Способ дифференциальной стабилизации спектрометрического тракта по реперному пику

 

Изобретение относится к измерению ядерных и рентгеновских лучей с., помощью спектрометрических детекторов и может быть использовано в приборах рентгенофлуоресцентного анализа материалов или толщинометрии изделий . Цель изобретения - повышение устойчивости стабилизации к воздействию излучения дополнительного пика .переменной интенсивности, амплитудное распределение импульсов которого перекрывается с амплитудным распределением импульсов реперного пика. Цель достигается тем, что опорные напряжения порогов дискриминации двух смежных дифференциальных каналов подают несимметрично относительно центра реперного пика. Причем общий порог дискриминации располагают на дальнем относительно дополнительного пика переменной интенсивности склоне реперного пика, а ближний к дополнительному пику порог дискриминации выбирают между пиками так, что средняя частота следования импульсов реперного пика в первом дифференциальном канале равна средней частоте следования импульсов реперного пика во втором дифференциальном канале, а средняя частота следования импульсов дополнителного пика в первом дифференциальном канале равна средней частоте следования импульсов дополнительного пика во втором дифференциальном канале. Изобретение обеспечивает устойчивость стабилизации и позволяет повысить точность измерений, проводимых в спектрометрическом режиме. 2ил. S to сд с со 1чЭ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (д1) 4 С 01 Т 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- -", .:-.

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4013085/24-25 (22) 28,01. 86 (46) 23.07,87. Бюл. 9 27 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте им. С.M,Êèðîâà (72) В.И.Выстропов (53) 535.232.6(088.8) (56) Матвеев В.В., Хазанов Б.И. Приборы для измерения ионизирующих излучений.-M. Атомиздат, 1972, с. 494, 496.

Бунж З.А., Вейц Б.Н., Ядченко Л.Н.

Радиоизотопные рентгенофлуоресцентные толщиномеры покрытий. — М.: Атомиздат, 1979, с. 30-31, рис. 13.

Матвеев В.В., Хазанов Б.И. Приборы для измерения ионизирующихизлучений. -М.: Атомиздат, 1972, с ° 497. (54) СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ТРАКТА ПО

РЕПЕРНОМУ ПИКУ (57) Изобретение относится к измерению ядерных и рентгеновских лучей с: помощью спектрометрических детекторов и может быть использовано в приборах рентгенофлуоресцентного анализа материалов или толщинометрии изделий. Цель изобретения — повышение устойчивости стабилизации к воздействию излучения дополнительного пика переменной интенсивности, амплитудное распределение импульсов которого перекрывается с амплитудным распределением импульсов реперного пика. Цель достигается тем, что опорные напряжения порогов дискриминации двух смежных дифференциальных каналов подают несимметрично относительно центра реперного пика. Причем общий порог дискриминации располагают на дальнем относительно дополнительного пика переменной интенсивности склоне реперного пика, а ближний к дополнительному пику порог дискриминации выбирают между пиками так, что средняя частота следования импульсов реперного пика в первом дифференциальном канале равна средней частоте следования импульсов реперного пика во втором дифференциальном канале, а средняя частота следования импульсов до- Я полнителного пика в первом дифференциальном канале равна средней часто- @ ) те следования импульсов дополнительно- го пика во втором дифференциальном канале. Изобретение обеспечивает устойчивость стабилизации и позволяет повысить точность измерений, проводимых в спектрометрическом режиме. 2ил.

1 132

Изобретение относится к области стабилизации измерения ядерных и рентгеновских лучей с помощью спектроскопических детекторов, например сцинтилляционных, и может быть использовано в приборах радиационного контроля технологических параметров, например, поверхностной плотности или элементного состава материалов и изделий, Цель изобретения — повышение устойчивости стабилизации к воздействию излучения дополнительного пика переменной интенсивности.

На фиг.! схематично представлены амплитудные распределения импульсов реперного пика и дополнительного пика, а также поясняется принцип выбора ширины смежных дифференциальных каналов и их расположения относительно пиков из мучения; на фиг.2 — одна из возможных структурных схем устройства дифференциальной стабилизации по реперному пику, реализующая предлагаемый способ.

На фиг.1 введены обозначения амплитудного распределения импульсов реперного пика и дополнительного пика 2 переменной интенсивности, причем распределения пиков 1 и 2 перекрываются.

Способ дифференциальной стабилизации заключается в том, что излучение, аппаратурный спектр которого состоят из перекрывающихся пиков реперного 1 и дополнительного 2, регистрируют в двух смежных дифференциальных кана" лах, сравнивают средние частоты следования импульсов в первом и втором дифференциальных каналах и сигналом разбаланса управляют регулируемым параметром, например, напряжением питания фотоэлектронного умножителя, причем для повышения устойчивости стабилизации к воздействию излучения дополнительного пика 2 переменной интенсивности ширину АС ближнего к дополнительному пику дифференциального канала уменьшают по сравнению с шириной СВ дальнего дифференциального канала (АС СВ) так, что средняя частота следования импульсов реперного пика в первом дифференциальном канале (площадь фигуры АЕФС) равна средней частоте следования импульсов реперного пика во втором дифференциальном канале (площадь фигуры СФКВ),, а средняя частота следования импульсов

5392 дополнительного пика 2 в первом дифференциальном канале (площадь фигуры

АЛМС) равна средней частоте следования импульсов дополнительного пика во втором дифференциальном канале (площадь фигуры СНМВ). При этом дифференциальные каналы располагают несимметрично относительно центра 0 реперного пика, а именно, общую границу СФ смежных дифференциальных кана-, лов устанавливают не на центре О ре- : перного пика, а при необходимости на дальнем относительно дополнительного пика склоне реперного пика. С изменением интенсивности дополнительного пика (пунктирная кривая 2) все точки амплитудного распределения импульсов изменяются пропорционально,. т.е. отношение АЛ к АЛ„ равно отно-шению СН к СН и равно отношению ВМ

ЗО

55 к ВМ, при этом площадь фигурыАЛ„Н„С равно площади фигуры СН М„В и условие равновесия стабилизации (равенство средних частот следования импульсов в первом и втором дифференциаль-. ных каналах) соблюдается независимо от интенсивности дополнительного пи-. ка.

Значения ширины дифференциальных каналов, требуемые для обеспечения устойчивости стабилиз ации, з ависят от степени перекрытия аппаратурных спектров реперного и дополнительного пиков и определяются, таким образом, как энергией квантов излучения репер. ного и дополнительного пиков, так и электрическим разрешением детектора.

Поскольку численное значение энергетического разрешения является индивидуальной характеристикой каждого детектора, точные значения порогов дискриминации, определяющих ширину дифференциальных каналов и их расположение на энергетической шкале, в каждом конкретном случае выбираются экспериментально при настройке устройства стабилизации. Принцип выбора поясняется ниже на конкретном примере..

Реализация способа стабилизации возможна с использованием любого известного устройства дифференциальной стабилизации по реперному пику. При апробации использовано устройство, структурная схема которого представлена на фиг.2. Излучение, спектр которого включает реперный и дополни1 тельный пики, регистрируется детекто

3 13253 ром 3, работающим в спектрометрическом режиме. Импульсы с детектора 3 поступают на вход трехпорогового дифференциального дискриминатора 4, образующего два смежных дифференцналь5 ных канала, с выходов которых импульсы поступают на входы схемы сравнения средних частот следования, выполненной в виде триггера 5 с раздельными входами и интегратора 6. Выход 10интегратора 6 подключен к управляюще- му входу регулируемого преобразователя 7 высоковольтного питания фотоэлектронного умножителя детектора 3.

В качестве детектора можно использо- 15 вать стандартный сцинтиблок БДЭГ4-3102А, трехпороговый дифференциальный дискриминатор, построенный на базе трех компараторов 521СА4, двух триггеров К155ТМ2 и двух схем И-НЕ типа 20

К555ЛЕ1, осуществляющих логический отбор импульсов, попадающих в соответствующий дифференциальный канал.

Триггер построен на основе двух схем

-HE типа К555ЛЕ1, а интегратор — на операционном усилителе К574УД1А. Регулируемый преобразователь выполнен в виде несимметричиого блокинг-генератора на транзисторе КТ626Б и трансформаторе, с повышающей обмотки кото- 30 рого напряжение выпрямляется и умножается десятикратным умножителем, фильтруется и подается с помощью резистивного делителя напряжения на динодную систему фотоэлектронного ум- 35 ножителя. Регулирование высокого напряжения осуществляется путем изменения напряжения питания блокинг-генератора включенным в его цепь проходным транзистором КТ626Б, на базу ко- 40 торого с выхода интегратора подается регулирующий сигнал сравнения средних частот в дифференциальньж каналах. Источником излучения служит серийный источник типа ГИК-57 на основе 45 радиоактивного изотопа "Кобальт-57", в качестве реперной линии использована основная линия в спектре излучения источника с энергией квантов

122 кэВ. 50

Дополнительным пиком является пик рассеянного от алюминиевых контролируемых образцов излучения, при этом коллимационная система настраивается и фиксируется так, что расчетное по соотношению Комптона значение энергии квантов рассеянного излучения составляет 100 кэВ. Поскольку энерге92 4 тическое разрешение детектора в этой области равно 20Х, аппаратурные спектры реперного и рассеянного пиков значительно перекрываются. Загрузка в канале рассеянного излучения (интенсивность дополнительного пика) варьируется в пределах 20-!90 кГц изменением толщины алюминиевых образцов соответственно от 1 до 10 мм, исходная загрузка в каждом дифференциальном канале реперного пика (средняя частота следования импульсов реперного пика в первом и втором дифференциальньж каналах) составляет

15 кГЦ. В этих условиях работа обычной системы стабилизации оказывается неустойчивой, так как уже при толщине алюминиевьж образцов 2-3 мм стабилизация смещается настолько, что полностью перестраивается с реперного пика на дополнительный. Система стабилизации по предлагаемому способу показывает устойчивую работу во всем диапазоне изменения интенсивности дополнительного пика. Критерием качества работы системы автоматической стабилизации служит постоянство напряжения питания блокинг-генератора регулируемого преобразователя, которое оказывается не хуже 0,15_#_ (изменение не более 0,03 В на уровне

20,35 В). Контрольные измерения загруэок в первом и втором дифференциальном каналах показывают равенство в пределах статистических флуктуаций средних частот следования импульсов в обоих каналах, причем при увеличении интенсивности дополнительного пика в указанном диапазоне средняя частота следования импульсов в каждом дифференциальном канале повыпается иэ-за перекрытия аппаратурных спектров от 15 до 21,5 кГц. Ширина АС ближнего к дополнительному пику дифференциального канала равна 0,37 В, а ширина СВ дальнего канала 0,71 В (пороги дискриминации А, С, В равны соответственно 3,37, 3,74, 4,45 В ).

Порядок выбора необходимых порогов дискриминации состоит в следующем. Сначала устанавливают симметричные относительно центра реперного пика пороги дискриминации на основании общеизвестных соотношений (ширина канала должна быть порядка абсолютного значения энергетического разрешения детектора для реперного пика, что в данном случае составляет при5 1325392 6 мерно 22 кэВ) и включают систему ста- Способ стабилизации обеспечивает билизации в автоматический режим. и другие положительные эффекты, явИзмеряют напряжение питания регули- ляющиеся логическим следствием достируемого преобразователя при минималь- жения основной цели изобретения, а ной интенсивности дополнительного именно: повышение точности измерении пика (в данном конкретном примере в спектрометрическом режиме, ослаблепри отсутствии алюминиевого образца- ние требований к энергетическому разрассеивателя), затем интенсивность решению детекторов излучения, расшидополнительного пика постепенно уве- рение функциональных возможностей личивают.(увеличивают толщину образ- 0 спектрометрических устройств радиаца-рассеивателя), а ширину ближнего ционного контроля технологических пак дополнительному пику дифференциаль- раметров. ного канала одновременно уменьшают и Ф о Р м у л а и з о 6 Р сдвигают (в данном случае ширину АС Способ дифференциальной стабилизапутем повышения порога дискриминации ции спектрометрического тракта по реA) до такого значения, при котором перному пику, заключающийся в том, величина напряжения питания регули- что излучение регистрируют в двух руемого преобразователя не изменяет- смежных дифференциальных каналах, ся с изменением интенсивности допол- сравнивают средние частоты следова-нительного цика. При такой установке о ния импульсов в первом и втором дифширины каналов (порогов дискримина- ференциальных каналах и сигналом ции) автоматически соблюдается ра- разбаланса в противофазе с возмущевенство средних частот следования им- нием управляют регулируемым параметпульсов в дифференциальных каналах ром, отличающийся тем, как от реперного пика, так и от до25 что, с целью повышения устойчивости полнительного пика переменной интен- стабилизации к воздействию излучения сивности. дополнительного пика переменной ин-.

Предлагаемый способ дифференци- тенсивности, ширину ближнего к дополаЛьной стабилизации спектрометричес- нительному пику переменной интенсивкого тракта по реперному пику обес- ности дифференциального канала уменьпечивает устойчивость стабилизации шают по сравнению с шириной дальнего к воздействию излучения дополнитель- дифференциального канала так, что ного пика переменной интенсивности, средняя частота следования импульсов амплитудное распределение импульсов реперного пика в первом дифференцикоторого перекрывается с амплитудным 35 альном канале равна средней частоте распределением импульсов реперного следования импульсов реперного пика пика, и позволяет тем самым повысить во втором дифференциальном канале, точность измерений в спектрометричес- а средняя частота следования импульком режиме и расширить функциональ- сов дополнительного пика переменной ные возможности сйектрометрйческих,4О интенсивности в первом дифференциальустройств радиационного контроля тех- ном канале равна средней частоте сленологических параметров, например дования импульсов дополнительного рентгено-флуоресцентных толщиномеров пика переменной интенсивности во.вто» или анализаторов состава материалов. ром дифференциальном канале, 1

1325392

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е.Лапп

Заказ 3103/40

Составитель М.Данилов

Техред Л. Олийнык Корректор А.Ильин