CN102272628B - 用于测量和处理高动态输入信号的设备、相关检漏器以及测量和处理方法 - Google Patents
用于测量和处理高动态输入信号的设备、相关检漏器以及测量和处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102272628B CN102272628B CN201080004133.6A CN201080004133A CN102272628B CN 102272628 B CN102272628 B CN 102272628B CN 201080004133 A CN201080004133 A CN 201080004133A CN 102272628 B CN102272628 B CN 102272628B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- multiplier
- gain
- electron
- output signal
- exponential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 101150089150 Vamp1 gene Proteins 0.000 claims description 6
- 102000004603 Vesicle-Associated Membrane Protein 1 Human genes 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 101150026889 VAMP2 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 102000003786 Vesicle-associated membrane protein 2 Human genes 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 12
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 19
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 10
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 10
- 101100372758 Danio rerio vegfaa gene Proteins 0.000 description 8
- 101150030763 Vegfa gene Proteins 0.000 description 8
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 241001195377 Prorates Species 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
- H01J43/246—Microchannel plates [MCP]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F17/00—Methods or apparatus for determining the capacity of containers or cavities, or the volume of solid bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/30—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于测量和处理具有至少两个十进制的输入信号(To)的设备，包括：电子倍增器(4)，其具有基于其电源电压(Vm)的指数增益并且接收输入信号(To)；电源(5)，其为倍增器(4)提供电源电压(Vm)；用于电源(5)的控制电路(6)，其增益(10)和偏移(11)参数是可调节的并且通过改述倍增器(4)的指数增益来限定输出信号范围；对数压缩放大器(T)，其输出作为控制电路(6)的输入而被接收以根据电子倍增器(4)的输出信号(IoG)在测量动态范围内连续改变电子倍增器(4)的指数增益，并且构成设备的输出信号(Vout)；测量和计算装置，其用于预先确定电子倍增器(4)的指数增益的指数值(b)并且基于所确定的指数值(b)来计算控制电路(6)的增益(10)和偏移(11)参数值。本发明还涉及相应的检漏器和测量和处理方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量和处理宽动态范围的输入信号的设备，检漏器以及相关的测量和处理方法。
背景技术
电子倍增器是具有放大功能的元件。它们的增益通常非常高，可能会达到105。它们被用于处理弱信号的大范围应用中。除了其他值得提及的应用以外，还存在对可见光或不可见光的能量的测量(光电倍增器)、图像增强器、对核辐射的测量(电离室)、质谱分析法以及特别是氦检漏器。
在这些应用中，要在特定的情形中处理的信号呈现出大约108的动态范围。因此需要一种包括电子倍增器和信号压缩放大器的测量系统。这个单元自己本身无法适当地降低输出动态范围。因此需要作用于电子倍增器的增益以实现额外的压缩。这是通过作用于其电源电压而获得的。在已知设备中，特别是通过作用于电源电压而获得的测量系统的增益是被不连续地控制的，或者是通过开关手动控制或者是在更复杂的系统中通过自动电子开关或通过多重测量系统来控制。这种切换功能中的不连续性产生了不期望的效应，例如较长的响应时间或者当信号在两个放大范围的边界时的不稳定性。
已经从文件EP 0 402 827获知一种用于处理由电子倍增器接收的信号的设备，其能够对较宽动态范围内的信号进行连续测量，该设备包括接收输入信号Io的电子倍增器、具有控制电路的倍增器高压电源、包括压缩放大器的反馈回路，该反馈回路递送输出信号并且也作用于控制电路从而根据电子倍增器的输出信号IoG在测量动态范围内连续改变电子倍增器的增益。
如此实现的设备使之能够处理具有高动态范围的输入信号以获得可用的线性输出信号，该输出信号能够在扩展至八个十进制的输入信号的宽频带内代表由电子倍增器接收的输入信号。
高压电源确定电子倍增器的增益。这个电源是由接收设备的输出信号的控制电路来调制的。为此，该控制电路具有限定了输出信号频带的可调节的偏移和增益参数。
为了调整增益和偏移参数，传统的方法在于注入两个不同的输入电流并且针对每个输入电流值来调节相应的增益和偏移参数。
然而，这种调节并不产生即刻的效应。在实践中，控制电路的增益和偏移参数是相互依赖并且相互影响的。换句话说，对控制电路增益参数的调节导致对输出信号频带的偏移和增益二者的修改。类似地，对控制电路偏移参数的连续调节导致对输出信号的频带的偏移和增益二者的修改。这两个参数的相互依赖性要求对控制电路参数的精微调节，这需要进行特定次数的迭代以达到期望的输出信号频带。这种调节可能进行相对较长的时间，假设可能需要几分钟以在每次修改注入的输入电流Io之后获得令人满意的输出信号IoG的稳定性。
发明内容
本发明的目的因而是提出一种用于测量和处理具有宽动态范围的输入信号的设备，检漏器和相关的测量和处理方法，其不存在上述缺陷。
为此，本发明的目的是一种用于测量和处理具有至少两个十进制的输入信号的设备，包括：
-电子倍增器，其具有按照其电源电压而变化的指数增益并且接收所述输入信号，
-电源，其为所述倍增器提供电源电压，
-用于电源的控制电路，其增益和偏移参数是可调节的并且通过改变所述倍增器的指数增益而限定了输出信号的频带，
-对数压缩放大器，其输出一方面作为所述控制电路的输入而被接收以根据所述电子倍增器的输出信号而在测量动态范围内连续改变所述电子倍增器的指数增益，并且另一方面构成所述设备的输出信号，
其特征在于，还包括用于确定所述电子倍增器的指数增益的指数值并且基于所确定的指数值来计算所述控制电路的增益和偏移参数的值的装置。
在确定所述控制电路的理论增益和偏移参数值之前确定所述电子倍增器的增益的指数，使之能够准确地确定该理论增益和偏移参数值而无须执行许多迭代测量。
根据所述测量和处理设备的其他特征，
-所述测量和计算装置适于改变电源电压并且针对每个电源电压测量代表了相应电子倍增器输出信号的信号，从而基于所测量的值来计算所述电子倍增器的指数增益的指数值，
-所述测量和计算装置适于根据施加于所述电子倍增器的输入端的两个预定输入信号来测量代表了所述电子倍增器的输出信号和所述电源的输出信号的信号，从而基于所测量的信号的值和所确定的指数的值来计算要施加的控制电路增益和偏移参数值，
-所述对数压缩放大器包括放大器和对数压缩器，所述放大器的输出作为所述对数压缩器的输入而被接收，并且所述测量和计算装置适于测量所述对数压缩器的放大器的输出信号，从而确定代表所述电子倍增器的输出信号的信号，
-所述设备包括用于应用至少一个预定输入信号的驱动装置和用于自动驱动所述测量和计算装置和所述驱动装置并且通过计算机程序来实现所述对数压缩器和控制电路的处理单元，
-所述设备包括与所述驱动装置的电磁阀相连的标定气体注射装置。
本发明的目的还在于一种检漏器，该检漏器包括用于电离入射气流的电离装置，用于使得被电离的气流偏斜的质谱仪，其特征在于，包括如前文所述的用于测量和处理具有宽动态范围的输入信号的设备，所述电子倍增器的输入端连至所述质谱仪的输出端。
本发明的又另一个目的是一种用于测量和处理输入信号的方法，该方法被实现在如前文所述的用于测量和处理具有至少两个十进制的输入信号的设备中，其特征在于，所述电子倍增器的指数增益的指数值被确定以基于所确定的指数值来计算所述控制电路的增益和偏移参数值。
根据所述测量和处理方法的其他特征，
-为了确定所述电子倍增器的指数增益的指数值，
-将预定电流施加于所述电子倍增器的输入端，
-改变所述倍增器的电源电压，和
-测量代表了所述倍增器的输出信号的所述对数压缩器的放大器的输出电压，
从而确定所述放大器的输出电压与所述电源电压之间的线性关系的斜率，其对应于所述电子倍增器的指数增益的指数值，
-根据施加于所述电子倍增器输入端的两个预定输入信号来测量代表了所述电子倍增器的输出信号和所述电源的输出信号的信号，从而基于所测量的信号的值和所确定的指数的值来计算所述控制电路的增益和偏移参数的值。
附图说明
通过阅读本发明的描述，其他优点和特征将变得明显，其中：
-图1示出了测量和处理设备；
-图2示出了“微通道晶圆(microchannel wafer)”型的电子倍增器；
-图3是图2的微通道晶圆的局部横截面图；和
-图4示出了按照对数刻度的相应输入信号而变化的测量和处理设备的输出信号的例子。
在上述附图中，相同的单元用相同的参考号码标记。
具体实施方式
图1示出了用于测量和处理具有至少两个十进制(也就是说宽动态范围)的输入信号Io的设备。
所述测量和处理设备特别应用于质谱仪的特定领域，其涉及检测氦气泄露。目的是测量包含于要对其检查密封性的室中的残余大气中的氦气的部分压力。通常出现两种情况。如果该室体积较大，则使用泵来在其中创建真空，围绕该室的富含氦气的大气(即参考气体)被产生，并且通过检查是否也富含氦气来分析所泵送的气体。如果该室较小，例如容器，则第一步是使得这个容器受到室内过量的氦气压力的影响，然后将它置于其中被创建为真空的第二室中。以相同的方式分析所泵送的气体以检查它是否富含氦气。
为此，使用包括用于电离入射气流的电离装置1、用于使得被电离的气流偏斜的质谱仪2和所述测量和处理设备的检漏器。
质谱仪2包括过滤器，其目的是按照比率m/q来使得事先被电离装置1电离的气体分子在空间上偏斜，其中m是分子质量并且q是其电荷。
在所考虑的例子中，质谱仪2关于氦气的顶峰而被校准。在这个空间过滤器的输出端，入射的氦离子被转换成电子并且然后被倍增以产生电流IoG，该电流将被处理以获得设备的输出信号Vout。
所述设备包括具有随电源电压Vm呈指数变化的增益并且接收输入信号Io的电子倍增器4、为倍增器4提供电源电压Vm的高压电源5、通过改变倍增器4的指数增益来限定所述设备的输出信号频带的用于电源5的控制电路6以及对数压缩放大器。
对数压缩放大器7的输出一方面作为控制电路6的输入被接收以根据电子倍增器4的输出信号IoG而在测量动态范围内连续改变电子倍增器4的指数增益，并且另一方面构成所述设备的输出信号Vout。
电子倍增器4例如是图2和3所示的微通道晶圆。微通道晶圆将来自质谱仪2的粒子流转变成入射电子流，并且作为电子倍增器而作用于该入射电子流。
微通道晶圆包括基本上在入射流的轴线中排列的多个微通道4a。每个微通道4a是独立的电子倍增器。微通道4a被具有高电阻率的一个层覆盖，该层的次级发射系数大于单位发射系数。
因此，通过在微通道4a中连续冲击和前进而产生的入射电子在晶圆输出端产生了大量的电子。这个电子量对应于增益。
微通道4a的集合是通过晶圆的两个平坦表面中的每一个上覆盖金属层4b来电连接的。来自高压电源5的电源电压Vm被施加在它的两个表面之间。电源电压Vm通常为400至1500伏特。这确定了电子倍增器的增益。电源电压Vm例如与施加于电源5的输入端的信号Ve成比例，该电压是从控制电路6获得的(关系式(1))。
(1)Vm＝KVm＊Ve(KVm：等比因子)
约为104至105的微通道晶圆的增益是施加于它的电源电压Vm的指数函数。
根据第一实施例，倍增器4的指数增益对应于a＊Vmb，其中a对应于倍增因子并且b对应于指数增益的指数。指数增益因而与电源电压Vm的b次方成比例。
接收粒子流的电子倍增器4可以后随一电子收集器(未显示)，该电子收集器按照关系式(2)产生电流IoG。
(2)：IoG＝a＊Vmb＊Io
这个电流IoG被注入压缩放大器7，该压缩放大器放大电流IoG并且对其执行压缩从而降低其动态范围。这个压缩放大器7的输出信号Vout因而能够被使用。所述设备包括例如用于显示输出信号的装置从而显示该输出信号Vout。
如图1所示，对数压缩放大器7包括放大器8和对数压缩器9。放大器8的输出Vamp作为对数压缩器9的输入而被接收并且按照从关系式(2)导出的关系式(3)对应于用常数增益Kamp放大的电流IoG。
(3)：Vamp＝Kamp＊a＊Vmb＊Io
对数压缩器9将压缩函数应用于输出Vamp，以使得输出信号Vout对应于Log(Vamp)(关系式(4))。
(4)Vout＝Log(Vamp)
电子倍增器4的高压电源5由接收输出信号Vout的控制电路6来调制。因此，电源电压Vm当电流IoG最小或为零时最大，而当电流IoG最大时最小。其结果是对测量系统的动态范围进行了额外的压缩。
由于压缩放大器7是对数放大器，因此倍增器4的电源5的控制电路6是线性放大器以使得电源5产生的高压Vm是输出信号Vout的线性函数。为了限定所述设备的输出信号的频带，线性放大控制电路6具有可调节的增益参数10和偏移参数11。应用关系式(5)。
(5)：Ve＝增益参数＊Vout+偏移参数
例如，控制电路6和压缩放大器7是模拟电路，并且增益10和偏移11参数可以用电位计来调节。放大器8例如是运算放大器。
也可以规定对数压缩器9和控制电路6由计算机程序来实现，该计算机程序实现于包括微处理器的处理单元12中。
所述设备因而包括位于放大器8输出端和压缩器9输入端的模拟/数字转换器13、位于电源5输入端的用于产生模拟信号Ve的数字/模拟转换器14和位于所述设备输出端Vout的数字/模拟转换器15。
图4示出了根据第一实施例的按照对数刻度横坐标上的相应输入信号Io而变化的用于检漏器的信号处理设备的输出信号Vout的例子。输出信号Vout与输入电流Io的对数之间的关系是线性的。
处理设备因而使之能够将具有108的动态范围(基板上在10-14到10-6安培之间变化)的入射氦离子流转换成电流IoG并且放大这个电流以产生输出信号Vout，该输出信号的频带是0到8伏特。
因此，所述设备使之能够处理具有高动态范围的输入信号以获得可以使用的线性输出信号Vout，这使之能够在八个十进制的输入信号的宽频带内代表由电子倍增器4接收的输入信号。
所述设备还包括用于确定电子倍增器4的指数增益的指数值b并且基于所确定的指数值b计算控制电路6的增益10和偏移11参数的值的测量和计算装置。
例如，该测量和计算装置适于改变电源电压Vm并且针对每个电源电压Vm测量代表了相应电子倍增器4的输出信号IoG的信号，从而基于所测量的值计算电子倍增器4的指数增益的指数值b。
为了促进测量，规定所述测量和计算装置能够测量代表了电子倍增器4的输出信号IoG的放大器8的输出信号Vamp。
所述设备还可以包括用于应用预定输入信号并且改变电源电压Vm的驱动装置，以使得处理单元12能够自动地驱动所述测量和计算装置和所述驱动装置。
例如，所述设备包括与所述驱动装置的电磁阀17相连的至少一个标定气体注射装置16。因此，该驱动装置能够控制位于标定气体注射装置16下游的电磁阀17的打开。气流因而被导向电离装置1和质谱仪2以将预定的入射离子流Io施加于电子倍增器4。
也可以规定所述测量和计算装置能够根据施加于电子倍增器4输入端的两个预定输入信号IoPF、IoGF来测量代表了电子倍增器输出信号(例如放大器的输出信号Vamp1、Vamp2)和电源输出信号(Vm1、Vm2)的信号。基于所测量的信号的值和所确定的指数值b，所述测量和计算装置能够计算要应用的控制电路6的增益10和偏移11参数的值。
例如，所述设备包括能够被处理单元12驱动以自动应用两个预定输入信号IoPF、IoGF的装置。
第一预定输入信号IoPF例如对应于较小的标定气体注射，而第二预定输入信号IoGF对应于较大的标定气体注射，例如至少大于小注射的大约一百倍。
如上文所述，所述设备因而可以包括连至驱动装置的各自的电磁阀17、19的两个标定气体注射装置16、18。
在操作中，实现于用于测量和处理宽动态范围输入信号的设备中的用于测量和处理宽动态范围输入信号的方法包括下列步骤。
电子倍增器4的指数增益的指数值b被确定以基于所确定的指数值b来计算控制电路6的增益10和偏移11参数值。
在确定控制电路6的理论增益10和偏移11参数值之前确定电子倍增器4的增益的指数b，使之能够准确地确定该理论增益和偏移参数值而无须执行许多迭代测量。
例如，为了确定电子倍增器4的指数增益的指数值b，第一步是将预定电流Io施加于电子倍增器4的输入端。
然后，例如通过修改实现控制电路6的计算机程序中的Ve的设定值来改变倍增器4的电源电压Vm，并且测量代表了倍增器4的输出信号IoG的对数压缩放大器的输出电压Vamp。
关系式(6)是从关系式(3)导出的，以使得放大器输出电压Vamp的对数与电源电压的对数之间的线性关系的斜率对应于电子倍增器4的指数增益的指数值b。
(6)：Log(Vamp)＝Log(Kamp)+Log(Io)+Log(a)+b＊Log(Vm)
因此确定了Log(Vamp)与Log(Vm)之间的线性关系的斜率，其对应于电子倍增器4的指数增益的指数值b。
代替测量电源5的输出Vm，可以使用电源5的已知输入Ve，因为电源5的输出Vm与电源5的输入Ve成比例(关系式(1))。按照Log(Ve)变化的线性关系的斜率Log(Vamp)对应于电子倍增器4的指数增益的指数值b。然而，对电源5的输出电压Vm的测量使之能够更准确地确定电子倍增器4的指数增益的指数值b。
已知电子倍增器4的指数增益的指数值b，所述方法可以包括一个后续步骤，其中理论上确定控制电路6的增益10和偏移11参数值。
为此，例如对应于较大标定气体注射的信号的第一预定电流IoGF被施加于电子倍增器4的输入端。
用VampGF表示放大器8的输出信号，VmGF表示电源5的输出信号，并且VoutGF表示所述设备的输出信号，以及预定电流IoGF和理论增益和偏移参数，以获得期望的VoutGF信号。用Vamp0表示放大器8的初始输入信号并且用Vm0表示电源5的输出信号，以及预定电流IoPF和初始增益和偏移参数。
测量电子倍增器的输出信号Vamp0和电源的输出信号Vm0。图1中用圆点表示这两个测量点。
从针对VampGF和Vamp0而应用的关系式(3)中导出关系式(7)：
(7)：VeGF＝(VampGF/Vamp0)1/b＊Ve0。
此外，VampGF可以从关系式(4)中导出。
因此，已知Vm0(以及因而根据关系式(1)已知Ve0)、Vamp0、b和期望的VoutGF，可以确定VeGF。
然后，例如对应于较小的标定气体注射的第二预定电流IoPF被施加于电子倍增器4的输入端。
用VoutPF来表示期望的设备的输出信号，以及预定电流IoPF和理论增益和偏移参数。用Vamp1来表示放大器8的输出信号，用Vm1来表示电源5的输出信号，以及预定电流IoPF和初始增益和偏移参数。
出于与之前针对第一预定电流IoGF相同的理由，已知Vm1、Vamp1、b和期望的VoutPF可以确定VePF。
然后，基于期望的信号值VoutGF、VoutPF、所计算的值VeGF和VePF以及指数增益的预定指数值b，来计算要应用的理论增益10和偏移11参数值。
实际上，希望针对两个电流IoGF和IoPF来计算控制电路6的增益10和偏移11参数。然而，可以根据应用于VeGF和VePF的关系式(5)来计算增益和偏移参数，因为VeGF和VePF已经确定。
根据第二实施例，倍增器4的指数增益对应于A＊exp(B＊Vm)，其中A对应于倍增因子并且B对应于指数增益的指数。指数增益因而与电源电压Vm和指数B的乘积的基本指数函数e成比例。
关系式(2)变成(2’)：
(2’)：IoG＝A＊exp(B＊Vm)＊Io。
因而获得关系式(3’)和(4’)：
(3’)：Vamp＝Kamp＊A＊exp(B＊Vm)＊Io
(4’)：Vout＝ln(Vamp)(ln是neperian对数)。
关系式(6’)从关系式(3’)导出：
(6’)：ln(Vamp)＝ln(Kamp＊A＊Io)+B＊Vm。
因而确定了ln(Vamp)与Vm之间的线性关系的斜率，其对应于电子倍增器4的指数增益的指数值B。
已知电子倍增器4的指数增益的指数值B，理论上确定了控制电路6的增益10和偏移11参数的值。
实际上，基于针对VampGE和Vamp0而应用的关系式(3’)，可以针对第一预定电流IoGF从关系式(7’)中确定VeGF。
(7’)：VeGF＝1/(B＊KVm)＊ln(VampGF/Vamp0)+Ve0
然后，应用第二预定电流IoPF从而以相同的方式确定VePF。
接下来，基于期望的信号VoutGF、VoutPF、所计算的值VeGF和VePF以及所确定的指数增益的指数值B，计算要应用的增益10和偏移11参数的理论值。
因此，在确定控制电路6的理论增益10和偏移11参数值之前确定电子倍增器4的指数增益的指数b、B，使之能够准确地确定该理论增益10和偏移11参数值而无须执行许多迭代测量。
Claims (9)
1.一种检漏器，包括：
电离装置（1），用于电离入射气流；
质谱仪（2），用于使得被电离的气流偏斜；
用于测量和处理具有至少两个十进制的输入信号（Io）的设备，包括：
-电子倍增器（4），其具有按照其电源电压（Vm）变化的指数增益并且接收所述输入信号（Io），所述电子倍增器（4）的输入端连至所述质谱仪（2）的输出端，
-电源（5），其为所述倍增器（4）提供所述电源电压（Vm），
-用于所述电源（5）的控制电路（6），其增益（10）和偏移（11）参数是可调节的并且通过改变所述倍增器（4）的指数增益来限定输出信号的频带，
-对数压缩放大器（7），其输出一方面作为所述控制电路（6）的输入而被接收以根据所述电子倍增器（4）的输出信号（IoG）在测量的动态范围内连续改变所述电子倍增器（4）的指数增益，并且另一方面构成所述设备的输出信号（Vout），
-测量和计算装置，其用于确定所述电子倍增器（4）的指数增益的指数值（b、B）并且基于所确定的指数值（b、B）来计算所述控制电路（6）的增益（10）和偏移（11）参数值。
2.根据权利要求1所述的检漏器，其中，所述测量和计算装置适于改变所述电源电压（Vm）并且针对每个电源电压（Vm）而测量代表了相应电子倍增器（4）的输出信号（IoG）的信号，从而基于所测量的值来计算所述电子倍增器（4）的指数增益的指数值（b、B）。
3.根据权利要求1或2所述的检漏器，其中，所述测量和计算装置适于按照施加于所述电子倍增器（4）的输入端的两个预定输入信号（IoPF、IoGF）来测量代表了所述电子倍增器的输出信号（Vamp1、Vamp2）和所述电源的输出信号（Vm1、Vm2）的信号，从而基于所测量的信号的值和所确定的指数的值（b、B）来计算要应用的所述控制电路（6）的增益（10）和偏移（11）参数值。
4.根据权利要求1或2所述的检漏器，其中，所述对数压缩放大器（7）包括放大器（8）和对数压缩器（9），所述放大器（8）的输出（Vamp）作为所述对数压缩器（9）的输入而被接收，其特征在于，所述测量和计算装置适于测量所述对数压缩放大器的输出信号（Vamp1、Vamp2）从而确定代表所述电子倍增器（4）的输出信号（IoG）的信号。
5.根据权利要求1或2所述的检漏器，包括用于应用至少一个预定输入信号（Io）的驱动装置，和用于自动驱动所述测量和计算装置和所述驱动装置并且用计算机程序实现所述对数压缩器（9）和控制电路（6）的处理单元（12）。
6.根据权利要求5所述的检漏器，包括连至所述驱动装置的电磁阀（17、19）的标定气体注射装置（16、18）。
7.一种用于测量和处理输入信号的方法，该方法实现于根据权利要求1至6中任一项的检漏器中，其特征在于，所述电子倍增器（4）的指数增益的指数值（b、B）被确定以基于所确定的指数值（b、B）来计算所述控制电路（6）的增益（10）和偏移（11）参数值。
8.根据权利要求7所述的测量和处理输入信号的方法，其中，为了确定所述电子倍增器（4）的指数增益的指数值（b、B），
-将预定电流（Io）施加于所述电子倍增器（4）的输入端，
-改变所述倍增器（4）的电源电压（Vm），和
-测量代表了所述倍增器（4）的输出信号（IoG）的所述对数压缩放大器的输出电压（Vamp），
从而确定所述放大器的输出电压（Vamp）与所述电源电压（Vm）之间的线性关系的斜率，其对应于所述电子倍增器（4）的指数增益的指数值（b、B）。
9.根据权利要求7或8所述的测量和处理输入信号的方法，其中，根据施加于所述电子倍增器（4）的输入端的两个预定输入信号（IoPF、IoGF）来测量代表了所述电子倍增器的输出信号（Vamp1、Vamp2）和所述电源的输出信号（Vm1、Vm2）的信号，从而基于所测量的信号的值和所确定的指数值（b、B）来计算要应用的所述控制电路（6）的增益（10）和偏移（11）参数的值。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR09/00109 | 2009-01-12 | ||
| FR0900109A FR2941065B1 (fr) | 2009-01-12 | 2009-01-12 | Dispositif de mesure et de traitement d'un signal d'entree de grande dynamique, detecteur de fuites et procede de mesure et de traitement correspondants |
| PCT/FR2010/050037 WO2010079312A1 (fr) | 2009-01-12 | 2010-01-11 | Dispositif de mesure et de traitement d'un signal d'entree de grande dynamique, detecteur de fuites et procede de mesure et de traitement correspondants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102272628A CN102272628A (zh) | 2011-12-07 |
| CN102272628B true CN102272628B (zh) | 2014-04-16 |
Family
ID=40974480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201080004133.6A Active CN102272628B (zh) | 2009-01-12 | 2010-01-11 | 用于测量和处理高动态输入信号的设备、相关检漏器以及测量和处理方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8700346B2 (zh) |
| EP (1) | EP2376943B1 (zh) |
| JP (1) | JP2012515412A (zh) |
| CN (1) | CN102272628B (zh) |
| FR (1) | FR2941065B1 (zh) |
| WO (1) | WO2010079312A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8890086B1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-11-18 | Agilent Technologies, Inc. | Ion detector response equalization for enhanced dynamic range |
| CN104362068B (zh) * | 2014-11-18 | 2017-02-08 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 一种调节电子倍增器增益的方法 |
| CN104749415B (zh) * | 2015-03-09 | 2017-09-19 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种基于电子倍增器的探测器 |
| US11469088B2 (en) | 2020-10-19 | 2022-10-11 | Thermo Finnigan Llc | Methods and apparatus of adaptive and automatic adjusting and controlling for optimized electrometer analog signal linearity, sensitivity, and range |
| CN112782547A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-11 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种铯原子钟电子倍增器使用寿命的预测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5115667A (en) * | 1989-06-16 | 1992-05-26 | Alcatel Cit | Circuit for processing a signal received by an electron multiplier |
| US5726438A (en) * | 1993-10-21 | 1998-03-10 | Instruments S.A. | Luminous flux measuring device with a gain-controlling slave circuit enabling the device to rapidly adapt to changes in flux |
| US6177665B1 (en) * | 1998-01-23 | 2001-01-23 | Ralph C. Wolf | High-speed logarithmic photo-detector |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943374A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | Hitachi Ltd | 二次電子増倍管の利得検出器 |
| NL8601492A (nl) * | 1986-06-10 | 1988-01-04 | Boc Group Plc | Verbeteringen bij massaspectrometers. |
| JPH0955185A (ja) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Furontetsuku:Kk | 校正ガス系統を備えたマスフィルター型ガス分析計及びその操作方法 |
| US7047144B2 (en) * | 2004-10-13 | 2006-05-16 | Varian, Inc. | Ion detection in mass spectrometry with extended dynamic range |
| JP2008282749A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Ihi Corp | イオン注入装置用の質量分析システムとその校正方法 |
| JP2009180633A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | ヘリウムリークディテクタ |
-
2009
- 2009-01-12 FR FR0900109A patent/FR2941065B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-01-11 CN CN201080004133.6A patent/CN102272628B/zh active Active
- 2010-01-11 EP EP10706699.5A patent/EP2376943B1/fr active Active
- 2010-01-11 WO PCT/FR2010/050037 patent/WO2010079312A1/fr active Application Filing
- 2010-01-11 JP JP2011544911A patent/JP2012515412A/ja active Pending
- 2010-01-11 US US13/144,082 patent/US8700346B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5115667A (en) * | 1989-06-16 | 1992-05-26 | Alcatel Cit | Circuit for processing a signal received by an electron multiplier |
| US5726438A (en) * | 1993-10-21 | 1998-03-10 | Instruments S.A. | Luminous flux measuring device with a gain-controlling slave circuit enabling the device to rapidly adapt to changes in flux |
| US6177665B1 (en) * | 1998-01-23 | 2001-01-23 | Ralph C. Wolf | High-speed logarithmic photo-detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2941065A1 (fr) | 2010-07-16 |
| JP2012515412A (ja) | 2012-07-05 |
| EP2376943A1 (fr) | 2011-10-19 |
| FR2941065B1 (fr) | 2011-02-11 |
| CN102272628A (zh) | 2011-12-07 |
| US8700346B2 (en) | 2014-04-15 |
| WO2010079312A1 (fr) | 2010-07-15 |
| US20110295528A1 (en) | 2011-12-01 |
| EP2376943B1 (fr) | 2017-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102272628B (zh) | 用于测量和处理高动态输入信号的设备、相关检漏器以及测量和处理方法 | |
| US7745781B2 (en) | Real-time control of ion detection with extended dynamic range | |
| US7238936B2 (en) | Detector with increased dynamic range | |
| US11373848B2 (en) | Saturation correction for ion signals in time-of-flight mass spectrometers | |
| CN206471309U (zh) | 电子倍增器及使用电子倍增器的质谱仪 | |
| CN205752094U (zh) | 质谱仪、离子检测器、电子倍增器及其系统 | |
| US8519327B2 (en) | Mass spectrometer | |
| Richter et al. | Linearity tests for secondary electron multipliers used in isotope ratio mass spectrometry | |
| US7047144B2 (en) | Ion detection in mass spectrometry with extended dynamic range | |
| US20140110574A1 (en) | Transient level data acquisition and peak correction for time-of-flight mass spectrometry | |
| Abbrescia et al. | New developments on front-end electronics for the CMS resistive plate chambers | |
| Mialle et al. | The use of total evaporation method using Channeltron electron multipliers by thermal ionization mass spectrometry for europium isotope ratio measurements on picogram sample amounts | |
| Gola et al. | Performance of the triple GEM detector built using commercially manufactured GEM foils in India | |
| US2854583A (en) | Gain stabilizer for an electron multiplier tube | |
| JPH0364843A (ja) | 電子増倍管により受信される信号の処理回路 | |
| Tripathy et al. | Measurement of ion backflow fraction in GEM detectors | |
| EP0193311A2 (en) | Ion detector | |
| Patra et al. | Characteristic study of a quadruple GEM detector and its comparison with a triple GEM detector | |
| László et al. | Single electron multiplication distribution in GEM avalanches | |
| CN105548934A (zh) | 用于频谱仪实现快速功率自动定标的方法 | |
| Greene et al. | Effective Gain and Ion Back Flow study of triple and quadruple GEM detector | |
| Sikora et al. | Design of a temperature-limited emission current controller | |
| Lopes et al. | Signal simulation based on the characteristics of the ν-Angra Experiment’s readout electronics | |
| Malace et al. | Studies of single-photoelectron response and of performance in magnetic field of a H8500C-03 photomultiplier tube | |
| Bobrovnikov et al. | Development of high-resolution GEM-based detector for the extracted electron beam facility at the VEPP-4M collider |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: France Annecy Applicant after: ADIXEN VACUUM PRODUCTS Address before: France Annecy Applicant before: ADIXEN VACUUM PRODUCTS |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: ADIXEN VACUUM PRODUCTS CO. TO: ADIXEN VACUUM PRODUCTS CO., LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: France Annecy Patentee after: PFEIFFER VACUUM Address before: France Annecy Patentee before: ADIXEN VACUUM PRODUCTS |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |