Портативная установка для рентгенофлуоресцентного анализа Советский патент 1990 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к рентгено- флуоресцентному анализу образцов минерального сырья.

Цель изобретения - повышение эффективности качественного и количественного элементного анализа образцов в полевых условиях.

На фиг.1 изображена портативная установка для рентгенофлуоресцентно- го анализа, общий вид; на фиг.2 - панель управления многоканального анализатора; на фиг.З,- датчик, аксонометрия; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - вариант датчика, аксонометрия; на фиг.6 - развернутая- схема управления установки; на фиг..

схема датчика; на фиг.8 и 9 - схемы, поясняющие соединение схемы датчика (фиг.7) со схемой управления (фиг.6); на фиг.10 - принципиальное выполнение схемы управления анализатора; на фиг.11 - схема дисплея.

Портативная установка для ренгёно- флуоресцентного анализа содержит многоканальный анализатор 1 и выносной датчик 2, которые соединены посредством обычного многоконтактного разъема 3 и многожильного кабеля 4. Разъем 3 позволяет легко осуществить отделение датчика 2 от анализатора 1 и его замену на другой датчик.

сл 1

о о ел

00

о

Чтобы произвести анализ образца 5 породы, датчик 2 устанавливается над образцом 5 так, чтобы подставить образец под пучок 6 излучения, испускаемый радионуклидным источником, расположенным в датчике 2, и выделить флуоресцентное излучение 7, испускаемое образцом 5.

Панель управления многоканального анализатора 1 (фиг. 2.) в общем случае содержит дисплей 8 спектра наряду с переключателями 9 и буквенно-числовы- ми индикаторами 0, предпочтительно жидкокристаллическими для минимизации потребляемой ими мощности. Пере ключатель 11 питания контролирует подачу энергии к блоку управления и обработки, расположенному в многоканальном анализаторе , и к различным связанным с ним индикаторам. После первоначальной подачи питания схема управления вводит установку в режим приема данных. Во время этого режима зажигается световой индикатор 12 НЕ ГОТОВ, расположенный непосредственно над дисплеем 8 спектра. По завершении прогрева световой индикатор 12 НЕ ГОТОВ выключается, показывая, что установка готова к нормальной работе. Затем оператор может задействовать датчик 2, автоматически восстановив блок твердотельной памяти для хранения спектров и инициируя накопление данных в многоканальном анализаторе 1 Во время накопления данных дисплей 8 спектра периодически заполняется, так что спектр 13 создает постоянное - отображение данныхs накапливаемых датчиком 2.

Многопозицирнный вращающийся переключатель 14 предназначен для контроля „временного интервала,, во время которого накапливаются данные. При его нахождении в одном из четырех правых положений (на фиг.2)- многоканальный анализатор 1 накапливает данные в течение фиксированногб временного интервала. При нахождении переключателя 14 в одном из четырех левых положений анализатор 1 накапливает отсчеты в произвольные отрезки времени, пока я нем накопится заданное число отсчетов, определяемое соответствующим по™ ложением переключателя 14. Четырехзначный индикатор 15 служит для числового отображения числа секунд или отсчетов, которые получены за цикл выделения спектра данного образца.

5

0

5

Профиль спектра образца 5, полученного таким образом, детерминируется его элементным составом. Более того, положение (т.е., энергетический канал) различных пиков в спектре выявляет состав образца, так как каждый элемент флуоресцирует на дискретных значениях энергии, характерных для этого элемента. Высота каждого пика с другой стороны определяется количеством квантов, выделенных в этом энергетическом канале. Это количество пропорционально содержанию элемента, создающего данный пик.

Многоканальный анализатор 1 формирует подвижный указатель 16 энергетического канала, перемещаемый вдоль спектра 13 с целью идентификации конкретного канала. Этот указатель 16 возбуждается высвечиванием части спектра 13, связанной с энергетическим каналом, на котором расположен указатель 16. Последний может быть передвинут от канала к каналу посредством кнопки 17 управления. Номер канала, на котором расположен указатель 16, считывается с числового индикатора 18, Другой индикатор 19 обеспечивает бук- венно-числовое считывание символа элемента, основной пик которого находится в том канале, на котором расположен указатель 16. Если ни один элемент не имеет пика в этом канале, индикатор 19 будет чистым.

С целью облегчения анализа спектра образца 5 анализатор 1 выводит на дисплей 8 различные спектры. Эти спектры считываются из твердотельного блока

0 памяти, связанной с анализатором, и могут хранится в этом блоке памяти либо временно, либо постоянно. Таким образом, блок твердотельной памяти содержит секцию постоянной памяти,

5 обеспечивающей постоянное хранение ряда эталонных спектров известных минералов , а также секцию временной памяти с произвольным доступом для временного хранения множества спектров, полученных ранее от других образцов.

Хранением и отображением спектров управляет средство 20 управления блоком твердотельной памяти. Это средство 20 содержит два дисковых переключателя 21 и 22, каждый из которых.может быть установлен с целью идентификации любого из множества различных спектров, которых имеемся в блоке твердотельной памяти до сотни. Диско0

5

0

5

вые переключатели 2 позволяют производить выборку эталонных спектров, хранимых в блоке твердотельной памяти анализатора 1. Отображение любого из этих эталонных спектров может осуществляться установкой дисковых переключателей 21 по заданному числовому адресу в памяти с последующим нажатием переключателя 23 ДИСПЛЕЙ, связанного с ними. В результате анализатор 1 выводит на дисплей 8 соответствующий эталонный спектр наряду со спектром 13, полученным от исследуемого образца 5. Эталонный спектр может быть выведен с дисплея 8 повторным нажатием переключателя 23.

Таким же образом дисковые переключатели 22 могут быть установлены на идентификацию любого из ста различных временно хранимых адресов в памяти анализатора. При нажатии переключателя 24 ХРАНЕНИЕ спектр 13 исследуемого образца, отображаемый на дисплее 8, запоминается в блоке твердотельной памяти по адресу, определяемому положением дисковых переключателей 22. Спектр любого образца, запоминаемый таким образом, может быть считан из секции блока твердотельной памяти для временного хранения путем соответствующей установки дисковых переключателей 22 и нажатием переключателя 25 ДИСПЛЕЙ. Спектр данного образца может быть удален с дисплея 8 повторным нажатием на переключатель 25.

Таким образом, на дисплее 8 могут быть отображены до трех различных спектров одновременно: спектр анализируемого образца, эталонный спектр, хранимый в секции постоянной памяти, и спектр исследованного уже образца, хранимый в секции временного хранения блока твердотельной памяти.

Спектр 13 исследуемого образца 5 стирается с дисплея 8 каждый раз, когда открыта задвижка датчика 2. Однако другие кривые остаются на дисплее 8 до тех пор, пока снова не нажмут соответствующую кнопку или пока не нажмут переключатель 26 СТИРАНИЕ1,1 который предназначен для удаления всех кривых с дисплея 8, кроме изображения спектра 13 исследуемого образца 5.

Другие переключатели 27 - 30 предназначены для управления различными характеристиками изображения, выводимого на дисплей 8. Нажатием на пере-.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключатель 27 ОКНО посредством многоканального анализатора производится стирание изображения всего спектра 13-, кроме той части, которая находит - ся в пределах заданного числа каналов около положения указателя 16. Это приводит к минимизации путаницы во время тех операций, при которых основной интерес представляет только единственный пик во всем спектре 13 Команда ОКНО может быть также исключена повторным нажатием переключателя 27 ОКНО. Потенциометр 31 окна позволяет оператору устанавливать ширину окна изображения.

Пики спектра 13 могут быть усилены нажатием переключателя 28 УСИЛЕНИЕ. Когда этот переключатель 28 нажат, в канал управления вертикальным размером (У-канал) дисплея 8 (который в описываемом примере является электронно-лучевой трубкой - ЭЛТ) включается антилогарифмический усилитель, вызывая выделение пиков спектра 13.

Сглаживающая функция, контролируемая переключателем 29, осуществляется в сочетании с функцией усиления, так как иначе происходит бессмысленное преувеличение статистических - выбросов. Эта сглаживающая функция изменяет вид данных, поступающих на многоканальный анализатор, для того, чтобы устранить до возможных пределов статистическую природу спектра.

у

Функция нормализации, контролируемая переключателем 30, также осуществляется в связи с функцией усиления и сглаживающей функции. Эта функция нормализации автоматически нормализует изображение путем деления отсчета каждого канала на число, пропорциональное количеству отсчетов в пике обратного рассеяния.

Установка содержит средства для осуществления полуколичественного ана- анализа образцов путем измерения высоты пиков. Высоты пиков сами по себе недостаточны для определения количественных пропорций содержания минеральных образцов. Это обусловлено тем, что высота любого данного пика в пределах спектра зависит среди прочих факторов от интенсивности источника излучения, расстояния от источника до образца (и от образца до детектора) , плотности образца и его характеристики поглощения рентгеновского из10

лучения, размеров зерен частиц и шероховатости поверхности образца.

Воздействие этих факторов может быть значительно уменьшено или устранено путем оценки флуоресцентных пиков спектра относительно интенсивности излучения обратного рассеяния.

Числовой индикатор 32 предназначен для визуальной индикации результатов этого анализа. Многоканальный анализатор показывает на этом индикаторе 32 либо пропорцию данного пика относительно пика обратного рассеяния, либо концентрацию данного элемента. Какая из этих функций осуществляется, зависит от положения переключателя 38 КОНЦЕНТРАЦИЯ11. Когда этот переключатель находится в одном положении, загорается световой индикатор 34 пропорции, и индикатор 32 обеспе чивает считывание числа отсчетов в канале, на котором в данный момент расположен указатель 16, деленных на число отсчетов в эталонном канале об- 25 ратного рассеяния. Когда переключатель 33 концентрации находится во втором положении, то индикатор 34 пропорции не горит, а вместо него заго15

20

верстие 44 нормально закрыто задвижкой (не показана).

Около отверстия 44 имеется детектор 45, предназначенный для выделения ядерных частиц, испускаемых в результате флуоресценции образцом 5, над которым расположена головка 39. В данном примере детектор 45 является газонаполненным пропорциональным счетчиком и имеет фольгированное окно 46, прозрачное для излучения. Детектор 45 сориентирован так, что окно 46 находится вблизи отверстия 44 в головке 39, но не на прямой линии излучения, испускаемого от источника 41. Второй источник 42 связан с детектором 47. Как и ранне, источник 42 и детектор 47 направлены в сторону отверстия 48 в кожухе головки 39, нормально закрытого задвижкой.

Источники 41 и 42 различны, так что оператор может выбирать тот или другой источник простым открыванием задвижкой одного из двух отверстий 44 или 48. Источник 41 может, например, быть выполнен на основе изо- .топа , тогда как источник 42 может быть выполнен на основе изотопа

35

рается световой индикатор 35 концент- jg Cd-109. Другие взаимозаменяемые чув- рации, и числовой индикатор 32 обеспечивает непосредственное считывание концентрации данного элемента в образце 5,

Вдобавок к указанным функциям управления многоканальный анализатор 1 также содержит два потенциометра 36 и 37 для управления фокусировкой и интенсивностью спектров, индицируемых на дисплее 8. Третий потенциометр 38 позволяет оператору производить изменение вертикального масштаба спектра 13, т.е. надлежащей настройки ручки потенциометра 38 может быть расши40

ствительные головки могут использовать источники на основе Ат-241 и Со-57. Эти источники выбираются так, чтобы энергия рентгеновского излучения, идущего на облучение образца, лишь в несколько раз была выше энергии K,L и М-линий спектра, представляющих интерес для анализа. Ориентация обоих источников 41 и 42 такова, что испускаемые ими пучки излучения падают в основном в сторону от ближайшего края головки 39. Это делается из соображений безопасности для оператора, поскольку большая часть излу50

рен или уменьшен вертикальный масштаб чения обратного рассеяния падает на спектра 13.головку 39, а не проходит вне ее граНа фиг.З показан вариант датчика 2, используемого вместе с многоканальным анализатором 1. Датчик 2 содержит головку 39 и ручку 40. В этом варианте головка 39 снабжена двумя ра- дионуклидными источниками 41 и 42 излучения. Источник 41 находится внутри экранированного от излучения кожуха, имеющего отверстие 43. Источник 42 сориентирован в головке 39 так, что пучок излучения, испускаемый через отверстие 43, проходит через отверстие 44 в кожухе головки 39. Это от

55

ниц.

На фиг.4 показано сечение головки 39, иллюстрирующее устройство задвижки для выборочного закрывания или открывания отверстий 44 и 48. Единственная задвижка производит блокирование и разблокирование обоих отверстий 44 и 48. Заднижка образована покрытой вольфрамом тастиной 49, которая движется вдоль продольных выемок в двух направляющих 50 и 51 с любой стороны отверстий 44 и 48. Рычаг- 52 жестко прикреплен к пластине 49, выходя

0

5

5

0

верстие 44 нормально закрыто задвижкой (не показана).

Около отверстия 44 имеется детектор 45, предназначенный для выделения ядерных частиц, испускаемых в результате флуоресценции образцом 5, над которым расположена головка 39. В данном примере детектор 45 является газонаполненным пропорциональным счетчиком и имеет фольгированное окно 46, прозрачное для излучения. Детектор 45 сориентирован так, что окно 46 находится вблизи отверстия 44 в головке 39, но не на прямой линии излучения, испускаемого от источника 41. Второй источник 42 связан с детектором 47. Как и ранне, источник 42 и детектор 47 направлены в сторону отверстия 48 в кожухе головки 39, нормально закрытого задвижкой.

Источники 41 и 42 различны, так что оператор может выбирать тот или другой источник простым открыванием задвижкой одного из двух отверстий 44 или 48. Источник 41 может, например, быть выполнен на основе изо- .топа , тогда как источник 42 может быть выполнен на основе изотопа

Cd-109. Другие взаимозаменяемые чув-

ствительные головки могут использовать источники на основе Ат-241 и Со-57. Эти источники выбираются так, чтобы энергия рентгеновского излучения, идущего на облучение образца, лишь в несколько раз была выше энергии K,L и М-линий спектра, представляющих интерес для анализа. Ориентация обоих источников 41 и 42 такова, что испускаемые ими пучки излучения падают в основном в сторону от ближайшего края головки 39. Это делается из соображений безопасности для оператора, поскольку большая часть излу0

5

ниц.

На фиг.4 показано сечение головки 39, иллюстрирующее устройство задвижки для выборочного закрывания или открывания отверстий 44 и 48. Единственная задвижка производит блокирование и разблокирование обоих отверстий 44 и 48. Заднижка образована покрытой вольфрамом тастиной 49, которая движется вдоль продольных выемок в двух направляющих 50 и 51 с любой стороны отверстий 44 и 48. Рычаг- 52 жестко прикреплен к пластине 49, выходя

через прорезь в кожухе головки 39. Кнопка 53 прикреплена к внешней части рычага 52. Оператор может открывать отверстие 44 перемещением кнопки 53

ет на наличие или отсутствие отверстия 59 в этом положении и поэтому его выходной сигнал показывает, нахо дится или нет пластина 49 в своем

влево (фиг.4), а отверстие 48 - перемеще- центральном положении (т.е., закрыты нием кнопки 53 вправо. Две пружины 54 и 55 ли оба отверстия 44 и 48).

57065810

ет на наличие или отсутствие отверстия 59 в этом положении и поэтому его выходной сигнал показывает, нахо дится или нет пластина 49 в своем

- центральном положении (т.е., закрыты 55 ли оба отверстия 44 и 48).

Изобретение касается рентгенофлуоресцентного анализа образцов минерального сырья. Цель изобретения - повышение эффективности качественного и количественного элементного анализа образцов в полевых условиях. Для этого в портативный анализатор со сменными датчиками, памятью для хранения эталонных и измеренных спектров введены средства выборочного извлечения спектров из памяти на дисплей, подвижный указатель на дисплее для индикации выбранного числа энергетических каналов, средство ручного управления указателем, средство выборки и отображения части спектра в выбранном числе энергетических каналов и средство идентификации используемого при измерениях источника и детектора. 11 ил.

закреплены между рычагом 52 и кожухом головки 39 так, чтобы перемещать пластину 49 в центральное положение, при котором оба отверстия 44 и 48 закрыты этой пластиной 49.

В центральном положении пластины 49 две калибровочные тарелки 56 и 57, прикрепленные к пластине 49 задвижки, расположены по существу концентрически над отверстиями 44 и 48. Эти калибровочные тарелки 56 и 57 представляют собой круглые диски из кварцевого стекла, в центре которых прикреплены железные крошки 58. Калибровочные тарелки 56 и 57 предназначены для осуществления быстрой и точной калибровки усиления и смещения многоканального анализатора 1. Они выдают извест-25 65. В этом варианте также имеется задный спектр, который имеет пики в заданных точках вдоль спектра 13, изображенного на дисплее 8. Каждый из калибровочных спектров содержит по

крайней мере два пика, один из кото- 30 канальным анализатором 1 и датчиком 2

рых предпочтительно находится в верхней части отображаемого диапазона энергии, а другой - в нижней части отображаемого диапазона энергии. В указанном варианте один из этих пиков представлен излучением обратного рассеяния, а другой является пиком в спектре материала калибровочной тарелки 56 или 57. Если пики, представленные калибровочным спектром, не появляются в предполагаемых местах, то соответственно настроены усиление и смещение прибора. Хотя эта процедура выполняется автоматически, можно легко использовать и ручную настройку усиления ч смещения.

Три микропереключатели (не показаны) связаны с пластиной 49 задвижки и предназначены для определения ее

действительного положения. Два микро- п который декодирует адреса, выдаваемые

переключателя установлены в крайнем правом и крайнем левом положениях пластины 49, выдавая сигналы об открытии одного из отверстий 44 или 48. Третий микропереключатель установлен вблизи положения, которое занимает отверстие 59 в пластине 49, когда та находится в своем центральном положении. Этот микропереключателя реагиру

На фиг.5 показан другой вариант конструкции датчика. В этом варианте опять имеются два источника 60 и 61, каждому из которых соответствует детектор 62 и 63. В отличие от предыдущего примера, на внешней части кожуха 64 конструкции датчика имеется лишь

единственное отверстие 65. Оба источника 60 и 61 ориентированы относительно отверстия 65 так, что идущие от них пучки рентгеновского излучения направлены наружу через отверстие 65.

Аналогично окна в детекторах 62 и 63 сориентированы относительно отверстия 65 с возможностью приема флуоресцентного излучения, испускаемого образцом 66, расположенным вблизи отверстия

вижка, снабженная в этом случае единственной калибровочной тарелкой.

На фиг.6 развернуто показана функциональная схема, связанная с много5

0

портативной установки для рентгено- флуоресцентного анализа. Схема содержит блок 67 управления различными функциями установки и обработки. Посредством различных шин к блоку 67 подсоединены различные входы и выходы системы. В число этих шин входит восьмиразрядная шина 68 данных, шестнадцатиразрядная адресная шина 69, шина 70 выбора устройств установки и шина 71 управления. Программы работы блока 67 заложены в блоке 72 твердотельной памяти, который образован несколькими секциями.

Входы и выходы установки выбирают ся по команде выбора устройства, подаваемой дешифратором 73 выбора устройства по соответствующей шине 70,

5

блоком 67 с целью обеспечения наличия сигналов на входной или выходной точке или устройстве, которое опознано адресом в адресной шине 69.

Входные сигналы на систему подаются- от двух источников: от устройств,, 74 управления анализатора 1 (фиг.2) и от устройств, 75 датчика 2 (фиг.4- 6).

Устройства 74 управления аьлпиза- тора I связаны с шиной 68 данных посредством входного порта 76, тогда как устройства 75 датчика 2 связаны с шиной 68 данных посредством входного порта 77.

Выходы установки включают ЭЛТ 78, образующую дисплей 8, и жидкокристаллические индикаторы 79 на лицевой панели многоканального анализатора 1, схему 80 управления калибровкой и ключ 81 контроля блока 82 питания. Сигналы, используемые для управления состояниями индикаторов 79, идут от ключей 83. Схема 80 управления калибровкой содержит программируемые схемы контроля смещения и усиления и используется для автоматической калибровки устройств 75 датчика 2. Ключ 81 контроля питания используется также для подачи питания к различным высоковольтным элементам схемы и управляется блоком 67 для запрета подачи питания к этим элементам с целью экономии электроэнергии в различных обстоятельствах.

Программируемое устройство 84 задания времени интервала (таймер интервала) служит S качестве другого периферийного устройства блока 67 управления и обработки и содержит ряд таймеров, которые программируются индивидуально блоком 67 с целью индикации в нем моментов окончания определенных интервалов.

Дисплей 8 на ЭЛТ 78 контролируется блоком 85 памяти с произвольным доступом. Блок 85 контролирует подачу сигналов горизонтальной и вертикальной развертки, а также сигналов яркости-дисплея 8 на ЭЛТ 78 и работает 1 частично независимо от блока 67. Во время каждой индивидуальной развертки ЭЛТ 78 блок 85 восстанавливает необходимую информацию из блога 72 твердотельной памяти без существенного нарушения работы блока 67. Однако по окончании каждого шага развертки ЭЛТ 78 блок 85 выдает сигнал прерывания по линии 86 прерывания на блок 67, Это прерывание вызывает перерыв в программе работы блока 67 и сдвиг к процедуре прерывания, предназначенной для обслуживания блока 85 памяти с произвольным доступом и подготовки его для последующей развертки. После завершения этой операции блок 67 управления и обработки возвращается

5

0

5

0

5

ту точку своей рабочей программы, где она была прервана.

На фиг.7 показана принципиальная электрическая схема датчика 2, показанного на фиг.З. Как видно из этого чертежа, детекторы 87.1 и 87.2 (соответствующие детекторам 45 и 47 на фиг.З) снабжены каждый одним электродом, подсоединенным к высоковольтной линии 88 через соответствующий изолирующий резистор 89 и 90, тогда как другие их электроды заземлены. По высоковольтной линии 88 подается необходимое высокое напряжение смещения постоянного тока на каждый из детекторов 87.1 и 87.2 от схемы 80 управления калибровкой (фиг.6). Флуоресцентное рентгеновское излучение, испускаемое образцом 5, создает короткие импульсы тока в детекторах 87.1 и 87.2. С целью детектирования этих токовых импульсов выходы детекторов 87.1 и 87.2 соединены через конденсаторы 91 и 92 с соответствующими заря- дочувствительными усилителями 93 и 94. Конденсаторы 91 и 92 изолируют высокие потенциалы, прикладываемые к электродам детекторов 87.1 и 87.2, от усилителей 93 и 94, что позволяет производить детектирование токовых импульсов. Каждый из этих усилителей 93 и 94 также подсоединены к линии 95 смещения постоянного тока, которая также идет от схемы 80 управления калибровкой. Усилители 93 и 94 по существу суммируют напряжение смещения постоянного тока на линии 95 с токовыми импульсами, выдаваемыми детекторами 87.1 и 87.2.

Формирователь 96 импульса предназначен для обработки импульсов, появляющихся на выходе выбранного усилителя 93 или 94. Аналоговые переключатели 97 и 98 (которые предпочтительно выполнены в виде твердотельных переключающих полевых транзисторов) выборочно соединяют либо выход усилителя 93, либо выход усилителя 94 с входом формирователя 96 импульса. Лишь один из аналоговых переключателей 97 или 98 замкнут в любой момент времени. Поэтому выходной сигнал формирователя 96 импульса соответствует либо импульсам, подаваемым с детектора 87.1, либо импульсам, подаваемым с детектора 87.2.

Формирователь 96 импупьса содержит пиковый детектор (не показан), который детектирует амплитуды пика каждого импульса, появляющегося на входе формирователя 96, и выдает аналоговый сигнал на один его выход, на котором амплитуда импульса пропорциональна этой пиковой амплитуде. Другая схема в формирователе 96 импульса выдает логический сигнал на его другой выход, на котором в нормальном состоянии имеется логический сигнал низкого уровня, но он переключается на высокий уровень, когда на первом выходе имеется информация о пиковой амплитуде. Второй выход формирователя 96 импульса используется для подачи сигнала на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 99 о начале преобразования аналогового сигнала в соответствующий двоичный код (слово) с первого выхода формирователя 96 импульса.

Во время интервала времени, когда АЦП 99 занят преобразованием данного аналогового сигнала в соответствующий двоичный код, в линии 100 Занято возникает высокий уровень логического сигнала. Посредством этого высокого уровня логического сигнала SR- триггер 101 устанавливается на высоком уровне логического сигнала, что вызывает установку высокого уровня на его выходе. Хотя линия 100 Занято возвращается к низкому уровню логического сигнала по окончании преобразования, выход SR-триггера 101 остается на высоком уровне логического сигнала до тех пор, пока SR-триггер 101 не восстановится посредством сигнала, поданного с блока 67. Информационный код, выдаваемый на выходе АЦП 99, как и сигналы с линии 100 Занято и выхода SR-триггера 101, подаются на вход 77.2.

На фиг.7 также показаны три микропереключателя 102-104, связанные с пластиной 49 задвижки, которые являются индикаторами ее положения. Каждый из этих микропереключателей 102- 104 включен между- источником напряжения +5 В и соответствующим гасящим резистором 105. Задача гасящих резисторов состоит в уменьшении напряжения на выходе соответствующего микропереключателя 102-104 до потенциала земли, когда этот микропереключатель 102-104 находится в разомкнутом сое- тоянии. Микропереключатели 102-104 и гасящие резисторы 105 подключаются к шине 68 данных блока 67 посредством

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

порта 77 так, чтобы на блок 67 поступила информация о положении задвижки

Микропереключатель 104 связна с расположением пластины 49 задвижки, в которой открыто отверстие 44 (фиг.З), а обработке подлежит выходной сигнал детектора 45. Выход микро- , переключателя 104 используется непосредственно для управления аналоговым переключателем 97, так что выход усилителя 93 подсоединен к формирователю 96 импульса как только микропереключатель 104 нажат (что свидетельствует о том, что работает детектор 87.1). Аналогично микропереключатель 102 используется для непосредственного управления аналоговым переключателем 98, который автоматически подсоединяет детектор 87.2 через усилитель 94 к формирователю 96 импульса.

Микропереключатель 103 нормально разомкнут и замыкается, когда пластина 49 задвижки смещается из своего центрального положения. Кроме использования в качестве входа блока 67, выход микропереключателя 103 также используется для подключения схемы 106, которая предназначена для осуществления выбора блоком 67 того или другого детектора 87.1 или 87.2, когда пластина 49 задвижки находится в своем центральном положении. Эта логическая схема 106 состоит по существу из триггера, образованного двумя встречно включенными схемами И 107 и 108 с инвертированными входами (более часто называемыми схемами НЕ-ИЛИ). Оба входа схем И связаны с блоком 67 по шине 70 выбора устройства, т.е. триггер может быть установлен в любое из своих двух состояний блоком 67.

Выходы схем 107 и 108 используются для управления переключателями 97 и 98, когда микропереключатель 103 сигнализирует, что пластина 49 задвижки находится в своем центральном положении. Когда пластина 49 задвижки не. находится в своем центральном положении, управление аналоговыми переключателями 97 и 98 триггером невозможно из-за схем НЕ-ИЛИ 109 и 110, к вторым входам которых подключен мик. ропереключатель 103. Два диода 111 -и 11.2 используются для развязки выходов микропереключателей 102 и 104 от выходов схем НЕ-ИЛИ 109 и 110. Если диодов 111 и 112 нет, то выходы схем

109 и 110 прямо подсоединяются к ис- .точнику + 5В при эамыканиии одного из переключателей 102 или 104,

Несколько различных датчиков 2 могут попеременно подключаться к многоканальному анализатору 1, причем каждый датчик 2 имеет различный тип де текторов и источников излучения. С целью автоматической индикации на многоканальном анализаторе 1 того9 какой датчик 2 используетсяs применяется схема 113 идентификации, Эта схема 113 выдает трехразрядный двоичный код, т.е. взаимозаменяемо могут использоваться восемь различных датчиков 2. Если бы имелось большее число датчиков 2, то схема 113 была бы более емкой с целью обеспечения большего количества разрядов.

Маловероятно, чтобы оба детектора 87.1 и 87.2 требовали одинакового сигнала высокого напряжения для соответствующей настройки усиления многоканального анализатора 1. Также маловероятно, чтобы было одинаковым смещение, необходимое для усилителей 93 и 94. Поэтому необходимо подавать раз различные цифровые коды на программируемый источник 114 высокого напря- 30 ющимся в разомкнутое состояние после жения и цифроаналоговый преобразова- снятия усилия оператора, тель (ЦАП) Н5 (фиг. 8) в зависимости от того, какой из двух детекторов 87.1 и 87.2 должен быть использован. ,Блок 67 выдает необходимые данные и сигналы выбора устройства для подачи соответствующих цифровых кодов на ключи 116 и 117, как только микропереключатели 102-104 датчика 2 сигнализируют, что тот или иной из детекторов 87.1 или 87.2 должен быть задействован.

На фиг.9 показано, как соединены датчик 2, схема которого приведена на фиг,7, и схема 80 управления калибровкой, изображенная на фиг.8, а также как подаются различные сигналы на эти две схемы от остальной части схемы, изображенной на фиг.6. Входное порт 77 содержит два отдельных входа 77.1 и 77.2 для параллельного восьмиразрядного кода. На вход 77.1 поступают различные сигналы, подаваемые датчиком 2 и свидетельствующие о ре жиме детектора, и трехразрядный дво-- ичный сигнал, вырабатываемый схемой 113 идентификации. С другой стороны вход 77.2 соответствует восьмиразрядным данным, поступающим с АЦП 99 и

Переключатель 33 КОНЦЕНТРАЦИЯ, в отличие от других, является двухъ- полюсным перекидным переключателем, имеющим два полюса 119 и 120. Нормально разомкнутый контакт полюса 120 включен между питанием +5В и понижающим резистором 121. Светоизлучающий

4Q диод 122, содержащий внутренний понижающий резистор, соединен встречно с понижающим резистором 121, чтобы создавалась визуальная индикация положения переключателя, а значит происхож-

45 дение считывания, производимого на жидкокристаллическом индикаторе (фиг. 2). Другой полюс 119 переключателя 33 также включен между источником питания +5В и вторым светоизлучающим дио50 Дом 123. Полюс 119 переключателя 33 нормально замкнут, тогда как полюс 120 переключателя 33 нормально разомкнут. Таким образом, в любой данный момент времени напряжение +5В подает55 ся к оцному и только одному из свето- излучающих диодов 122 и 123, поэтому эти светоизлучающие диоды создают визуальную индикацию положения переключателя, а значит - происхождение счисвидетельструющим об амплитуде (т.е., энергии) конкретного импульса, выданного одним из детекторов 87.1 или

На фиг.10 более подробно показаны устройства управления анализатора и их взаимосвязи с системой управления, показанной на фиг.6. Переключателям

(фиг.10) присвоен тот же номер позиции, что и соответствующим переключателям на фиг.2. Каждый из переключателей 23-27, 29 и 30 является простым однополюсным переключателем,включенным

между питанием+5В и соответствующим гасящим резистором 1 18. Гасящие резисторы 118 предназначены для снижения сигнала на выходе соответствующего переключателя до уровня потенциала

земли, когда этот переключатель находится в разомкнутом состоянии. Переключатель 29 (контролирующий функцию СГЛАЖИВАНИЕ) и переключатель 27 (контролирующий функцию ОКНО)

перекидываются в разомкнутое или замкнутое состояния при нажатии на него оператором. Каждый из остающихся переключателей и 30 является мгновенным переключателем, возвращащимся в разомкнутое состояние после снятия усилия оператора,

Переключатель 33 КОНЦЕНТРАЦИЯ, в отличие от других, является двухполюсным перекидным переключателем, имеющим два полюса 119 и 120. Нормально разомкнутый контакт полюса 120 включен между питанием +5В и понижающим резистором 121. Светоизлучающий

диод 122, содержащий внутренний понижающий резистор, соединен встречно с понижающим резистором 121, чтобы созавалась визуальная индикация положения переключателя, а значит происхож-

дение считывания, производимого на жидкокристаллическом индикаторе (фиг. 2). Другой полюс 119 переключателя 33 также включен между источником питания +5В и вторым светоизлучающим диоДом 123. Полюс 119 переключателя 33 нормально замкнут, тогда как полюс 120 переключателя 33 нормально разомкнут. Таким образом, в любой данный момент времени напряжение +5В подается к оцному и только одному из свето- излучающих диодов 122 и 123, поэтому эти светоизлучающие диоды создают визуальную индикацию положения переключателя, а значит - происхождение счи.тывания, создаваемого жидкокристаллическим индикатором 32 (фиг.2).

Выходы этих восьми переключателей подаются к одной секции входного порта 76, обозначенной как разъем 76.1 (фиг.10). Входной разъем также содержит четыре других секции разъемов 76.2-76.5, на которые направляются сигналы, вырабатываемые различными другими устройствами многоканального анализатора 1. Так переключатель 14 (фиг.2) Отсчет-секунда выдает восьмиразрядный код на входной разъем

на экране трубки по направлению оси- X. Эта модуляция осуществляется последовательным считыванием ячеек памяти в пределах избранной секции блока

полюсным восьминаправленным переключателем, создающим низковольтный уровень на каждом из восьми выходов, кроме одного, на котором присутствует уровень +5В. При вращении переключа- 20 72 твердотельной памяти. Данные, ко- теля 14 один из восьми выходов, на ко- торые предназначены для отображения тором имеется высокий уровень логического сигнала, может быть смещен в том или или другом направлении. Дисковые переключатели 21 и 22 выдают восьмиразрядные коды на шину 69 данных посредством соответствующих секций 76.3 и 76.4 входного порта 76.

Кнопка 17 указателя 16 и потенциометр 31 ОКНО выдают различные знало- 30 содержит шесть наиболее важных разря- говые сигналы на АЦП 124. АЦП 124 пре- дов этого числа отсчетов, а два ос образует один из этих аналоговых сиг- налов в соответствующий восьмиразрядный код и подает этот цифровой код на пятую секцию 76.5 входного порта 76. Шина 70 выбора устройства используется для выбора аналогового сигнала, который преобразуется в код.

на дисплее 8, хранятся в блоке 72 твердотельной памяти в формате, в котором каждый энергетический канал 25 обозначается двумя восьмиразрядными байтами. Первый 8-разрядный байт содержит восемь наименее существенных разрядов числа отсчета, которые записаны для этого канала. Второй байт

тавшихся разряда означают необходимую яркость изображения.

Хотя блок 67 мог бы использоваться 35 для считывания данных из блока 72 твердотельной памяти с целью отображения, это заняло бы чрезмерно большую часть времени работы блока 67,

Таким образом, различные секции 76.1 и 76,5 входного разъема служат для разделения каждого из видов управления, обозначенных на панели мног гоканального анализатора. Исключение составляет переключатель 28 усиления, работающий непосредственно в сочетании с блоком 85 памяти с произвольным доступом, показанным более подробно -на фиг.11.

Блок 85 используется-для отображения спектров на передней части экрана дисплея 8. Эта поверхность дисплея является предпочтительно передней частью ЭЛТ 125. ЭЛТ 125 реагирует на входные сигналы по осям X и Y для расположения электронного луча на своей передней части соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Также ЭЛТ 125 реагирует на сигналы по входу Z для контроля яркости .

электронного луча по мере его развертки на лицевой части трубки.

Развертка электронного луча по оси X на лицевой части ЭЛТ осуществляется за счет пилообразного сигнала, формируемого генератором 26. Последний вырабатывает на своем выходе напряжение, возрастающее линейно во времени и вос- станавливаемое периодически блоком 67 посредством шины 70 выбора устройств- ;

Изображения, создаваемые на ЭЛТ 125, генерируются за счет модуляции сигнала, подаваемого на его вход Y

на экране трубки по направлению оси- X. Эта модуляция осуществляется последовательным считыванием ячеек памяти в пределах избранной секции блока

72 твердотельной памяти. Данные, ко- торые предназначены для отображения

72 твердотельной памяти. Данные, ко- торые предназначены для отображения

содержит шесть наиболее важных разря- дов этого числа отсчетов, а два ос

на дисплее 8, хранятся в блоке 72 твердотельной памяти в формате, в котором каждый энергетический канал обозначается двумя восьмиразрядными байтами. Первый 8-разрядный байт содержит восемь наименее существенных разрядов числа отсчета, которые записаны для этого канала. Второй байт

содержит шесть наиболее важных разря- дов этого числа отсчетов, а два ос

тавшихся разряда означают необходимую яркость изображения.

Хотя блок 67 мог бы использоваться для считывания данных из блока 72 твердотельной памяти с целью отображения, это заняло бы чрезмерно большую часть времени работы блока 67,

поэтому контроллер 127 секции блока

85 памяти с произвольным доступом работает следующим образом. В начале каждой развертки на дисплее 8 (т.е., сразу после восстановления генератора 126) блок 67 загружает контроллер 127

секции блока 85 памяти с произвольным доступом, выбранным первоначальным адресом. После этого контроллер 127 секции блока 85 памяти с произвольным доступом принимает импульсы, поступающие с задающей схемы 128 для последовательной выборки из памяти по этому первоначальному адресу. Частота задающей схемы 128 выбирается так, чтобы все задающие периоды прошли за

отрезок времени, в который электронный луч развертывается по экрану ЭЛТ 125. Контроллер 127 обрабатывает задающие импульсы, генерируемые задаю щей схемой 128, пока ЭЛТ опрашивает

секцию памяти. Соответственно с каж- ым задающим импульсом контроллер 127 выдает запрос Хранение на блок 67, который вызывает остановку шины 71 онтроля данных и адресной шины 69. осле этого блок 67 подтверждает поступление сигнала ХРАНЕНИЕ на контроллер 127, обозначая возможность неосредственного обращения в блок 72 твердотельной памяти посредством шин

68данных и адресных тин 69. Контролер 127 затем последовательно выдает ва адреса памяти по адресной шине

69и передает данные, направленные

в адресную шину 69 в ответ на эти адеса, в ключ 129.

Четырнадцать из 16 разрядов, подключенных таким образом к ключу 129, содержащее число отсчетов для энергетического канала и затем отображенные, подаются на НАЛ 130, который преобразует их в соответствующий аналоговый сигнал. Этот аналоговый сигнал подается на усилитель 131, имеющий антилогарифмическую характеристику передачи. Выход ЦАП 130 непосредственно связан с переключателем 132 УСИЛЕНИЕ (фиг.1). Когда переключатель 132 находится в одном положении, выходной сигнал ЦАП 130 непосредственно подается на потенциометр 133 Вертикального масштаба. Когда переключатель 132 УСИЛЕНИЕ находится в усиливающем положении, то на потенциометр 133 подается выходной .сигнал антилогарифмического усилителя 131. В этом положении потенциометра 133 усиливается вертикальное перемещение изображенного спектра в соответствии с нелинейной передаточной характеристикой антилогарифмического усилителя 131.

Потенциометр 133 вертикального масштаба соответствует потенциометру 38 (фиг.1). Движок этого потенциометра 133 соединен с входом ЭЛТ 125. . Усиление спектра 13 на дисплее 8 может быть настроено вручную соответствующим изменением уставки потенциометра 38 вертикального масштаба. Оба разряда, хранимые в ключе 129, соответствующие контрольной информации яркости, подаются к схеме 134 управления яркостью. Разряды контроля яркости, выданные на выходные линии 135 и 136, используются для осуществления соответствующей функции. Более точно разряд, соответствующий выходной ли

5

0

5

0

5

5

0

5

нии 135, используется для осуществления функции ОКНО и далее обозначается как Оконная бирка. Разряд, соответствующий выходной линии 136, используется для определения указателей и поэтому обозначается далее как Указательная бирка.

Яркость электронного луча на экране ЭЛТ 125 зависит от уровня импеданса двух аналоговых переключателей 137 и 138, которые соответственно соединяют резисторы 139 и 140 с третьим резистором 141. Когда аналоговый переключатель 137 находится в состоянии низкого импеданса, напряжение на входе Z на ЭЛТ 125 зависит от относительных величин сопротивлений резисторов 139 и 141. Когда аналоговый переключатель 137 находится в состоянии высокого импеданса, а аналоговый переключатель 138 находится в состоянии низкого импеданса, то уровень напряжения на входе Z ЭЛТ 125 зависит от относительной величины сопротивлений резисторов 140 и 141. Когда ни один из аналоговых переключателей 137 и 138 не находится в состоянии низкого импеданса, то уровень напряжения на входе Z ЭЛТ 125 находится по существу на уровне земли и луч ЭЛТ 125 гасится.

Уровни импеданса аналоговых пре- - ключателей 138 и 137 контролируются соответствующими схемами И 142 и 143. Когда выходная линия 135 ключа 129 находится на низком уровне импеданса, тогда обе схемы И 42 и 143 нейтрализованы, в результате чего оба аналоговых переключателя 137 и 138 оказываются в состоянии высокого импеданса. Таким образом, как только уровень напряжения на выходной линии 135 ключа 129 становится высоким логическим уровнем, ЭЛТ 125 гасится. Когда выходная линия 135 ключа 129 находится на высоком уровне логического сигнала, выход схем И 142 и 143 зависит от уровня логического сигнала на выходной линии 136 ключа 129, когда на этой линии высокий уровень логического сигнала, то задействованы схема И 143 и аналоговый переключатель 137, что приводит к свечению луча на экране ЭЛТ 125. В это время выход схемы И 142 блокируется. Аналогично, когда выходная линия 136 ключа 129 находит1 ся на низком уровне логического сигнала, задействованы схема И 142 и аналоговый переключатель 138. В этом

211570658

яркость электронного луча на ЭЛТ 125 находится на другом ом уровне. Это создает возможиметь дисплей с указателем 16 нной яркости.

с э в 20 ц в пл в в б р вы п ш ми г и в во ши та жи ши

По мере развертки луча по экрану ЭЛТ 125 задающее устройство запускает контроллер 127 с целью ввода информации по яркости и отклонению по оси Y на ключ 129 для каждого из 128 каналов, которые подлежат отображению. После завершения всех 128. каналов контролер 127 выдает сигнал на вход прерывания блока 67 (фиг.5). Этот сигнал прерывает работу блока 67, какая бы процедура не осуществлялась в это время, и он обслуживает блок 85 с целью подготовки к последующей развертке.

Формула

изобретения

Портативная установка для рентге- нофлуоресцентного анализа, содержащая выносной датчик по меньшей мере с од- ,ним источником и детектором излучения многоканальный анализатор, связанный с датчиком посредством многожильного кабеля и снабженный блоком питания, блоком твердотельной памяти для хранения измеренных и эталонных спектров, дисплеем спектра и блоком управления и обработки, связанным посредством шины данных, адресной шины и шины управления с блоком твердотельной памяти и дисплеем спектра,- цепь формирования сигнала детектора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности количественного и качественного элементно

10

15

22

го анализа в полевых условиях, выносной датчик снабжен схемой идентифика ции источника и детектора излучения, анализатор снабжен схемой управления калибровкой детектора, подключенной . входами к шине данных и шине управления, а выходами - к цепи формирования сигнала детектора, в анализатор введены индикатор элемента, индикатор номера энергетического канала и два . числовых индикатора результата измерения, связанные с шиной данных череэ ключи, средства формирования энергетического окна, имеющие выключатель энергетического окна и орган управления шириной окна с включенным на его выходе аналого-цифровым преобразователем, причем выключатель и аналого- 20 цифровой преобразователь через входные порты подключены к шине данных, блок памяти с произвольным доступом, включенный между шиной данных и дисплеем спектра, средства селективного вывЪда спектров образца и эталона в виде переключателей адресов областей блока твердотельной памяти для спектров эталона и образца и выключателей вывода спектров, через входные порты подключенных к шине данных, адресной шине и шине управления, средство формирования подвижного указателя энерг гетическ ого канала на дисплее спектра и элемент управления указанным средством, связанный через аналого-цифровой преобразователь и входной порт с шиной данных, переключатели резуль- тата измерения, нормализации и сглаживания, подключенные через порт к шине данных, и переключатель усиле25

30

35

40

кия, включенный в цепь управления дисплеем спектра.

Фиг.1

12фпрцщ

19 18

L

15 34I10

Л

U26 D-27 П-28 0-29

о-м а-зо

J

фаг. 2

I

J

1Л

О

ON 01 30

a

5;

Фиг.6

0Ш/7.87 ИЛИ быкл.86

95 В9 V

JY

58

Выбор

9етектора. М2

107

II

Ч а я в.

Г

Сброс АЦП

Фиг.7

О 9

777,..1L 7;i

n.

ft

1У

Фиг.8

jf

.С

17

ff

fay ft

т

3

7Л

M