Исследование биологических макромолекул электрофокусированием иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами - Остерман Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 52. Принципиальная схема ФЭУ
/ — фотокатод; 2 — диноды; 3 — делитель напряжения; 4 — анод; 5 — выходное сопротивление
их поток, попадающий в ходе регистрации одного светового импульса на последний электрод (анод), несет в себе 109—10" электронов. Это —уже электрический ток! Выходя из ФЭУ и протекая по сопротивлению «анодной нагрузки», он создает на нем импульс напряжения, измеряемый долями вольта. Его можно зарегистрировать.
Важно отметить, что по самой сути описанного процесса амплитуда импульса напряжения «на выходе» ФЭУ строго пропорциональна числу первичных электронов, вылетевших из фотокатода, а следовательно, и интенсивности светового импульса (числу фотонов, генерируемых р-частицей). Что же касается числа импульсов напряжения и скорости их следования, то они будут точно такие же, как у световых импульсов. С «запаздыванием» импульсов напряжения можно не считаться, так как описанные электронные процессы протекают чрезвычайно быстро.
Итак, ФЭУ преобразует световые импульсы в импульсы напряжения, причем амплитуды последних строго пропорциональны интенсивности первых, а следовательно, и начальным энергиям возбуждающих сцинтилляцию р-частиц.
Линейные и логарифмические усилители
Хотя амплитуды импульсов напряжения на выходе ФЭУ уже можно измерить, но для дальнейших манипуляций их имеет смысл еще усилить. Усиление осуществляется чисто электрическим путем в электронных усилителях. Познакомимся с двумя типами используемых для этой цели усилителей.
Наиболее естественными кажутся так называемые «пропорциональные» или «линейные» усилители. В них каждый импульс напряжения, поступающий от ФЭУ, независимо от его - величины, усиливается в одно и то же число раз. Это число (коэффициент усиления), разумеется, можно регулировать, не нарушая соотношения между значениями амплитуд импульсов.
В конце всей цепи электрических преобразований импульсов напряжения стоит, разумеется, счетчик числа импульсов. Среди элементов преобразования есть и такие, которые способны пропустить к счетчику только те импульсы, амплитуда которых лежит в некотором, наперед заданном интервале значений напряжения. Представим себе, что мы будем выбирать этот интервал очень узким и постепенно продвигаться с ним от максимальных значений амплитуд напряжения к нулевому, каждый раз регистрируя число импульсов в минуту, попадающих в заданный интервал амплитуд. С учетом всего сказанного нетрудно понять, что графическое изображение полученной таким образом зависимости будет иметь точно такой же вид, как приведенный на рис. 45 спектр распределения jl-частиц по их энергиям (или световых импульсов цо интенсивностям—см. рис. 48). Собственно говоря, только что был описан практический способ построения таких спектров.
Изобразим эту экспериментальную зависимость еще раз (рис. 53), откладывая теперь по оси абсцисс амплитуды импульсов напряжения на выходе линейного усилителя, а по оси ординат— число их в минуту, регистрируемое счетчиком. Как и на рис. 45, проведем огибающую этого графика. Это и будет используемый далее для настройки прибора и всех расчетов спектр разделения импульсов по амплитудам в случае линейного усилителя напряжений. Vmai на рис 53 отмечает максимальную амплитуду импульса напряжения, возникающего в результате испускания р-частицы с максимально возможной для данного изотопа энергией. Для различных изотопов характерны разные спектры. При построении в одинаковом масштабе они будут соотноситься между собой так же, как энергетические спектры на рис. 46.
Рассматривая рис. 46, можно отметить, что спектры трех представленных там изотопов «теснятся», основательно перекрываются друг с другом в области малых энергий своих р-частиц (и, соответственно, малых амплитуд напряжений на выходе линейного усилителя) и растянуты в областях, приближающихся к их максимальным энергиям. Эта форма спектров не очень удобна для разделения импульсов, идущих от двух изотопов в составе одного препарата. Такое разделение необходимо осуществить при счете «двойной изотопной метки»—в методе, колоссально расширяющем возможности исследований с использованием радиоактивных изотопов.
В этом случае на стадии усиления напряжения после ФЭУ удобно осуществить некое чисто электрическое преобразование, которое, полностью сохранив число регистрируемых импульсов, изменяет вид спектра распределения импульсов по амплитудам. Это преобразование состоит в том, что коэффициент усиления стремятся сделать неодинаковым для импульсов напряжения с различной амплитудой.
Рис. 53. Спектр распределения импульсов напряжения по их амплитуде на выходе линейного усилителя счетчика
Рис. 54. Спектр распределения импульсов напряжения по их амплитуде на выходе логарифмического усилителя счетчика
Пусть, например, усилитель хорошо усиливает слабые импульсы напряжения на выходе ФЭУ и относительно плохо — сильные. Вид спектра распределения импульсов по амплитудам трансформируется следующим образом {рис. 54). В области малых амплитуд на выходе такого усилителя окажется очень немного импульсов —только те, которые изначально были уж очень малы. Основная часть импульсов переместится в область довольно значительных амплитуд. Вместе с тем, импульсы, обладавшие исходно наибольшими амплитудами, будут усиливаться слабо, поэтому область импульсов высокого напряжения п спектре на выходе усилителя сожмется, станет компактной. Именно такая, четко выраженная трансформация спектра распределения импульсов напряжения осуществляется так называемыми «логарифмическими» усилителями напряжения, т. е. такими, которые на своем выходе «выдают» импульсы, амплитуда каждого из которых пропорциональна не самой амплитуде усиливаемого импульса, а ее логарифму. Еще раз подчеркнем, что суммарное число регистрируемых импульсов при этом не изменяется.
