DE2104586C - Strahlungsenergie Analysator - Google Patents

Strahlungsenergie Analysator

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DE2104586C DE19712104586 DE2104586A DE2104586C DE 2104586 C DE2104586 C DE 2104586C DE 19712104586 DE19712104586 DE 19712104586 DE 2104586 A DE2104586 A DE 2104586A DE 2104586 C DE2104586 C DE 2104586C
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Attila Denes La Habra Calif Boronkay (V St A )
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Beckman Instruments Ine , Fuller ton, Calif (V St A )
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Description

Die Erfindung betrifft eine Rückführung für einen Strahlungsenergie-Analysator und im besonderen in
einem (Jltui tigcn Rückführzweig liir einen Strahlungsenergie-Analysator vorgesehene Sell al tun ge η zur geeigneten Vorspanmmgsregelung und zum ('berlasischut/ des Strahlungsdetektors in einem derartigen Strahlungsenergie-Analysator.
Auf dem Gebiet der Zweistrahl- oder /weikanal-Strahlungsenergie-Analysator ist es allgemein üblich, einen der Strahlengänge /ur Urzeugung eines Be/ugssinnals zu verwenden, mit welchem ein durch den anderen, die Probe enthaltenden Strahlengang erzeugtes Probcnsignal verglichen wird. Zweck einer derartigen Anordnung ist die Hlimimerung ν on Schwankungen und Änderungen, welche sowohl das ΙΊoben- wie auch das Uezugssignal beeinflussen. Hin Verfahren dieser Art besteht darin, daß man das Bezugssignal zur Steuerung bzw. Regelung der einem Strahlungsdetektor, wie beispielsweise einem Photomultiplier, zusieführten elektrischen Vorspannung verwendet und auf diese Weise die Empfindlichkeit des Photomultipliers nach Maßgabe von in dem Bezuüssignal auftretenden Schwankungen steuert bzw. regelt. Auf diese Weise wird die Auswirkung von Schwankungen, welche sowohl in dem Proben- wie auch in dem Bezugsstrahlengang auftreten, in dem von dem Photomultiplier erzeugten Probensignal im wesentlichen unterdrückt.
Auf der deutschen Offenlegungsschrift 1 547 136 ist eine Verstärkerschaltung für photoelektrische Spektrophotometer bekannt, bei denen die von einer Lichtquelle ausgehende Strahlung abwechselnd über ein Bezugsobjekt und über ein Meßobjekt geleitet und danach auf einen gemeinsamen Lichtdetektor gerichtet wird. Es ist hierbei vorgesehen, daß der Anodenstromkreis des als Lichtdetektor dienenden Photomultipliers auf die Dynoden in solcher Weise gegengekoppelt ist, daß der Anodenstrom im wesentlichen konstant ist. Hierdurch so'l der Arbeitsbereich des dem Lichtdetektor nachgeschalteten logarithmischen Verstärkers eingeschränkt werden.
Aus der USA.-Patentschrift 2474 098 ist eine Photometerschaltungsanordnung bekannt, die aus Elektronenröhren aufgebaut ist und eine automatische Verstärkungsregelung für einen Photomultiplier aufweist. Ls soll hierdurch erreicht werden, daß die Ausgangssignale nur von der Wellenlänge des auf den Photomultiplier fallenden Lichts, nicht aber von der schwankenden Lichtstärke beeinflußt werden.
Die Vorspannung für den Photomultiplier wird im allgemeinen von einer Hochspannungsquelle geliefert, die ihrerseits nicht innerhalb der Rückführschleife liegt. Die Steuerung bzw. Regelung der dem Photomultiplier zugeführten hohen Vorspannung erfolgt über eine in der Vorspannungszuleitung zu dem Photomultiplier liegenden Regelröhre. Dabei sind im Zusammenhang mit dem Betrieb der Regelschaltbauteile bei der für den Photomultiplier erforderlichen hohen Spannung erhebliche Schwierigkeiten aufgetreten. Wegen der hohen Spannung waren Festkörper- bzw. Halbleiterschaltanordnungen ausgeschlossen und mußten Elektronenröhren verwendet werden. Die Vermeidung der Regelung bzw. Steuerung der Vorspannung auf einem derartig hohen Spannungspotential ist eines der kritischsten Probleme, welchem sich die Konstrukteure von Photomultiplier-Rückführsystcmen gegenübersahen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geregelte Hoehspannungsversorgungsschaltung für den PholomultiDlier eines Zweistrahlohotometers aus/uneben, bei dem diese Schwierigkeiten \ermieiIlh werden.
Die Erfindung Wist diese Aufuahe durch einen /we ist ralil-Strahlungsenergie-Analysator mit einem Proben- und einem l$e/uüsstrahlen»ang, die abwechselnd auf den Analysator sielenkt werden, sowie nut einer Rückführsteuerurm bzw. -regelung /ur Steuerung der Gleichspannung an der Vorspannelektn .Ie des Strahlungsdetektors in Abhängigkeit \om Bein /ugssignal. welche folgende Teile aufweist: einen Strahlungsdetektor, der an einer Ausgangs- oder Siiinalelektrode ein elektrisches Weehselsignal mit jeweils der Strahlungsenergie im Proben- und im Be-/ugsslrahienuang entsprechenden Proben- bzw. Be/ugs-Signalkomponenten erzeugt, dessen Betrag \on der an einer Vorspannelektrode ties Strahlungsdetektors anliegenden Vorspannung abhängt, und einen selektiven Detektor, der nur auf die Bezugsstnhlkomponente des elektrischen Ausgangssignals des Strahlungsdetektors a· -pricht und als Ausgangsgröße ein elektrisches Bezuirsignal erzeugt, dessen Betrag proportional der Amplitude der Bezugsstrahlkomponente des elektrischen Ausgangssignals des Strahlungsdetektors ist, der gekennzeichnet ist durch einen Oszillator zur Erzeugung eines Wechselsignals, dessen Amplitude umgekehrt proportional dem Betrag des von dem selektiven Detektor als Ausgangssignal erzeugten Bezugssignal ist, wobei der Oszillator zwei Ausgangsklemmen, zwischen welchen das Ausgangswechselstromsignal erzeugt wird und eine Eingangssteuerklemme aufweist, welcher das elektrische Ausgangssignal des selektiven Detektors zugeführt wird, aufweist, sowie durch eine Gleichrichtschaltung, welcher die Ausgangsgröße des Oszillators zugeführt wird und die in Abhängigkeit hiervon als Ausgangsgröße ein veränderliches Gleichstromsignal erzeugt, dessen Betrag proportional der Amplitude des Ausgangswcchselsignals des Oszillators ist und das der Vorspannelektrode des Strahlungsdetektors zugeführt ist.
Durch die Erfindung wird in einem derartigen Strahlungsenergie-Analysator für den Strahlungsdetektor eine veränderliche, innerhalb der Rückführschleife liegende Vorspannungsquelle geschaffen. wobei die Steuerung bzw. Regelung der Vorspannung auf Signalspannungspcgeln erfolgt. Die mit einer derartigen innerhalb der Rückführschleife angeordneten Vorspannquelle notwendigerweise verbundenen unterschiedlichen Anstiegs- und AbIaIl-Zeitkonstanten werden vorteilhafterweise durch eine Kompensationsschaltung kompensiert. Ferner wird der Strahlungsdetektor bei der erfindungsgemäl.ien Anordnung gegen Beschädigung durch Überlastung vorteilhafterweise mittels einer Überlastungsschutz-SS schaltung gesichert, weiche auf das Auftreten eines großen Ausgangssignals am Strahlungsdetektor rasch im Sinne einer Verringerung der Vorspannung des Strilhlendctektors anspricht. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gestattet die Verwendung von Festkörper- bzw. > Halblcitcrbautcilen und macht Hochspaiinungs-Regclröhrcn entbehrlich.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, wobei gleiche bzw. entsprechende Teile jeweils mit gleiclien, Bezugsziffern bezeichnet sind. In der Zeichnung; zeigt
Fig. I ein Blockschaltbild zur Veranschaulicluint; des Erfindunusnrinzins.
Fig.2 ein detailliertes Schaltbild eines bevorzug- lung ό2 ist mit dem Gleichrichter 20 verbunden; dictcn Ausfülmingsbcispicls der Erfindung. scr weist eine Diode 66 auf, deren Kathode mit der
In dem Blockschaltbild von Fig. I ist mit4 ein Anode einer weiteren Diode 64 verbunden ist; dieser Strahlungsdetektor bezeichnet, dem Strahlung von Knotenpunkt ist mit dem einen Ende der Ausgangseinem Strahlcngangselcktor 6 zugeführt wird, der 5 wicklung 62 verbunden. Das andere Ende der Ausscincrscits unter der Wirkung einer Steuerung 8 ab- gangswicklung 62 ist mit einem Widerstand 68 verwechselnd zwischen einem Proben- und einem Bc^ bunden, der seinerseits mit dem Knotenpunkt zweier ziigsstrahlcngang umschaltet. Das Steuerorgan 8 Kondensatoren 70 und 72 verbunden ist. Die andere kann beispielsweise ein Motor sein, der eine rotic- Elektrode des Kondensators 72 ist mit der Kathode rende Zcrhackerschcibc bzw. ein Zcrhackerblatt an- io der Diode 64, und entsprechend die andere F.lcktrcibt. Das von dem Strahlungsdetektor 4 erzeugte trodc des Kondensators 70 mit der Anode der Diode elektrische Signal wird einem selektiven Detektor 10 66 verbunden. Der Knotenpunkt zwischen dem Konzugeführt, der unter der Stcuerwirkung der Stcuc- dcnsator 70 und der Diode 66 ist ferner mit einem rung 8 aus dem jeweils dem Proben- bzw. Bc- Widerstand 74 verbunden, der seinerseits mit einem zugsstrahl entsprechenden Teilen des vom Strah- 15 Kondensator 76 verbunden ist. Der andere Belag des lungsdclcktor gelieferten Signals entsprechenden Kondensators 76 ist mit dem Knotenpunkt zwischen Proben- und Bczugssignalc ableitet. Der selektive dem Kondensator 72 und der Diode 64 und außer-Dctcktor 10 kann beispielsweise ein Synchrondctck- dem mit Masse verbunden. Der Knotenpunkt zwitor mit durch den Stcucrmotor 8 betätigter mcchani- sehen dem Kondensator 76 und dem Widerstand 74 scher Umschaltung sein. Das Probcnsignal wird einer 20 ist mit der Vorspannungsclcktrodc oder Anode des Anzeigevorrichtung 12 zugeführt, das Bczugssignal Photomultiplicrs 22 verbunden, wodurch die Rückeiner Zeitkonstanzkompensation 14, die ihrerseits führschleife geschlossen wird. Die nicht bezeichneten mit einem ampliludcnmodulicrtcn Oszillator 18 vcr- Schaltbauteilc sind für das Verständnis und die Anbundcn ist. Zwischen dem Ausgang des Strahlungs- wcndung der Erfindung nicht erforderlich und diedctcklors4 und dem Eingang des amplitudenmodu- »5 "c" nur zur Veranschaulichung einer typischen liertcn Oszillators 18 liegt ein Überlastungsschutz 16. S tiallungskonfiguratton gemäß der Erfindung, die Ausgangsgröße des amplitudenmodulierten Os- Im folgenden soll nun die Wirkungsweise des er-
zillators 18 dient nach Gleichrichtung in einem findungsgcmäßcn Rückführsystems für den Strah-Glcichrichlcr 20 als elektrische Vorspannung für den lungscncrgk-Analysalor erläutert werden: Strahlungsdetektor 4, wumii die Rückführechlsife gc- 3< > Der Photomultiplier 11 erzeugt ein elektrisches Sischlosscn ist. gnal an der Signalclcktrodc 26 nach Maßgabe der
Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform weist auf diese einfallenden Strahlungsenergie. Diese der Strahlungsdetektor 4 einen Photomultiplier 22 Strahlungsenergie wird abwechselnd aus einem Bemit einer Vorspannungsclcktrodc 24 und einer Signal- zugs- und einem Probcnstrahlcngang zugeführt. Das elektrode 26 auf; die Signalelcktrodc ist mit einem 35 elektrische Ausgangssignal des Photomultiplicrs wird Vorverstärker 28 verbunden. Der Überlastungsschutz nach Verstärkung in dem Verstärker 28 in dem se-16 ist mit dem Ausgang des Vorverstärkers 28 vcr- lektiven Detektor 10 nachgewiesen, wobei der Schalbunden und weist zwei Reihenwiderstände 30 und 32 tcr 36 unter der Stcuerwirkung der Steuerung 8 abauf. mit deren Knotenpunkt die Anode einer Diode wechselnd den dem Bczugsstrahlengang cntsprcchcn-34 verbunden ist. Das andere linde der Reihenwider- 40 den Teil des Signals an den Kondensator 40 und den stände bildet eine Vorspannungsklcmmc, an welcher dem Probcnstrahlcngang entsprechenden Teil des Sicinc eine Schwelle definierende Spannung angelegt gnals an den Kondensator 38 gelegt. An dem Konwird. Der Solcktivdctektor 10 weist einen von einer densator 38 tritt daher ein Probcnsignal und an dem Steuerung 8 betätigten Schalter 36 auf. welcher ab- Kondensator 40 ein Bczugssignal auf. In dem Maße, wechselnd das Ausgangssignal des Strahlungsdetck- 45 wie das Bczugssignal im positiven Sinn im Ausgang tors 4 an Kondensatoren 38 und 40 anlegt. Die an des Verstärkers 44 zunimmt, wird die Diode 48 leiden Kondensatoren 38 und 40 auftretenden Signale tend, wodurch der Widerstand 46 überbrückt und werden in Verstärkern 42 und 44 verstärkt und da- der Kondensator 50 schnell aufgeladen wird, wonach der Anzeige- oder Wiedergabevorrichtung 12 durch eine kurze Zeitkonstantc zustande kommt. So- bzw. der Zeitkonstanz-Kompensation 14 zugeführt 50 bald das Bezugssignal in negativem Sinne abnimmt, werden. Die ZcitkonManz-Kompensation 14 weht wird die Diode 48 nichtleitend, and der Kondensatoi einen Widerstand 46 parallel zu einer Diode 48 auf; SO entlädt sich über den Widerstand 46, wodurch die Kathode der Diode 48 ist mit dem Knotenpunkt eine längere Zeitkonstante zustande kommt, als in zwischen dem Widerstand 46 und einem Kondensa- dem Zustand, wo der Widerstand 4t durch die (leitor 50 verbunden. Dieser Knotenpunkt ist ferner mit 55 tendc) Diode 48 überbrückt war. Auf diese Weise der Kathode der Diode 34 in der Überlastschutz- kommen für zunehmende oder abfallende Bezugssig schaltung 16 verbanden, sowie mit dem einen Ein- nale unterschiedliche Zeitkonstanten zustande; dei gang eines Verstärkers 52, der Teil des amplituden- Zweck und die Ausnutzung dieses Effekts ergibt siel modulierten Oszillators 18 ist. Der amplitudenmodu- aus der weiter unten folgenden Beschreibung de1 licrtc iKzillator 18 weist ferner ein Transistorpaar 54 60 Gleichrichters 20.
aiii. da«, mit einem Transformator 56 verbunden ist. Es sei betont, daß für die Zwecke der Erfinduni
der seinerseits zwei Rückführwicklungen 58. eine auch kompliziertere Kompensationsschaltungen 1Cr 1 inganpswicklung 60 und eine Ausgangswicklung 62 wendet werden können. Beispielsweise kann in R?ih iiiilwcist. wodurch ein frei schwingender Multivibra- mit dem Kondensator 50 ein Widerstand vorgesehci iiir-Os/illatof ivbildet wird. Der Ausgang des Ver- 65 werden, der für die Reibenkombinaüon eine Min vliirkers 52 i t mit einer Mittclan/apfung der Ein- destimnedanz für hohe Frequenzen ergibt. Außer de i.;uM's»icUiin·: 60 verbunden, über welche die Strom- erwünschten Zcitkonstanten-Kompe-.<sati.>n bildet di /iiluhr /ti »lt/ni Oszillator erfolgt. Die Ausgangswick- Kombination auch eine Mindestimpedanz für di
um cine genauere Anpassung der Zeitkonstanten zu ermöglichen, falls diese erwünscht ist. Umgekehrt wird die der Aufladung der Kondensatoren 70 und 72 sowie 76 entsprechende kurze Zeitkonstante 5 durch die erhöhte Zaitkonstante kompensiert, welche der Widerstand 46 und der Kondensator 50 im nichtleitenden Zustand der Diode 48 bilden.
Die Wirkungsweise des Überlastschutzes 16 ist wie folgt: Wird der Photomultiplier 22 unbeabsichtigt
weiter unter beschriebene Überlastschutzschaltung 16. Außerdem kann diese Schaltungskombination die Erzielung einer gewünschten Verstürkungsfaktor- und Phasciicharaktcristik der Rückkopplung durch das Auftreten des dem Fachmann bekannten »breakfrcqucncy«-Effckts unterstützen. Auch kann in Reihe m:l der Diode 48 ein Widerstand zur Erzielung einer genauer angepaßten Zeitkonstantcn-Kompcnsation vorgesehen werden.
Das am Knotenpunkt der Schaltbautcilc 48, 46 io einem hohen Strahlungspegcl ausgesetzt, so wird im und 50 auftretende Bezugssignal wird verstärkt und Ausgang des Verstärkers 28 ein großes positives iritt im Ausgang des Verstärkers 52 auf. Der Vcr- Ausgangssignal erzeugt. Da das eine Ende des stärker 52 stellt eine Spannungsquelle niedriger Aus- Widerstands 32 mit einer negativen Spannung vergangsimpedan/. dar, welche die Amplitude der von bunden isl und der Ausgang des Verstärkers 28 sich dem aus dem Transistorpaar 54 und dem Transfor- 15 üblicherweise auf einem Potential nahe Massepotcnniator 56 bestehenden Multivibrator erzeugten tial befindet, wie übrigens auch der Eingang zu dem Schwingung bestimmt. Das Bezugssignal wird durch amplitudenmodulierten Oszillator 18, ist die Diode den Verstärker 52 invertiert und so versetzt, daß ein 34 normalerweise in Spcrrichtung vorgespannt und am Hingang des Verstärkers 52 zugeführtes positiv daher nichtleitend. Das normalerweise negative Poanstcigeiulcs Bczugssignal ein abnehmendes positives ao tential der Anode der Diode 34 gegenüber der Ka-Ausgangssignal im Ausgang des Verstärkers 52 zur thode wird nun von dem großen positiven Signal im Folge hat. Demzufolge nimmt, wenn das am Eingang Ausgang des Verstärkers 28 übertroffen. Sobald diedes Verstärkers 52 zugeführtc Bezugssignal positiv ses Signal im Knotenpunkt der Widerstände 30 und ansteigt, die Amplitude der von dem durch das Tran- 32 eine Spannung erzeugt, die positiver als die am sistorpaar 54 und den Transformator 56 gebildeten 25 F.ingang des amplitudenmodulierten Oszillators 18 Vibrator erzeugten Schwingung infolge der abneh- auftretende Spannung ist, wird die Diode 34 in menden Ausgangsgröße des Verstärkers 52 ab. Die Durchlaßrichtung vorgespannt und damit leitend. Amplitude der Schwingung wird durch den Gleich- Die Schaltung wirkt als Schweinehaltung, welche .ichter 20 demoduliert, der als Spannungsverdopplcr- eine Ausgangsspannung erzeugt, falls die Eingangsschaltung geschaltet ist. Der Widerstand 68 begrenzt 30 spannung einen vorgegebenen Schwellwert überden Spitzenstrom, der durch die Dioden 64 und steigt. Sobald die Diode 34 leitet, wird die an ihrer fließen kann, und wirkt so als Stromschutz für diese Anode auftretende zunehmende positive Spannung Dioden. Die Dioden 64 und 66 leiten jeweils ab- dem Eingang des amplitudenmodulierten Oszillators wechselnd während auf einandcrfolgcndcr Halbpe- zugeführt, wodurch der aus dem selektiven Detektor rioden der Ausgangsspannung der Wicklung 62, der- 35 10 und der Zeitkonstantcn-Kompensation 14 besteart. daß die jeweilige an der Wicklung 62 auftretende liende Teil des Rürkführzweigs überbrückt wird. Schcitclspannung an den beiden Kondensatoren 70 Dies bewirkt ein rasches Ansprechen des amplitu- und 72 mit solcher Polarität angelegt wird, daß die dcnmodiilicrtcn Oszillators auf das im Ausgang des zweifache Scheltelspannung zwischen dem Knoten- Verstärkers 28 auftretende positive Signal, wodurch punkt des Kondensators 70 und der Diode 66 und 40 die Schwingungamplitude und damit die an den dem Knotenpunkt des Kondensators 72 und der Photomultiplier angelegte Vorspannung rasch verrin-Diode 64 auftritt, was einer Verdopplung der nor- gert werden. Da unter Überlastbedingungen der Phomalerweise aus der Wicklung 62 verfügbaren Span- tomultiplier einen hohen Strom führt, wird die an nunj: entspricht. Diese verdoppelte Spannung wird den Photomultiplier angelegte Vorspannung rasch durch den Widerstand 74 und den Kondensator 76 45 auf einen durch den Überlastschutz 16 bestimmten weiter gefiltert und schließlich als Vorspannung an Wert herabgesetzt. Nach Fortfall der überstarken Beden Photomultiplier 22 gelegt. strahlung des Photomultipliers sinkt das von dem Da der Widerstand 68 und der Innenwiderstand Verstärker 28 abgegebene positive Signal ab, und der der Wicklung 62 wesentlich kleiner als der Widei- (_ berstschutz 16 schaltet sich durch die Wiederher- stand 74 und der von dem Photomultiplier 22 gebil- 50 stellung des normalerweise nichtleitenden Zustands detc Lastwiderstand sind, kommen durch den der Diode 34 ab.
Gleichrichter 20 unterschiedliche Anstieg- und Wenngleich in Fig.2 nicht eigens dargestellt, Abfall/.eitkonstanten zustande. Würde man den kann mit der Diode 34 eine Anzeigeschaltung ver-
Widcrstand 68 vergrößern, um dies Zeitkonstap.t«?n bunden sein, die das Auftreten eines Überlastzustananzugleichen, so würde sich hierd* "h die an den 55 des anzeigt. Beispielsweise kann eine gesonderte
Kondensatoren 70 und 72 verfügba. Spannung und Schwellwertschaltung ähnlicher Art wie der Überlast-
damit die verfügbare Vorspannung für den Photo- schutz 16 als Antrieb für eine derartige Anzeigevor-
multiplier 22 erheblich verringern. S'att dah^r die richtung vorgesehen werden, oder die Anzeigevor-
Zeitkonstanten in dieser Weise, welche das G'.cich- richtung kann direkt von der Diode 34 beaufschlag richtverhalten beeinträchtigen würde, auszugleichen 60 werden. Die Anzeigevorrichtung kann wenigsten:
zu versuchen, ist die Zeitkonstanten-Kompensation einen Transistor aufweisen, der normalerweise h
14 vorgesehen. Somit wird die Entladung der Kon- Sperrichtung vorgespannt ist und im Überlastzustanc
densatoren 70, 72 und 76, welche eine lange Zeit- in Durchlaßrichtung eingeschaltet wird und Strom ai
konstante ergibt, durch die Leitung der Diode 48 eine Anzeigeleuchte oder eine akustische Alannan kompensiert, welche den Widerstand 46 überbrückt 65 zeige liefert.
und eine kurze Zeitkonstante mit dem Kondensator Das vorstehend beschriebene und erläuterte Strafa
50 ergibt. Wie weiter oben erwähnt, kann in Reihe !ungsenergie-Analysator-Rückführsystem eignet sie
mit der Diode 48 ein Widerstand vorgesehen werden, zur Speisung eines beliebigen Strahlungsdetektor;
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für welchen eine elektrische Vorspannungsquelle wie auch ein Schutz gegen Strahlungsenergie hoher Intensität erforderlich ist. Die beschriebene Schaltung bildet eine Vorspannungsquelle, in welcher nur Halbleiter- oder Festkörperschaltelcmcntc verwendet werden und die bisher allgemein für Hochspannungsrcgclzwccke erforderliche Regelröhre entbehrlich wird. Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Vorspannungsqucllc so in
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den Rückführzweig eingefügt, daß die notwendigerweise mit dieser verbundenen unterschiedlichen Anstiegs- und Abfall-Zcitkonstanten durch eine Zeitkonstantcr-Kompcnsationsschaltung ausgeglichen werden. Zwar wurden die mit Rückführschaltungen verbundenen Stabilitätsproblcme hier nicht im einzelnen diskutiert; jedoch läßt sich die erforderliche Stabilität mit den allgemein hierfür erforderlichen Verfahren erzielen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Zweistrahl-Strahlungscnerüie-Analysator mit einem Proben- und einem Bezugsstrahlcngang, tue abwechselnd auf den Analysator gelenkt u erden, sowie mit einer RückfühSteuerung bzw. -regelung, welche folgende Teile aufweist: einen Strahlungsdetektor, der an einer Ausgangsoder .Signalelektrode ein elektrisches Wechselsignal mit jeweils der Strahlungsenergie im Proben- und im Bezusisstrahlengang entsprechenden Proben- bzw. Bezugs-Signalkomponenten erzeugt, dessen Betrag \on der an einer Vorspannungseleklrode des Strahlungsdetektors anliegenden Vorspannung abhängt, und einen selektiven Detektor, der nur auf die Bezugsstrahlkomponente des c ".'sehen Ausgangssignals des Strahlungsdetektors anspricht und als Ausgangsgröße ein elektrisches Bezugssignal erzeugt, dessen Betrag proportional der Amplitude der Bezugsstrahlkomponente des elektrischen Ausgangssignals des Strahlungsdetektors ist, gekennzeichnet durch einen Oszillator (18) zur Erzeugung eines Wechselsignals, dessen Amplitude umgekehrt proportional dem Betrag des von dem selektiven Detektor (10) als Ausgangssignal erzeugten Bezugssignals ist, wobei der Oszillator (18, F i g. ?) zwei Ausgangsklemmen, zwischen welchen das Ausgangswerhselstromsignal erzeugt wird (bei 62) und eine Eingangssteuerklemme aufweist, welcher das elektrische Ausgangssignal des selektiven Detektors (10) zugeführt wird, aufweist, sowie durch eine Gleichrichtschaltung (20), welcher die Ausgangsgröße des Oszillators (18) zugeführt wird und die in Abhängigkeit hiervon als Ausgangsgröße ein veränderliches Gleichstromsignal erzeugt, dessen Betrag proportional der Amplitude des Ausgangswechselsignals des Oszillators (18) ist und das der Vorspannelektrode (24) des Strahlungsdetektors (22) zugeführt ist.
2. Strahlungsenergie-Analysator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang des selektiven Detektors (10) und dem Eingang des Oszillators (18) eine Überlastschutzschaltung (16) vorgesehen ist, welche eine Leitungsverbindung zwischen den Eingängen des selektiven Detektors und des Oszillators bildet, sobald die Amplitude des elektrischen Signals am Eingang des selek'iven Detektors einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, während die Überlastschul/schaltung (16) nichtleitend ist, sobald die Amplitude des elektrischen Signals am Eingang des selektiven Detektors kleiner als der vor- gegebene Schwellwert ist.
3. Strahlungsenergie-Analysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastschutzschaltung (16) einen ersten, mit dem Eingang des selektiven Detektors (10) verbündencn Widerstand (30), einen mit dem ersten Widerstand (30) verbundenen zweiten Widerstand (32), eine Diode (34), deren Anode mit dem Knotenpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand (30; 32) und deren Kathode mit dem Eingang des Oszillators (18) verbunden ist, sowie eine mit dem anderen Ende des zweiten Widerstands (32) verbundene Spannurtgsquellc ( V) zur Erzeunutiü der \orgegebencn Schwellwertspannuim am Knotenpunkt zwischen den beiden Widerständen aufweist, wobei die Diode (34) durch diese Sdnvellwertspannung normalerweise in den Sperrzustand vorgespannt ist und nur dann in den leitenden Zustand umgeschaltet vvi,d wenn der Betrat; des dem Eingang des selektiven Detektors (10) /ugeiührten elektrischen Signals die vorgegebene Schwellwertsptnmmg übersteigt.
4. Strahluiiiisenereie-Anulysator nach einem
»Her mehreren der "vorhersehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator einen Transformator (56) mit einer Eingangswicklung (60) Rückführvvicklunsieii (58) und cmc Aus- »angswickluim. (62) aufweist, daß die Ausgangswickluna. (62) mit der Gleichrichtschaltung (20) und eine Mittelanzapfung der Eingangswicklung (60) mit dem Ausgang des selektiven Detektors (10) verbunden sind, und daß zwischen der Eingangswicklung (60) und den Rückführwicklungen (58) des Transformators (56) zwei Transistoren (54) vorgesehen sind, die zusammen mit dem Transformator einen frei schwingenden Multivibrator bilde 1.
5. Strahlungsenergie-Analysator nach Anspruch 4, dadurch "gekennzeichnet, daß die Gleichrichtschaltung (20) wenigstens eine mit der Ausgangswicklung (62) des T-ansformators des Oszillators (18) verbundene Gleichrichtdiode (64 oder 66) sowie ein RC-GIied (70, 72, 74) aufweist, dessen Eingang mit der Diode (64 bzw. 66) und dessen Ausgang mit der Vorspannelektrode und dessen, Ausgang mit der Vorspannelektrode (24) des Strahlungsdetektors (22) verbunden sind, und daß das KC-Glied in Richtung von seiiu-m Eingang zu seinem Ausgang nur eine langsam veränderliche Gleichstromvorspannung überträgt.
6. Strahlungsenergie-Analysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des selektiven Detektors (10) und dem Eingang des Oszillators (18) eine Zeitkonstanten-Kompensationsschaltung (14) vorgesehen ist, welche bei Zufuhr eines zunehmenden elektrischen Signals von dem selektiven Detektor eine erste Zeitkonstante und bei Zufuhr eines abnehmenden elektrischen Signals von dem selektiven Detektor eine von der ersten Zeitkonstanten verschiedene zweite Zeitkonstante erzeugt, derart, daß eine Kompensation bezüglich entsprechender, dem Gleichrichter innewohnender Zeitkonstanten bewirkt wird.
7. Strahlungsenergie-Analysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten-Kompcnsationsschaltung einen zwischen dem Ausgang des selektiven Detektors (10) und dem Eingang des Oszillators (18) liegenden Widerstand (46), eine parallel zu dem Widerstand geschaltete Diode (48), deren Kathode mit dem Eingang des Oszillytors (18) verbunden ist, sowie einen zwischen dem Eingang des Oszillators (18) und Masse liegenden Kondensator (50) aufweist.
DE19712104586 1970-02-02 1971-02-01 Strahlungsenergie Analysator Expired DE2104586C (de)

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