Устройство для термостабилизации фотоэлектронного умножителя Советский патент 1991 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к термостабилизации спектрофотометрических устройств, в которых обеспечивается заданный уровень темнового тока фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) посредством понижения температуры фотокатода и динодов.

Цель изобретения - состоит в повышении точности и достоверности спектрофотометрических измерений.

На фиг. 1 схематично представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - структурная схема одного из вариантов реализации блока формирования выходного

сигнала фотоэлектронного умножителя; на фиг. 3 - структурная схема одного из вариантов реализации блока выборки и хранения; на фиг. 4 - структурная схема одного из вариантов реализации блока сравнения; на фиг. 5 - структурная схема реализации одного из вариантов блока индикации.

Предложенное устройство содержит соединенный с выходами регулятора 1 термоэлектрический охладитель 2, на радиа торе 3 холодных спаев выходного каскада которого установлен фотоэлектронный умножитель 4, выходом соединенный с блоком 5

формирования выходного сигнала. В оптический тракт устройства встроек оптический прерыватель б, управляющий вход позиционного механизма привода 7 которого соединен с первым выходом генератора 8 управляющих сигналов.

Выход блока 5 и второй выход генератора 8 соединены соответственно с первым и вторым входами блока выборки и хранения сигналов в позициях Свет и Темно 9, первый выход которого соединен с первым входом делителя, а второй выход - с вторыми входами блока 11 сравнения и блока 10 деления. Выход блока деления 10 соединен с входом блока 12 индикации, с первым вхо- дом блока 11 сравнения соединен выход задатчика 13, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулятора 1. В состав устройства входит также источник 14 высокого напряжения.

Представленная на фиг. 2 блок-схема реализации одного из вариантов блока формирования 5 содержит усилитель 15, выпрямитель 16, фильтр 17 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18.

Блок-схема реализации одного из вариантов блока выборки и хранения 9 (фиг. 3) включает формирователь 19 импульсов выборки, мультиплексор 20, регистр 21 темно- вого фона и регистр 22 светового сигнала.

Блок-схема одного из вариантов блока сравнения 11 (фиг. 4) включает сумматор 23 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 24.

Блок-схема одного из вариантов блока индикации 12 содержит дешифратор 25 и индикатор 26. В частном варианте исполнения задатчик 13 выполнен в виде ряда переключателей (на чертеже не показаны), обеспечивающего набор кода задаваемого сигнала темнового фона.

Устройство работает следующим образом.

Задают переключателями задзтчика 13 набор кода, обеспечивающий заданную ве- личину сигнала темнового фона, в свою очередь определяющую требуемую температуру охлаждения фотоэлектронного умножителя 4. Подключают термоэлектрический охладитель 2 через регулятор 1 к низковольтному источнику питания (на чертеже не показан), обеспечивая понижение температуры умножителя. Подают от источника 14 высокое напряжение между фотокатодом и анодом умножителя 4, а также через делитель - на диноды.

Источник света при выходе охладителя 2 на заданный режим не включают. Сигнал с выхода умножителя 4 поступает в блок 5 формирования сигнала, в котором он усиливается, выпрямляется, фильтруется и оцифровывается.

Из генератора управляющих сигналов 8 поступают управляющие сигналы, во-первых, в механизм привода 7, обуславливая периодические переходы статического прерывателя 6 из позиции, соответствующей открытому световому тракту (позиция Свет при включенном источнике света), или закрытому (позиция Темно) и, во-вторых, формирователь 19 импульсов выборки, который вырабатывает импульсы, периодически переключающие посредством мультиплексора 20 оцифрованные АЦП 18 сигналы фона и света соответственно на входы регистров 21 и 22.

При отсутствии света величина сигнала на индикаторе 26 блока 12 равна 1. По достижении требуемого температурного режима, когда достигнутый уровень сигнала темнового фона становится равным заданному достижении заданного режима стабилизации темнового сигнала свидетельствует индикатор, выведенный на панель прибора (на черт, не показан). Устройство начинает работать в режиме пропорционального регулирования, т.е. код сигнала темнового фона, поступающий из регистра 21 в сумматор 23, сравнивается с кодом сигнала, соответствующим задаваемому уровню шума и поступающему из задатчика 13. Далее результат сравнения посредством ЦАП 24 переводится в аналоговый сигнал, поступающий на управляющий вход регулятора, в нагрузку которого включен термоэлектрический охладитель 2, Источник света включают при достижении заданного рабочего режима, при котором указанным образом автоматически обеспечивается постоянство сигнала темнового фона.

Управляющие сигналы из генератора 8. поступающие в механизм 7 привода, обеспечивают такую работу прерывателя 6, при которой световой РОТОК, падающий на фотокатод умножителя 4, периодически прерывается на (1-10) -10 с, при этом отношение длительности позиций Свет - Темно поддерживается в интервале .

Синхронно со срабатываниями прерывателя 6 формирователь 19 вырабатывает импульсы выборки, которые подключают выход блока 5 через мультиплексор к входу либо регистра 22 (при позиции Свет), либо регистра 21 (при позиции Темно). В последнем случае мгновенный код сигнала темнового фона,поступает в сумматор 23 блока сравнения 11, где сравнивается q ко- домсигнала, поступающего из задатчика 13. после чего управляющий сигнал, поступающий в регулятор 1, дает команду на соответствующую коррекцию теплового воздействия, осуществляемую посредством термоэлектрического охладителя 2. Сигналы с выходов регистров 22 и 21 поступают на входы блока деления 10, в котором произво- дится операция деления. Результат вычисления дешифруется в дешифраторе 25 и индицируется на индикаторе 26.

Предложенное устройство обеспечивает, во-первых, требуемую точность стабили- зации уровня сигнала темнового фона. При этом в качестве исходной используется не какая-либо промежуточная информация, например в виде температуры радиатора 3, а истинная величина темнового сигнала. Во- вторых, при работе устройства выдается достоверная информация об отношении сигнал-шум. При этом для получения последней не требуется изменять непрерывный характер спектров фотометрических измерений. Так, прерывание светового потока примерно на единицы Мс с периодичностью 10-100 с,вполне достаточное для получения информации о мгновенной величине сигнала темнового тока и последую- щей коррекции посредством термоэлектрического охладителя температуры фотоэлектронного умножителя в стационарном режиме, не вносит существенных возмущений в реализуемый спектрофотометриче- ский процесс.

Формула изобретения Устройство для термостабилизации фотоэлектронного умножителя, содержащее подключенный к фотоэлектронному умножителю холодными спаями термоэлектрический охладитель, последовательно соединенные за датчик, блок сравнения и регулятор, выходом связанный с входом термоэлектрического охладителя, а также блок формирования выходного сигнала фотоэлектронного умножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности спектрофотомет- рического измерения, в него введены оптический прерыватель с позиционным механизмом привода, генератор управляющих сигналов, последовательно соединенные блок выборки и хранения сигналов в позициях Свет и Темно, блок деления сигналов и блок индикации, причем информационный вход блока выборки и хранения сигнала связан с выходом блока формирования выходного сигнала фотоэлектронного умножителя, а управляющий вход - с первым выходом генератора управляющих сигналов, другой выход которого связан с позиционным механизмом привода оптического прерывателя, второй вход блока сравнения связан с выходом позиции Темно блока выборки и хранения сигналов.

ОтЗ

Изобретение относится к термостабилизации спектрофотометрических устройств, в которых обеспечивается заданный уровень темнового тока фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) посредством понижения температуры фотокатода и динодов. Цель изобретения состоит в повышении точности и достоверности спектрофотометрических измерений. Устройство для термостабилизации ФЭУ основано на принципе регулирования подводимой к термоэлектрическому охладителю мощности по отклонению темнового тока от заданного значения. Устройство содержит для этого блок 5 формирования выходного сигнала ФЭУ, блок 9 выборки и хранения сигналов в позициях Свет и Темно, генератор 8 управляющих сигналов, задатчик 13, блок 11 сравнения, регулятор 1, термоэлектрический охладитель 2, блок 10 деления, блок 12 индикации, оптический прерыватель 6 с механизмом привода 7. 5 ил, (Л С

15

16

21

Lxk

17

18

kT

.„I-. н9

фиг. 2

О т 13

24

23

фиг.4

О т 5 i ZO19

r-if-- z/i

г -ПП

Ъ

22

фие.З