Устройство для счета ионов

ров) цепочки из последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединены со входаьи пороговых устройств (или компараторов) иподключены к соответствующим выходамусилителя, вторые входы всех схем Иобъединены и подключены к генераторуимпульсов, третьи входы всех схем Иподключены к выходам дешифратора, Оа выходы всех схем И подключены ксчетчику импульсов.На чертеже изображена блок-схемаодного из вариантов устройства.устройство состоит из аспирационной ионной камеры 1, соединенной с 5источником 2 питания и ключом 3,подключенным к блоку 4 управления иусилителю 5, состоящему из буферного блока 6 и отдельных усилительныхсекций 7 и 8, коэфФициент усиления 2 Окоторых равен десяти выходы усилите -ля 5 соединены со входами идентичныхамплитудно-временных преобразователей9-11, к которым кроме амплитудновременного преобразователя 11 подклю- дчены соответственно одинаковые пороговые устройства или компараторы 12и 13, выходы амплитудно-временныхпреобразователей 9-11 соединены совходами схем И соответственно 14-16выходы которых подключены к счетчику17 импульсов, а вторые входы объединены и подключены к выходу генератора18 импульсов, например кварцевого,третьи входы подключены к выходам дешифратора 19, входы которого соединены с выходами блока 20 памяти, подключенного к выходам пороговых уст-.ройств или компараторов 12 и 13, дополнительные входы сброса счетчика17 импульсов и блока 20 памяти под Оключены к выходу блока 4 управления,В исходном состоянии после включения напряжения питания емкость аспирационной ионной камеры 1 заряжается от источника 2 питания через ключ 43, например, реле с янтарным изолятором, которое до прихода сигнала сблока 4 управления .нормально замкну.то и через входное сопротивление раз;мещено в усилителе 5 буферного блока6. Затем иэ блока 4 управления .поступает сигнал сброса в счетчик 17импульсов, который .устанавливается внулевое состояние, и в блок 20 памятикоторый через дешифратор 19подает сигнал разрешения на схему И14 и сигнал запрета на схемы И 15 и16. После этого из блока 4 управления поступает сигнал на ключ 3 и размыкает его, в результате чего из продуваемого через аспирационную ионную Щкамеру 1 воздуха или газа ионы задавной полярности, определяемой полярностью истачника 2 питания, под действием электрического. поля, соэданно,"го тем.же источником 2 питания осай- у даются на собирающем электроде, соединенном с ключом 3 и создает зарядСс О = иЧсе (1)Ргде 0, - заряд, кл,С -. емкость аспирационной ионной камеры 1, ф,0 - потенциал создаваемый на собирающем электроде аспирационной ионной камеры 1, В,и - концентрация ионов измеряемого знака, 1/см ,Ч - объемный расход воздуха,или газа через аспирацконную ионную камеру 1, см/с,с - время разомкнутого состояния ключа 3, с,е 1,6 10 Кл - заряд иона.-9По истечении заданного времениблок 4 управления снимает сигнал сключа 3, и ключ 3 замкнется, в результате чего произойдет перезарядаспирационной ионной камеры 1 через ключ 3 и входное сопротивлениеусилителя 5, на входе которого возникает эксцоненциальный импульс напряжения, амплитуда которого равнаО пЧсе (2)где О - амплитуда импульса на входе усилителя 5,В,С - суммарная входная емкость2усилителя 5, включая емкостьаспирационной ионной камеры1, ф,Импульс напряжения после буферного блока.б поступает на амплитудновременной преобразователь 11 и этотже импульс, усиленный в 10 и 100 разусилительными секциями 7 и 8 поступает соответственно на входы амплитудно-временного преобразователя 10с пороговым устройством 13 и амплитудно-временного преобразователя 9с пороговым устройством 12,Боли концентрация ионов мала, тов соответствии с ( 2), и мал импульснапряжения, пороговые устройства 12и 13 не срабатывают, блок 20 памяти в исходном состоянии и через дешифратор 19 держит сигнал разрешениятолько на схеме И 14. В это времяамплитудно-временные, преобразователи9-11 преобразуют поступившие на ихвходы импульсы в прямоугольные импульсы с длительностью, пропорциональнойамплитуде импульсов, поступивших наих входы, Эти прямоугольные импульсы поступают на соответствующие входы схем И, соответственно 14-16, куда все время поступают на другие вхо, -ды счетные импульсы от генератора импульсов 18. Поскольку, сигнал разрешения от дешифратора 19.присутствуетна входе схемы И 14,. то через неена вход счетчика .17 импульсов.проходят, счетные "импульсы из гейератора18 импульсов, количество которых опрЕделяется длительностью прямоуголь 800863ного импульса с выхода амплитудно- временного преобразователя 9, т.е. число, записавшееся в счетчике 17 импульсов, прямо пропорционально концентрации ионов на самом чувствительном диапазоне измерения.Если же концентрация ионов велика, то в зависимости от ее величины сработает только пороговое устройство 12, либо и пороговое устройство 13. В случае, если сработали оба пороговых устройства, их срабатывание запоминается блоком 20 памяти, который через дешифратор 19 подает сигналы запрета на схемы И 14 и 15 и сигнал резрешения на схему И 16, в результате чего на счетчик 17 импульсов пос тупают из генератора 18 импульсов счетные импульсы, количество которых пропорционально длительности прямоугольного импульса на выходе амплитудно-временного преобразователя 11. Щ Одновременно с этим с помощью дешифратора 19 включена либо соответствующая (на чертеже не показана) занятая на циФровом индикаторе, либо соответствующий множитель на том же индикаторе, который подключается к счетчику 17 импульсов, хотя это и не обязательно при работе устройства на цифропечать или телеметрию, где сигнал о диапазоне измерения передается отдельно.После окончания первого измерения вновь из блока 4 управления поступает сигнал на ключ 3 и размыкает его, В дальнейшем измерение происходит анало гично описанному.ЭЗУсилитель 5 может быть и другого типа, например, из параллельных усилительных секций коэффициент усиления каждой из которых в 10 раз больше предыдущей. 40Как правило, со всех выходов усилителя 5 сигналы снимаются одной полярности, независимо от полярности ионов, Для этого буферный блок 6 имеет переключаемую полярность выход-ного сигнала, что делается автоматически блоком 4 управления при севке измеряемой полярности ионов (на чертеже не показано). Количество амплитудно-временных преобразователей и пороговых устройств определяется количеством диапазонов измерения. Обычно диапазонов измерения не более четырех (при описанном методе измерения с помощью накопления заряда).устройство позволяет повысить быстродействие и тем савым, уменьшить затраты времени на измерения.Формула изобретенияУстройство для счета ионов, содержащее аспирационную ионную камеру с источником питания, ключ соединения камеры с измерительным блоком, измерительный блок с последовательно соединенными усилителем, амплитудно- временным преобразователеМ, схемой И, счетчиком импульсов, генератором импульсов, подключенным к схеме И с пороговыми устройствами, подключенными через блок памяти к дешифратору и блок управления, соединенный с ключом, счетчиком импульсов и блоком памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью пощавения скорости измерения, в него дополнительно введены по количеству пороговых устройств цепочки иэ последовательно соединенных амплитудно-временных преобразователей и схем И, входы амплитудно-временных преобразователей попарно объединенные со входами пороговых устройств и подключены к соответствующим выходам усилителя, вторые входы всех схем И объединены и подключены к генератору импульсов, третьи входы всех схем И подключены к выходам дешифратора, а выходы всех схем И подключены к счетчику импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 474827, кл . (3 06 М 11/00, 28,05.74.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2031788/18-25,кл. 6 01 Й 15/00, 07.06.74 (прототип)Составитель В. КунаевРе акто Е. Л никона Те е .С.Мигунова Ко кто ВЗ:ини каяаказ Тираж 916 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРа скан наб. . 4 5Филиал ПП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная, 4