grenzwert erreicht ist.-Zusätzlich kann der Rechenkreis 120 einen Eingang 121 enthalten, in den bei jedem Anlauf oder Abbremsen der Drehanode ein Strom eingespeist wird, der den Anteil der Anlauf- bzw. Bremsleistung umfaßt, die induktiv auf den Rotor übertragen wird.The arithmetic circuit 120 is designed such that if a signal is continuously supplied via the line 71 which corresponds to the continuous power which is still permissible with regard to the heating of the bearing, the output signal of the arithmetic circuit 120 strives for a limit value which corresponds to the limit value T lg . This signal present on line 122 is fed to the input of a further comparison device 42, which responds as soon as the mentioned limit value has been reached. In addition, computing circuit 120 can contain an input 121, into which a current is fed each time the rotating anode is started or braked , which comprises the portion of the starting or braking power that is inductively transferred to the rotor.

Vom Ausgang des Rechenkreises 120 wird dem Eingang eines dritten Rechenkreises 130, der die Gehäusetemperatur simuliert, ein Signal zugeführt, das der bei den vorhandenen Wärmeübergangswiderständen sich ergebenden Wärmeleistung entspricht. Außerdem .ist der Rechenkreis 130 über die Leitung 115 mit dem Rechenkreis 110 verbunden und erhält von diesem ein Signal, das der von der Anodenscheibe abgestrahlten Wärmeleistung entspricht. Der Ausgang des Rechenkreises 130 für die Gehäusetemperatur ist mit dem Eingang einer vierten Vergleichsstufe 43 verbunden. Die Umgebungstemperatur kann dabei durch eine gegebenenfalls einstellbare Spannungsquelle simuliert werden, die im einfachsten Fall durch eine geeignete Zehner-Diode realisiert sein kann. Der Ausgang des Rechenkreises 130 ist mit einer vierten Vergleichsstufe 43 verbunden, die anspricht, wenn die Spannung am Ausgang einem vorgebbaren Grenzwert der Gehäusetemperatur entspricht.From the output of the arithmetic circuit 120, a signal is supplied to the input of a third arithmetic circuit 130, which simulates the housing temperature, which corresponds to the thermal output resulting from the existing heat transfer resistances. In addition, the arithmetic circuit 130 is connected to the arithmetic circuit 110 via the line 115 and receives from it a signal which corresponds to the heat output radiated from the anode disk. The output of the computing circuit 130 for the housing temperature is connected to the input of a fourth comparison stage 43. The ambient temperature can be simulated by an optionally adjustable voltage source, which in the simplest case can be realized by a suitable tens diode. The output of the computing circuit 130 is connected to a fourth comparison stage 43, which responds when the voltage at the output corresponds to a predeterminable limit value of the housing temperature.

Der Rechenkreis 130 kann durch einen geeigneten Temperaturfühler, der die Gehäusetemperatur mißt, ersetzt werden. Grundsätzlich könnten auch die Rechenkreise 110 und 120 durch Temperaturfühler ersetzt sein, die die Anodenscheibentemperatur bzw. die Lagertemperatur messen, doch ist eine derartige Messung wesentlich schwieriger als die Simulation bzw. die Berechnung der entsprechenden Temperaturen.The computing circuit 130 can be replaced by a suitable temperature sensor, which measures the housing temperature. In principle, the computing circuits 110 and 120 could also be replaced by temperature sensors that measure the anode disk temperature or the bearing temperature, but such a measurement is much more difficult than the simulation or the calculation of the corresponding temperatures.

Die Ausgänge 45, 46, 47 bzw. 48 der Vergleichsstufen 40, 41, 42 bzw. 43 sind mit Steuereingängen des Funktionsgebers 20 verbunden und steuern über ein geeignetes Verknüpfungsnetzwerk die Verstärkung des Verstärkers 21 mit einstellbarer Verstärkung. Diese Steuerung, die nur in den Aufnahmepausen wirksam* wird, erfolgt so, daß die Ver-. stärkung auf Null gesetzt wird, wenn wenigstens eine der Vergleichsstufen 41, 42 oder 43 angesprochen hat, d.h., wenn die Anodenscheibentemperatur den zweiten Grenzwert Tg2 überschritten hat, wenn die Lagertemperatur ihren Grenzwert überschritten hat und/oder wenn die Grenztemperatur des Gehäuses überschritten ist. Wenn hingegen nur die Vergleichsstufe 40 angesprochen hat, d.h., wenn die Anodenscheibentemperatur oberhalb des ersten Grenzwertes Tg1 liegt, ohne daß eine der drei anderen Vergleichsstufen 41, 42, 43 angesprochen hat, wird die Verstärkung des einstellbaren Verstärkers 21 auf 80% gesetzt. Dies bedeutet, daß die Führungsgröße für den Röhrenstrom auf 80% des Wertes herabgesetzt wird, der unterhalb des ersten Grenzwertes bei der gegebenen Einstellung am Bedienpult 10 und der gegebenen Belastbarkeit der Röntgenröhre noch zulässig wäre. Bei Zeitschalterbetrieb wird zugleich die Aufnahmedauer verändert und auf den veränderten Wert der Aufnahmedauer wird über die Signalverbindung 32 der Zeitschalter 30 und die Anzeige 13 am Bedienpult gesetzt. Zugleich kann-z.B. durch ein Aufblinken dieser Anzeige oder durch ein anderes Signal-dem Benutzer signalisiert werden, daß die Leistung reduziert ist. Wenn keine der vier Vergleichsstufen angesprochen hat, beträgt die Verstärkung 100% eines Nennwertes, d.h. der vom Funktionswert gelieferte Führungswert bzw. Sollwert entspricht einem Röhrenstrom, bei dem die Leistung der Röntgenröhre voll ausgenutzt wird.The outputs 45, 46, 47 and 48 of the comparison stages 40, 41, 42 and 43 are connected to control inputs of the function generator 20 and control the gain of the amplifier 21 with adjustable gain via a suitable linking network. This control, which is only effective in the recording pauses *, takes place so that the sales. strengthening is set to zero when little least one of the comparison stages 41, 42 or 43 has addressed, ie when the anode plate temperature has exceeded the second limit value Tg 2 , when the bearing temperature has exceeded its limit value and / or when the limit temperature of the housing has been exceeded. If, on the other hand, only the comparison stage 40 has responded, ie if the anode disk temperature is above the first limit value T g1 without one of the three other comparison stages 41, 42, 43 responding, the gain of the adjustable amplifier 21 is set to 80%. This means that the reference variable for the tube current is reduced to 80% of the value which would still be permissible below the first limit value given the setting on the control panel 10 and the load capacity of the X-ray tube. When the timer is operating, the recording time is changed at the same time, and the time switch 30 and the display 13 on the control panel are set to the changed value of the recording time via the signal connection 32. At the same time, for example by flashing this display or by another signal, the user can be signaled that the power is reduced. If none of the four comparison stages has responded, the gain is 100% of a nominal value, ie the reference value or setpoint value provided by the function value corresponds to a tube current in which the power of the X-ray tube is fully utilized.

Hat einer der Vergleicher 40 bis 43 eine Grenztemperaturüberschreitung festgestellt, so wird eine Schnellsimulation im Zeitrafferbetrieb, wie sie z.B. aus der DE-OS 23 45 947 bekannt ist, mit Hilfe eines zweiten Simulations-Netzwerkes gestartet. Das zweite Netzwerk 200 besitzt ebenfalls drei Rechenkreise 210, 220, 230, deren Aufbau mit dem Aufbau der Rechenkreise 110, 120 bzw. 130 identisch ist, deren Zeitkonstante sich jedoch von den derjenigen der Rechenkreise 110, 120 bzw. 130 um einen konstanten Faktor unterscheidet, der wesentlich größer ist als 1. Wenn eine der Vergleichsstufen 40 bis 43 entspricht, beginnt ein schneller Simulationszyklus, bei dem die Rechenkreise über die Spannungsfolge 112, 122, 132 auf die von den Rechenkreisen 110, 120 und 130 ermittelten (Realzeit) Temperaturen gesetzt werden und danach den Abkühlvorgang simulieren. Während dieser Zeitraffersimulation sind die Vergleicher 40 bis 43 über Schalter al bis a3 auf die Ausgänge des Schnellsimulations-Netzwerkes 200 geschattet. Zugleich mit dem Schnellsimulationszyklus wird in der Schaltung 50 ein Tor aufgesteuert, durch das ein Generator mit auf den Zeitrafferfaktor abgestimmter Frequenz einen Wartezeitzähler mit Anzeige 17 uuf dem Be-. dienpult hochzählt. Sobald im Schnellsimulations-Netzwerk 200 die Grenztemperaturen wieder unterschritten sind, enthält der Wartezeitzähler die Wartezeit, die erforderlich ist, um eine Aufnahme wieder mit 100% der Leistung durchführen zu können. Der Wartezeitzähler wird in Realzeit wieder heruntergezählt, so daß in jedem Augenblick die aktuelle Wartezeit angezeigt wird.If one of the comparators 40 to 43 has determined that the limit temperature has been exceeded, a fast simulation in time-lapse operation, as is known, for example, from DE-OS 23 45 947, is started with the aid of a second simulation network. The second network 200 also has three computing circuits 210, 220, 230, the structure of which is identical to that of the computing circuits 110, 120 and 130, but whose time constant differs from that of the computing circuits 110, 120 and 130 by a constant factor , which is significantly larger than 1. If one of the comparison stages corresponds to 40 to 43, a fast simulation cycle begins, in which the computing circuits are set to the (real time) temperatures determined by computing circuits 110, 120 and 130 via the voltage sequence 112, 122, 132 and then simulate the cooling process. During this time-lapse simulation, the comparators 40 to 43 are shaded on the outputs of the fast simulation network 200 via switches a 1 to a 3 . At the same time as the fast simulation cycle, a gate is opened in the circuit 50, through which a generator with a frequency matched to the time-lapse factor generates a waiting time counter with display 17 on the loading. the console counts up. As soon as the temperature drops below the limit temperatures again in the fast simulation network 200, the waiting time counter contains the waiting time which is required in order to be able to carry out a recording again with 100% of the power. The waiting time counter is counted down again in real time so that the current waiting time is displayed at every moment.

Mit Vorteil werden das Simulations-Netzwerk 100, das Schnellsimulations-Netzwerk 200, die Vergleichsstufen 40 ... 43 sowie der Funktionsgeber 20 mit Hilfe eines Mikroprozessors realisiert. Die Berechnung der verschiedenen Temperaturen im Realzeit- und im Zeitraffer-Betrieb ist dabei besonders einfach, weil zum Zeitraffer-Betrieb die Rechenschritte lediglich in schnellerer Folge durchgeführt werden müssen als es dem zur Realzeit-Berechnung der Temperaturen benutzten Zeitinkrement entspricht; das Zeitinkrement kann für die Zeitraffersimulation außerdem größer gewählt werden.The simulation network 100, the fast simulation network 200, the comparison stages 40... 43 and the function generator 20 are advantageously implemented with the aid of a microprocessor. The calculation of the different temperatures in real-time and time-lapse operation is particularly simple, because for time-lapse operation, the calculation steps only have to be carried out in faster succession than corresponds to the time increment used for real-time calculation of the temperatures; the time increment can also be chosen larger for the time-lapse simulation.

In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der Temperatur T. an der Anodenscheibe und der Temperatur (T,) am Lager einer Drehanoden-Röntgenröhre während einer typischen Röntgenuntersuchung dargestellt. Während jeder Aufnahme steigt die Temperatur Ta Anodenscheibe nahezu sprungartig an (in Wirklichkeit ist die Temperaturzunahme pro Zeiteinheit proportional zum Momentanwert der der Röntgenröhre zugeführten Leistung), wobei die Höhe dieses Sprunges von der während einer Aufnahme zugeführten Energie abhängt. Man erkennt, daß die Temperatur der Anodenscheibe während der Aufnahmepausen etwa exponentiell abnimmt, jedoch wesentlich langsamer, als sie während einer Aufnahme zunimmt. Bei der vierten Aufnahme überschreitet die Temperatur der Anodenscheibe sowohl den ersten als auch den zweiten Grenzwert Tg1 bzw. TgZ. Es sprechen daher die Vergleichsstufen 40 und 41 an, und es wird ein schneller Simulationszyklus ausgelöst, und dem Benutzer wird am Bedienpult an der Anzeige 17 angezeigt, wie lange er warten muß, bis er wieder eine Aufnahme mit voller Leistung durchführen kann. Nachdem die Anodenscheibentemperatur den zweiten Grenzwert Tg2 unterschritten hat, kehrt die Vergleichsstufe 41 in den Ruhezustand zurück, d.h. die Aufnahmesperre wird aufgehoben und es ist nur noch die Vergleichsstufe 40 wirksam, so daß von da an eine Aufnahme durchgeführt werden kannwenn auch mit auf 80% reduzierter Leistung. Nach der fünften Aufnahme, die mit 80% der Nennleistung durchgeführt wird, weil zu Beginn dieser Aufnahme der erste Grenzwert noch nicht unterschritten ist, steigt die Anodenscheibentemperatur wieder über den zweiten Grenzwert, so daß die Vergleichsstufe 41 anspricht, während die Vergleichsstufe 40 im Ansprechzustand bleibt. Bei der sechsten Aufnahme wird der zweite Grenzwert erneut deut- . lich überschritten, so daß die Aufnahme wiederum kurzzeitig blockiert bleibt (Vergleichsstufen 40 und 41 im Ansprechzustand).3 shows the temperature T over time . on the anode disk and the temperature (T,) on the bearing of a rotating anode X-ray tube during a typical X-ray examination. During each exposure, the temperature T a anode disk rises almost abruptly (in reality the temperature increase per unit of time is proportional to the instantaneous value of the power supplied to the X-ray tube), the level of this jump depending on the energy supplied during an exposure. It can be seen that the temperature of the anode disk decreases approximately exponentially during the recording pauses, but much more slowly than it increases during a recording. In the fourth exposure, the temperature of the anode disk exceeds both the first and the second limit values Tg 1 and Tg Z, respectively. The comparison stages 40 and 41 therefore respond, and a fast simulation cycle is triggered, and the user is shown on the control panel on the display 17 how long he has to wait until he can carry out a recording again at full power. After the anode disk temperature has fallen below the second limit value Tg 2 , the comparison stage 41 returns to the idle state, that is to say the exposure lock is released and only the comparison stage 40 is effective, so that an exposure can be carried out from there, even if to 80%. reduced performance. After the fifth recording, which is carried out at 80% of the nominal power, because at the beginning of this recording the temperature has not fallen below the anode plate, the temperature of the anode rises again above the second limit, so that the comparison stage 41 responds, while the comparison stage 40 remains in the response state . With the sixth recording, the second limit value is again clear. Lich exceeded, so that the recording again remains briefly blocked (comparison stages 40 and 41 in the response state).

Die Lagertemperatur T, ändert sich im Vergleich zu der Anodenscheibentemperatur aufgrund der vorhandenen Wärmeübergangswiderstände zwischen der Anodenscheibe und den Lagern nur relativ langsam Sie überschreitet den Lagertemperatur-Grenzwert Tlg nach dem Ende der sechsten Aufnahme (die Vergleichsstufe 42 spricht ebenfalls an) und ihre Temperatur steigt danach noch bis zu einem Maximum an, ohne daß der Röntgenröhre während dieser Zeit noch elektrische Leistung zugeführt wird. Deshalb muß der Grenzwert Tg der Lagertemperatur etwas unterhalb der maximal zulässigen Lagertemperatur gewählt sein. Nachdem die Anodenscheibentemperatur Ta den zweiten Grenzwert wieder unterschritten hat, kehrt die Vergleichsstufe 41 zwar wieder in ihren Ursprungszustand zurück, doch bleibt die Vergleichsstufe 42 dann noch im Ansprechzustand. Wenn die Lagertemperatur T, den Grenzwert Tlg wieder unterschritten hat, könnte grundsätzlich eine neue Aufnahme angefertigt werden, doch ist dies nicht sehr zweckmäßig, weil schon bei einer geringen Aufnahmeleistung der Grenzwert Tlg wieder überschritten wird. Deshalb ist es zweckmäßig, wenn die Vergleichsstufe 42 ein Hystereseverhalten aufweist, d.h., wenn sie erst bei einer Lagertemperatur, die unterhalb des Grenzwertes TI9 liegt, wider in ihren Ursprungszustand zurückkehrt. Dann können wieder mehrere Röntgenaufnahmen angefertigt werden, ohne daß die Vergleichsstufe 42 wegen Erreichens der Grenztemperatur anspricht.The storage temperature T changes in Compared to the anode disc temperature due to the existing heat transfer resistance between the anode disc and the bearings only relatively slowly exceeds the storage temperature limit T lg after the end of the sixth recording (the comparison stage 42 is also responsive) and its temperature then rises even up to a maximum of without electrical power being supplied to the X-ray tube during this time. Therefore, the limit value Tg of the storage temperature must be selected slightly below the maximum permissible storage temperature. After the anode disk temperature T a has fallen below the second limit value again, the comparison stage 41 returns to its original state, but the comparison stage 42 then remains in the response state. If the storage temperature T has again fallen below the limit value T lg , a new picture could in principle be taken, but this is not very expedient because the limit value T lg is exceeded again even with a low picture power. It is therefore expedient if the comparison stage 42 has a hysteresis behavior, ie if it only returns to its original state at a storage temperature which is below the limit value T I9 . Then several X-ray images can be taken again without the comparison stage 42 responding because the limit temperature has been reached.

Claims (7)

1. A process for controlling the electrical power applied to an X-ray tube with a rotating anode in an X-ray generator, the anode disc temperature being continuously determined and compared with a first limit value, the electrical power applied to the X-ray tube being automatically reduced when the anode disc temperature exceeds the first limit value, characterized in. that the power is automatically reduced to a predetermined constant fraction of the power permissible on each occasion, the power reduction taking place during the intervals between exposures, the anode disc temperature being compared with a second limit value which is higher than the first limit value (Tg,), the tube power being reduced to a second predetermined constant fraction, preferably the value zero, when the anode disc temperature exceeds the second limit value (Tg2) during an interval between exposures, the temperature of the rotating anode bearings being continuously determined in order to monitor the mean value with respect to time of the applied electrical power, said temperature being compared with a third limit value (Tg,), the start of an exposure being inhibited for as long as the bearing temperature determined exceeds the third limit value.
2. A method as claimed in Claim 1, characterized in that the first limit value corresponds to the temperature which is approximated by the anode disc temperature in the case of a load with an average fluoroscopic power of approximately 250 W for a prolonged period of time.
3. A method as claimed in any one of the preceding Claims, characterized in that the second limit value is higher than the temperature which is approximated by the anode disc when the latter is loaded for a prolonged period of time with a power at which the rotating anode bearings just reach the permissible bearing temperature.
4. A method as claimed in any one of the preceding Claims, characterized in that, when the first limit value is reached, the power is reduced to approximately 80% of the power permissible below the first limit value.
5. A method as claimed in any one of the preceding Claims, characterized in that the power is reduced by increasing the voltage on the X-ray tube by a predetermined fraction and by decreasing at the same time the tube current by three to five times this fraction.
6. A method as claimed in any one of the preceding Claims, characterized in that in addition the housing temperature of the X-ray source containing the X-ray with rotating anode is continuously determined and compared with a limit value, the start of the exposure being inhibited when the housing temperature determined exceeds the limit value.
7. A method as claimed in any one of the preceding Claims, characterized in that the monitored temperatures are calculated or simulated in an accommodated mode after at least one limit value has been exceeded, the period of time which expires before the temperature drops below the limit value again being determined and indicated during the accelerated mode determination or simulation of the temperature.
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