DE2311549A1

DE2311549A1 - Schwingungsgenerator zum erzeugen geradliniger schwingungen, insbesondere zur anwendung bei der spektrometrie mittels moessbauer-effekt

Info

Publication number: DE2311549A1
Application number: DE2311549A
Authority: DE
Inventors: Pierre Imbert; Jean-Francois Lericque
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1973-09-27
Also published as: US3872333A; GB1383134A; FR2135998A5

Description

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Dr.-I.iq. :*. :j .-. i_: / ζ Jr. HOnthen 22, SUin«Jorf«tr. 1· 9 *3 1 1 R λ Q

110-20.3O9P 8. 3, 1973

Commissariat a 1'Energie Atomique, Paris (Prankreich)

Schwingungsgenerator zum Erzeugen geradliniger Schwingungen, insbesondere zur Anwendung bei der Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsgenerator zum Erzeugen geradliniger Schwingungen mit Geschwindigkeit snachfUhrung.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator kann insbesondere im Rahmen der Techniken Anwendung finden, die einen Schwingungsgenerator verlangen, der genau definierten Kriterien hinsichtlich Form und Amplitude der erzeugten Schwingungen genügen muß, wobei zur Erfüllung dieser Kriterien nur ein einziges Nachführsystem angeordnet ist.

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Mit besonderem Vorteil läßt sich der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator im Rahmen der Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt für fundamentale Untersuchungen oder Messungen im Bereich der Pestkörperphysik, des Magnetismus und der Chemie, aber auch der Molekularbiologie, der Kernphysik, der Mineralogie und der Metallurgie anwenden. Insbesondere in der Mineralogie wird der Mößbauer-Effekt häufig zur Analyse von Proben herangezogen.

Bei der Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt wird bekanntlich mit v^-Strahlungsquellen von besonderer Bauart gearbeitet, wobei die emittierten Strahlen von besonderer Feinheit sind (Energieauflösung in der Größenordnung von

— 12
10 ). Diese Strahlungsquellen liegen im allgemeinen in Form kleiner metallischer Scheibchen vor, die ein geeignetes radioaktives Isotop enthalten.

Die experimentellen Untersuchungen bestehen dann in der Beobachtung der Absorption dieser ^-Strahlung in verschiedenen zu untersuchenden Verbindungen, die eine Absorptionsstrahlung mit hinsichtlich Energie und Auflösung den von der Strahlungsquelle emittierten Strahlen benachbarten Kenngrößen aufweisen. Zur Aufnahme eines als Mößbauer-Spektrum bezeichneten Absorptionsspektrums für diese Verbindungen ist es erforderlich, die Energie der ^-Strahlung variieren zu lassen und die entsprechenden Variationen für die Strahlungsabsorption aufzunehmen. Zu diesem Zwecke wird eine Energieabtastung mittels Doppler-Effekt realisiert, d. h. eine Geschwindigkeitsabtastung der Strahlungsquelle für die ^-Strahlung, die dabei eine geradlinige Bewegung in Richtung des absorbierenden Körpers ausführt.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung soll nunmehr

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auf die Zeichnung bezug genommen werden; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen an sich bekannten zeitabhängigen Geschwindigkeitszyklus von dreieckiger Symmetrie;

Fig. 2 einen Schwingungsgenerator bisher bekannter Bauart mit einem GeschwindigkeitsfUhler mit beweglichem Magneten;

Fig. 3 ein^erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsgenerator;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung für eine der beiden Aufhängungen für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsgenerator;

Fig. 5 ein Gesamtschaltbild für die Antriebsblöcke, den GeschwindigkeitsfUhler und die elektronische Nachführeinrichtung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsgenerators.

Eine Apparatur, wie sie zur Mößbauer-Spektrometrie-dient, weist im wesentlichen folgende Bauteile auf:

a) Einen Schwingungsgenerator, der eine alternierende und zyklische geradlinige Bewegung der Strahlungsquelle bewirkt, um die Geschwindigkeitsabtastung zu gewährleisten,

b) eine elektronische Nachführeineichtung, die eine genaue Regelung der Form des durch den Schwingungsgenerator erzeugten Geschwindigkeitszyklus gewährleistet; meistens wird als Geschwind!gkeitszyklus eine Form mit dreieckiger Symmetrie gewählt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wo die Zeit t längs der Abszisse und die Geschwindigkeit V der Strahlungsquelle längs der Ordinate aufgetragen ist; ein solcher Geschwindigkeitszyklus wird durch

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eine Nachführung anhand der Anzeige eines Fühlers für die Geschwindigkeit der Strahlungsquelle gewonnen,

c) einen Detektor für .^-Strahlung und eine Zählvorrichtung mit mehreren Kanälen, wobei der Untersuchungszyklus für die verschiedenen Kanäle zeitlich mit dem Geschwindigkeitszyklus synchronisiert ist, um den die zu untersuchende absorbierende Verbindung durchquerenden Strahlungsfluß als Funktion der Geschwindigkeit der Strahlungsquelle und damit der Energie aufzunehmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einzig und allein die bei solchen Einrichtungen und Apparaturen verwendeten Schwingungsgeneratoren. Die Schwingungsgeneratoren, die zu den besten Ergebnissen führen, gehören zu der Bauart mit elektromagnetischer Nachführung. Sie weisen eine bewegliche Spule auf, die sich wie bei einem Lautsprecher im Luftspalt eines Magneten verschieben kann, und sie sind mit einem Geschwindigkeitsfuhler ausgestattet, der fürjiie genaue Regelung der Bewegung durch elektronische Nachführung unabdingbar ist, und dieser Geschwindigkeitsfühler arbeitet mit induzierten Strömen und gehört entweder zur Bauart mit beweglicher Spule oder zur Bauart mit beweglichem Magneten. Im letzten Falle besitzt der Fühler einen Magnetstab, der sich in einer Doppelspule mit feststehender inverser Bewicklung verschieben kann, welche die Rolle des Detektors übernimmt.

Die wesentlichen Bauelemente eines solchen Schwingungsgenerators bisher üblicher Art in Ausführung mit einem Geschwindigkeitsfühler mit beweglichem Magneten sind in Fig. schematisch dargestellt.

Dieser bekannte Schwingungsgenerator enthält zum einen

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eine bewegliche elektromagnetische Spule 1/ die sich im Luftspalt 2 eines Magneten bewegen kann, und zum anderen einen GeschwindigkeitsfUhler, der aus einem Magnetstab besteht, der in einer feststehenden Doppelspule 5» 6 angeordnet ist, die auf einem feststehenden Anker 7 sitzt. Dieser feststehende Anker 7 liegt außerhalb des Polstücks 5a des Magneten 3 und ist nicht in diesem Polstück 3a eingeschachtelt. Die beiden Spulen 5 und 6 der Doppelspule weisen einen einander entgegengesetzten Wicklungssinn auf, so daß die in ihnen durch einen der Pole des Magnetstabes 4' erzeugten elektromagnetischen Kräfte sich zueinander addieren.

Eine Stange 8 ist an einem ihrer Enden fest mit der beweglichen Spule 1 verbunden und an ihrem anderen Ende mit dem Magnetstab, so daß Jede Translationsbewegung der Spule 1 eine entsprechende Translationsbewegung des Magnetstabes 4 hervorruft. Vervollständigt wird die Apparatur durch eine mit einer Basis 34 fest verbundene starre Halterung 36 und zwei elastische Aufhängungen 35 für die Stange 8.

Zur Spektrometrie mittels Moßbauer-Effekt wird mit der Stange 8 ein Träger 29 für eine ^-Strahlungsquelle fest verbunden, die durch den dargestellten Schwingungsgenerator in Schwingungen in Richtung auf einen in Pig. 2 nicht dargestellten Absorbatorkörper versetzt werden soll.

Schwingungsgeneratoren mit einem GeschwindigkeitsfUhler der Bauart mit beweglichem Magneten, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt sind, sind insbesondere beschrieben worden von R.L. Cohen et al., in der Review of Scientific Instruments, 24,671 (1963), von J.J. Spijkerman et al. in Technical Reports No.50, Applications of the Mössbauer Effect etc.... P.53 - Internat.At.En.Agency,

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Vienne 1966 und von R.Zane, in Nuclear Instruments and Methods, 4^, 333 (1966), wobei als GeschwindigkeitsfUhler L V Syn-Wandler der Serie 6 L V von Hewlett Fackard verwendet worden sind.

Die Ergebnisse, die man bei Verwendung eines Schwingungsgenerators bei der Spektrometrie nfTttels Mößbauer-Effekt erzielen kann, hängen offensichtlich von der Art der durchzuführenden Experimente und vom Anwendungsbereich ab; nachstehend sind als Kriterien die Maximalforderungen zusammengestellt, die man nach dem heutigen Stand der Untersuchungen über den Mößbauer-Effekt vernünftigerweise formulieren kann:

a) Linearität im Frequenzgang des Geschwind!gkeitsfühlers:

Dies ist ein wesentliches Charakter!stikum, da das von diesem Organ gelieferte Signal als Grundlage für die elektronische Bewegungsnechführung dient. Es ist wünschenswert, daß die Abweichungen von der Linerarität auf dem gesamten nutzbaren Wege des Fühlers einen Wert von 10 nicht überschreiten.

b) Maximale Geschwindigkeit und nutzbare Weglänge:

Für einen Geschwindigkeitszyklus mit dreieckiger Symmetrie der Frequenz ν und Extremwerten + V_M für die Geschwindigkeit, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, ergibt sich der Gesamtweg A für den Fühler durch die Beziehung

Ein Schwingungsgenerator, der zu einem Einsatz in dem gesamten für die Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt brauchbaren Geschwindigkeitsbereich bestimmt ist, muß daher eine maximale Geschwindigkeit V_M in der Größen^Ordnung von

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60 cm/s erreichen. Unter der Annahme einer typischen Frequenz ν = 12,5 Hz, die nicht ohne Nachteil wesentlich gesteigert werden kann, wenn man hohe GUteanforderungen an die Nachführung stellt, ergibt sich aus der oben angegebenen Beziehung für den maximalen Weg A ein Wert von 12 mm, den man als den nutzbaren und wünschenswerten Weg für den GeschwindigkeitsfUhler ansehen kann. Anzumerken ist, daß mitunter ein solcher großer nutzbarer Weg selbst für wesentlich geringere Maximalgeschwindigkeiten V_M erforderlich ist, wenn die Frequenz ν zur Eliminierung gewisser mechanischer Eigenresonanzerscheinungen bei speziellen Aufbauten wie in Kryostaten gekühlten beweglichen Strahlungsquellen, beweglichen Absorbatoren bei Experimenten mit feststehender Strahlungsquelle usw. herabgesetzt werden muß.

c) Güte der mechanischen Kopplung zwischen der beweglichen Spule und dem GeschwindigkeitsfUhler:

Von zahlreichen Autoren wird in der Literatur zu Recht auf die große Bedeutung hingewiesen, die zur Erzielung einer korrekten Nachführung der Ausbildung der mechanischen Verbindung zwischen der beweglichen Spule und dem Empfindlichen Element des GeschwindigkeitsfUhlers mit möglichst hoher mechanischer Steifigkeit und möglichst geringer Länge zukommt, wobei jedoch jegliche gegenseitige elektromagnetische Induktion zwischen diesen beiden Bauelementen vermieden bleiben muß. Die mit der Elastizität der mechanischen Kopplungsstange in Längsrichtung verbundenen periodischen Deformationen führen nämlich zu einer Phasenverschiebung zwischen den Verschiebungen dieser beiden Bauelemente für die hochfrequenten Harmonischen dieser Bewegung. Außerdem ist wichtig, daß die Eigenresonanzfrequenz in Längsrichtung für die bewegliche Anordnung so hoch liegt wie möglich, mindestens bei einigen kHz, und die Grenzfrequenz für die

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elektronische Nachführung überschreitet, um die Gefahr eines Aufschaukeins von parasitären Schwingungen zu vermeiden.

Mit LV Syn-Wandlern der Bauart 6 LV von Hewlett Packard ausgestattete Geschwindigkeitsfühler gewährleisten bei Anwendung gewisser Vorsichtsmaßnahmen bei einem Einsatz in Anwesenheit magnetischer Felder eine Linearität und einen nutzbaren Weg, die den oben aufgestellten Bedingungen genügen.

Dennoch weisenjaber die bekannten Schwingungsgeneratoren, die mit solchen Fühlern ausgerüstet sind, noch gewisse Mängel auf, die im folgenden unter Bezugnahme auf ein von Cohen in dem oben erwähnten Aufsatz beschriebenes und in Fig. 2 schematisch dargestelltes Modell erörtert werden sollen.

Diese Mängel sind hauptsächlich mit der übermäßigen Länge der Stange 8 als Verbindung zwischen der beweglichen Spule und dem Magnetstab 4 des Fühlers (Fig.2) verbunden. Bei den Abmessungen des Magnetkreises der als Antriebsorgan dienenden Spule 1 ist es nämlich schwierig, bei diesem Aufbau die Länge der Verbindungsstange 8 auf weniger als 15 cm zu verkürzen. Diese übermäßige Länge der Verbindungsstange 8 vermindert nun aber bei Hochfrequenz die Güte der mechanischen Kopplung zwischen der beweglichen Spule 1 und dem Geschwindigkeitsfühler; sie vergrößert außerdem die Gesaratabmessungen für den beweglichen Aufbau, auf wenigstens 40 cm, sowie dessen Masse und vermindert die Resonanzfrequenz in Longitudinalrichtung. Entsprechend den obigen Darlegungen werden dadurch die Ergebnisse der Nachführung ungünstig beeinflußt, und die entsprechenden Fehler machen sich in dem vom Geschwindigkeitsfühler gelieferten Auslesesignal

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bemerkbar und werden besonders deutlich bei der Umkehr der Signalsteigung, wo sich der Beginn einer mechanischen Schwingung der Stange 8 mit hoher Frequenz beobachten läßt. Dies .ist im übrigen auch der Grund, weswegen Cohen und seine Mitarbeiter gezwungen waren, die Spitzen des Dreieckssignals in dem für ihre Untersuchungen verwendeten Geschwindigkeitszyklus abzurunden.

Von den mit den großen Abmessungen der bekannten Schwingungsgeneratoren mit GeschwindigkeitsfUhlern der Bauart mit beweglichem Magneten verbundenen sekundären Nachteilen sind insbesondere der große Gesamtplatzbedarf, der bei bestimmten experimentellen Untersuchungen sehr stören kann, die gesteigerten Schwierigkeiten für die Zentrierung der beweglichen Anordnung aus beweglicher Spule 1 und Stange 8 und die sich aus der übergroßen Nachgiebigkeit in Transversalrichtung ergebende Reibungsgefahr zu nennen.

Was die Aufhängevorrichtungen für den beweglichen Aufbau anbelangt, wie sie von Cohen und seinen Mitarbeitern in dem oben zitierten Aufsatz beschrieben sind, so sind diese schwer mit der Forderung nach Verschiebungen mit großer Amplitude - mehr als 1 cm - vereinbar, und außerdem stellen die von diesen in Metallfolien - aus Phosphorbronze eingeschnittenen Aufhängungen gebildeten Schleifen eine Aufeinanderfolge von ausgeprägten mechanischen Resonanzen dar, deren störenden Einfluß auf die Bewegung der Strahlungsquelle die Nachführeinrichtung nicht stets zum Verschwinden bringen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsgenerator zu schaffen, der von den oben erwähnten Mängeln der bekannten Schwingungsgeneratoren zumindest

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weitgehend frei ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einem Schwingungsgenerator zum Erzeugen geradliniger Schwingungen mit Geschwindigkeitsnachführung mit einem Antriebsblock aus einem feststehenden Permanentmagneten und einer im Luftspalt dieses Permanentmagneten verschiebbaren elektromagnetischen Spule, mit einer fest mit der Spule verbundenen Stange und mit einem Fühler für die Geschwindigkeit dieser Stange, der zur Regelung der Schwingungen durch elektronische Nachführung dient und aus einem im Inneren einer von einem feststehenden Körper getragenen feststehenden Doppelspule mit inverser Bewicklung angeordneten und an einem Ende fest mit der Stange verbundenen Magnetstab besteht, dadurch gelöst, daß am anderen Ende des Magnetstabes eine zweite Stange befestigt ist, die symmetrisch zur ersten Stange in bezug auf die transversale Mittelebene des Magnetstabes angeordnet ist, und daß der Fühler zwischen dem Antriebsblock und einem symmetrisch dazu in bezug auf die transversale Mittelebene des Magnetstabes angeordneten zweiten Antriebsblock eingeschachtelt ist, dessen Magnet die entgegengesetzte Polarität aufweist wie der des ersten Antriebsblockes und daher den zweiten Antriebsblock im Gegentakt zum ersten arbeiten läßt.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator, der seinerseits ebenfalls zur Bauart mit einem Geschwindigkeit sfUhIer mit beweglichem Magneten gehört, ist von einer großen Anzahl der oben geschilderten Nachteile der bekannten Schwingungsgeneratoren frei, und er kennzeichnet sich insbesondere dadurch, daß er eine doppelte und symmetrische mechanische Erregung vom Gegentakttypus und einen zwischen den magnetischen Blöcken 3a und 3a¹ (Fig. 3) seiner beiden Antriebssysteme eingeschachtelten Geschwindigkeit sfühler aufweist.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator dadurch gekennzeichnet, daß beide Antriebsblöcke mit je einer am Jeweiligen Generatorende angeordneten Halterung verbunden sind, deren jede mindestens zwei spiralenrdrmige Arme aus Schichtglas mit nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebrachter Metallisierung aufweist, welche Metallisierungen zum Einleiten und zum Abnehmen der die beweglichen Spulen der Antriebsblöcke durchfließenden Ströme dienen.

Bei Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsgenerators zur Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt ist dessen Aufbau in der Weise bevorzugt, daß am Ende einer der beiden mit dem Magnetstab des Fühlers fest verbundenen Stangen eine Quelle für <r-Strahlen angeordnet ist.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator stützt sich bei seinem Betriebe auf eine elektronische Nachführeinrichtung, die Über den Fehler eine genaue Regelung der Form des Geschwindigkeits?"¹'"¹^" 3?währleiste+: und ihrerseits aus einem Bezugssignalgenerator, eineta Differenzverstärker, einem Integrator, einem Filter und einem Leistungsverstärker besteht, die in dieser Reihenfolge zusammengeschaltet sind, wobei die Schaltung so aufgebaut ist, daß das vom Geschwindigkeitsfühler festgestellte Signal im Differenzverstärker mit dem vom Bezugssignalgenerator gelieferten Bezugssignal verglichen und das Differenzsignal nach seiner Verstärkung und Integration nach Durchgang durch das Filter und den Leistungsverstärker den beiden Spulen des elektromagnetischen Antriebs zugeführt wird.

Der in Fig.3 dargestellte erfindungsgemäß ausgebildete

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Schwingungsgenerator enthält in in bezug auf die transversale Mittelebene des Magnetstabes 4 symmetrischer Anordnung nachstehende Bauelemente:

a) Zwei bewegliche elektromagnetische Spulen 1 und 1', die in gleicher Richtung wirken und sich jeweils im Luftspalt 2 bzw. 2¹ eines zugehörigen Magneten 3 bzw. 3' verschieben können.

b) Zwei Stangen 8 bzw. 8', die fest-mit den Spulen 1 bzw. 1' verbunden sind.

c) Einen Geschwindigkeitsfühler mit beweglichem Magneten, der aus einem Magnetstab 4 besteht, der im Inneren einer auf einen feststehenden Körper 7 aufgebrachten ihrerseits feststehenden Doppelspule 5* 6 mit inverser Bewicklung untergebracht ist. Jede der beiden Stangen 8 und 8' ist an einem ihrer Enden mit dem Magnetstab 4 fest

ω verbunden.

J^ Die Einschachtelung des Geschwindigkeitsfühlers (4, 5> 6> ^a> 7) zwischen die Polstücke 3a und 3a' der Magnetblöcke ο ist für die Erfindung kennzeichnend; sie ermöglicht eine _* Verkürzung der Länge der Verbindungsstangen 8 bis 8' zwischen ·"* dem Magnetstab 4 und den Befestigungspunkten an den Spulen bzw. I¹ um den Paktor 3 und damit eine sehr wesentliche Verminderung der Gesamtabmessungen der Apparatur - insgesamt 30 cm.

Die Erregung für den Antrieb mit Gegentaktbetrieb stützt sich auf die Verwendung je einer Antriebsspule an jedem Ende der Anordnung. Sie entspricht dreierlei Überlegungen:

1. Der Ermöglichung einer gleichphasigen Erregung an den Enden der beweglichen Stangen 8 und 8'. Diese Phasenbedingung diminiert die Grundfrequenz der akustischen Resonanz, die bei einem System mit einem freien Ende auftritt.

2. Der Erzielung einer Symmetrie in den magnetischen Bedingungen für den einge-

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schachtelten Geschwindigkeitsfühler. So schwach das von den beiden Magneten 3 und j5' an der Stelle des Geschwindigkeitsfühlers erzeugte magnetische Restfeld auch sein mag, so haben Untersuchungen der Anmelderin doch gezeigt, daß diese Restfeider bei Verwendung nur eines einzigen Antriebsblockes wie bei den bisher bekannten Schwingungsgeneratoren zu einem nicht mehr vernachlässigbaren Fehler für die Linearität führen können, der bei einem nutzbaren Weg von 12 mm in der Größenordnung von 1% liegt. Dieser Fehler wird durch die Anbringung des zweiten Anfcriebsblockes symmetrisch zum ersten Antriebsblock gemäß der Erfindung auf weniger als 1/1000 herabgesetzt, wenn wie für den Magnetstab des Geschwindigkeitsfühlers die durch Symmetriejhomologen magnetischen Polstücke von entgegengesetzter Polarität sind.

3. Der Ermöglichung einer Leistungssteigerung ohne Vergrößerung der Gesamtabmessungen und für den Fall eines Einsatzes des Schwingungsgenerators unter Vakuum, wie er bei manchen experimentellen Untersuchungen erforderlich ist, der Gewährleistung einer besseren Abführung der in den Antriebswicklungen erzeugten Wärme,

Eine weitere durch die Erfindung im Vergleich zu den bekannten Schwingungsgeneratoren erzielbare Verbesserung besteht in der Verwendung der in Fig.4 veranschaulichten neuartigen Aufhängung für die bewegten Teile. Bei dieser Aufhängung handelt es sich um drei spiralenförmige Arme 9* 10 undJLl, die aus S.chichtglas bestehen, das nach Art einer gedruckten Schaltung mit einer Metallisierung versehen ist. Die auf diese Weise erzielbaren Vorteile sind folgende:

a) In mechanischer Hinsicht: Die spiralförmigen Arme 9, 10 und 11 aus Schichtglas gewährleisten eine elastische Aufhängung, die sich auch bei großen Auslenkungen in Längs».

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richtung als robust und von hoher Steifigkeit in transversaler Richtung erweist. Ihre mechanischen Eigenresonanzen werden weit stärker gedämpft, als dies bei den bisher bekannten metallischen Aufhängungen der Fäll ist.

b) Die mit einer elastischen StromZuführung zu den beweglichen Spulen verbundenen Probleme finden eine gleichzeitig praktische, elegante und vor allem sehr robuste Lösung durch die Metallisierung der Schichtglasarme, die beispielsweise aus einem Kupferniederschlag auf zwei der drei Spiralarme bestehen kann. Bei großen Auslenkungen ergeben sich nämlich bei den bisher bekamen Verbindungen mit nachgiebigen Drähten häufig Schwierigkeiten hinsichtlich desjflaechanischen Widerstandes und mitunter sogar parasitäre Resonanzen. Gegebenenfalls kann die Metallisierung auf dem dritten spiralförmigen Arm 11 zur Erdung der zentralen beweglichen Stangen 8 bzw. 8' dienen.

In Fig. 4 ist eine Aufhängevorrichtung ^"dargestellt, deren Arme 9 und 10 die Antriebsspule 1 über Speisedrähte und 13 sowie Anschlußklemmen 14 und 15 mit Anschlußdrähten 16 und 17 elektrisch verbinden und die Löcher 18 bin ?.O für ihre Befestigung am Rahmen der Apparatur aufweist. Die Stange 8 wird in starrer Weise zum einen mit d?r Spule und zum anderen mit dem zentralen Teil der Aufhängung 34" verbunden.

c) Mit Hilfe der Reproduktionstechnik und der Herstellung gedruckter Schaltungen lassen sich solche erfindungsgemäß ausgebildeten Aufhängungen schließlich auch leicht und mit geringen Kosten herstellen.

Zusammenfassend kennzeichnet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsgenerator durch:

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Einen großen nutzbaren Verschiebungsweg von beispielsweise 12 mm, der die Erzielung hoher Geschwindigkeiten bei mäßigen Frequenzen, beispielsweise 60 cm/s bei 12,5 Hz in Dreiecksmodus ermöglicht,

eine hohe Linearität im Ansprechen des Geschwindigkeitsfühlers: Eine Genauigkeit von 10 ^ auf dem gesamten nutzbaren Wege,

ein besonders gut an die Nachführung anpaßbares Vorhalten infolge der Verminderung der Ursachen für eine mechanische Phasenverschiebung für die beweglichen Bauteile. Der praktische Wert V(t) für die Geschwindigkeit der Strahlungsquelle als Punktion der Zeit weicht über 97$ des Signalbereichs hinweg von ihrem theoretischen Wert (Fig. 1) nur um eine Differenz {\ V ab, die der

Beziehung

-AL·.

V.

10 ^ genügt. Außerdem ist das

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für das Geschwindigkeitssignal unvermeidbare Rauschen: kleiner als 0,01 mm/s für Geschwindigkeiten V zwischen 0 ^- V ^. 10 cm/s und kleiner als 0,1 mm/s für die Maximalgeschwindigkeit V^ = 60 cm/s.

Eine hohe verfügbare Leistung bei sehr geringem Volumen mit der Möglichkeit eines Einsatzes unter Vakuum und

eine hohe Robustheit der Aufhängung und der elektrischen Anschlüsse für die beweglichen Teile.

In Fig. 5 ist der elektrische Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsgenerators in Form eines Gesamtschaltbildes veranschaulicht, und diese Darstellung läßt erkennen,wie die Nachführeinrichtung den gewünschten Geschwindigkeitszyklus realisieren kann.

In Fig. 5 umschließt ein in strichpunktierten Linien

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dargestellter Rahmen 27 die Baustufen der elektronischen Nachführeinrichtung und ein ebenfalls in strichpunktierten Linien dargestellteitRahmen 28 den eigentlichen Schwingungsgenerator mit seinen magnetischen Antriebsblöcken und seinem Geschwindigkeitsfühler. Die verschiedenen Bauteile innerhalb des Rahmens 28 tragen die gleichen Bezugszahlen wie in der Darstellung in Fig. 3.

In dem Rahmen 27 erzeugt ein Signalgaenerator 22 einem Gewünschten Geschwindigkeitszyklus entsprechende Signale von beispielsweise der in Fig. 1 dargestellten symmetrischen Dreiecksform. Diese Signale werden einem Differenzverstärker 21 zugeführt, wo sie mit dem von dem aus dem Magnetstab 4 und den beiden die Stange 8 umgebenden Spulen 5 und gebildeten Geschwindigkeitsfühler festgestellten Signal verglichen werden. Der Differenzverstärker 21 liefert dann ein Fehlersignal, das bei der besonderen in Flg. 5 dargestellten NachfUhrungsart selbst das den beiden Spulen 1 und I¹ parallel zugeführte Antriebssignal erzeugt. An den Ausgang des Differenzverstärkers 21 ist ein Integrator 24 angeschlossen, der zum einen das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 21 integriert und zum anderen die darin enthaltenen hochfrequenten Komponenten dämpft. Ein dem Integrator 24 nachgeschaltetes Filter 25 korrigiert sodann die Phase der bestimmten Frequenzen, die das Fehlersignal bilden, vor ihrer verstärkung in einem Leistungsverstärker 26, der unmittelbar die beiden Spulen 1 und 1' parallel zueinander speist. Ein selektiv arbeitender Gegenkopplungszweig 33 dient zur Korrektur langsamer Drifterscheinungen im Pegel des Antriebssignals, die am Integrator auftreten können.

Die Registrierung und Speicherung der im Laufe eines Meßzyklus erhaltenen Meßergebnisse wird durch einen Nehr-

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kanalselektor 23 bewirkt, der zum einen über einen Verstärker 32 mit den Ausgangssignalen eines /"-Strahlendetektors 31 für den Mößbauer-Effekt, der die von der auf dem Träger 29 sitzenden Strahlungsquelle ausgehenden
Strahlen nach Durchgang durch den Absorber 30 auffängt, und zum anderen mit den Signalen des Signalgenerators gespeist wird, die eine Synchronisierung der erhaltenen Ergebnisse in Abhängigkeit von der jeweils auf dem durchlaufenen Meßzyklufe erreichten Stelle und damit eine
Klassifizierung der verschiedenen erhaltenen Impulse in dem Spektralkanal, zu dem sie gehören, gestatten.

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Claims

/a

Patentansprüche

If Schwingungsgenerator zum Erzeugen geradliniger Schwingungen mit Geschwindigkeitsnachführung mit einem Antriebsblock aus einem feststehenden Permanentmagneten und einer im Luftspalt dieses Permanentmagneten verschiebbaren elektromagnetischen Spule, mit einer fest mit der Spule verbundenen Stange und mit einem Fühler für die Geschwindigkeit dieser Stange, der zur Regelung der Schwingungen durch elektronische Nachführung dient und aus einem im Inneren einer von einem feststehenden Körper getragenen feststehenden Doppelspule mit inverser Bewicklung angeordneten und an einem Ende fest mit der Stange verbundenen Magnetstab besteht, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Magnetstabes (4) eine zweite Stange (8') befestigt ist, die symmetrisch zur ersten Stange (8) in bezug auf die transversale Mittelebene des Magnetstabes angeordnet ist, und daß der Fühler zwischen dem Antriebsblock (3, 3a) "und einem symmetrisch dazu in bezug auf die transversale MitteleL .2 des Magnetstabes angeordneten zweiten Antriebsblock (3', _>c* eingeschachtelt ist, dessen Magnet (3^!) die entgegengesetzte Polarität aufweist^ wie der des ersten Antriebsblockes und daher den zweiten Antriebsblock im Gegentakt zum ersten arbeiten läßt.
2. Schwingungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß beide Antriebsblöcke (3, 3a, 3', 3a') mit Je einer am jeweiligen Generatorende angeordneten Halterung (34) verbunden sind, deren jede mindestens zwei spiralenförmige Arme (9* 10, 11) aus Schichtglas mit nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebrachter Metallisierung aufweist, welche Metallisierungen zum Einleiten und zum

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Abnehmen der die bewegliehen Spulen (1 und l') der Antriebsblöcke durchfließenden Ströme dienen.
3. Schwingunsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Spektrometrie mittels Mößbauer-Effekt in der Weise, daß am Ende einer der beiden mit dem Magnetstab (4) des Fühlers fest verbundenen Stangen (8 und 8') eine Quelle für /"-Strahlen angeordnet ist.

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