DE69125766T2 - Monitor zur dynamischen Eichung von Szintillationsröhren und Rückführungsregler - Google Patents

Monitor zur dynamischen Eichung von Szintillationsröhren und Rückführungsregler

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DE69125766T2
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    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/208Circuits specially adapted for scintillation detectors, e.g. for the photo-multiplier section

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Description

  • Diese Erfindung betrifft einen dynamischen Eichmonitor und einen Rückkopplungsregler zur Überwachung und Regulierung der an ein Szintillationszählrohr als Strahlungsdetektor angelegten Hochspannung.
  • Szintillationsrohre als Strahlungsdetektoren werden typischerweise mit Hilfe einer ungeregelten Hochspannungs-Stromquelle mit Energie versorgt. Jedoch kann sich die aus einer ungeregelten Stromquelle austretende Ausgangsspannung sehr stark ändern, wenn sich die Belastung ändert. Das Zählrohr und die Stromquelle bilden ein gekoppeltes System, in dem physikalische Veränderungen in dem Zählrohr in vielen Fällen zu Änderungen der Belastung bei der Stromversorgung mit einer entsprechenden Änderung der Ausgangsspannung führen. Beispiele für solche physikalischen Veränderungen sind Molekularlecks in der Zählrohrhülle, Schäden durch Staub oder Vibration (einschließlich des Rauschens) und allgemeine Kontaktschäden.
  • Die Empfindlichkeit eines Szintillationsrohrs als Strahlungsdetektor hängt direkt zusammen mit seiner Speisespannung. Deshalb wirken sich physikalische Veränderungen in dem Zählrohr und die diesen entsprechenden Belastungs- und Spannungsänderungen direkt auf die Empfindlichkeit des Detektors aus. Bei vielen Einsatzgebieten müssen Änderungen der Empfindlichkeit des Detektors minimiert werden, so daß eine Form der Spannungseichung und -überwachung notwendig ist. Des weiteren ist ein begrenztes Maß an Rückkopplungsregelung erwünscht, damit automatisch kleine Schwanktingen der Speisespannung ausgeglichen werden können. Somit ist eine Vorrichtung zur überwachung der Eichungsveränderungen während der Betriebsdauer des Zählrohrs und zur Regulierung der Spannung bei Änderungen der Belastung erforderlich.
  • In EF 203 325 werden Szintillationskamerageräte offenbart, bei denen die Impulsspitzenhöhen der Strahlungsenergiesignale von den Photovervielfachern mit Referenzspitzenwerten verglichen werden, um Abweichungssignale zu gewinnen. Diese Abweichungssignale dienen dazu, die Spannungs- Versorgung für die Photovervielfacher zu regulieren.
  • In einem Artikel in "Nuclear Instruments & Methods in Physics research", Bd. 242, Nr.2, Januar 1986, Amsterdam, Niederlande, Seiten 306 - 314, von M.S. Zucker mit dem Titel "An improved method for the stabilisation of NaI-photomultiplier gamma detectors against thermal and other drift" wird eine Rückkopplungsstabilisatorschaltung für einen Photovervielfacher offenbart, bei der eine Alphateilchenquelle in die Röhre des Photovervielfachers eingebettet ist. Die Temperatur und die elektrischen Ansprecheigenschaften der Alphateilchenquelle dienen dazu, ein Rückkopplungssignal zum Einstellen der Hochspannungsversorgung für den Photovervielfacher abzusetzen.
  • wit der Erfindung wird eine Regulierungsvorrichtung für ein Szintillationszählrohr zur Regulierung der Ausgangsspannung von einer Stromquelle zu einem Szintillationszählrohr geschaffen, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Umwandlung der Impulsbreite eines erkannten Signalimpulses in ein lineares Signal, wobei das lineare Signal eine Mindestspannung besitzt, die einer Rückflanke des erkannten Impulses entspricht, eine Einrichtung zur Erkennung der Spitzenspannung des linearen Signals und zur Umwandlung der erkannten Spitzenspannung in ein Analogsignal, sowie eine auf das Analogsignal reagierende Einrichtung zur Regulierung des Spannungsausgangs von der Stromquelle.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform des Eichmonitors und des Rückkopplungsreglers, in denen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert ist, ist der Ausgang von der Hochspannungs-Stromquelle eine Funktion des erkannten Signals von den Detektorröhren. Das erkannte Signal wird in ein Analogsignal umgewandelt. Die Impulsbreite des erkannten Signals bestimrnt die Spannung des Analogsignals. Das Analogsignal wird in einen Steuerungskreis für die Hochspannungs-Stromquelle eingegeben, um die zu den Detektorröhren laufende Hochspannung zu regulieren und die Schleife für das rückgekoppelte System zu schließen.
  • wird das Eichungssystem angewandt, das die Erfindung verkörpert, ist die Hochspannungsversorgung eine Funktion des erkannten Signals, und das System funktioniert auf Echtzeitbasis. Das System wird automatisch geeicht und bedarf keiner manuellen Regelung auf der Basis einer abgestuften Ausgangsspannung.
  • Um die Drift einer Detektorröhre anzuzeigen, kann ein Eichmonitor mit Balkendiagrammanzeige eingesetzt werden. Da die Versorgung mit Hochspannungsstrom eine Funktion des erkannten Signals ist, werden Fehler beseitigt, die durch Regulierung der Stromquelle mit einer willkürlichen Span nung oder durch eine ungeregelte Spannungsquelle eingebracht werden könnten. An dem Balkendiagramm angezeigte Schwankungen widerspiegeln lediglich die Leistungsminderung der Detektorröhre.
  • Nunmehr werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Verweis auf die beiliegenden zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines dynamischen Eichmonitors und einer Rückkopplungsregelvorrichtung ist, für die kein Patentschutz beantragt wird;
  • Fig. 2 ein ausführlicher Stromlaufplan des dynamischen Eichmonitors von Fig. 1 ist;
  • Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Eichkreises mit Rückkopplung gemäß der Erfindung ist; und
  • Fig. 4 ein ausführlicher Stromlaufplan der automatischen Eichungsschaltung von Fig. 3 ist.
  • Ein veranschaulichender dynamischer Eichmonitor und einer Rückkopplungsregelvorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Die zentralen Elemente der Vorrichtung 10 sind die spannungserhöhende Stromquelle 20, der Regler 22 für +14,75 V, der Regler 24 für -5 V, der Stromfreigaberegler 26, die Puffer 28 mit Verstärkungsfaktor 1, der Regelabweichungsverstärker 30, der Integrator 32 mit Verstärkungsfaktor 1, das Anzeigeansteuerelement 34, die Balkendiagramm-Anzeige 36 mit Leuchtdioden (LED), der optische Koppler 38 und der Leistungstransistor 40.
  • Nunmehr werden die äußeren Anschlüsse der Vorrichtung 10 betrachtet, bei PL-1 beginnend und nach rechts gehend, wobei PL-1 den +12 V - Stromversorgungsanschluß darstellt. PL-2 ist die Stromquelle allgemein (typischerweise von 0 Volt), und PL-3 ist der -12 V - Stromversorgungsanschluß. Die Verdrahtung zu diesen drei Anschlüssen erfolgt durch einen Standard- Anschlußklemmenblock.
  • Der nächste Anschlußkontaktist die regulierbare Stromfreigabe für für die Hochspannungsversorgung (PL-4). Das ist das Signal, das die Hochspannungs-Stromquelle ansteuert und typischerweise im Bereich von +10,7 V bis +11,5 V liegt.
  • Der nächste Anschlußkontakt soll eine zukünftige Einrichtung zur veränderung der Eichung sein, während die Vorrichtung 10 in Betrieb ist (PL-6). Dieser Anschlußkontakt wird zur Zeit nicht genutzt.
  • Der nächste Anschlußkontakt ist für das Hochspannungs-Rückkopplungssignal (PL-5). Sie ist eine abgestufte Version der Ausgangsspannung aus der äußeren Hochspannungs-Stromquelle, die das Szintillationszählrohr ansteuert. Das Hochspannungs-Rückkopplungssignal wird dynamisch überwacht und dient dazu, die Stromfreigabe an PL-4 einzustellen.
  • Die nächsten beiden Anschlußkontakte sind für das schaltergesteuerte Ausgangssignal (PL-7, PL-8) zum Ansteuern eines äußeren Relais oder einer anderen Alarrnvorrichtung. Der Schalter ist ein Transistor, der sich einschaltet, wenn die gegenwartige Ausgangsspannung um einen bestimmten Wert (typischerweise um +2 %) von dem ursprünglichen Sollwert der Eichung abweicht.
  • Nunmehr werden die zentralen Elemente der Vorrichtung 10 betrachtet, wobei die spannungserhöhende Strommuelle 20 dazu dient, eine Eingangsspannung für den Stromfreigaberegler 26 zu erzeugen. Die Strommuelle 20 liefert auch die Eingangsspannung von +14,75 V für den auf einer Leiterplatte befindlichen Regler 22. Der Regler 22 liefert eine geregelte Referenzspannung von +14,75 V (± 0,03 V) für die operationsverstärker, umfassend den Regelabweichungsverstärker 30, die Puffer 28 mit Verstärkungsfaktor 1 und den Integrator 32. Des weiteren liefert der Regler 22 eine Referenzspannung für die Grobeichungsabstimmschaltung und die Anzeigeeichungsabstimmungsschaltung.
  • Der Regler 24 für -5 V liefert eine lokalisierte Referenzspannung für die oben erwähnten Operationsverstärker Der Stromfreigaberegler 26 setzt das Ausgangssignal ab, um die äußere Hochspannungs-Stromquelle anzusteuern. Das Hochspannungs-Rückkopplungssignal wird von den Puffern 28 mit Verstärkungsfaktor 1 zwischengespeichert und dann zu dem Regelabweichungsverstärker 30 und zu dem Testbelastungswiderstand 184 geführt.
  • Der Regelabweichungsverstärker 30 steuert den Spannungseinstellungskontakt des Stromfreigabereglers 26 an und regelt dadurch das Ausgangssignal je nach der Größenordnung und der Polarität der Abweichung. Der Regelabweichungsverstärker 30 steuert auch den Integrator 32 mit Verstärkungsfaktor 1 an, der das Ausgangssignal des Regelabweichungsverstärkers 30 glättet und abstuft und dadurch die Empfindlichkeit der Anzeigevorrichtung gegen zufälliges Rauschen vermindert. Die Leuchtdiodenanzeige 36 sorgt für eine visuelle Anzeige des gegenwärtigen Eichungszustandes relativ zu dem ursprünglichen Sollwert der Eichung.
  • Der optische Koppler 38 stellt eine elektrische Isolierung für die Vorrichtung 10 her, so daß die Rauschempfindlichkeit vermindert wird. Der Leistungstransistor 40 steuert ein äußeres Relais oder eine Alarmvorrichtung an.
  • Wie oben erwähnt, ist FIG. 2 ein ausführlicherer Stromlaufplan der Vorrichtung 10. Betrachtet man die Bauelemente des Stromlaufplans von links nach rechts, so stellen die Dioden 100 und 102 zusarnmen mit den Kondensatoren 104, 106, 108 und 110 eine Eingangspolarität und einen Rauschschutz dar. Ist die Verdrahtung zu der Vorrichtung (Anschlußkontakte P1, P2 und P3) richtig, werden die Dioden 100 und 102 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und die Leuchtdioden 224 und 226 leuchten auf. Des weiteren werden die Kondensatoren 104, 106, 108 und 110 auf etwa ± 11,3V aufgeladen und dienen dazu, etwaiges in dem Eingangs strom vorhandenes hochfrequentes Rauschen auszufiltern.
  • Ist die Verdrahtung zu der Vorrichtung nicht richtig, werden die Dioden 100 und 102 in Sperrichtung vorgespannt, und die Leuchtdioden 224 und 226 leuchten nicht auf. In diesem Zustand wird verhindert, daß der Eingangsstrom zu dem Rest der Vorrichtung 10 gelangt.
  • Die spannungserhöhende Stromquelle 20 beruht auf einem Gegentakt-Ladungspumpschaltkreis, der um die integrierten Schaltkreise (IC's) 122 und 124 herum konstruiert ist. Der IC 122 ist ein bipolarer Standard-Digitalzeitschaltkreis (kein CMOS-Schaltkreis) (wie zum Beispiel SE556N, zu beziehen von Texas Instruments, Dallas, Texas), der als stabiler Schwingkreis mit 50 % relativer Einschaltdauer und einer Schwingungsfrequenz von etwa 18 KHz konfiguriert ist. Diese spezielle Frequenz wird durch die Werte der Widerstände 116 und 118 und des Kondensators 120 bestimmt, die eine Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstands (RC) bilden, die die Einschaltzeit des IC 122 steuert. Das Ausgangssignal des IC 122 ist ein Rechteckwellensignal, dessen Impulsbreite durch das Verhältnis der Werte der Widerstände 116 und 118 bestimmt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der Widerstand 116 einen Wert von 1 000 Ohm auf, und der Widerstand 118 weist einen Wert von 10 000 Ohm auf.
  • Die rechteckige Ausgangswelle des IC 122 wird mit dem Eingang des IC 124 verbunden, wobei der letztere ein weiterer digitaler Zeitschaltkreis (wiederum ein SE556N) ist, der hier als invertierender Strompuffer konfiguriert ist. Der IC 124 invertiert das von dem IC 122 abgesetzte rechteckwellenförmige Eingangssignal, wobei die Impulsbreite von dem IC 122 bestimmt wird.
  • Die Ausgangsspannungen aus den IC's 122 und 124 werden durch die Kondensatoren 134 und 136 zu dem Vollweggleichrichter 138 geführt. Diese Kombination bildet zusammen mit dem Kondensator 146 den oben erwähnten Gegentakt-Ladungspumpschaltkreis, der als eine Vollwellen-Spannungsverdopplerschaltung fungiert. Ist die Ausgangs spannung aus dem IC 122 niedrig (typischerweise 0 V), wird die positive Seite des Kondensators von der +11,3 V - Sammelschiene über die Gleichrichterbrücke 138 (zum Beispiel VM108, im Handel zu beziehen von der Varo corporation) geladen, wohingegen die negative Seite des Kondensators 136 niedrig gehalten wird. Gleichzeitig ist die Ausgangsspannung des IC 124 hoch (typischerweise 11,3 V).
  • Steigt die Ausgangsspannung des IC 122 an, wird die Ausgangsspannung mit der auf der positiven Seite des Kondensators 136 gespeicherten Spannung summiert. Mit dieser verstärkten Spannung wird die positive Seite des Kondensators 146 über den Gleichrichter 138 geladen. Gleichzeitig ist die Ausgangsspannung des IC 124 niedrig.
  • Der obige Vorgang wiederholt sich jedesmal dann, wenn die Ausgangsspannungen der IC's 122 und 124 in den Zyklus eintreten, was dazu führt, daß eine relativ konstante Gleichspannung (DC-Spannung) an dem Kondensator 146 aufrechterhalten wird. Typische Werte für diese Gleichspannung sind 21 V (Nullbelastung) und 17 V (Vollbelastung). Die Ausgangs-Oberwellenspannung aus diesem Stromkreis beträgt etwa 100 Millivolt, und der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung beträgt etwa 70 %.
  • Der -5 V - Regler 24 basiert auf einem Standard-Spannungsregler IC 130 (wie zum Beispiel LM7905, im Handel zu beziehen von National Semiconductor). Die Eingangsspannung des IC 130 wird zu dem Stromeingang von -12 V geleitet und auf Erde bezogen. Die Kondensatoren 126 und 128 erzeugen eine Filterwirkung an dem IC 130, und die Ausgangsspannung des IC 130 bildet eine lokalisierte -5 V - Referenzspannung zum Ansteuern der Operationsverstärker 166, 172, 182 und 202.
  • Der +14,5 V - Regler 22 basiert ebenfalls auf einem Standard-Spannungsregler IC 144 (wie zum Beispiel LM317T, ebenfalls zu beziehen von National Semiconductor). Die Eingangsspannung des IC 144 wird zu demausgang des Gleichrichters 138 und zu der positiven Seite des Kondensators 146 geleitet. Der Spannungsregelungskontakt des IC 144 wird mit der Referenzeinstellungsschaltung verbunden, die aus den Widerständen 148 und 150 und dem Stellwiderstand 152 besteht. Der Stellwiderstand 152 dient dazu, die Ansgangsspannung des IC 144 auf +14,75V (± 0,03 V) einzustellen. Die Ausgangsspannung des IC 144 liefert eine lokalisierte Referenzspannung für die Operationsverstärker 166, 172, 182 und 202 ab (typischerweise ein TL084BC Quad OP-AMF, im Handel zu beziehen von Texas Instruments). Der IC 144 erzeugt des weiteren eine Referenzspannung zum Ansteuern der Grobeichungsabstimmschaltung, bestehend aus den Widerständen 164, 176 und 178 und dem Stellwiderstand 162, und der Anzeigeeichungsabstimmungsschaltung, bestehend aus den Widerständen 186, 190, 196 und 204 und dem Stellwiderstand 188. Die Grobeichungsabstimmschaltung dient dazu, den Eichreferenzwert des Operationsverstärkers 166 einzustellen, wohingegen die Anzeigeeichungsabstimmungsschaltung den Ausgangswert des Operationsver stärkers 202 auf den Bereich des Steuerelementes 210 der Punkt-/Balkendiagrammanzeige abstuft.
  • Der Stromfreigaberegler 26 basiert ebenfalls auf einem Standard- Spannungsregler IC 142 (einem weiteren LM317T). Die Eingangsspannung des IC 142 wird zu dem Ausgang des Gleichrichters 138 und zu der positiven Seite des Kondensators 146 geleitet. Die Dioden 140 bilden einen Schutz gegen eine Sperrvorspannung. Der Spannungseinstellkontakt des 10 142 wird an den Ausgang des Operationsverstärkers 166 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des IC 142 bildet den Leistungseingang in die äußere Hochspannungs-Stromquelle (typischerweise von 10,7 bis 11,5 V) über den Anschlußkontakt P4.
  • Das Rückkopplungssignal wird von der äußeren Hochspannungs-Stromquelle durch ein abgeschirmtes Kabel zu dem Anschlußkontakt PS geleitet. Das Rückkopplungssignal wird durch einen 2 : 1 - Teiler geleitet, bestehend aus den Widerständen 192 und 1941 und wird zu dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 182 geleitet, der einen ersten nichtinvertierenden Puffer 28 mit Verstärkungsfaktor 1 bildet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 182 wird zu dem Strombegrenzungswiderstand 170 geleitet und dann zu dem Operationsverstärker 172 (TL084BC) geleitet, der einen zweiten nichtinvertierenden Puffer 28 mit Verstärkungsfaktor 1 bildet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 172 wird zu dem Widerstand 184 geleitet. Die Spannung in dem Widerstand 184 beträgt etwa 1/400 des zu dem Szintillationszählrohr gelieferten Hochspannungsausgangswertes. Das Ausgangssignal des Widerstandes 170 wird des weiteren zu dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 166 geleitet, der in Verbindung mit dem Widerstand 168 den Regelabweichungsverstärker 30 bildet, der einen Schleifenverstärkungsfaktor von etwa 100 aufweist. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 166 wird mit der Grobeichungsabstimmschaltung verbunden. Die Ausgangsspannung (Fehlerspannung) des Operationsverstärkers 166 wird zu dem Spannungseinstellkontakt des IC 142 geleitet. Die Fehlerspannung (VERR) ist die Differenz zwischen der Grobeichungsspannung (VREF) und dem Hochspannungs-Rückkopplungssignal (VHVF). Wird das Hochspannungs-Rückkoppelungssignal stärker (negativer), steigt die Fehlerspannung an, und der IC 142 erhöht die zu der Hochspannungs-Stromquelle geführte Spannung. Wird das Hochspannungs-Rückkoppelungssignal schwächer (positiver), dann sinkt die Fehlerspannung ab, und der IC 142 vermindert die zu der Hochspannungs-Stromquelle geführte Spannung.
  • Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 166 wird auch durch den Widerstand 174 zu dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 202 (TL084BC) geleitet, der in Verbindung mit dem Kondensator 198 und demwiderstand 200 den Integrator 32 mit Verstärkungsfaktor 1 bildet, der eine gleichbleibende Zeitkonstante von 100 Millisekunden aufweist. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 202 wird mit der Anzeigeeichungsabstimmschaltung verbunden. Das integrierte Ausgangssignal des Verstärkers 202 wird zu dem Eingang des Anzeigesteuerelementes 210 geleitet (eines LM3914N, im Handel zu beziehen von National Semiconductor) und vermindert die Empfindlichkeit der Anzeige gegen zufälliges Rauschen.
  • Das Anzeigesteuerelement 210 ist in der "punktanzeigenden Betriebsart" programmiert, und der Widerstand 208 legt den Ausgangsstrom zu den Leuchtdioden fest. Werden die Anschlußkontakte 6 und 7 des Anzeigesteuerelementes 210 zusammengeschaltet, wird die Empfindlichkeit auf 0, 125 V pro Leuchtdiode eingestellt. Die Anzeige wird geeicht durch Regulierung des Stellwiderstands 188, bis die mittleren beiden Leuchtdioden mit gleicher Helligkeit aufleuchten. Wenn sich die Fehlerspannung ändert, verändem sich auch die Leuchtdioden und zeigen die dynamische Belastung der Hochspannungs-Stromversorgung an. Die Veränderung einer vollen Leucht diodenhelligkeit entspricht einer Belastungsänderung von etwa 0,4 %.
  • Der optische Koppler 38 (zum Beispiel TIL1ll, ebenfalls zu beziehen von Texas Instruments) dient dazu, den Rest des Stromkreises gegen seine rauschende Umgebung zu isolieren und den Leistungstransistor 40 (Modell TIP42B, ebenfalls zu beziehen von Texas Instruments) einzuschalten. Der Transistor 40 kann eine äußere Alarmvorrichtung oder eine andere induktive Belastung anzusteuern, wobei die Diode 222 zur Unterdrückung eines Uberschlags dient.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform der Rückkopplungsregelvorrichtung in den Figuren 1 und 2 wird ein automatisches Eichgerät (dargestellt in den Figuren 3 und 4) eingesetzt, um den Szintillationsdetektor zu eichen. Die zu den Detektorröhren laufende Hochspannung ist eine Funktion des tatsächlichen erkannten Strahlungssignals. Das erkannte Signal dient dazu, die Rückkopplungsspannung zu erzeugen und dadurch die automatische Korrektur der Drift und der Alterung der Detektorröhre zu ermöglichen. Auch kann ein solches "automatisches Eichgerät" bei einem plötz lichen Versagen des Detektorkreises oder des Szintillationsrohres typischerweise einen sofortigen Alarmzustand herstellen.
  • In FIG. 3 trifft Strahlung aus einer Quelle 224 auf eine Vakuumröhre 226 auf. Von der Röhre 226 wird ein Ausgangssignal zu einem Hochspannungsteilerschaltung 228 und dann zu einem Detektorkreis 230 geleitet. Das Ausgangssignal des Detektors 230 wird zu dem elektronischen Dichteüberwachungssystem und zu der Eichungsrückkoppelungsschleife 234 geführt. Das Ausgangssignal der Eichungsrückkopplungsschleife 234 wird zurückgeleitet in die Hochspannungsschaltung 228, wodurch die zu den Detektorröhren laufende Hochspannung zu einer Funktion des tatsächlichen erkannten Strahlungssignals wird. Das aus der Rückkopplungsschleife 234 kommende Rückkopplungssignal ist das Ausgangssignal der Hochspannungs-Stromquelle 246. Bei dieser Ausführungsform ist die Ausgangsspannung aus der Stromquelle eine Funktion der Impulabreite des erkannten Strahlungssignals. Die Impulabreite des erkannten Signals entspricht direkt der erkannten Spannung. Das in seiner Impulsbreite regulierte Ausgangssignal bei dieser Ausführungsform ersetzt das abgestufte Hochspannungssignal bei der Ausführungsform des in FIG. 1 und FIG. 2 dargestellten Systems zum Schließen der Schleife an dem Eichmonitor.
  • Die Eichungsrückkopplungsschleife 234 umfaßt die auromatische Eichgeräteschaltung 236 (im einzelnen in FIG. 4 dargestellt), einen Summierverstärker 238 (jeweils einen für jeden Kanal), eine Regelschaltung 240 für die impulsbreitenmodulierte Stromversorgung, die Ausgangsansteuerungstransistoren 242, einen Hochspannungsimpulstransformator 244 und eine Hochspannungs-Stromquelle 246. Die Rückkopplungsschleife 234 kann typischerweise ein Anzeigerät enthalten, wie zum Beispiel einen Eichmonitor 248 mit Balkendiagrammanzeige (z.B. eine Leuchtdiodenanzeige) und eine Abweichungsregelschaltung 250 (z.B. einen Integrator mit Abweichungsverschiebung und einen Stellwiderstand). Die Rückkopplungsschleife 234 kann auch eine Überstromregulierungsschaltung 252 aufweisen, um den Stromausgang aus der Stromquelle 246 zu beschränken, sowie eine Anordnung von Schaltern und Widerständen 254, um eine vom Nut zer programmierbare Impulsbreite herzustellen.
  • Die erkannten Signale laufen durch die automatische Eichgerätschaltung 236 in eine Eichungsrückkopplungsschleife 234 ein. Die Impulsfolge ist zufällig und weist eine Nennfreguenz von etwa 150 kHz auf. Das Ausgangssignal aus der Schaltung 236 wird in dem Summierverstärker 238 mit dem Überspannungsrückkopplungssignal aus der Stromquelle 246 verstärkt und dann in die Schaltung 240 zur Regulierung der Stromversorgung eingegeben. Die Schaltung 240 zur Regulierung der Stromversorgung ist ein im Handel erhältlicher integrierter Stromkreis (zumbeispiel das Modell TL494, zu beziehen von Texas Instruments, Inc.). Weitere Eingangssignale in die Regulierungsschaltung 240 sind das Ausgangssignal aus der Überstromregulierungsschaltung 252 und die Schaltung 254 für die vom Nutzer programmierbare Impulsbreite. Die Regulierungsschaltung 240 gibt Steuerimpulse (wobei Steuerimpulse für zwei getrennte Kanäle dargestellt sind, bezeichnet mit den Bezugsziffern 256 und 258) an die Ansteuerungstransistoren 242 (die typischerweise in dem gleichen integrierten Stromkreis enthalten sind wie die Regulierungsschaltung 240). Die Transistoren 242 regulieren die Spannung in der Primärwicklung des Impulstransformators 244, der wiederum die Spannung in der Sekundärwicklung des Transformators und den Ausgang der Stromquelle 246 reguliert. Das impulsbreitenregulierte Ausgangssignal der Stromquelle 246 wird zu dem Hochspannungsteilernetz 228 zurückgeführt, um die Detektorröhre anzusteuern.
  • In FIG. 4 ist ein automatischer Eichungskreis mit zwei Kanälen dargestellt. Die Schaltung für jeden Kanal ist unabhängig von der anderen. Jeder Kanal entspricht einer anderen Röhre Da die beiden Kanäle in identischer Weise funktionieren, wird der Kreis nur unter Verweis auf einen einzigen Kanal beschrieben.
  • Das (von dem Detektor 230 kommende) Signal für die erkannte Strahlung wird in einen Hochgeschwindigkeitsintegrator (mit Rückstellung) 260 eingegeben. Der Integrator 260, gespeist von einer Konstantstromquelle 262, wandelt das Eingangssignal in ein dreieckiges Ausgangssignal um. Das Ausgangssignal des Integrators wird in einen Spitzenstromdetektor 264 eingegeben, der die dreieckige Welle in ein Analogsignal umwandelt, das (über den Summierverstärker 238) in die impulsbreitenmodulierte Regulierungs- Schaltung 240 für die Stromversorgung eingegeben wird. Die Widerstandsund die Kondensatorwerte der Bauelemente von FIG. 4 sind frequenzabhänig und müssen deshalb auf die verwendete Detektorschaltung zugeschnitten werden.
  • Der Integrator 260 kann typischerweise einpaar npn-Transistoren 266 aufweisen, die das erkannte Signal zwischenspeichern. Die Transistoren laden einen Kondensator 268 auf. Die Stromquelle 262 bewirkt, daß sich der Kondensator linear auflädt und eine Sägezahnwelle bildet, die am Ende des Signalimpulses für die erkannte Strahlung einen Spitzenwert erreicht.
  • Die Stromquelle 262 weist einen im Handel erhältlichen Spannungsregler 263 auf. Die aus dem Regler 263 austretende Spannung wird durch einen vorbestimmten Widerstand zu dem Kondensator 268 und zu dem Spannungsregulierungsanschluß des Reglers geleitet. Es kann ein Steliwiderstand benutzt werden, um den optimalen Ausgangswert des Reglers 263 zu bestimmen. Als Alternative kann ein einzelner Festwiderstand eingesetzt werden.
  • Der Spitzenwertdetektorkreis 264 weist typischerweise einen Operationsverstärker 270 auf. Ein Kondensator 272 hält eine relativ konstante Spannung an dem negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 270 aufrecht und hält auch die Spannung am Ausgang des Verstärkers aufrecht. Das aus dem Stromkreis 236 austretende Rückkopplungssignal ist ein Analogsignal mit einer relativ konstanten Spannung, selbst wenn die Spannung an dem positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 270 als Sägezahnwelle erscheint. Parallel zu dem Kondensator 272 ist ein Widerstand mit einem hohen Widerstandswert angeordnet, um dem Kondensator langsam zu entladen, wodurch die Spannung des Kondensators allmählich abfallen kann.
  • Nunmehr wird die Funktionsweise der Rückkoppelungsschleife 234 beschrieben. Der Spitzenwertdetektor 264 wandelt die Impulsbreite eines Impulses einer erkannten Strahlung in Jedem Falle um in ein Analogsteuersignal, das in die Stromversorgungsregulierschaltung 240 eingegeben wird, um die zu den Detektorröhren gelieferte Spannung zu regulieren.
  • Wenn die Impulsbreite des Impulses der erkannten Strahlung größer wird, lädt sich der Kondensator 268 auf eine höhere Spannung auf, und das sägezahnförmige Ausgangssignal von dem Integrator 260 erreicht eine höhere Spitzenspannung. Auf Grund der höheren Spitzenspannung lädt sich der Kondensator 272 auf eine höhere Spannung auf, was bewirkt, daß das analoge Eingangssignal in den Summierverstärker 238 und die Regulierungsschaltung 240 auf eine höhere Spannung kommen. Die Spannungsregulierungsschaltung 240 spricht an, indem sie die Hochspannungs-Stromquelle 246 so pulsieren läßt, daß die an das Hochspannungsnetz 228 geführte Spannung abnimmt.
  • Wenn die Impulsbreite des Impulses der erkannten Strahlung kleiner wird, lädt sich der Kondensator 268 weniger auf, und das dreieckwellenförmige Ausgangssignal des Integrators 260 erreicht eine niedrigere Spitzen- Spannung. Der Kondensator 272, der sich langsam über den Widerstand 274 entlädt, lädt sich auf eine niedrigere Spannung auf. Die niedrigere Spannung an dem Kondensator 272 und die niedrigere Spannung an dem positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 270 bewirken, daß das analoge Eingangssignal in den Summierverstärker 238 und die Regulierungsschaltung 240 auf eine niedrigere Spannung kommen. Die Spannungsregulierungsschaltung 240 spricht an, indem sie die Hochspannungs-Stromquelle 246 so pulsieren läßt, so daß die an das Hochspannungsnetz 228 geführte Spannung zunimmt.
  • Es versteht sich, daß die Fachleute verschiedene Modifikationen an der oben beschriebenen Anlage vornehmen können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die hieran angefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (6)

1. Regulierungsvorrichtung für eine Szintillationszählrohr zur Regulierung der Ausgangsspannung von einer Stromquelle zu einem Szintillationszählrohr, gekennzeichnet durch Einrichtungen (260, 262) zur Umwandlung der Impulsbreite eines erkannten Signalimpulses in ein lineares Signal, wobei das lineare Signal eine Mindestspannung besitzt, die einer Vorderflanke des erkannten Impulses entspricht, und eine Spitzenspannung, die einer Rückflanke des erkannten Impulses entspricht; eine Einrichtung (264) zur Erkennung der Spitzenspannung des linearen Signals und zur Umwandlung der erkannten Spitzenspannung in ein Analogsignal, sowie eine auf das Analogsignal reagierende Einrichtung (240) zur Steuerung des Spannungsausgangs von der Stromquelle.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend eine Anzeigeeinrichtung (248) zum Anzeigen von Veränderungen an dem erkannten Signalimpuls.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des weiteren umfassend eine Einrichtung (252) zur Erkennung von überstromzuständen in der Stromquelle.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, des weiteren umfassend eine Einrichtung (238) zum Summieren des Analogsignals mit dem Überspannungssignals von der Stromquelle, so daß die Einrichtung zur Steuerung des Spannungsausgangs von der Stromquelle auf die Simtrne des Analogsignals und des Überspannungssignals reagiert.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Einrichtungen zur Umwandlung der Impulsbreite eines erkannten Signalimpulses in ein lineares Signal eine Konstantstromquelle (262) und eine Integrationsschaltung (260) zum linearen Laden eines Kondensators mit Strom von einer Konstantstromquelle entsprechend dem erkannten Signalimpuls umfassen.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Einrichtungen zur Umwandlung der erkannten Spitzenspannung in ein Analogsignal eine Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstands (272, 274) umfassen.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5266883A (en) * 1992-08-04 1993-11-30 Philip Morris Incorporated Scintillation tube and ionization detector dynamic calibration monitor and feedback regulator
DE4428672A1 (de) * 1994-08-12 1996-02-15 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors eines Photomultipliers
CN108646848B (zh) * 2018-05-18 2019-10-18 电子科技大学 一种基于bcd工艺的高压浮动轨ldo
CN115061295B (zh) * 2022-06-29 2024-08-16 苏州奥荣光电有限公司 液晶显示器响应时间测量仪的校准光源及校准系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1342064A (en) * 1970-05-14 1973-12-25 Molins Ltd Continuous-rod making machine
US3809998A (en) * 1973-02-01 1974-05-07 Magnetic Analysis Corp Current regulator for pulse eddy current tester
GB1580258A (en) * 1977-03-31 1980-11-26 Molins Ltd Cigarette weight control systems
CH619779A5 (de) * 1977-09-20 1980-10-15 Mettler Instrumente Ag
DE3240254C2 (de) * 1982-10-30 1986-02-06 B.A.T. Cigaretten-Fabriken Gmbh, 2000 Hamburg Einrichtung zur Überprüfung der vollständigen Füllung eines Behälters mit Zigarettenpackungen
US4538066A (en) * 1984-02-22 1985-08-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Modulated voltage metastable ionization detector
JPH065280B2 (ja) * 1985-04-17 1994-01-19 株式会社東芝 シンチレ−シヨンカメラ
SE461549B (sv) * 1988-06-13 1990-02-26 Sefors Ab Anordning vid ett straalningsdetekteringssystem med ett gasurladdningsroer
US4918314A (en) * 1989-01-06 1990-04-17 Halliburton Logging Services, Inc. Gain stabilization circuit for photomultiplier tubes

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