Устройство для стабилизации энергетической шкалы спектрометра

 

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, а именно к устройствам для стабилизации энергетической шкалы спектрометра, и может быть использовано в спектрометрической аппаратуре. Цель изобретения - расширение диапазона интенсивности анализируемых излучений, в котором обеспечивается автоматический поиск реперного пика. В устройство, содержащее реперный источник излучения 1, детектор излучения 2, регулятор коэффициента передачи спектрометрического тракта 3, анализатор 4, блоки формирования дифференциальных окон 5 и 6, элемент ИЛИ 8, ключ 9, генератор импульсов 10 и разностный счетчик 11, введены блок формирования дифференциального окна 7, аналоговый сумматор 12, разностный измеритель скорости счета 13, элемент И 14 и элемент задержки 15, что позволило сформировать дополнительный источник импульсов рассогласования на выходе элемента И 14, подключенный к другому входу элемента ИЛИ 15, интенсивность импульсов на выходе которого зависит от общей входной интенсивности таким же образом, как и интенсивность импульсов, зарегистрированных в реперном пике. Это обеспечивает постоянство величины отношения зарегистрированной интенсивности в реперном пике к интенсивности импульсов рассогласования дополнительного источника импульсов в любом диапазоне изменения общей входной интенсивности, что является необходимым условием для автоматической установки реперного пика. 1 ил.

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, а именно к устройствам для стабилизации энергетической шкалы спектрометра, и может быть использовано в спектрометрической аппаратуре. Цель изобретения расширение диапазона интенсивности анализируемых излучений, в котором обеспечивается автоматический поиск реперного пика. На чертеже представлена функциональная схема устройства для стабилизации энергетической шкалы спектрометра. Устройство содержит реперный источник излучения 1, установленный за ним детектор излучения 2, регулятор коэффициента передачи спектрометрического тракта 3, анализатор 4, три блока формирования дифференциальных окон 5,6 и 7, элемент ИЛИ 8, ключ 9, генератор импульсов 10, разностный счетчик 11, аналоговый сумматор 12, разностный измеритель скорости 13, элемент И 14 и элемент задержки 15. Выход детектора излучения 2 соединен с информационным входом регулятора коэффициента передачи спектра метрического тракта 3, подключенного управляющим входом к выходу разностного счетчика 11 и выходом к одному входу аналогового сумматора 12, подсоединенного другим входом к входу элемента 15 и к выходу ключа 9 и выходом к входу анализатора 4, выход которого является выходом устройства. Выход анализатора 4 подключен через блоки формирования дифференциальных окон 5,6 и 7 соответственно к одному входу разностного счетчика 11, к одному входу элемента ИЛИ 8 и одному входу элемента И 14, подсоединенного другим входом к выходу элемента задержки 15 и выходом к другому входу элемента ИЛИ 8. Выход элемента ИЛИ 8 соединен с другим входом разностного счетчика 11 и с одним входом разностного измерителя скорости счета 13, подключенного другим входом к первому входу разностного счетчика 11 и выходом к управляющему входу ключа 9, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов 10. Устройство для стабилизации энергетической шкалы спектрометра работает следующим образом. В исходном состоянии устройство для стабилизации энергетической шкалы спектрометра находится в устойчивом равновесии только при условии равенства интенсивностей на выходах блоков формирования дифференциальных окон 5 и 6. Условие равновесия может соблюдаться как на реперном пике, так и на каком-нибудь информационном пике в произвольной части спектра. Реперный пик формируется сигналом, поступающим с выхода реперного источника излучения 1, например γ-излучением, на детектор излучения 2, преобразующий это излучение в электрический сигнал. В режиме поиска реперного пика ключ 9 открыт, и импульсы с выхода генератора импульсов 10, проходя через ключ 9, поступают на один вход аналогового сумматора 12 и, на вход элемента задержки 15. В аналоговом сумматоре 12 импульсы с выхода генератора импульсов 10 суммируются с импульсами, поступающими с выхода детектора излучения 2 с определенным коэффициентом передачи, формируемым регулятором коэффициента передачи спектрометрического тракта 3. Суммарный сигнал с выхода аналогового сумматора 12 поступает на вход анализатора 4. Блоки формирования дифференциальных окон 5 и 6 селектируют только те импульсы, поступающие на них с выхода анализатора 4, амплитуды которых находятся в пределах соответствующих дифференциальных окон, а блок формирования дифференциального окна 7 селектирует импульсы с амплитудой, равной амплитуде импульсов с выхода генератора импульсов 10. Импульсы с выхода блока формирования дифференциального окна 7 поступают на один из входов элемента И 14, на другой вход которого через элемент задержки 15 и открытый ключ 9 поступают импульсы с выхода генератора импульсов 10. Время задержки в элементе задержки 15 выбрано равным времени преобразования анализатора 4, поэтому импульсы с выходов генератора импульсов 10 и блока формирования дифференциального окна 7 на элемент И 14 поступают одновременно, в результате из выходного сигнала элемента И 14 исключаются импульсы, присутствующие в спектре излучения и имеющие амплитуду, равную амплитуде импульсов с выхода генератора импульсов 10. Таким образом, элемент И 14 является дополнительным источником импульсов с некоторой интенсивностью n_и,, поступающих на один из входов элемента ИЛИ 8, на другой вход которого поступает последовательность импульсов с выхода блока формирования дифференциального окна 6, содержащая импульсы с амплитудой импульсов с выхода генератора импульсов 10. С выхода элемента ИЛИ 8 на второй вход разностного счетчика 11 поступают импульсы с некоторой интенсивностью ν₁ а на его первый вход импульсы с меньшей интенсивностью ν₂ < ν₁.. На выходе разностного счетчика 11 появляется сигнал рассогласования, управляющий коэффициентом передачи регулятора коэффициента передачи спектрометрического тракта 3. Работа устройства основана на том, что интенсивность реперного пика выбрана больше максимально возможной интенсивности информационных пиков, а частота импульсов на выходе генератора импульсов 10 выбрана в зависимости от интенсивности реперного пика из расчета, чтобы условие равенства интенсивностей на входах разностного счетчика 11 ν₁ = ν₂ обеспечивалось только в случае, когда дифференциальные окна блоков формирования дифференциальных окон 5 и 6 будут находиться на реперном пике. При работе устройства в режиме поиска реперного пика при ν₁ > ν₂ сигнал рассогласования с выхода разностного счетчика 11 будет воздействовать на регулятор коэффициента передачи спектрометрического тракта 3, коэффициент передачи которого будет увеличиваться, и реперный пик будет смещаться по энергетической шкале вправо. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока импульсы реперного пика не будут регистрироваться блоками формирования дифференциальных окон 5 и 6 таким образом, чтобы ν₁ = ν₂.. При равенстве интенсивностей ν₁ и ν₂ поступающих на первый и второй входы разностного измерителя скорости счета 13, сигнал на его выходе будет равным нулю. При этом запирается ключ 9, гeнератор импульсов 10 отключается от входа аналогового сумматора 12 и входа элемента задержки 15 а дополнительный источник импульсов (сигнал с выхода элемента И14) отключается от входа элемента ИЛИ 8. В результате этого интенсивность ν₁ на одном входе разностного счетчика 11 становится меньше интенсивности ν₂ на его другом входе. Коэффициент передачи регулятора коэффициента передачи спектрометрического тракта 3 начинает уменьшаться, а реперный пик сдвигаться влево. Это будет продолжаться до тех пор, пока интенсивность на выходах блоков формирования дифференциальных окон 5 и 6 не сравняется. В результате реперный пик разместится на энергетической шкале таким образом, что дифференциальные окна блоков формирования дифференциальных окон 5 и 6 расположатся симметрично относительно центра пика. Для того, чтобы осуществлялся автоматический поиск реперного пика, необходимого обеспечить определенное отношение зарегистрированной анализатором 4 интенсивности в реперном пике ν_рег(p) к интенсивности импульсов на выходе элемента И 14 ν_и (тaк называемого дополнительного источника импульсов). Интенсивность зарегистрированных импульсов в канале m анализатора 4 имеет вид где τ_пр время преобразования анализатора 4; ν_вх интенсивность импульсов на входе устройства. Интенсивность зарегистрированных анализатором 4 импульсов в реперном пике имеет вид где ν_вх(p) входная интенсивность в реперном пике. Из выражения (2) видно, что интенсивность зарегистрированных импульсов в реперном пике ν_рег(p), зависит от общей входной интенсивности ν_вх при постоянной входной интенсивности в реперном пике ν_вх(p) = const.. Для того, чтобы выполнялось условие равенства интенсивностей на входе разностного счетчика 11 только на реперном пике, необходимо обеспечить вполне определенное отношение зарегистрированной интенсивности в реперном пике ν_рег(p) к частоте импульсов на выходе генератора импульса f. Интенсивность дополнительного источника импульсов ν и (импульсов на выходе элементов И 14) согласно может быть представлена как зарегистрированная анализатором 4 интенсивность импульсов с выхода генератора импульсов 10 n_рег(p) и иметь вид Делением выражения (2) на выражение ( 3) найдем отношение зарегистрированной анализатором 4 интенсивности в реперном пике ν_рег(p) к интенсивности дополнительного источника импульсов ν_и Из выражения (4) видно, что в отличие от прототипа автоматический поиск реперного пика в данном устройстве будет обеспечиваться теоретически в любом диапазоне изменения общей входной интенсивности, так как в выражении ( 4) отсутствует зависимость от ν_вх. С практической точки зрения верхнее значение общей входной интенсивности ограничивается конечным значением быстродействия детектора излучения 2 и регулятора коэффициента передачи спектрометрического тракта 3. Использование изобретения позволяет примерно на порядок расширить диапазон входных интенсивностей, в пределах которого обеспечивается автоматический поиск и фиксация реперного пика.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации энергетической шкалы спектрометра, содержащее детектор излучения, установленный перед детектором излучения реперный источник излучения, регулятор коэффициента передачи спектрометрического тракта, первый и второй блоки формирования дифференциальных окон, разностный счетчик, элемент ИЛИ, ключ, генератор импульсов и анализатор, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен с входами первого и второго блоков формирования дифференциальных окон, выходы которых подключены соответственно к одному входу разностного счетчика и элемента ИЛИ, подсоединенного выходом к другому входу разностного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом регулятора коэффициента передачи спектрометрического тракта, подключенного информационным входом к выходу детектора излучения, а выход генератора импульсов соединен с информационным входом ключа, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона интенсивности анализируемых излучений, в котором обеспечивается автоматический поиск реперного пика, в него введены аналоговый сумматор, третий блок формирования дифференциального окна, разностный измеритель скорости счета, элемент И и элемент задержки, а ключ выполнен управляемым и подсоединен выходом к входу элемента задержки и к одному входу аналогового сумматора и управляющим входом к выходу разностного измерителя скорости счета, подключенного входами соответственно к первому и второму входам разностного счетчика, аналоговый сумматор подключен другим входом к выходу регулятора передачи спектрометрического тракта и выходом к входу анализатора, выход которого подсоединен через третий блок формирования дифференциальных окон к одному входу элемента И, подключенного другим входом к выходу элемента задержки и выходом к другому входу элемента ИЛИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---