RU189108U1

RU189108U1 - DIGITAL ANALYTICAL UNIT FOR X-RAY FLUORESCENT SPECTROMETERS

Info

Publication number: RU189108U1
Application number: RU2018114182U
Authority: RU
Original assignee: Зёнин Алексей Юрьевич
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-05-13

Abstract

Полезная модель относится к области рентгеновского приборостроения и может быть использована для точного анализа состава веществ в широком динамическом диапазоне. Устройство содержит пропорциональный счетчик, предварительный усилитель-формирователь, стабилизированный источник питания для предварительного усилителя-формирователя, генератор импульсов, мультиплексор, блок сравнения, источник опорного напряжения, блок масштабирования, блок блокировки искаженных импульсов, блок управления, блок самодиагностики, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, высоковольтный модуль, блок регулировки высоковольтного модуля, блок контроля высокого напряжения и интерфейсный блок RS-485. Пропорциональный счетчик через последовательно включенные предварительный усилитель-формирователь, мультиплексор и блок масштабирования соединен с аналого-цифровым преобразователем и с первым входом блока сравнения. Второй вход блока сравнения подключен к цифроаналоговому преобразователю, который соединен с источником опорного напряжения. Выход блока сравнения через блок блокировки искаженных импульсов подключен к первому входу блока управления, третий вход которого через блок контроля высокого напряжения соединен с высоковольтным модулем. Вход высоковольтного модуля через блок регулировки высоковольтного модуля подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого через генератор импульсов и блок самодиагностики соединен со вторым входом мультиплексора. Остальные выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам цифроаналогового преобразователя, блока самодиагностики, мультиплексора, блока масштабирования, блока сравнения, аналого-цифрового преобразователя и блока интерфейса RS-485, выход которого является выходом устройства.Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение точности результатов измерений путем обнаружения и предотвращения регистрации искаженного сигнала. 1 ил.The invention relates to the field of X-ray instrumentation and can be used for accurate analysis of the composition of substances in a wide dynamic range. The device contains a proportional counter, preamplifier-shaper, stabilized power supply for the preamplifier-shaper, pulse generator, multiplexer, comparator, reference voltage source, scaling unit, blocking of distorted pulses, control unit, self-diagnostic unit, analog-digital and digital-analog converters, high-voltage module, high-voltage module adjustment unit, high-voltage control unit, and RS-485 interface unit. A proportional counter is connected through a series-connected preamplifier-shaper, multiplexer, and scaling unit to an analog-to-digital converter and to the first input of a comparator unit. The second input of the comparator is connected to a digital-to-analog converter, which is connected to the reference voltage source. The output of the comparator unit is connected to the first input of the control unit through the blocking of distorted pulses, the third input of which is connected to the high-voltage module through the high-voltage control unit. The input of the high-voltage module is connected to the first output of the control unit through the high-voltage module adjustment unit, the second output of which is connected to the second input of the multiplexer via a pulse generator and a self-diagnostic unit. The remaining outputs of the control unit are connected respectively to the control inputs of the digital-to-analog converter, the self-diagnostic unit, the multiplexer, the scaling unit, the comparison unit, the analog-digital converter and the RS-485 interface unit, the output of which is the output of the device. measurements by detecting and preventing the registration of a distorted signal. 1 il.

Description

Полезная модель относится к области рентгеновского приборостроения и может быть использована в приборах для экспрессного анализа состава различных веществ.The invention relates to the field of X-ray instrumentation and can be used in devices for express analysis of the composition of various substances.

Известен анализатор, позволяющий измерять интенсивность и качественно определять спектральный состав люминесценции исследуемого объекта [Бердников С.Л. Зеликин Я.М. Трушин В.М. Портативный люминесцентный анализатор ЛИГА-ЭФ, Приборы и техника эксперимента, 1982, №1, с. 265]. Прибор содержит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с выходным усилителем, сигнал от которого поступает на микроамперметр, измеряющий относительную величину сигнала. Элементный состав исследуемого образца определяется посредством сравнения показаний микроамперметра с эталонной люминесцирующей пластинкой.Known analyzer that allows you to measure the intensity and qualitatively determine the spectral composition of the luminescence of the object under study [Berdnikov S.L. Zelikin Y.M. Trushin V.M. Portable fluorescent analyzer LIGA-EF, Instruments and experimental equipment, 1982, №1, p. 265]. The device contains a photomultiplier tube (PMT) with an output amplifier, the signal from which is fed to a microammeter, which measures the relative magnitude of the signal. The elemental composition of the sample under study is determined by comparing the readings of the microammeter with the reference luminescent plate.

В известном анализаторе диапазон контроля и точность измерения количественного состава ограничиваются разрешающей способностью и пределами измерения микроамперметра. Кроме того, для получения достоверных результатов контроля необходим набор люминесцирующих пластинок-эталонов, имеющих близкий элементный состав с исследуемым объектом, что ограничивает функциональные возможности прибора при проведении люминесцентного анализа различных образцов.In a known analyzer, the range of control and the accuracy of measuring the quantitative composition are limited by the resolution and the measurement limits of the microammeter. In addition, to obtain reliable test results, a set of luminescent reference plates with a close elemental composition with the object under study is necessary, which limits the functionality of the device when conducting luminescent analysis of various samples.

Известен также люминесцентный анализатор, содержащий оптическую систему для регистрации люминесценции, фотоприемник на основе ФЭУ, умножитель напряжения питания ФЭУ, усилитель выходного сигнала ФЭУ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и источники питания [Бердников С.Л., Бобкова И.С, Зеликин Я.М., Трушин В.М. Портативный люминесцентный анализатор. Патент РФ №2085911, МПК G01N 9/04, G01N 21/64].Also known luminescent analyzer containing an optical system for recording luminescence, a photodetector based on a photomultiplier, a multiplier of the supply voltage of the photomultiplier, an amplifier of the output signal of the photomultiplier, an analog-to-digital converter (ADC) and power sources [Berdnikov S.L., Bobkova I.S., Zelikin Y.M., Trushin V.M. Portable fluorescent analyzer. RF patent №2085911, IPC G01N 9/04, G01N 21/64].

В процессе контроля люминесцентное излучение от образца проходит через оптическую систему с набором светофильтров на ФЭУ, для питания которого применяется умножитель напряжения питания. Электрический сигнал с выхода ФЭУ поступает на вход усилителя, выходное напряжение которого кодируется с помощью АЦП, а полученный код поступает на цифровой индикатор. Для получения сопоставимых результатов контроля в данном анализаторе также применяется люминесцирующая пластинка-эталон.In the process of control, the luminescent radiation from the sample passes through the optical system with a set of light filters on the photomultiplier, which is powered by a supply voltage multiplier. The electrical signal from the output of the PMT is fed to the input of the amplifier, the output voltage of which is encoded using the ADC, and the resulting code is fed to a digital indicator. To obtain comparable test results, this analyzer also uses a luminescent reference plate.

На точность данного устройства оказывают влияние внешняя засветка образца и нестабильность напряжения смещения усилителя. Кроме того, при постоянном коэффициенте усиления усилителя и напряжении питания ФЭУ диапазон преобразования излучения ограничивается в пределах 40 дБ, что не позволяет точно определять состав веществ с относительно низкой или высокой концентрацией элементов. Практически для контроля разных примесей нужно иметь соответствующие люминесцирующие элементы на пластинке-эталоне, имеющие близкий элементный состав с исследуемым объектом, что ограничивает функциональные возможности устройства.The accuracy of this device is influenced by the external illumination of the sample and the instability of the bias voltage of the amplifier. In addition, with a constant gain of the amplifier and the voltage of the PMT power supply, the radiation conversion range is limited to 40 dB, which does not allow to accurately determine the composition of substances with relatively low or high element concentrations. In practice, to control various impurities, it is necessary to have the corresponding luminescent elements on the reference plate, which have a close elemental composition with the object under study, which limits the functionality of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототипом) является люминесцентный анализатор, содержащий фотоприемник на основе ФЭУ, подключенный к преобразователю фототока в напряжение, генератор импульсов, мультиплексор, блок сравнения, источник опорного напряжения, блок масштабирования, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, высоковольтный модуль, блок регулировки высоковольтного модуля, блок контроля высокого напряжения и блок интерфейса [Санников Д.П., Иванов Ю.Б., Зенин А.Ю., Люминесцентный анализатор. Патент РФ №153469, МПК G01J 1/32, G01N 21/64].The closest in technical essence to the proposed utility model (prototype) is a luminescent analyzer containing a photo-receiver based on a photomultiplier connected to a photocurrent-to-voltage converter, a pulse generator, a multiplexer, a comparator, a reference voltage source, a scaling unit, a control unit, analog-digital converter, digital-to-analog converter, high-voltage module, high-voltage module adjustment unit, high-voltage control unit and interface unit [Sannikov DP, Iva new Yu.B., Zenin A.Yu., Luminescent analyzer. Patent of the Russian Federation No. 153469, IPC G01J 1/32, G01N 21/64].

В процессе работы данного устройства импульсы люминесцентного потока излучения Ф_Х поступают на вход фотоэлектронного умножителя, который формирует импульсы фототока I_X, из которых преобразователем фототока в напряжение формируются импульсы напряжения U_X. Эти импульсы проходят через мультиплексор, усиливаются блоком масштабирования и сравниваются блоком сравнения с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя. Блок сравнения формирует на выходе уровень "Лог. 1" только при выполнении условия U_ПОР1≤U_X≤U_ПОР2. Блок управления 9 на основе микропроцессора задает длительность цикла измерения, в течение которого выполняется счет количества срабатываний блока сравнения, которое прямо пропорционально процентному содержанию исследуемых элементов в контролируемом образце.During operation of this device, pulses of luminescent radiation flux Φ _X are fed to the input of a photomultiplier tube, which generates photocurrent pulses I _X , from which voltage pulses U _X are generated by the photocurrent into voltage converter. These pulses pass through a multiplexer, are amplified by a scaling unit, and are compared by the comparison unit with the output voltage of the digital-to-analog converter. The comparison unit generates the output level "Log. 1" only when the condition U _POR1 ≤ U _X ≤ _U POR2 is _fulfilled . The control unit 9 on the basis of the microprocessor sets the duration of the measurement cycle during which the counting of the number of operations of the comparison unit is performed, which is directly proportional to the percentage content of the elements under study in the controlled sample.

Основным недостатком такого устройства является наличие ложных срабатываний при регистрации искаженных и спаренных импульсов. Данный недостаток был выявлен в результате испытаний на спектрометре СРМ-35 НПАО «Научприбор».The main disadvantage of such a device is the presence of false positives when registering distorted and paired pulses. This deficiency was revealed as a result of tests on the CPM-35 spectrometer of NPO Nauchpribor.

Задачей полезной модели является повышение точности результатов измерений путем обнаружения и предотвращения регистрации искаженного сигнала, а также путем повышения отношения «сигнал/шум» при контроле количественного и качественного элементного состава веществ.The task of the utility model is to improve the accuracy of measurement results by detecting and preventing the registration of a distorted signal, as well as by increasing the signal-to-noise ratio when monitoring the quantitative and qualitative elemental composition of substances.

Поставленная задача решается тем, что в упомянутый выше люминесцентный анализатор дополнительно введены пропорциональный счетчик, предварительный усилитель-формирователь, стабилизированный источник питания для предварительного усилителя-формирователя и блок блокировки искаженных импульсов. Пропорциональный счетчик подключен к предварительному усилителю-формирователю. Усилитель-формирователь подключен к первому входу мультиплексора, выход которого через блок масштабирования соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с источником опорного напряжения. Выход блока сравнения через блок блокировки искаженных импульсов подключен к первому входу блока управления, второй вход блока управления соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразователя, а третий вход блока управления через блок контроля высокого напряжения соединен с выходом высоковольтного модуля, вход которого через блок регулировки высоковольтного модуля подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого через генератор импульсов и блок самодиагностики соединен со вторым входом мультиплексора. Кроме того, третий, четвертый, пятый шестой, седьмой и восьмой выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам цифроаналогового преобразователя, блока самодиагностики, мультиплексора, блока масштабирования, блока сравнения и аналого-цифрового преобразователя, а девятый выход блока управления через интерфейсный блок RS-485 соединен непосредственно с внешней ПЭВМ.The problem is solved in that a proportional counter, a preamplifier-former, a stabilized power source for the preamplifier-former, and a blocking block for distorted pulses are additionally introduced into the above-mentioned luminescent analyzer. A proportional counter is connected to the preamplifier driver. The amplifier driver is connected to the first input of the multiplexer, the output of which is connected to the input of an analog-digital converter through a scaling unit and the first input of the comparison unit, the second input of the comparison unit is connected to the output of a digital-to-analog converter, the analog input of which is connected to a reference voltage source. The output of the comparison unit is connected to the first input of the control unit through the blocking of distorted pulses, the second input of the control unit is connected to the information output of the analog-digital converter, and the third input of the control unit through the high voltage control unit is connected to the output of the high-voltage module the module is connected to the first output of the control unit, the second output of which is connected to the second input of the multiplex via a pulse generator and a self-diagnostic unit ra. In addition, the third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs of the control unit are connected respectively to the control inputs of the digital-to-analog converter, the self-diagnostic unit, the multiplexer, the scaling unit, the comparison unit and the analog-digital converter, and the ninth output of the control unit via the RS-interface unit 485 is connected directly to the external PC.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Цифровой аналитический блок для рентгенофлуоресцентных спектрометров (далее: аналитический блок) содержит: пропорциональный счетчик 1, который через предварительный усилитель-формирователь 2 соединен с первым входом мультиплексора 3, второй вход которого подключен к блоку самодиагностики 4. Выход мультиплексора 3 через блок масштабирования 5 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 6 и первым входом блока сравнения 7, второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 8, а выход блока сравнения 7 через блок блокировки искаженных импульсов 16 подключен к первому входу блока управления 9, второй вход которого подключен к информационному выходу аналого-цифрового преобразователя 6. Первый выход блока управления 9 через блок регулировки высоковольтного модуля 10 подключен к управляющему входу высоковольтного модуля 11, первый выход которого соединен с входом питания пропорционального счетчика 1, а второй выход через блок контроля высокого напряжения 12 подключен к третьему входу блока управления 9. Второй выход блока управления 9 через генератор импульсов 13 соединен с блоком самодиагностики 4. Третий выход блока управления 9 подключен к управляющему входу цифроаналогового преобразователя 8, аналоговый вход которого соединен с источником опорного напряжения 14. Четвертый выход блока управления 9 подключен к управляющему входу блока самодиагностики 4, пятый выход блока управления 9 соединен с управляющим входом мультиплексора 3, шестой выход блока управления 9 подключен к управляющему входу блока масштабирования 5, седьмой выход блока управления 9 соединен с управляющим входом блока сравнения 7, а восьмой выход блока управления 9 подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 6. Информационный девятый выход блока управления 9 через интерфейсный блок 15 соединен с выходом устройства. Выход стабилизированного источника питания 17 для предварительного усилителя формирователя соединен с входом предварительного усилителя-формирователя.Digital analytical unit for X-ray fluorescence spectrometers (hereinafter: analytical unit) contains: proportional counter 1, which is connected to the first input of multiplexer 3 through the preamplifier-shaper 2, the second input of which is connected to the self-diagnostics unit 4. The output of multiplexer 3 is connected to the input of analog-to-digital Converter 6 and the first input of the comparison unit 7, the second input of which is connected to the output of the digital-to-analog converter 8, and the output of the comparison unit 7 through the bl to block the distorted pulses 16 is connected to the first input of the control unit 9, the second input of which is connected to the information output of the analog-digital converter 6. The first output of the control unit 9 through the adjustment block of the high-voltage module 10 is connected to the control input of the high-voltage module 11, the first output of which is connected to the power input of the proportional counter 1, and the second output through the high voltage control unit 12 is connected to the third input of the control unit 9. The second output of the control unit 9 through the generator pulse 13 is connected to the self-diagnostic unit 4. The third output of the control unit 9 is connected to the control input of the D / A converter 8, the analog input of which is connected to the voltage source 14. The fourth output of the control unit 9 is connected to the control input of the self-diagnostic unit 4, the fifth output of the control unit 9 is connected with the control input of the multiplexer 3, the sixth output of the control unit 9 is connected to the control input of the scaling unit 5, the seventh output of the control unit 9 is connected to the control input of the block comparison 7, and the eighth output of the control unit 9 is connected to the control input of the analog-to-digital converter 6. Information ninth output of the control unit 9 through the interface unit 15 is connected to the output of the device. The output of the stabilized power source 17 for the pre-amplifier driver is connected to the input of the pre-amplifier driver.

Принцип работы аналитического блока основан на возбуждении рентгеновским излучением исследуемых образцов и измерении энергии импульсов характеристического излучения, амплитудой которых определяется элементный состав вещества. В процессе работы импульсы характеристического рентгеновского излучения Ф_Х через кристалл-дифракционную систему спектрометра поступают на вход пропорционального счетчика 1, который формирует импульсы тока I_X, из которых предварительный усилитель-формирователь 2 формирует импульсы напряжения U_X. Эти импульсы проходят через мультиплексор 3, усиливаются блоком масштабирования 5 и сравниваются блоком сравнения 7 с выходным напряжением U_ЦАП цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8. Блок сравнения 7 содержит два аналоговых компаратора, имеющих два пороговых уровня напряжения срабатывания U_ПОР1 и U_ПОР2, разность которых ΔU_ЦАП=U_ПОР1-U_ПОР2 равна ступени квантования ЦАП 8. При этом блок сравнения 7 формирует на выходе уровень "Лог. 1" только при выполнении условия U_ПОР1≤U_X≤U_ПОР2, т.е. когда амплитуда импульсов напряжения U_X превышает нижний пороговый уровень U_ПОР1 и находится ниже верхнего порогового уровня U_ПОР2. Блок блокировки искаженных импульсов 16 предотвращает ложные срабатывания блока сравнения, вызванные эффектом наложения импульсов. Блок управления 9 на основе микропроцессора задает длительность цикла измерения в пределах 0,1 с - 10 мин, в течение которого выполняется счет количества срабатываний блока сравнения 7, которое прямо пропорционально процентному содержанию исследуемых элементов в контролируемом образце.The principle of operation of the analytical unit is based on the X-ray excitation of the test samples and the measurement of the pulse energy of the characteristic radiation, the amplitude of which determines the elemental composition of the substance. During operation, the pulses of the characteristic X-ray radiation F _X through the crystal diffraction system of the spectrometer arrive at the input of a proportional counter 1, which forms current pulses I _X , of which the preamplifier driver 2 generates voltage pulses U _X. These pulses pass through multiplexer 3, are amplified by scaling unit 5 and compared by comparing unit 7 with the output voltage U of the _{DAC of the} digital-to-analog converter (DAC) 8. Comparison unit 7 contains two analog comparators having two threshold operation voltage U _POR1 and U _POP2 , the difference of which ΔU _DAC = U _POR1 -U _POR2 is equal to the quantization step of DAC 8. In this case, the comparison unit 7 forms the output level "Log. 1" only when the condition U _POR1 ≤ U _X ≤ _U POR2 is _fulfilled , i.e. when the amplitude of the voltage pulses U _X exceeds the lower threshold level U _POR1 and is below the upper threshold level U _POR2 . Block blocking distorted pulses 16 prevents false triggering of the comparator, caused by the effect of imposing pulses. The control unit 9 on the basis of the microprocessor sets the duration of the measurement cycle within 0.1 s - 10 min, during which the count of the number of operations of the comparison unit 7 is performed, which is directly proportional to the percentage of the elements under study in the sample under test.

Повышение точности измерения в предлагаемом аналитическом блоке обеспечивается за счет автоматической коррекции погрешностей, реализуемой по командам блока управления 9 перед началом цикла измерений, введение блока блокировки искаженных импульсов, а также за счет снижения общей длины линий связи - введения концепции моноблока. Процесс коррекции выполняется для компенсации начального уровня интенсивности шумовых импульсов перед подачей рентгеновского излучения на контролируемый образец. Данное значение хранится в памяти блока управления 9 и используется для введения поправки в результаты дальнейших измерений. Блок блокировки искаженных импульсов детектирует импульсы напряжения, фронт нарастания которых начинается выше линии «условного нуля». При наличии таких импульсов автоматически блокируется работа счетчиков импульсов (составная часть блока управления). Размещение всех систем аналитического блока на шасси пропорционального счетчика позволило исключить из конструкции кабельные линии связи, тем самым улучшив параметры электромагнитной совместимости и повысив отношение «сигнал/шум».Improving the accuracy of measurement in the proposed analytical unit is provided by automatically correcting errors, implemented by the commands of the control unit 9 before the start of the measurement cycle, the introduction of blocking of distorted pulses, as well as by reducing the total length of communication lines - introducing the monoblock concept. The correction process is performed to compensate for the initial level of the intensity of the noise pulses before applying the x-ray radiation to the test sample. This value is stored in the memory of the control unit 9 and is used to amend the results of further measurements. The block of blocking distorted pulses detects voltage pulses, the rise front of which begins above the “conditional zero” line. In the presence of such pulses, the operation of the pulse counters (part of the control unit) is automatically blocked. Placing all the systems of the analytical unit on the chassis of the proportional counter allowed to exclude cable communication lines from the design, thereby improving the parameters of electromagnetic compatibility and increasing the signal-to-noise ratio.

Расширение диапазона измерения в аналитическом блоке достигается за счет регулирования и стабилизации высоковольтного напряжения питания фотоприемника излучения, которое выполняется блоком регулировки высоковольтного модуля 10 и блоком контроля высокого напряжения 12 по команде блока управления 9. Предварительная установка уровня высокого напряжения производится по командам программного обеспечения ПЭВМ. Повышением напряжения на выходе высоковольтного модуля И увеличивается коэффициент газового усиления пропорционального счетчика 1 при исследовании характеристического рентгеновского излучения с низкой энергией квантов, а при исследовании характеристического рентгеновского излучения с высокой энергией квантов коэффициент газового усиления пропорционального счетчика 1 ослабляется путем понижения напряжения на выходе высоковольтного модуля 11. Одновременно с изменением коэффициента газового усиления пропорционального счетчика 1 блок управления 9 переключает коэффициент усиления блока масштабирования 5, чтобы обеспечить сравнение исследуемого U_X и порогового U_ЦАП напряжений в вольтовом диапазоне. Этим ослабляется влияние температурной нестабильности уровней срабатывания компараторов в блоке сравнения 7 на достоверность результатов контроля.Expansion of the measurement range in the analytical unit is achieved by regulating and stabilizing the high-voltage supply voltage of the photodetector of radiation, which is performed by the high-voltage module adjustment unit 10 and the high-voltage control unit 12 at the command of the control unit 9. The high-voltage level is preset by the commands of the PC software. Increasing the voltage at the output of the high-voltage module I increases the gas gain of the proportional counter 1 when studying characteristic X-rays with low quantum energy, and when studying the characteristic X-rays with high energy of quanta the gas gain of the proportional counter 1 decreases by lowering the voltage at the output of the high-voltage module 11. Simultaneously with the change in the gas gain of the proportional counter 1 b lock control means 9 switches the gain of the scaling unit 5, to provide a comparison of the test and the threshold U _X U _DAC voltages in volt range. This weakens the effect of temperature instability of the levels of operation of the comparators in the comparison unit 7 on the reliability of the control results.

Применение интерфейсного блока RS-485 15 в предлагаемом цифровом аналитическом блоке для рентгенофлуоресцентных спектрометров позволяет реализовать дистанционное управление и перепрограммирование памяти блока управления 9 для решения различных исследовательских задач и анализа состава сложных веществ, а также позволило объединить несколько аналогичных блоков в одну сеть.The use of the RS-485 15 interface unit in the proposed digital analytical unit for X-ray fluorescence spectrometers allows remote control and reprogramming of the memory of the control unit 9 for solving various research tasks and analyzing the composition of complex substances, and also made it possible to combine several similar units into one network.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, тождественные признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на его соответствие условию патентоспособности "новизна".The analysis of the level of technology allowed us to establish that there are no analogues identical to the features of the claimed technical solution, which indicates its compliance with the condition of patentability "novelty."

Промышленная применимость предлагаемого анализатора обусловлена наличием современной элементной базы: предварительный усилитель-формирователь, блок масштабирования и блок самодиагностики реализованы на микросхемах усилителей AD8031ART и NE5539D с резисторами с низким ТКС в обратной связи, мультиплексор - на микросхеме ADG1219, источник опорного напряжения - на микросхеме ADR530B, блок контроля высокого напряжения - на резистивном делителе напряжения с компаратором встроенном в микроконтроллер, блок регулировки высокого напряжения и высоковольтный модуль - на микросхеме UC3845D, высоковольтных чип-конденсаторах и диодах, блок управления и блок интерфейса - на микроконтроллере ATXmega256A3U.The industrial applicability of the proposed analyzer is due to the presence of a modern element base: a preamplifier driver, a scaling unit and a self-diagnostic unit implemented on AD8031ART and NE5539D amplifiers chips with low TKS resistors in feedback, a multiplexer - on an ADG1219 chip, a reference voltage source - on an ADR530 microcircuit - on a chip, ADG1219, a reference voltage source - on an ADR chip, 2005 — a microcircuit - on an ADG1219 chip; high voltage control unit - on a resistive voltage divider with a comparator built into the microcontroller, high voltage control unit and high voltage module is on the UC3845D microcircuit, high-voltage chip capacitors and diodes, the control unit and the interface unit are on the ATXmega256A3U microcontroller.

В предложенном аналитическом блоке обеспечивается выигрыш в точности за счет автоматической коррекции результатов контроля, предотвращения регистрации спаренных и искаженных импульсов, а также снижения длины электрических линий связи при расширении диапазона контроля регулировкой коэффициента газового усиления пропорционального счетчика и коэффициента усиления блока масштабирования. В процессе предварительных испытаний на спектрометре СРМ-35-16 зав. №1 (НПАО «Научприбор») установлено, что применение указанных алгоритмов работы и примененной компоновки позволяет повысить энергетическое разрешение пропорционального счетчика до уровня менее 22% (для канала Mn Kα), а также выполнять исследования состава веществ с погрешностью не более ±0,2% (основная погрешность СИ СРМ-35). Кроме того, предусмотрена возможность изменения алгоритмов работы по командам внешней ПЭВМ, что позволяет повысить универсальность применения предлагаемого цифрового аналитического блока. Все это подтверждает решение поставленной технической задачи с достижением указанного в полезной модели назначения.The proposed analytical unit provides a gain in accuracy by automatically correcting the results of monitoring, preventing the registration of paired and distorted pulses, as well as reducing the length of electric communication lines while expanding the control range by adjusting the gas gain factor of the proportional counter and the gain factor of the scaling unit. In the process of preliminary tests on the spectrometer CPM-35-16 head. No. 1 (NPO Nauchpribor) found that the use of these algorithms and the applied layout allows increasing the energy resolution of the proportional counter to less than 22% (for the Mn Kα channel), as well as performing research on the composition of substances with an error of ± 0.2 % (basic error SI SRM-35). In addition, the possibility of changing the algorithms of work on the commands of an external PC is provided, which allows increasing the versatility of the application of the proposed digital analytical unit. All this confirms the solution of the technical problem with the achievement of the purpose specified in the utility model.

Claims

Digital analytical unit for X-ray fluorescence spectrometers containing a pulse generator, a multiplexer, a comparator, a reference voltage source, a scaling unit, a control unit, a self-diagnostic unit, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a high-voltage module, a high-voltage module adjustment unit, a high-control control unit voltage, characterized in that it additionally introduced a proportional counter, preamplifier-shaper, stabilized source IR power supply for the preamplifier-shaper, blocking of distorted pulses, RS-485 interface unit, the output of the proportional counter through the pre-amplifier-shaper connected to the first input of the multiplexer, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter and the first input a comparator unit, the second input of which is connected to the output of a digital-to-analog converter, the analog input of which is connected to the reference voltage source, and the output of the unit through the block blocking distorted pulses connected to the first input of the control unit, the second input of which is connected to the output of the analog-digital converter, the third input through the high voltage control unit is connected to the output of the high-voltage module, the input of which is connected to the first output of the control unit the second output of which is connected to the second input of the multiplexer via a pulse generator and a self-diagnostic unit, the third fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs the control unit is connected respectively to the control inputs of a digital-to-analog converter, a self-diagnostic unit, a multiplexer, a scaling unit, a comparator unit and an analog-to-digital converter, and the ninth input / output of the control unit is connected to the device output through a RS-485 interface unit.