Pierwszenstwo: 18.10.1972 (P. 158345) Zgloszenie ogloszono: 01.06.1973 Opis piaftentowy opublikowano: 30.08.1975 78552 KI. 21e,19/26 MKP GOlr 19/26 CZYTELNIA Urzedu PakH-/«=go PolsKiej Pze^ .Twórca wynalazku: Janusz Droszcz Uprawniony z patentu tymczasowego: Zjednoczone Zaklady Urzadzen Jadrowych „POLON" Zaklad Doswiadczalny, Warszawa (Polska) Uklad przetwornika elektrometrycznego Przedmiotem wynalazku jest uklad przetwornika elektrometrycznego, , zwlaszcza do przetwarzania pradu jonizacyjnego z detektorów komorowych na proporcjonalna do niego liczbe impulsów elektry¬ cznych.W znanych dotychczas ukladach do przetwarza¬ nia slabych pradów stalych na odpowiadajaca im liczbe impulsów elektrycznych wykorzystuje sie ladowanie kondensatora calkujacego przetwarza¬ nym pradem do okreslonej wartosci progowej na¬ piecia po przekroczeniu którego nastepuje zadzia¬ lanie ukladu spustowego i szybkie rozladowanie kondensatora.Szybkosc, z jaka narasta napiecie na konden¬ satorze calkujacym, zalezy od ilosci doplywajace¬ go do niego ladunku, a wiec od wartosci mierzo¬ nego pradu. Zatem liczba cykli ladowania i roz¬ ladowania kondensatora mierzona w jiednostce cza¬ su jestmiara wartosci przetwarzanego pradu.Ukladami spustowymi generujacymi impulsy wyj¬ sciowe sa zwykle znane generatory relaksacyjne, których czestotliwosc drgan zalezy od wartosci stalej czasu RC obwodu ladowania i rozladowa¬ nia kondensatora calkujacego.Miara jakosci przetworników elektrometrycznych jest ich czulosc pradowa, wartosc wspólczynnika konwersji, okreslajaca stosunek przyrostu czesto¬ tliwosci impulsów do jednostkowej zmiany napie¬ cia wejsciowego oraz nieliniowosc charakterystyki przetwarzania. 2 Ozulosc pradowa przetwornika zalezy glównie od wartosci opornosci wejsciowej ukladu. W znanych ukladach przetworników stosuje sie na wejsciu lampy prózniowe lub gazowane. Ogranicza to naj- 5 nizsza wartosc mierzonego pradu do rzedu kilku¬ dziesieciu pA. Stosowanie bezposredniego ladowa¬ nia kondensatora calkujacego z zródla pradowego o bardzo duzej opornosci wewnetrznej np. z ko¬ mory jonizacyjnej, wymaga stosowania kondensa- 10 torów o wyskoiej jakosci izolacji miedzyeletetro- dowej jak równiez ogranicza mozliwosc uzyskania duzych wspólczynników konwersji ze wzgledu nai bardzo mala wartosc pradu ladujacego konden¬ sator. Na nieliniowosc charakterystyki przetwa- 15 rzania ma wplyw wartosc napiecia progowego, do której laduje sie kondensator calkujacy jak rów¬ niez czas jego rozladowania.W znanych ukladach przetworników wartosc napiecia progowego jak tez czas rozladowania kon- 20 densatora sa stosunkowo duze, co ma wplyw na nieliniowosc charakterystyki przetwarzania, zwlasz¬ cza przy duzej czestotliwosci powtarzania impulsów.Znane uklady przetworników pradowo-impulso- wych nie posiadaja petli ujemnego sprzezenia 25 zwrotnego, co wplywa na obnizenie ich stabilnosci.Stosowane w znanych ukladach przetworników elementy indukcyjne i lampy elektronowe uniemo¬ zliwiaja miniaturyzacje i scalenie ukladu, co nie pozwala na zwiekszenie ich niezawodnosci i ob- 30 nizenie ceny. 78 55278 552 3 Celem wynalazku jest opracowanie prostego u- kladu elektrometrycznego przetwornika, który u- mozliwialby dokladny pomiar pradu jonizacyjne¬ go z detektorów komorowych przez zliczanie_ pro¬ porcjonalnej do jego wartosci liczby impulsów elektrycznych onaz pozbawiony bylby wad wyzej opisanych znanych przetworników.Cel ten zostal osiagniety przez skonstruowanie ukladu przetwornika elektrometrycznego, w którym kondensator calkujacy, polaczony z wejsciem ukla¬ du spustowego, ladowany jest pradem ze zródla zasilania poprzez sterowana mierzonym pradem opornosc wyjsciowa tranzystora polowego z izolo¬ wana bramka, a rozladowywany jest przez obwód kolektora tranzystora bipolarnego, którego baza polaczona jest z wyjsciem ukladu spustowego.Równoczesnie impulsy wyjsciowe podane na uklad calkujacy z pompa diodowa daja napiecie ujem¬ nego sprzezenia zwrotnego stabilizujace punkt pra¬ cy tranzystora polowego z izolowana bramka.Korzysci techniczne wynikajace ze stosowania ukladu, bedacego przedmiotem wynalazku, sa na¬ stepujace: otrzymano uklad przetwornika elektro¬ metrycznego o opornosci wejsciowej rzedu 1015.Q, co pozwolilo na uzyskanie czulosci pradowej rze¬ du 10~14A. Oddzielenie obwodu ladowania konden¬ satora calkujacego od czesci wysokoomowej prze¬ twornika oraz zwiekszenie wartosci pradu ladu¬ jacego o okolo 10 rzedów pozwolilo na zastoso¬ wanie kondensatora calkujacego o normalnych wlasciwosciach, jak równiez na uzyskanie wartosci wspólczynnika konwersji rzedu 25 kHz/lV. Uzys¬ kany bardzo krótki czas rozladowania kondensa¬ tora rzedu 0,1 ^us, niski próg zadzialania ukladu spustowego, specjalne polaczenie elektrod tranzy¬ stora polowego z izolowana bramka, oraz zasto¬ sowanie petli ujemnego sprzezenia zwrotnego, po¬ zwolilo na uzyskanie nieliniowosci charakterysty¬ ki przetwarzania w calym zakresie pomiarowym przetwornika, nie gorszej niz 1%, oraz bardzo du¬ zej stabilnosci pracy.Zastosowanie wyzej opisanego ukladu, bedace¬ go przedmi'otem wynalazku, daje mozliwosc uzys¬ kania dokladnego pomiaru bardzo malych pradów stalych z czuloscia, dokladnoscia i stabilnoscia znacznie wyzsza anizeli spotyka sie w znanych ukladach przetworników pradowo-impulsowych.Stosujac wynalazek na przyklad w urzadzeniu do pomiaru dawki lub mocy dawki promienio¬ wania radioaktywnego mozna uzyskac prosty, ta¬ ni i niezawodny uklad pomiarowy o duzej doklad¬ nosci, stabilnosci i liniowosci wskazan. Mozliwosc wykonania ukladu w postaci scalonej, prosty spo¬ sób zasilania oraz przekazywanie informacji za¬ wartej w zmiennej czestotliwosci impulsów elek- 4 trycznych, predystynuja zastosowanie ukladu do pomiarów zdalnych, na przyklad w zastosowaniach przemyslowych izotopowej techniki pomiarowej.Uklad przetwornika elektrometrycznego wedlug 5 wynalazku zostanie blizej objasniony na przykla¬ dzie wykonania przedstawionym na rysunku, któ¬ ry jest schematem ideowym ukladu elektronicz¬ nego.Staly prad wejsciowy IWej przeplywajac przez opornik wysokoomowy Ki wytwarza napiecie po¬ laryzujace elektrode sterujaca B tranzystora polo¬ wego z izolowana bramka Ti. Napiecie to zmie¬ nia wartosc pradu ladujacego kondensator calku¬ jacy C ze zródla napiecia zasilania + Ur. Z chwi¬ la, gdy napiecie na kondensatorze calkujacym o- siagnie wartosc progowa napiecia ukladu spusto¬ wego U.S, którym na przykladzie wykonania jest przerzutnik Schmitta, nastapi zmiana stanu prze¬ wodzenia przerzutnika i na jego wyjsciu pojawi sie impuls napieciowy. Impuls ten podany na ba¬ ze tranzystora T2 powoduje jego otwarcie i szyb¬ kie rozladowanie C. Cykl ladowania kondensato¬ ra calkujacego moze powtórzyc sie od nowa. Licz¬ ba impulsów ina wyjsciu ukladu spustowego be¬ dzie zalezna od szybkosci ladowania kondensato¬ ra C, a ta z kolei zalezy od wartosci mierzonego pradu stalego Iwej. Impulsy wyjsciowe podane na uklad calkujacy z pompa diodowa U.P, daja na¬ piecie ujemnego sprzezenia zwrotnego stabilizuja¬ ce punkt pracy tranzystora 'polowego z izolowana bramka Tl. PL PL