Аналого-цифровой рентгеноспектральный анализатор Советский патент 1981 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относигся к аналого-цифр вой технике ядерного н рентгеновского приборостроения н может быть использовано для количественного рентгеноспектрального флюоресцентного анализа. Известен флюоресцентный рентгеновски спектрометр, содержащий рентгеновскую трубку со стабилизированным блоком питания и два идентичных спектрометрических канала, каждый иэ KOTopbicx содержит счетчик (детектор), широкополосный усиЛйтель, дифференциальный дискриминатор, измеритель скорости счета и пересчетный прибор Il3. Недостатком указанного устройства яв ляется низкая точность и быстродействие при измерении процентного содержания эл мента в пробе. Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой рентгеноспектральный анализатор, содержащий рентгеновскую трубку с управляемым источником питания, первый и второй блоки детектирования, устройство вычитания частот. первый вход которого соединен с выходом первого блока детектирования, а второй вход через делитель частоты подключен к выходу генератора эталонной частоты, реверсивный счетчик импульсов, входы сложения и вычитания которого соединены с выходами устройства вычитания частот, а также преобразователь код-аналог, выход которого соединен с входом управляемого источника питания 2, Однако в этом анализаторе для исключения влияния на результат измерения нестабильности параметров источника рентгеновского излучения необходимо осуществлять механическую смену эталсяа и ана- лизкруемсй тфобы и соответственно периодически переключать анализатор из режвма стабилизации в режим измерения в обратно, что увеличивает время проведения анализов, и, следовательно, снижает точность и быстродействие анализатора. Цель изобретения - повышенна гочноо ти и быстродействия рентгеноспектрального анализатора. 385 Указанная цель досгигаегся гем, чго В аналого-цифровой ренггеноспектральный анализатор, содержащий рентгеновскую грубку с управляемым источником питания первый и второй блоки детектирования, Устройство вычитания частот, первый вход которого соединен с вьсходом первого блока детектирования, а второй вход через делитель частоты подключен к выходу ген ратора эталонной частоты, реверсивный счетчик импульсов, входы сложения и вычитания котфого соединены с выходами устройства вычитания частот, а также пре образователь код-аналог, выход которого соединен с входом управляемого источника питания, дополнительно введены управляемый делитель частоты, дополнительное устройство вычитания частот и Дополнитель ный реверсивный счетчик импульсов, причем тактовый вход управляемого делителя частоты соединен с выходом генератора эталонной частоты, а управл5ПО1цие входы подключены к выходам реверсивного счетчика импульсов, первый вход дополнительного устройства вычитания частот соединен с выходом управляемого делителя частоты, а второй вход соединен с выходом второго блока детектирования, входы сложения и вычитания дополнительного реверсивного счетчика импульсов соединены с выходами дополнительного устройства вычитания частот, а выходы подключены ко входам преобразователя код-аналога., На чертеже представлена функциональная схема устройства. Оно содержит рентгеновскую трубку 1, управляемый источник 2 питания рентгеновской трубки, первый блок 3 детектирования, второй блок 4 детйстирования, устройство 5 вычитания частот, генератс 6 эталонной частоты, делитель 7 частоты реверсивный счетчик 8 импульсов, управля емый делитель 9 частоты, дополнительное устройство Ю вычитания частот, допопни телы1ый реверсивный счетчйк 11 ймпульсов, преобразователь 12 код-аналог. Рентгеновская трубка 1, анод, катод В управляющая сетка которой подключены к управляемому источнику 2 питайия, слу жит для генерирования рентгеновского излучения, которое, попадая на пробу с неизвестной, подлежащей определению концентрацией Ci (j анализ1фуемого элемента с известной концентрацией и на эталон С анализируемого элемента, возбуждает вторичное излучение эталона и пробы, Вторичное излучение пробы регистрируется первым блоком 3 детектирования, ко24 преобразует его в последовагепьосгь эпекгрических импульсов со средей часгогой п КЗСп t где К - постоянный коэффициент; Э - интенсивность первичного излучения рентгеновской трубки. Вторичное излучение эталона регистрируется вторым блоком 4 детектирования, который преобразует его. в последовательность электрических импульсов . со средней частотой 3 постоянный коэффициент. Оба блока детектирования аналогичны, каждый из них содержит в себе в общем случае детектор рентгеновского излучения, усилитель, амплитудные дискриминаторы, логическую схему и автоматический регулятор положения фотопика. Устройство 5 вычитания частот служит для определения разности частоты , поступающей на его первый вход, связанный с вь1Ходом первого блока 3 детектирования, и частоты f , поступающей на его второй вход,связанный с выходом генератора 6 эталонной частоты через делитель 7 частоты. Разностная частота в зависимости от знака разности поступает на щины сложения и вычитания реверсивногр счетчика 8 импульсов, связанные с выходами устройства 5 вычитания частдт. КодН на выходах реверсивного счетчика 8, являющихся также вькода 1И всего рентгеноспектрального анализатора, определяет коэффициент деления управляемого делителя 9 частоты, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 6, а управляющие, входы подключены к выходам реверсивного счетчика 8. Частота импульсов на выходе управляемого делителя 9, соединенном с первым входом Дополнительного устройства 10 вычитания частот, равна (j/N . Устройство 10 вычитания частот служит для определения разности частоты и частоты 3 , поступающей на его второй вход, соединенный с выходом BTqDoro блока 4 детектирования. Разностная частота в зависимости от знака разности поступает на щины сложения и вычитания дополнительного реверсивного счетчика 11 импульсов, связанные с выходами ycTpdicTBa 10 вычитания частот. Код на выходах реверсивного счетчика 11, соединенных со входами преобразователя 12 код-аналога, преобразуется последним в аналоговый сигнал, который поступает на вход источника 2 питания соедЕшенный с выходом преобразователя 12, и управляет режимом работы рентгеновской трубки 1, регулируя интенсивность ее первичного излучения. Анализатор рабогаег следующим образом. После подачи питания и окончания пере ходного гфоцесса анализатор приходит в дстановнвшееся состояние, при котором разности частот на входах устройств вычитания частот 5 и 10 равны нулю, т.е.(|, $ 5 , а коды на выходах реверсивных счетчиков В и 11 остаются неизмененным т.е. N const . С учетом приведенных соотношений получается, что в установившемся СОСГО5ШИИ It{.ч Таким образом, цифровой код на выходе рентгеноспектрального анализатора в у тановившемся состоянии прямо пропорционален концентрации анализируемого элемен та в пробе и не зависит от изменений интенсивности Л первичного иэтучения рентгеновской трубки 1. Если концентрация С. элемента в про бе изменилась, например увеличилась, то увеличится и интенсивность вторичного из лучения пробы и, соответственно, увеличивается частота f на выходе блока 3 детектирования. Импульсы с частотой, равно разности f - 5 начинают поступать на счетчик 8 по шине сложения +. Всле дствие этого код на выходе счетчика 8 начинает увеличиваться, а частота на выходе делителя 9 соответственно уменьшается. В результате по шине вычитания - реверсивного счетчика 11 начинают поступать импульсы с частотой, равной ра зности $3 - { , и код на выходе счетчика 11 начинает уменьшаться. Соответственно уменьшается и аналоговый управляющий сигнал на выходе преобразователя 12, что вызьшает уменьшение интенсивности первичного излучения рентгеновской трубки 1 До тех пор, пока частота f выходе блока 3 детектирования не становится опять равной частоте € , а частота не становится равной новому значению частоты , соответствующему новому значению кода , прямо пропорциональному новому значению измеряемой концентрации Ср . Если же под влиянием каких- 1ибо внешних возмущений изменилась, например, уменьшилась интенсивност первичного излучения рентгеновской трубки 1, то частота 5 на выходе блока 4 детектирования также уменьшится. В ре зульгате по шине сложения + реверсивного счетчика 11 начинают поступать импульсы с частотой, равной разности € -f и код на выходе счетчика 11 начинает увеличиваться. Соответственно увеличивается аналоговый управл5пощнй сигнал на выходе преобразователя 12, что вызьюает увеличение интенсивности первичного рентгеновского излучения до тех пор, пока ее величина снова не становится равной первоначальной величине. Код N на . выходе анализатора при этом остается неизменным. Таким образом, в предлагаемом рентгеноспектральном анализаторе осуществляется непрерывное следящее преофазование измеряемой концентрации в цифровой код, причем анализатор имеет линейную характеристику преофазования в большом диапазоне изменения измеряемой концентрации. Кроме того, в предлагаемом анализаторе одновременно с прсадессом намерения осуществляется непрерывная следяшая стабилизация интенсивности первичного излучения рентгеновской трубки. Все это позволяет повысить чность и быстродействие рентгеноспектрального анализатора по сравнению с известным в 1,5-2 раза. Устройство может быть использовано при разработке новой рентгеноспекгральной аппаратуры, например для систем автоматического контроля химического состава продуктов в технологических прс«ессах химической и других отраслей промышленности и способствует повышению производительности труда. Формула изобретения Аналого-цифровой рентгеноспекграпьный анализатор, содержащий рентгеновскую трубку с управляемым источником питания, первый и второй блоки детектирования, устройство вычитания частот, первый вход которого соединен с выходом первого блока детектирования, а второй вход делитель частоты подключен к выходу генератора эталсжной настоты, реверсивный счетчШс импульсов, входы сложения и вычитания которого соединены с выходами устройства вычитания частот, а также преобразователь код-анался, выход которого соединен с входом управляемся о источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьппенвя точности и быстродействия, в него дополнительно введены управляемый двлвгель частоты, дополнительное устройство вычитания частот и дополнительный реверскв ный счетчик импульсов, причем тактсюый вход управляемого делителя частоты соединен - с выходом генератора эталонной

час1ч}гы, а управляюшве входы подклкь. чены к вькодам peaepctiBHoro счегчика емоульссж, первый вход допопнигельного устройства вычитанвя часгог соединен с вьосодом угфавляемого делктеля частоты, а второй вход ооедннен с выходом второго блока детектирования, входы сложения и вычитания дополнительного реверсивного счетчика импульсов соединены с выходами дополнительного устройства вычитания часгот, а выходы подключены к входам преобраасвагеля код-аналог.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Лосев.Н. Ф. Количественный рентгеноспектральный флюоресцентный анализ. М., Наука, 1969, с. 16.

2.Авторское свидетельство СССР N 641370, 1979 (прототип).