Мессбауэровский спектрометр Советский патент 1988 года по МПК G01N24/00 

t

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для исследования свойств веществ, на которых наблюдается ядерньй гамма-резонанс.

Целью изобретения является повышние разрешения по скорости.

На чертеже показана структурная схема спектрометра.

Спектрометр содержит вибратор 1, имеющий измерительную 2, задакяпую 3 и компенсирующую 4 катушки, шток 5

вибратора 1, источник 6, поглотитель 7} блок 8 регистрации, числовые регистры 9 и 10, блок 11 памяти, регистры 12 и 13 времени, кварцевый генератор 14, дифференциальный усилитель 15, задающий генератор 16,

15

канала, выход дешифратора 24 подключен к входу управления записью блока 11 памяти, к первому входу логического элемента 26, выход которого соединен с входом управления записью входного регистра 21, к входам триггера 27, адресного реверсивного счетчика 28 и формирователя 25 импульса сброса, выход которого через первые входы логических элементов 31,32 совпадения соединен с входами сброса регистров числа 9,10 и времени 12,13. Выход изменения знака разности дешифратора 24 подключен к второму входу логического элемента 26 и входу из- кгенения направления счета адресного реверсивного счетчика 28,, выход которого соединен с адресным входом блосуммирукяций усилитель 17, амплитудно-20 з 11 памяти. .Неинвертирующий и инверцифровой преобразователь (АЦП) 18, программное устройство 19, формирователь 20 импульса записи, входной регистр 21, арифметико-логическое . устройство (АЛУ) 22, регистр 23 ширины канала, дешифратор 24, формирователь 25 импульса сброса, логический элемент 26, триггер 27, адресньй реверсивный счетчик 28, логические элементы 29-34 совпадения. На штоке 5 вибратора 1 закреплен источник 6 излучения; выход блока 8 регистрации через первые входы логических элементов 29 и 30 схем совпадения, соединен с числовыми регистрами 9 и Ю, кварцевый генератор 14 подключен через первые входы логических элементов 33,34 к входам регистров 12,23 времени. Выходы регистров числа и времени соединены с соответствукяцими входами блока 11 памяти. Вход дифференциального усилителя 15 соединен с измерительной 2 и компенсирукяцей 4 катушками. Выход дифференциального усилителя подключен к первому входу суммирующего усилителя 17 и входу АЦП 18, выход задаялцего генератора 16 соединен с вторым входом суммирующего усилителя 17, вьпгод которого

тируняций выходы триггера 27 подключены к вторым входам логических элементов 29,32,34 и 30,31,33 совпаде- ния соответственно.

25Спектрометр работает следующим

образом.

В исходном состоянии во входном регистре 21 записан нулевой код, а в регистре 23 ширины канала - цифро30 ;вой код, соответствующий ширине канала, необходимой при данном измерении спектра. Логические элементы 30,31,33 совпадения открыты уровнем логической единицы с инвертируняцего

35 выхода триггера 27.

Поглощенные резонансные гамма- кванты гфеобразуются в импульсы напряжения блоком 8 регистрации, поступают через логический элемент 30

40 совпадения в числовой регистр 10. Одновременно импульсы тактовой частоты с кварцевого генератора 14 через логический элемент 23 совпадения накапливаются в регистре 12 времени.

45 Задающий генератор 16 вырабатьшает опорный сигнал скорости, поступаииций на первый вход суммирующего усилителя 17. Напряжение, соответствунщее скорости движения штока 5 вибратора

канала, выход дешифратора 24 подключен к входу управления записью блока 11 памяти, к первому входу логического элемента 26, выход которого соединен с входом управления записью входного регистра 21, к входам триггера 27, адресного реверсивного счетчика 28 и формирователя 25 импульса сброса, выход которого через первые входы логических элементов 31,32 совпадения соединен с входами сброса регистров числа 9,10 и времени 12,13. Выход изменения знака разности дешифратора 24 подключен к второму входу логического элемента 26 и входу из- кгенения направления счета адресного реверсивного счетчика 28,, выход которого соединен с адресным входом 11 памяти. .Неинвертирующий и инвертируняций выходы триггера 27 подключены к вторым входам логических элементов 29,32,34 и 30,31,33 совпаде- ния соответственно.

Спектрометр работает следующим

образом.

В исходном состоянии во входном регистре 21 записан нулевой код, а в регистре 23 ширины канала - цифро;вой код, соответствующий ширине канала, необходимой при данном измерении спектра. Логические элементы 30,31,33 совпадения открыты уровнем логической единицы с инвертируняцего

выхода триггера 27.

Поглощенные резонансные гамма- кванты гфеобразуются в импульсы напряжения блоком 8 регистрации, поступают через логический элемент 30

совпадения в числовой регистр 10. Одновременно импульсы тактовой частоты с кварцевого генератора 14 через логический элемент 23 совпадения накапливаются в регистре 12 времени.

Задающий генератор 16 вырабатьшает опорный сигнал скорости, поступаииций на первый вход суммирующего усилителя 17. Напряжение, соответствунщее скорости движения штока 5 вибратора

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики и может быть использовано для исследования свойств веществ и химических соединений, на которых наблюдается ядерный гамма-резонанс. Цель - увеличение разрешакядей способности по скорости. В спектрометр введены аналого- цифровой преобразователь, компенсирующая катушка, дифференциальный усилитель, триггер, дополнительные регистры числа и времени и шесть схем совпадения, кроме того, формирователь импульса записи содержит входной регистр,арифметико-логическое устройство, дешифратор, логический элемент и регистр ширины канала. В результате при работе спектрометра происходит непосредственная адресация заполняемого канала в соответствии с изменением скорости движения источника излучения, при этом разрешающая способность по скорости определяется величиной шага квантования аналого- цифрового преобразователя. Дополнительное улучшение разрешения по скорости достигнуто благодаря подавлению электромагнитных шумов и наводок в канале из менения скорости. Кроме того, исключена потеря информации во время записи данных в блок памяти. 1 3 .п. ф-лы, 1 ил. (Л

подключен к задающей катушке 3, Выход 50 снимается с измерительной катушки

АЦП 18 соединен с первым входом АЛУ 22 непосредственно, а с вторым - через входной регистр 21, входящий в состав формирователя 20 импульса записи программного устройства 19. Выход АЛУ 22 подключен к первому входу дешифратора 24, второй вход которого соединен с регистром 23 ширины

55

2 и, вычитаясь из сигнала компенсирующей катушки 4 в дифференциальном усилители 15, подается на второй вход суммирующего усилителя 17 и на вход АЦЦ 18.

Суммирующий усилитель 17 усиливает разность между опорным сигналом скорости и сигналом обратной связи с

2 и, вычитаясь из сигнала компенсирующей катушки 4 в дифференциальном усилители 15, подается на второй вход суммирующего усилителя 17 и на вход АЦЦ 18.

Суммирующий усилитель 17 усиливает разность между опорным сигналом скорости и сигналом обратной связи с

выхода дифференциального усилителя 15.

Усиленная разность поступает в качестве управляющего.токового сигнала на задающую катушку 3, заставляя шток 5 вибратора отрабатывать закон изменения скорости, вырабатьгааемьй задающим генератором 16. АЦП 18 преобразует напряжение, соответствую- щее изменению ско.рЬсти в цифровой код которь й поступает на первый вход АЛУ 22, АЛУ 22 осуществляет операцию вычитания между кодом, записанньм во входной регистр 21, и кодом АЦП 18. Дешифратор 24 сравнивает цифровой код, идущий с выхода АЛУ 22, с кодом, записанным в регистре 23 ширины канала.

При равенстве этих кйдов дешифра- тор 24 вырабатывает импульс записи, который поступает на вход управления записью блока 11 памяти и через логический элемент 26 - на вход управления записью входного регистра, а также на входы триггера 27, реверсивного счетчика 28 адреса и формирователя 25 импульса сброса. В блоке 11 памяти этот импульс по фронту записывает цифровой код числового регист- ра 10, соответствующий значению ка- нала, и код регистра 12 времени, соответствующий времени нахождения в канале, по адресу, номер которого берется с выхода адресного реверсивно го счетчика 28. Одновременно код с выхода АЦП 18 записывается во входной регистр 21 и переключается триггер 27, работающий в режиме Т-триг- гера (с приходом очередного импульса изменяет свое состояние на противоположное).

В результате логические элементы 30,31,33 совпадения закрываются, а элементы 29,32,34 открьтаются и импульсы с выхода блока 8 регистрации и кварцевого генератора 14 начинают заполнять регистры числа 9 и времени 13. Благодаря этому в момент записи данных в блок 11 памяти устра- няется потеря информации. Длитель-- ность импульса записи выбирается равной времени, необходимому для занесения информации в блок 11 памяти. По срезу импульса записи адресньй реверсивный счетчик 28 устанавливает адрес очередного i-t-1 канала, и формирователь импульса сброса вы- рабатьшает импульс, которьй, поступая через логический элемент 32 совпадения на входы сброса регистров числа 10 и времени 12, осуществляет сброс их содержимого. При дальнейшем увеличении скорости спектрометр работает аналогичным образом лишь с той разницей, что заполняются вновь регистры числа 10 и времени 12 а сброс содержимого регистров 9, 13 происходит через логический эле- мент 31 совпадения.

Если в соответствии с опорной скоростью или под воздействием каких- либо дестабилизирующих факторов скорость щтока 5 вибратора начала уменьшаться, то в момент изменения знака разности кодов на выходе АЛУ 22, т.е. когда скорость из i-ro канала переходит в i-1 канал, дешифратор 24 вместе с очередным.импульсом записи формирует на выходе изменения знака разности импульс, который переключает счет в адресном ре- врсивном счетчике 28 с прямого на инверсньй и блокирует прохождение импульса записи очередного кода во входной регистр 21 по второму входу логического элемента 26.

В результате информация из работавших регистров числа и времени заносится в i-й канал, а номер адре- са на выходе адресного реверсивного счетчика в соответствии с изменением скорости уменьшается иа единицу и становится равным i-1. Теперь дальнейшее уменьшение скорости при- 1ВОДИТ к тому, что адресный реверсив- гай счетчик работает, в режиме реверсивного счета.

При новом увеличении скорости движения штока вибратора дешифратор переключает адресный реверсивный счетчик импульсов с выхода изменения знака разности в прямого счета.

Таким образом, в соответствии с изменением скорости осуществляется автоматическое изменение адреса заполняемого канала, информация с выхо да блока регистрации резонансных гамма-квантов в каждый момент време ни поступает в каналы, соответствующие действительной скорости, отрабатываемой вибратором. Регистры времени введены для того, чтобы при последукяцей математической обработке спектра учесть время нахождения нев

каждом канале

1402878 го

за три но ра

Формула изобретения

t. Мессбауэровский спектрометр, содержащий вибратор с задающей и измрительной катушками, источник радиоактивного излучения,, укрепленный на штоке вибратора, поглотитель, блок регистрации, генератор задающего сигнала, выход которого соединен с входом су мируклцего усилителя, блок памяти, подключенный к выходам регистров числа, времени и адреса прог заммное устройство, состоящее из соединенных последовательно формирователей импульса сброса и записи, кварцевьй генератор, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше ния разрешения по скорости, в него введены аналого-цифровой преобразователь, триггер, дополнительные регистры числа и времени и шесть ло- гических элементов совпадения, при этом формирователь импульса записи состоит из входного регистра, арифметико-логического устройства, регистра ширины канала, дешифратора и логического элемента, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу арифметико- логического устройства непосредственно, а к второму - через входной регистр, выход арифметико-логического устройства соединен с первым входом дешифратора, к второму входу которого подключен регистр шрфины канала, выход дешифратора соединен с входами управления записью блока памяти и через первый вход логическо

д g о 5 о Q

5

элемента - с входом управления записью входного регистра, входом триггера и входом адресного реверсивного счетчика, выходы блока регистрации и формирователя импульса

сброса кварцевого генератора соединены с первыми входами первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого логических элементов соответственно, к вторым входам первого, четвертого и шестого логических элементов подключен неинвертирующий выход триггера, инвертирующий выход которого соединен с, вторыкш входами второго, третьего и четвертого логических элементов, выходы второго и первого логических элементов соединены с входами второго и первого,регистров числа, выходы третьего и четвертого логических элементов подключены к входам сброса первых и вторых регистров числа и времени, выходы четвертого и шестого логических элементов соединены с входами первого и второго регистров времени, выходы первых и вторых регистров числа и времени соединены между собой, выход суммирующего усилителя подключен к задающей катушке.

2. Спектрометр по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня шумов, введены дифференциальный усилитель и компенсирующая катушка, выход которой подключен к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с измерительной катушкой, выход дифференциального уси.пи- теля подключен к первому входу суммирующего усилителя и входу аналого- цифровогчэ преобразователя.