Устройство стабилизации энергетической шкалы спектрометра

 

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 779960

Союз Советски к

Социалистическии

Республик

* г (6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1,2. 12.78 (2! ) 2695742/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет(5) ) М. Кл.

GO3. Т 1/40

Гасударственный комитет

СССР па делан изобретений и открытий

Опубликовано 15.11.80. Бюллетень № 42 (53) УДК 535. .232.61 (088.8) Дата опубликования описания 18.11,80 (72) Автор изобретения

В. И. Маринкин

Северо-Западный заочный политехнический институт (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

ШКАЛЫ СПЕКТРОМЕТРА!

Изобретение относится к информационз но-измерительной технике и может быть испоЛьзовано в различных приборах и устройствах, содержащих рентгеноспектрометрические тракты.

Известно устройство стабилизации энергетической шкалы рентгеновского спектрометра, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, нормализатор амплитуды, аттенюатор, уси10 литель, интегральный амплитудный дискриминатор, ключ и измеритель средней частоты импульсов (1).

Известно также аналого-цифровое устройство стабилизации энергетической

15 шкалы, содержащее генератор эталонных импульсов, две логические схемы совпадений, реверсивный счетчик импульсов, схему ограничения счета и преобразователь код-напряжение 2). Недостатком подобных устройств является то, что детектор излучения не охватывается отрицательной обратной связью, и дрейф его параметров может

2 значительно снизить точность стабилизации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство стабилизации энергетической шкалы спектрометра, содержащее логическую схему и реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам логической схемы;

Поскольку в данном устройстве для получения сигнала рассогласования используется непосредственно фотопик регистрируемого излучения, то детектор излучения также охватывается отрицательной обратной связью и дрейф его параметров компенсируется устройством стабилизации 31.

Однако чувствительность такого уст- ройства к смещению регистрируемого фотопика, т.е. к дрейфу энергетической шкалы, зависит от интенсивности фотопика и при ее изменении (например, при смене анализируемых образцов или при непрерывном анализе в потоке) также

77 изменяется и может значительно откло- ниться от установленного оптимального значения. При этом вследствие возрастания динамических погрешностей стабилиэации увеличивается среднеквадратичное отклонение фотопика от номинального положения, т.е. снижается точность стабилизации энергетической. шкалы.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации энергетической шкалы рентгеновского спектрометра.

Указанная цель достигается тем, что в устройство стабилизации энергетической шкалы введены двоичный умножитель частоты, . преобразователь частота-напряжение, генератор опорной частоты, схемы ИЛИ, и схема вычитания частот, причем кодовые входы двоичного умножителя частоты подключены к выходам реверсивного счетчика импульсов, вход преобразователя частота-напряжение соединен с выходом двоичного умножителя частоты, входы схемы ИЛИ соединены с выходами логической схемы, первый вход схемы вычитания частот подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход - к выходу схемы ИЛИ, а выход связан с тактовым входом двоичного умножителя частоты.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на которой логичес» кая схема 1, реверсивный счетчик импульсов 2, двоичный умножитель частоты 3, генератор опорной частоты 4, схема ИЛИ 5, схема вычитания частот 6, преобразователь частота-напряжение 7.

Устройство стабилизации энергетической шкалы работает совместно с рентгеновским спектрометром, состоящим из детектора 8 рентгеновского излучения, блока питания 9, усилителя lO с регулируе,мым коэффициентом усиления и многока нального амплитудного анализатора l 1.

На фиг. 2 показано положение криI вых фотопика на энергетической шкале, где, Π— амплитуды импульсов, пропорциональные энергии квантов рентгеновского излучения, 3 - интенсивность им. пульсов данной амплитуды, 0 - номинальное положение центра фотопика, V — 0 диапазон амплитуд охватываемый первой группой каналов 11А, О - О, — диапазон амплитуд, охватываемый второй группой каналов l lA.

Входы логической схемы 1. подключены к выходам спектрометра, т.е. к выходам каналов многоканального амплитудного анализатора (MAA), объединенным

996

О . 4 в две группы каналов, расположенных симметрично относительно номинального положения центра фотопика на энергетической шкале. Логическая схема 1 осуществляет объединение по ИЛИ каналов каждой из групп, так что частоты импульсов на выходах логической схемы равны частотам f u f укаэанным на фиг. 2

1 заштрихованными площадками. Выходы логической схемы l связаны с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов 2. Скорость изменения кода и на выходах реверсивного счетчика импульсов 2 зависит от разности частот „и Е, при равенстве этих частот код H останется неизменным. Выходы реверсивного счетчика импульсов 2 соединены с кодовыми входами двоичного умножителя частоты 3, который преобразует код N в частоту E= f N img, где ф - тактовая частота двоичного т умножителя частоты, М - емкость реверсивного счетчика 2. Выход генератора опорной частоты 4 и выход схемы

ИЛИ 5 подключены соответственно,к первому и второму входам схемы вычитания частот 6, так что частота У на на ее выходе, соединенном с тактовым входом двоичного умножителя частоты 3, равна разности частот и Г на ее входах. При этом частота равна сумме частот Г и, поскольку входы схемы ИЛИ 5 соединены с выходами логической схемы l. Выход двоичного умножителя частоты 3 подключен к входу преобразователя частота-напряжение 7, который осуществляет преобразование частоты f в аналоговый управляющий сигнал U . Выход преобразователя 7 связан с входом спектрометра, т.е. с управляющим входом усилители, либо (при применении в качестве детектора 8 пропорционального счетчика или сцинтилляционного детектора с фотоэлектронным умножителем) с управляющим входом блока питания 9.

Работа устройства состоит в следующем. При фиксированной интенсивности фотопика и номинальном положении его на энергетической шкале (кривая I на фиг. 2) частоты .Й, и импульсных сигналов на выходах логической схемы равны. При поступлении этих сигналов на входы реверсивного счетчика 2 код N на его выходе не изменяется. Так как тактовая частота на входе двоичного умножителя частоты 3 также остается неизменной, то частота Р на его выходе и, соответственно, аналоговый сиг-, 9960 6

1Î !

ЗО

3S

5 77 нал Q на выходе преобразователя частота-напряжение 7 не изменяются и равны заданным значениям, при которых регулирующий элемент спектрометра (например, усилитель У) имеет коэффициент усиления, обеспечивающий номинальное положение фотопика, а чувствительность устройства стабилизации, определяемая как отношение скорости изменения управляющего сигнала на выходе преобразователя 7 к величине смещения фотопика от номинального положения и равнаяЧ=К(т „+ ) f, ãäe К - постоянный коэффйциент, имеет заданное оптимальное значение.

При смещении фотопика от номинального положения (кривая И на фиг.2) появляется разность частот „ и f> на выходах логической схемы 1, при этом сумма этих частот остается неизменной.

При поступлении частот Р„и Г на входы схемы ИЛИ 5 частота на ее выходе не изменится и при поступлении ее и частоты f от генератора 4 на входы о схемы вычитания частот 6 частота на ее выходе также не изменится, т.е, чувствительность устройства стабилизации остается неизменной при смешениях фотопика от номинального положения. Одновременно при поступлении частот т„и на входы реверсивного счетчика импульсов 2 код на его выходе начинает изменяться. Этот код поступает на входы двоичного умножителя частоты 3, так что частота на его выходе также изменяется. При поступлении этой частоты на вход преобразователя частота-напряжение 7 сигнал на erb выходе изменяется таким образом, что фотопик возвращается в номинальное положение.

Если интенсивность регистрируемого ,фотопика начнет уменьшаться (кривая l$ на фиг. 2), то уменьшатся частоты „и Р, при этом чувствительность устройства стабилизации также будет уменьшаться, отклоняясь от оптимального значения, При поступлении частот У„и 8g на входы схемы ИЛИ 5 частота У на ее выходе также будет уменьшаться. Однако при поступлении частоты 4 и частоты fo от генератора 4 на входы схемы вычитания частот

6 частота Ф.„на ее выходе будет увеличиватьсятак что чувствительность уст1ройства стабилизации также начнет увеличиваться и вернется к заданному оптимальному значению. При этом одновре:менно будет уменьшаться код на выходе реверсивного счетчика импульсов 2. При поступлении этого кода и частоты т с выхода схемы вычитания частот 6 на J; входы двоичного умножителя частоты .3, частота f на его выходе будет оставаться неизменной. При поступлении частоты на вход преобразователя 7 аналоговый сигнална его выходе также не будет изменяться, т.е. фотопик будет попрежнему удерживаться в номинальном полож енин.

Аналогично при увеличении интенсивности регистрируемого фотопика код 6 будет увеличиваться, а тактовая частота

-г - уменьшаться, при этом чувствит тельность устройства стабилизации и управляющий аналоговый сигнал И останутся неизменными.

Таким образом, данное устройство стабилизации при изменении .интенсивности регистрируемого фогопика имеет постоянное и оптимальное значение чувствительности к смешению фотопика от номинального положения и, следовательно, обеспечивает минимальные .динамические погрешности при стабилизации положения фотопика, т.е. позволяет повысить точность стабилизации энергетической шкалы спектрометра, Так например, при изменении интенсивности регистрируемого фотопика в 2 раза и при отношении уровня сигнала к уровню флуктуационной помехи в системе стабилизации, равном 20, устройство позволяет повысить точность стабилизации положения фотопика на 8,5%.

Изобретение может быть использовано при разработке новой ренггеноспектромет.рической аппаратуры, особенно, аппара,гуры, работающей на потоке, например, в системах автоматического контроля химического состава, технологических продуктов, способствующих значительному повышению производительности труда в химической, горнообогатительной и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

Устройство стабилизации энергетической шкалы спектрометра, содержащее логическую схему и реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам логической схемы, о тл и ч а ю щ е е с я гем, что. с целью повышения точности, в него введены двоичный умножитель частоты, преобразователь частота-напряжение, генератор опорной частоты, схема ИЛИ и схема вычитания частот, причем кодовые

77 входы двоичного ум 1 подключены к выход счетчика импульсов, вход преобразователФ частота-напряжение соединен с выходом, двоичного умножителя частоты, входы схемы ИЛИ соединены с выходами логической схемы, первый вход схемы вычитания частот подключен к выходу генератора опорной частоты, второй входк выходу схем ИЛИ, а выход связан с тактовым входом двоичного умножителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

9960 8

1. Авторское свидетельство СССР

М 42l963. кл4О1 Т 7/00,26.0l.73, 2. Нехай А. П.. и Марченко В. В, Цифровая система стабилизации коэффициента усиления полупроводникового гамма-спектрометра. - Приборы и техника эксперимента", 1966, % 6, с. 55.

3. Ефимчик М. К., Чернявский А. Ф. и

Шушевич С. С. Стабилизация многоканаль- ных систем регистрации.- "Приборы и техника эксперимента", l966, N. 6, с. l4 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 9319/13 Тираж 649 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4