Устройство стабилизации энергетической шкалы спектрометра Советский патент 1980 года по МПК G01T1/40 

(54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ I Изобретение относится к информациоШ HO-4I3M ери тельной технике, и может быт использовано в различных приборах и устройствах, содержащих рентгеноспектр метрические тракты. Известно устройство стабилизации энергетической шкалы рентгеновского спектрометра, содержащее последователь но соединенные задакхций генератор, нор мализатор амплитуды, аттенюатор, усилитель, интегральный амплитудный дискриминатор, ключ и измеритель средней частоты импульсов tl Известно также аналого-чшфровое устройство стабилизации энергетической шкалы, содержащее генератор эталонных импульсов, две логические схемы совпадений, реверсивный счетчик импульсов, ограничения счета и преобразователь код-напряжение Г2. Недостатком подобных устройств является то, что детектор излучения не охватывается отрицательной обратной связью, и дрейф его параметров может

ШКАЛЫ СПЕКТРОМЕТРА 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 ЗТ, Однако чувствительность такого устройства 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 изменяется и может значительно отклониться от установленного оптимального значения. При этом вследствие возрастания динамических погрешностей стабилизации 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 схёмй вычитания частот, причем, кодовые входы двоичного умножи теля частоты подключены к выходам реверсивного счетчика импульсов, вход пре образователя частота-напряжение соединен с выходом двоичного умножителя частотьг, входы схемы ИЛИ соединены с выходами логической схемы, первый вход схемывычитания 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 час тоты 3, генератор опорной частоты 4, схема ИЛИ 5, схема вычитания частот преобразователь частота-напряжение 7. Устройство стабилизации энергетической шкалы работает совместно с рентгеновским спектрометром, состоящим из детектора 8 рентгеновского излучения, бло ка питания 9, усилителя 10 с регулируе jMbiM коэффициентом усиления и многоканального амплитудного анализатора Ц. На фиг. 2 показано положение кривых фотопика на энергетической игкале, где О - амплитуды импульсов, пропор циональные энергии квантов рентгеновского излучения, D - интенсивность им . пульсов данной амплитуды, номинал ное положение центра фотопика, Ц - U диапазон .амплитуд охватываемый первой группой каналов НА Uj - диапазон амплитуд, охватываемый второй группой каналов НА. . Входы логической схемы I подключе ны к выходам спектрометра, т.е. к выходам каналов многоканального амплиту ного анализатора (МАА), объединенным две группы каналов, расположенных имметрично относительно номинального оложения центра фотопика на энергетиеской шкале. Логическая схема 1 осуествляет объединение по ИЛИ каналов аждой из групп, так что частоты импульсов на выходах логической схемы равны частотам f и f,, указанным на фиг. 2 заштрихованными площадками. Выходы логической схемы I связаны с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов 2. Скорость изменения кода N на выходах реверсивного счетчика импульсов 2 зависит от разности частот f I-, при равенстве этих частот N останется неизменным. Выходы код реверсивного счетчика импульсов 2 соединены с кодовыми входами двоичного умножителя частоты 3, который преобразует код N в частоту , где f - тактовая частота двоичного умножителя частоты, NQ - емкость реверсивного счетчика 2. Выход генератора опорной частоты 4 и выход схемы ИЛИ 5 подключены соответственно ,к первому и второму входам схемы бьгчитания частот 6, так что частота на ее выходе, соединенном с тактовым входом двоичного умножителя частоты 3, равна разности частот ее входах. При этом частота fj. равна этом частота сумме частот к поскольку входы схемы ИЛИ 5 соединены с. выходами логической схемы I. Выход двоичного умножителя частоты 3 подключен к входу преобразователя частота-напряжение 7, который осуществляет преобразование частоты Г в аналоговый управляющий сигнал U . Выход преобразователя 7 связан с входом спектрометра, т.е. с управляющим входом усилителя, либо (при применении в качестве детектора 8 пропорционального счетчика или сцинтилляционного детектора с фотоэлектронньтм 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 ., и Г-лмпульсных сигналов на выходах логической схемы I равны. При поступлении этих сигналов на входы реверсивного счетчика 2 код N на его выходе не изменяется. Так как тактовая частота т на входе двоичного умножителя частоты 3 также остается неизменной, то частота f на его выходе и, соответственно, аналоговый сиг-, нал и на выходе преобразователя частота-напряжение 7 не измендаогся и равны заданным значениям, при которых регулирующий элемент спектрометра (например, усилитель У) имеет коэффициент усиления, обеспечивающий номинальное положение фотопика, а чувствительность устройства стабилизации, опр деляемая как отношение скорости изменения управляющего сигнала на выходе преобразователя 7 к величине смещения фотопика от номинального положения и равная N К ( f V f.j) f , где К -постоянныйкоэффициент, имеет заданное оптимальное значение. При смещении фотопика от номинального положения (кривая Н на фиг.2) появляется разность частот Vi , на выходах логической схемы 1, при этом сумма этих частот остается неизменной. При поступлении частот i и IQ на входы схемы ИЛИ 5 частота п на ее высходе не изменится и при поступлении ее и частоты FQ от генератора 4 на входы схемы вычитания частот 6 частота f на ее выходе также не изменится, т.е. чувствительность устройства стабилизаци остается неизменной при смешениях фотопика от номинального положения. Одновременно при поступлении частот и f. на входы реверсивного счетчика импульсов 2 код на его выходе начинает изменяться. Этот код поступает на входы двоичного умножителя частоты 3, так что частота f на его вь1ходе также изменяется. При поступлении этой частоты на вход преобразователя частота-напряжение 7 сигнал на его выходе изменяетс таким образом, что фотопик возвращаетс в номинальное положение. Если интенсивность регистрируемого I фотопика начнет уменьшаться (кривая i5 на фиг. 2), то уменьшатся частоты f к fy , при этом чувствительность л устройства стабилизации также будет уменьшаться, отклоняясь от оптимального значения. При поступлении частот f на входы схемы ИЛИ 5 часTota fj, на ее выходе также будет уменьшаться. Однако при поступлении частоты TQ и частоты f от генератора 4 на входы схемы вычитания частот 6 частота f на ее выходе будет увеличиваться,так что чувствительность устройства стабилизации также начнет увеличиваться и вернется к заданному оПтимальному значению. При этом одновре;менно будет уменьшаться код на выходе реверсивного счетчика импульсов 2. При поступЛени:и этого кода и частоты -f с выхода схемы вычитания частот G на входы двоичного умножителя частоты 3, частота f на его выходе будет оставаться неизменной. При поступлении частоты f на вход преобразователя 7 аналоговый сигнал на его выходе также не будет изменяться, т.е. фотопик будет попрежнему удерживаться в номинальном положении. Аналогично при увеличении интенсивности регистрируемого фотопика код М будет увеличиваться, а тактовая частота уменьшаться, при этом чувствительность устройства стабилизации и управляющий аналоговый сигнал И останутся неизменными. Таким образом, данное устройство стабилизации при изменении .интенсив„ ети регистрируемого фотопика имеет постоянное и оптимальное значение чувствительности к смещению 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 2О, устройство позволяет повысить точность стабилизации положения фотопика на 8,5%. Изобретение может быть использовано при разработке новой рентгеноспектромет.рической аппаратуры, особенно, аппара- гуры,работающей на .потоке, например, в системах автоматического контроля химического состава,технологических продуктов, способствующих значительному повышению производительности труда в химической, горнообогатцтельной и других отраслях промышленности. Формула изобретени.я Устройство стабилизации энергетической шкалы спектрометра, содержащее логическую схему и реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам логической схемы, отличающееся тем, 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