Портативная установка для рентгенофлуоресцентного анализа

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Со@МЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1570658 (gy)g G О! М 23/223

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 2991604/24-25 (86) РСТ/US 80/00103 от 05.02,80 (22) 08,10.80 (31) 010716 (32) 09.02.79 (33) US (46) 07.06.90. Бюл. Ф 21 (71) Мартин Мариетта Корпорейшн (US) (72) Бентон Клайд Кларк Третий (US) (53) 543.53(088.8) (56) Плотников Р.И., Пшеничный Г.А.

Флюоресцентный рентгенорадиометрическпй анализ. М,: Атомиздат, 1973, с.239, 242.

J.Lehto. Portable Х-ray fluorescence analyzer for boreholl powder

measurements. — IEEE Trans. of Nucl.

Sci, 1978, У 1, ч NS-25, р.777-781. (54) ПОРТАТИВНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к рентгенофлуоресцентному анализу образцов минерального сырья.

Цель изобретения — повышение эффективности качественного и количественного элементного анализа образцов в полевых условиях. . На фиг.1 изображена портативная установка для рентгенофлуоресцентного анализа, общий вид; на фиг.2 — панель управления многоканального анализатора; на фиг.3 . . — †датч, аксоно.метрия; на фиг.4 — разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 — вариант датчика, аксонометрия; на фиг.6 — развернутая. схема управления установки; на фиг.:7

2 (57) Изобретение касается рентгенофлуоресцентного анализа образцов минерального сырья. Цель иэобретения— 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 энергетическтх каналов и средство идентификации используемого при измерениях источника и детектора. 11 ил. 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 ренгено» флуоресцентного анализа содержит мно- е гоканальный анализатор 1 и выносной датчик 2, которые соединены посредст- (PI вом 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.

1570658

Чтобы произнести анализ образца 5

-породы, датчик 2 устанавливается над образцом 5 так, чтобы подставить образец под пучок 6 излучения, испускаемый радионуклидным источником, рас — положенным 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 10, предпочтительно жидкокристаллическими дг я минимизации потребляемой ими мощности. Переключатель 11 питания контролирует по.дачу энергии к блоку управления и обработки, расположенному н многоканальном анализаторе 1, и к различным снязанным с ним индикаторам. После первоначальной подачи питания схема управления вводит установку н 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

ЗО датчик 2, автоматически восстановив блок твердотельной памяти для хранения спектров и инициируя накогление данных в многоканальном анализаторе 1.

Во время накопления данных дисплей 8 спектра периодически заполняется, так что сйектр 13 создает постоянное отображение данных. накапливаемых датчиком 2 °

Многопозиционный вращающийся переключатель 14 предназначен для контроля „временного интервала, но время которого накапливаются данные, При его нахождении в одном из четырех правых 45 положений (на фиг.2)-многоканальный анализатор 1 накапливает данные н течение фиксированног0 временного интервала. При нахождении переключателя 14 в одном из четырех левых положений анализатор накаплинает отсчеты в произвольные отрезки нремени, пока ж нем накопится заданное число отсчетов, определяемое соответствующим положением переключателя 14. Четырехзначный индикатор l5 служит для числового отображения числа секунд или отсчетон, которые получены за цикл выделения спектра данного образца.

Профиль спектра образца 5, полученного таким образом, детерминируется его элементным составом, Более того, положение (т.е., энергетический канал) различных пиков н 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 н этом энер гетическом 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, считынается с числовогоиндикатора 18, Другой индикатор 19 обеспечивает бук-! ненно-числовое считывание символа элемента, основной пик которого находится н 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 спектрь: считываются из твердотельного блока памяти, связанной с анализатором, и . могут хранится и этом блоке памяти либо временно, либо постоянно. Таким образом, блок твердотельной памяти содержит секцию постоянной памяти, обеспечивающей постоянное хранение ряда эталонных спектров известных минералов, а также секцию временной па— мяти с произвольным доступом для временного хранения множества спектров, полученных ранее от других образцов.

Хранением. и отображением спектров управляет средство 20 упранления блоком твердотельной памяти. Это средство 20 содержит дна дисковых переключателя 21 и 22, каждый из которых.может быть .,станонлен с целью идентификации гьюбого из множества различных спектров, которых имее ся в блоке твердотельной памяти до сотни. Дискоl5 вые переключатели 21 позволяют производить выборку эталонных спектров, хранимых в блоке твердотельной памяти анализатора I. 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 перек йочателей 22.

Спектр любого образца, запоминаемый таким образом, может быть считгн иэ 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 раэ, 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 "СТИРАНИЕ", который предназначен для удаления всех кривых с дисплея 8, кроме изображения спектра 13 исследуемого образца 5.

Другие переключатели 27 — 30 пред- назначены для управления различными характеристиками изображения, выводимого на дисплей 8. Нажатием на пере70658

6 ключатель 27 "ОКНО" посредством многоканального анализатора производится стирание изображения всего спектра

I3, 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 иэображения.

Пики спектра 13 могут быть усилены нажатием переключателя 28 "УСИЛЕНИЕ", Когда этот переключатель 28 нажат, в

15 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 выбро-. сов. Эта сглаживающая функция изменяет вид данных, поступающих на многоканальный анализатор, для того, чтобы устранить до возможных пределов статистическую природу спектра-.

Функция нормализации, контролируемая переключателем 30, также осуществляется в связи с функцией усиления и

4ц сглаживающей функции Эта функция нор малиэации автоматически нормализует иэображение путем деления отсчета каждого канала на число, пропорциональное количеству отсчетов в пике обрат45 ного ра«е»ия.

Установка содержит средства для осуществления полуколичественного анаанализа образцов путем измерения высоты пиков. Высоты пиков сами по се50 бе недостаточны для определения количественных пропорций содержания мине- ральных 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 из.1570658 лучения, размеров зерен частиц и me— роховатости поверхности образца, Воздействие этих факторов может быть значительно уменьшено или устранено путем оценки флуоресцентных пиS ков 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 "КОНЦЕНТРАЦИЯ". Когда этот переключатель находится в одном положении, загорается световой индикатор

34 пропорции, и индикатор 32 обеспечивает 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 загорается световой индикатор 35 концент- 30 рации, и числовой индикатор 32 обеспечивает непосредственное считывание концентрации данного элемента в образце 5.

Вдобавок к указанным функциям управления многоканальный анализатор также содержит два потенциометра 36 и 37 для управления фокусировкой и интенсивностью спектров, индицируемых на дисплее 8. Третий потенциометр 38 @ позволяет оператору производить изменейие вертикального масштаба спектра 13, т.е. надлежащей настройки ручкй потенциометра 38 может быть расширен или уменьшен вертикальный масштаб л5 спектра 13.

На фиг.3 показан вариант датчика

2, используемого вместе смногоканаль-. ным анализатором 1. Датчик 2 содер- жит 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

55 сориентирован в головке 39 так., что пучок излучения, испускаемый через отверстие 43, проходит через отверстие 44 в кожухе головки 39. Это о гверстие 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 ранае, 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 другои источник простым открыванием задвижкой одного из двух отверстий

44 или 48. Источник 41 может, например, быть выполнен на основе изотопа Fe-55, тогда как источник 42 может быть выполнен на основе изотопа

Cd-109. Другие взаимозаменяемые чувствительные головки могут использо— вать источники на основе Am-241 и

Со-57. Эти источники выбираются так, чтобы энергия рентгеновского излучения, идущего на облучение образца, лишь в несколько раз была выше энергии К,L и М вЂ лин 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 излучения обратного рассеяния падает на головку 39, а не проходит вне ее границ.

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. Задвижка образована покрытой вольфрамом п.настиной 49, которая движется вдоль продольных выемок в двух направляющих 50 и 51 с любой стороны отверстий 44 и 48. Рыча 52 жестко прикреплен к пластине 49, выходя

15706

9 через прорезь в кожухе головки 39.

Кнопка 53 прикреплена к внешней части рычага 52. Оператор может открывать отверстие 44 перемещением кнопки 53 влево (фиг.4), а отверстие 48 — перемещением кнопки 53 вправо. Две пружины 54 и 55 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 2О 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 ный 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 которых 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 появ- 40 ляются в предполагаемых местах, то соответственно настроены усиление и смещение прибора. Хотя эта процедура выполняется автоматически, можно легко использовать и ручную настройку усиления и смещения.

Три микропереключатели (не показаны) связаны с пластиной 49 задвижки и предназначены для определения ее действительного положения. Два микропереключателя установлены в крайнем правом и крайнем левом положениях пластины 49, выдавая сигналы об от" крытии 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 реагиру58 1О ет на наличие или отсутствие отверстия 59 в этом положении и поэтомч его выходной сигнал показывает, нахо. дится или нет пластина 49 в своем центральном положении (т.е., закрыты ли оба отверстия 44 и 48).

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. B 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 воэможностью приема флуоресцентного излучения, испускаемого образцом

66, расположенным вблизи отверстия

65. В этом варианте также имеется задвижка, снабженная в этом случае единственной калибровочной тарелкой.

На фиг.6 развернуто показана функциональная схема, связанная с многоканальным анализатором 1 и датчиком 2 портативной установки для рентгенофлуоресцентного 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 рабо-. ты 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, который декодирует адреса, выдаваемые 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 управленйя анализатора 1 .(фиг.2) и от устройств, 75 датчика 2 (фиг.46).

70658 !2

1! 15

Устройства 74 управлени» ап;.;и затора 1 связаны с шиной 60 дан,-ъ1х посредством входного порта 76,, тогда как устройства 75 датчика 2 связаны с шиной 68 данных посредством входного . порта 77.

Выходы установки включают ЗПТ 78, образующую дисплей 8, и жидкокристаллические индикаторы 79 на лицевой панели многоканального анализатора 1 схему 80 управления калибровкой и ключ 81 контроля блока 82 питан.-ля, Сигналы, используемые для управления состояниями индикаторов 79, идут от ключей 83. Схема 80 управления калиб-ровкой содержит прбграммируемые схемы контроля смещения и усиления и используется для автоматической калиб-ровки 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 в 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 дос тупом. Блок 85 контролирует подачу сигналов горизонтальной и вертикаль— ной развертки, а также сигналов яркости -дисплея 8 на ЭЛТ 78 и работает частично независимо от блока 67. Во время каждой индивидуапьной развертки

ЭЛТ 78 блок 85 восстанавливает необходимую информацию из блока 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 бпок 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. Послс завершения этой операции блок 67 управления и обработки возвращается

1О!

25

ЗО

35 ту точку своей рабочей программы, где она была прервана.

На фиг.7 показана принципиальная электрическая схема датчика 2, показанного на фиг.3. Как видно из этого чертежа, детекторы 87.1 и 87.2 (соответствующие детекторам 45 и 47 на фиг.3) 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 детек— торов 87.1 и 87.2 от схемы 80 управпения калибровкой (фиг.б). 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 зарядочувствительными 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 предпочти" тельно выполнены в виде твердотельных переключающих полевых транзисторов) выборочно соединяют либо выход усили" теля 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 де..ектора 87.2.

Формирователь 96 импульса содержит пиковый детектор (не показан), кото13 .15706 рый 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 состоя10 нии имеется логический сигнал ниэкоro уровня, но он переключается на вы— сокий 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 перво- 20 го выхода формирователя 96 импульса.

Во время интсрвала времени, когда

АЦП 99 занят преобразованием данного аналогового сигнала в соответствующий двоичный код, в линии 100 "Занято" возникает высокий уровень логическо-. го сигнала. Посредствог этого высокого уровня логического сигнала SRтриггер 101 уст;.навливается 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 осна вь соком ур не логическог 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 "Заня40 то" и выхода SR — триггера 101, подаются на вход 77.2.

На фиг.7 также показаны три микропереключателя 102-104, связанные с

45 пластиной 49 задвижки, которые являются индикаторами ее положения. Каждый иэ этих микропереключателей 102104 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 сос55 тоянии. Микропереключатели 102-104 и гасящие резисторы 105 подключаются к шине 68 данных блока 67 посредством

58 14 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.3), 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 лю-. бое 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 положе" нии. Когда пластина 49 задвижки не. находится в своем центральном положении, управление аналоговыми переключателями 97 и 98 триггером невозможно из-за схем HE-ИЛИ 109 и 110, к вторым входам которых подключен мик-. ропереключатель 103. Два диода 111 .и

11.2 используются для развязки выходо® микропереключателей 102 и 104 от выходов схем HE-ИЛИ 109 и 110. Если диодов 111 и 11 2 нет, то выходы схем

109 и 110 прямо подсоединяются i ис.точнику +5В при эамыканиии одного из переключателей 102 или 10ч.

Несколько различных датчиков могут попеременно подключаться с много-. канальному анализатору ), причем каждый датчик 2 имеет различьгый тип детекторов и источников излучения, С целью автоматической индикации а многоканальном анализаторе 1 того,, какой датчик 2 используется, применяется схема 113 идентификации: Эта схе-. ма 113 выдает трехразрядный двоичный код, т,е. взаимозаменяемо могут использоваться восемь различных датчи-ков 2. Если бы имелось больше= исло датчиков 2, то схема 113 была бь> более емкой с целью обеспечения большего количества разрядов.

Маловероятно, чтобы оба дете<тора

87,1 и 87.2 требовали одинаково".î ст-нала высокого напряжения для соот етствующей настройки усиления многоканального анализатора ). Также маловероятно, чтобы было одинаковым смещение, необходимое,цля усилителей 93 и 9ч. Поэтому необходимо подавать разраэличные цифровые коды на программируемый источник 114 высокого напряжения и цифроаналоговый преобразова-тель (ЦАП) )I5 (фиг.8) в зави.имостй от того, какой из двух детекторов

87.1 и 87.2 должен быть использ=ван,,Блок 67 выдает необходимые данные и сигналы выбора устройства для подачи соответствующих цифровых кодов на ключи 116 и 117. как только микропереключатели 102-10 датчика 2 сигналиэируют, 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.б. Входно 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 трехраэрядный дво-ичный сигнал, вырабатываемый схемой

113 идентификации. " дру-ой стороны вход 77.2 соответствует восьмиразряд-. ным данным, поступающим с АЦП 99 и

40 диод )22., содержащий внутреннлй понижающий резистор, соединен встречно с понижающим резистором 12), чтобы создавалась визуальная индикация положения переключателя, а эначлт происхож— щ дение считывания, производимого на >кидкокристаллическом индикаторе (фиг.2)..

Другой полюс 1)9 переключателя 33 также включен между источником питания +58 и вторым светоизлучающим дио«О дом 123. Полюс 119 переключателя 33 ногмально замкнут, тогда как полюс

)20 переключателя 33 нормально разомкнут. Таким образом, в любой данный момент времени напряжение +5В подается:; оцному и только одному из светоиэлучающих диодов 122 и 123, поэтому эти. светоиэпучающие диоды создают визуальную индикацию положения переклю .а:åëÿ,, - значит — происхождение счи.

1(1

1 (." ) 1

)б свидетельствующим об амплитуце (т. е. „ энергии, конкретного импульса, выдан ного одним из детекторов 87.1 или

87.2.

На фиг.)О более подробно показаны устройства управления анализатора и их взаимосвязи с системой управления, показанной на фиг.б. Переключателям (Фиг.10) присвоен тот,же номер позиции, что и соответствующим переключателям на фиг.2. Каждый иэ переключателей 23-27, 29 и 30 является простым однополюсным перекпючателем, включенным между питанием+5В и соответствующим гасящим резистором l)8. Гасящие резисторы )18 предназначены для снижения сигнала на выходе соответствующего переключателя до уровня потенциала земли, когда этот переключатель находится в разомкнутом состоянии. Переключатель 29 (контролирующий функцию "СГЛАЖИВА )ИЕ" ) и переключатель

27 (контролирующий функцию "ОКНО) перекидываются в разомкнутое или замкнутое состояния при нажатии на него оператором. Каждый из остающихся переключателей 23-2б и 30 является мгновенным переключателем, возвращающимся в разомкнутое состояние после снятия усилия оператора.

Переключатель 33 "КОНЦЕНТРАЦИЯ", в отличие от других, -является двухполюсным перекидным переключателем, имеющим два полюса ))9 )20. Нор мально разомкнутый контакт полюса 12С включен между питанием +5B и понижающим резистором 12). Светоизлучающий

1570658

1 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 !4 (фиг.2) "Отсчет-секунда" выдает восьмиразрядный код на входной разъем

76.2. Переключатель 14 является однополюсным восьминаправленным переключателем, создающим низковольтный уровень на каждом из восьми выходов, кроме одного, на котором присутствует уровень +5В. При вращении переключателя 14 один из восьми выходов, на ко— 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 анало говые сигналы на АЦП 124. АЦП 124 пре. образует один из этих аналоговых сигналов 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.

Таким образом, различные секции

76.1 и 76,5 входного разъема служат для разделения каждого из видов управления, обозначенных на панели многоканального 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 Х 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

Х на лицевой части ЭЛТ осуществляется

5 за счет пилообразного сигнала, формируемого генератором 126. Последний вырабатывает на своем выходе напряжение, возрастающее линейно во времени и вос10 станавливаемое периодически блоком 67 посредством шины 70 выбора устройств; ю

Иэображения, создаваемые на ЭЛТ

125, генерируются за счет модуляции сигнала, подаваемого на его вход Y по мере развертки электронного луча на экране трубки по направлению осиЮ

X. Эта модуляция осуществляется последовательным считыванием ячеек памяти в пределах избранной секции блока

72 твердотельной памяти. Данные, которые предназначены для отображения на дисплее 8, хранятся в блоке 72 твердотельной памяти в формате, в котором каждый энергетический канал

25 обозначается двумя восьмираэрядными байтами. Первый 8-разрядный байт содержит восемь наименее существенных разрядов числа отсчета, которые записаны для этого канала. Второй байт

30 содержит шесть наиболее важных разрядов этого числа отсчетов, а два оставшихся разряда означают необходимую яркость изображения.

Хотя блок 67 мог бы использоваться

З5 для считывания данных иэ блока 72 твердотельной памяти с целью от1ображения, это заняло бы черезмерно большую часть времени работы блока 67, поэтому контроллер 127 секции блока щ 85 памяти с произвольным доступом работает следующим образом, В начале каждой развертки на дисплее 8 (т.е., сразу после восстановления генератора .

1261 блок 67 загружает контроллер 127 5 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.

)9,15706 секцию памяти. Соответственн-. с каж- . . дым задающим импульсом контроллер 127 выдает запрос "Хранение" на блок 67, который вызывает остановку шины 71 контроля данных и адресной шины 69.

После этого блок 67 подтверждает поступление сигнала "ХРАНЕНИЕ" на контроллер 127, обозначая возможность непосредственного обращения в блок 72 твердотельной памяти посредством шин

68 данных и адресных шин 69. Контроллер 127 затем последовательно выдает два адреса памяти по адресной шине

69 и передает данные, направленные в адресную шину 69 в ответ на эти адреса, в ключ 129, Четырнадцать из )б разрядов, подключенных таким образом к ключу 129, содержащее число отсчетов для энер- 2О гетического канала и затем отображенные, подаются на ЦАП 130, который преобразует их в соответствующий аналоговый сигнал . Этот аналоговый сигнал подается на усилитель 131, имеющий ан- 25 тилогарифмическую характеристику передачи. Выход ЦАП 130 непосредствеп— но связан с переключателем 132 "УСИ ЛЕНИЕ" (фиг.)). Когда переключатель

132 находится в одном положении, выходной сигнал ЦАП )30 непосредственно подается на потенциометр 133 вертикального масштаба. Когда переключатель 132 "УСИЛЕНИЕ" находится в тсиливающем положении, то на потенциометр 133 подается выходной сигнал

35 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.)), Движок этого потенциометра )3. 3 соединен с входом ЭЛТ 125.

Усиление спектра 13 на дисплее 8 может 6E)ITb настроено вручную соответст— вующим изменением уставки потенциометра 38 вертикального масштаба. Оба разряда, хранимые в ключе 129, соответствующие контрольной информации яркости, подаются к схеме 134 управпения яркостью. Разряды контроля яркости., выданные на выходные линии 135, и 136,, используются для осуществления соответствующей функции. Более точно разряд, соответствующий выходной ли58 ?0 нии )35, 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 перекпючатель 137 находится в состоянии низкого импеданса, напряжение на входе Z на ЭЛТ !25 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 Э.ЛТ 125 зависит от относительной величины сопротивлений резисторов 140 и 141. Когда ни один из аналоговых переключателей 137 и

138 не находится в состоянии низкого ймпеданса, то уровень напряжения на входе Z ЭЛТ 175 находится по существу на уровне земли и луч ЭЛТ 125 гасится,, Уровни импеданса аналоговых преключателей 138 и 137 контролируются соответствующими схемами И 142 и )43.

Когда выходная линия 135 ключа 129 находится на низком уровне импеданса, тогда обе схемы И 142 и 143 нейтрализованы, в результате чего оба аналоговых переключателя 137 и 138 оказы— ваются в состоянии высокого импедан-.. са. Таким образом, как только уровень напряжения на выходной линии 135 ключа !29 становится высоким логическим уровнем, ЭЛТ 125 гасится. Когда выходная линия 135 ключа 129 находится на высоком уровне логического сигна.— . ла, выход схем И 142 и 143 зависит от уровня логического сигнала на вы-. ходной линии 136 ключа 129, когда на этой линии высокий уровень логическо-. го сигнала, то задействованы схема

H l43 и аналоговый переключатель !37, что приводит к свечению луча на экране ЭЛТ 125. В это время выход схемы

И 142 блокируется. Аналогично, когда выходная линия 136 ключа )29 находит ся на низком уровне логического сигкала, з.адействованы схема И 142 и аналоговьй переключатель 138. E этом

15706 случае яркость электронного луча на экране ЭЛТ 125 находится на другом заданном уровне. Это создает возможность иметь дисплей с указателем 16 повышенной яркости.

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 пре- рывания блока 67 (фиг.5). Этот сигнал прерывает работу блбка 67, какая бы процедура не осуществлялась в это время, и он обслуживает блок 85 с целью подготовки к последующей раз- 2О вертке. формула и э о б р е т е н и я

Портативная установка для рентге- 2 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 õðàнения 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, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности количественного и качественного элементноI

58 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 через 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 аналогоцифровой преобразователь через входные порты подключены к шине данных, блок памяти с произвольным доступом, включенный между шиной данных и дис" плеем спектра, средства селективного вывода 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 энер-. гетического канала на дисплее спектра и элементуправления указанным средст" вом, 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 усиле- ния, включенный в цепь управления дисплеем спектра.,!570б58

ИЮ, kR

15706 8

1570658.1570658

Фиг.8.l570658

Составитель К. Кононов

Редактор И.Горная Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шевкун

Заказ 1461

Тираж 495

Подпи ное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул, Гагарина, 101