Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям - Пронкин Н.С.
ISBN 978-5-98704-267-4
Скачать (прямая ссылка):
ристика вида N=f (En). Однако в ПП с сцинтилляционным счетчиком одним из основных источников нестабильности порога En и, соответственно, регистрируемой скорости счета N является напряжение питания ФЭУ 1/ф, то для этих ПП, как правило, имеют дело со счетными характеристиками вида N=Z(U0). (Действительно, как показано в примере 11.2, изменение иф на 1% приводит к 13%-ному изменению усиления ФЭУ и, соответственно, порога En.) Все изменения скорости счета, связанные с другими факторами (температура, напряжение питания и др.), приводят к эквивалентному смещению рабочей точки на этой счетной характеристике. Для стабильной регистрации N важно, чтобы на счетной характеристике имелось «плато» — участок характеристики с малым наклоном. Наличие плато зависит от многих факторов: спектра регистрируемого излучения, типа детектора, ФЭУ, частотной полосы пропускания усилителя и др. Каждый тип сцинтилляционного счетчика характеризуется некоторой номинальной счетной характеристикой и пределами отклонения счетной характеристики от номинальной характеристики.
На рис. 11.12 представлены номинальные счетные характеристики ПП с детектором NaJ(Tl) при рабочих температурах 20°С, -4O0C и 4O0C, а также «коридор» допустимых отклонений счетной характеристики от номинальных (штриховая кривая). На этих характеристиках имеется «плато» с наклоном номинальной характеристики около 2,5% на 100 В протяженностью 200 В. С помощью этих характеристик можно выбрать рабочую точку напряжения
347
питания ФЭУ, соответствующую минимальной погрешности измерения N в диапазоне рабочих температур и изменению напряжения питания ФЭУ в пределах 1% (для данного примера). При U00 = 1600 В в диапазоне температур от -40 до 400C и при нестабильности напряжения иф в диапазоне 1% будет составлять от 2 до -3%.
Параметры счетной характеристики существенно зависят от шумов конкретного образца детектора, обусловленных запасанием светосуммы сцинтиллятором и определяющих подъем счетной характеристики при увеличении напряжения Іїф. Эти шумы возрастают при пониженных температурах и несколько снижаются при повышенных температурах, при которых, в свою очередь, возрастают электронные шумы ФЭУ, также определяемые индивидуальными характеристиками ФЭУ. Если это приводит к тому, что разброс в ходе счетной характеристики оказывается достаточно велик, то положение рабочей точки на счетной характеристике устанавливается для каждого сцинтилляционного счетчика индивидуально при настройке каждого ПП.
Пример 11.5. Рассмотрим автоматическую систему безрепер-ной стабилизации (рис. 11.13, я), применение которой позволяет стабилизировать регистрируемую скорость счета без использования характерных реперных точек спектра (например, пика на энергетическом спектре НИИ, см. рис. 11.6).
Устройство работает следующим образом. На входы реверсивного счетчика (PC) поступают импульсы с дискриминатора Д2 частотой N1 и импульсы с дискриминатора Д2, поделенные на два триггером (T) частотой (N1 + N2)/2. При этом на выходе дискриминатора Д1 скорость счета соответствует площади на спектре выше порога EnV а на выходе дискриминатора Д2 — выше порога Еп2 = Еп1/Ку2 (Ky2 — коэффициент усиления усилителя У2). Если скорости счета на входах реверсивного счетчика не равны, на входе интенсиметра (И) вырабатывается сигнал рассогласования пропорциональной разности AN= (N1 - N2)/2, который является регулирующим сигналом преобразователя (Пр) напряжения ФЭУ.
На рис. 11.13, в приведена модель этого ПП, на которой приняты следующие обозначения: ? — коэффициент передачи цепи обратной связи; K1, K2 — коэффициенты передачи, отражающие приращение скоростей счета соответственно при изменении коэффициента преобразования Кпр канала регистрации; 6N1 и 5(N1 +N2) — флуктуации, возникающие под действием дестабилизирующим факторов, выраженные во флуктуациях скоростей счета N1 и N1 + N2.
348
ИИ
сд ФЭУ
БВН
» Д2
д,.
д.
і г... U0n >
Пр дс/ и
PC
N + b
ІТвьіх 2
П А
HN1 + N2)
SW1
АК„,
: 2
AN
?
ДМ
вых
—»
А/с. 77.7J. Схема сцинтилляционного счетчика с автоматической безреперной стабилизацией (а)\ дифференциальный аппаратурный спектр регистрируемого излучения (б); модель для расчета погрешностей (в)
349
Можно показать [21], что фактор обратной связи для этой системы стабилизации равен F00 = 1 + PS1 - PS2/2, где Sx = п (ЕпХ)ЕпХ = = KxKn^ и S2 = п (Еп2)Еп2 = K2Kn^ — площади, отмеченные штриховкой на рис. 11.13,5. При этом все основные дестабилизирующие факторы, влияющие на коэффициент преобразования Kx^ = U^1/Еп1 (изменение напряжения питания схемы и ФЭУ, светового выхода СД, конверсионной эффективности фотокатода и т.д.) и нестабильность канала обратной связи, уменьшаются на фактор обратной связи F00. Например, если Sx = 104 имп./с, ? = 1, то фактор обратной связи F00 = 1000. Эта система стабилизации для исходных данных примера 11.4 позволяет снизить суммарную дополнительную погрешность, обусловленную влиянием температуры и напряжения питания менее 1%.
11.5. ПОГРЕШНОСТИ РДДИОИЗОТОПНЫХ ПРИБОРОВ
