Высоковольтный источник питания для детектора излучения

Высоковольтный источник питания для детектора излучения

Реферат

 

Использование: в области дозиметрии. Сущность изобретения состоит в том, что для увеличения ресурса работы низковольтной батареи питания при поступлении импульса запуска с шины или с выхода детектора излучения счетчик устанавливается в нулевое состояние, при этом ключ 1 размыкается, а ключ 2 замыкается, обеспечивая запуск блокинг-генератора с высокой частотой собственных колебаний. Импульсы напряжения с низковольтного выхода блокинг-генератора поступают на счетный вход счетчика, имеющего емкость N. При поступлении с блокинг-генератора N импульсов счетчик устанавливается в нулевое состояние, и колебания в блокинг-генераторе срываются до прихода следующего запускающего импульса. Выбор частоты запускающих импульсов осуществляется из условия сохранения оптимальной величины напряжения питания детектора излучения в паузах между состояними генерации. 1 ил.

Изобретение относится к дозиметрии, а более конкретно к схемам питания газоразрядных детекторов излучения типа счетчиков Гейгера-Мюллера. Известен высоковольтный источник питания для счетчика Гейгера-Мюллера, содержащий низковольтный источник питания, транзисторный блокинг-генератор и умножитель напряжения, вход которого подключен к выходу резистивного делителя напряжения, соединенного входом с высоковольтной обмоткой трансформатора блокинг-генератора, а выходом - с анодом счетчика Гейгера-Мюллера. Недостатком такого источника является его инерционность, так как после возникновения разряда в счетчике требуется некоторое время для восстановления высокого напряжения на выходе умножителя напряжения, при этом длительность времени восстановления может оказаться больше периода поступления ионизирующих частиц на счетчик. Кроме того, ресурс работы низковольтного источника питания невысок, поскольку блокинг-генератор постоянно потребляет ток. Известен также высоковольтный источник питания для детектора излучения, содержащий низковольтную батарею постоянного напряжения, блокинг-генератор на транзисторе, умножитель напряжения, вход которого подключен к выходной обмотке трансформатора блокинг-генератора, и схему управления блокинг-генератором, вход которой подключен к выходу детектора излучений. Схема управления блокинг-генератором выполнена в виде двухкаскадного инвертирующего усилителя на транзисторах, выход которого подключен параллельно резистору времязадающей RC-цепи, определяющей частоту колебаний блокинг-генератора. При возникновении импульса в детекторе излучения открываются транзисторы инвертирующего усилителя и параллельно резистору времязадающей RC-цепи подключается выходное сопротивление выходного каскада усилителя. Частота колебаний блокинг-генератора резко возрастает, практически сразу же восстанавливая напряжение на выходе умножителя, снизившееся в момент формирования импульса в детекторе излучения. Недостатком такого источника является относительно невысокий ресурс работы низковольтной батареи постоянного тока, так как несмотря на низкую частоту собственных колебаний блокинг-генератора в режиме ожидания, он постоянно потребляет ток низковольтного источника. Целью изобретения является повышение экономичности путем увеличения ресурса работы низковольтной батареи постоянного напряжения. Цель достигается тем, что в высоковольтном источнике питания для детектора излучения, содержащем низковольтную батарею постоянного напряжения, блокинг-генератор на транзисторе, умножитель напряжения, вход которого подключен к выходной обмотке трансформатора блокинг-генератора, и схему управления блокинг-генератором, вход которой соединен с выходом детектора излучения, согласно изобретению блокинг-генератор выполнен со схемой принудительного срыва колебаний, содержащей управляемые размыкающий и замыкающий ключи, выводы первого из которых включены параллельно базово-эмиттерному переходу транзистора блокинг-генератора, а выводы второго - в цепь резистора смешения по постоянному току базы транзистора блокинг-генератора, схема управления работой блокинг-генератора содержит входной элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной импульсов внешнего запуска, счетчик импульсов и инвертор, при этом выход элемента ИЛИ подключен к установочному входу счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с низковольтным выходом блокинг-генератора, выход - с управляющим входом размыкающего ключа и через инвертор - с собственным управляющим входом и с управляющим входом замыкающего ключа. Большую часть (особенно в условиях измерения фона) времени блокинг-генератор находится в состоянии покоя. Частота внешнего запуска выбирается минимально необходимой для поддержания достаточной величины выходного напряжения умножителя в паузах между запусками блокинг-генератора. В то же время с увеличением интенсивности импульсных разрядов в детекторе излучения пропорционально увеличивается частота запуска блокинг-генератора, обеспечивая своевременное восстановление напряжения питания детектора излучения. В этом источнике работой преобразователя напряжения, выполненного в виде блокинг-генератора, управляет транзисторный переключатель, в свою очередь, управляемый неоновой лампой, отслеживающей измерение напряжения на главном накопительном конденсаторе. Однако сопоставление схемных решений известного и описываемого устройств показывает, что управление работой преобразователей напряжения осуществляется неодинаково. В описываемом устройстве схема управления содержит схему ИЛИ, счетчик импульсов и инвертор, т. е. узлы, отсутствующие в известном устройстве. Выполнение схемы управления позволяет управлять блокинг-генератором, снабженным схемой принудительного срыва колебаний как по сигналу извне, так и по состоянию детектора излучения, причем выбор вида управления осуществляется автоматически в зависимости от величины воздействующего ионизирующего излучения. На чертеже приведена схема предложенного источника питания. Высоковольтный источник питания содержит низковольтную батарею 1 постоянного тока, блокинг-генератор 2, содержащий транзистор 3, трансформатор 4, цепочку 5 стабилизации из стабилитронов, резистор 6, замыкающий ключ 7 и размыкающий ключ 8. Кроме того, источник питания содержит умножитель 9 напряжения, блок 10 управления, состоящий из элемента 11 ИЛИ, счетчика 12 импульсов, инвертора 13. Первый вход элемента 11 ИЛИ подключен к выходу детектора 14 излучения, второй вход - к шине 15 импульсов внешнего запуска. Выход элемента 11 ИЛИ соединен с установочным R-входом счетчика 12, счетный вход которого подключен к одному из выводов цепочки 5 стабилитронов, включенных между коллектором и эмиттером транзистора 3 блокинг-генератора 2. Выход счетчика 12 подключен к управляющему входу размыкающего ключа 8 и к входу инвертора 13, выход которого соединен с управляющим входом замыкающего ключа 7 и управляющим входом счетчика 12. Выводы ключей 8 включены параллельно базовоэмиттерному переходу транзистора 3. Выводы ключа 7 включены в цепь резистора 6, обеспечивающего базовый ток транзистора 3. Умножитель 9 напряжения входом подключен к выходной обмотке трансформатора 4, а выходом - к аноду детектора 14. Работает источник питания следующим образом. С шины 15 импульс запуска через схему 11 ИЛИ поступает на R-вход счетчика 12 и устанавливает его в нулевое состояние (в исходном положении на выходе счетчика 12 - логическая единица). Ключ 8 размыкается, ключ 7, управляемый логической единицей с выхода инвертора 13, замыкается, а счетчик 12 устанавливается в режим разрешения счета. Блокинг-генератор 2 запускается, при этом собственная частота блокинг-генератора достаточно высока. Импульсы напряжения с низковольтного выхода блокинг-генератора, в качестве которого использован один из выводов цепочки 5, поступают на счетный вход счетчика 12, имеющего определенную емкость N. В конкретном варианте исполнения источника питания число N равно 4. После формирования блокинг-генератором 2 N импульсов на выходе счетчика 12 устанавливается логическая единица, возвращающая ключи 7 и 8 в исходное состояние и запрещающая счет импульсов счетчиком 12. Колебания в блокинг-генераторе срываются до прихода следующего запускающего импульса или с шины 15 или с выхода детектора 14. При малой частоте запускающих импульсов (в конкретном варианте 3 Гц) и в условиях естественного фона излучения блокинг-генератором обеспечивается минимальное потребление тока (примерно, 40 мкА) при необходимой величине напряжения питания газоразрядного счетчика. При увеличении мощности экспозиционной дозы увеличивается частота импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 12, а следовательно и частота запуска блокинг-генератора 2. В результате, блокинг-генератор начинает отдавать в нагрузку большую мощность, компенсируя увеличение тока нагрузки. Так, при мощности дозы 10 мР/ч (частота запуска 200 Гц) ток потребления источником питания не превышает 2,5 мА. При сильном увеличении тока нагрузки (токовый режим работы детектора излучения) схема работает следующим образом. Поскольку блокинг-генератор 2 отдает большую часть мощности в умножитель 9, напряжение на коллекторе транзистора 3 падает. В результате падает напряжение на низковольтном выходе блокинг-генератора, и амплитуда генерируемых импульсов становится недостаточной для переключения счетчика 12. На его выходе сохраняется логический нуль, обеспечивающий разомкнутое состояние ключа 8 и замкнутое состояние ключа 7. Блокинг-генератор 2 работает в непрерывном режиме до тех пор пока не уменьшится ток нагрузки. При уменьшении тока нагрузки амплитуда импульсов на выходе цепочки стабилитронов достигает порога срабатывания счетчика 12, и через N тактов работы блока блокинг-генератор 2 отключится до следующего запускающего импульса. Аналогичные процессы происходят в момент включения источника, когда конденсаторы умножителя 9 разряжены и идет интенсивный процесс отбора мощности в умножитель напряжения. Источник предназначен для применения в составе дозиметра индивидуального пользования с использованием в качестве детектора газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера. При этом в качестве шины 15 используется выход задающего генератора, используемого в дозиметрическом устройстве для формирования временных интервалов.

Формула изобретения

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕКТОРА ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий низковольтную батарею постоянного напряжения, подключенную к первому входу блокинг-генератора на транзисторе, коллектор которого через последовательно соединенные первую входную обмотку трансформатора и первый резистор подключен к входу блокинг-генератора, к которому через последовательно соединенные вторую входную обмотку, второй резистор и конденсатор подключена база транзистора, эмиттер транзистора подключен соответственно через диод к базе транзистора, а через цепочку стабилизации - к его коллектору, выходная обмотка трансформатора является выходом блокинг-генератора и подключена через последовательно соединенные умножитель напряжения, детектор и первый резистор делителя к первому входу блока управления и к первому выводу второго резистора делителя, подключенного вторым выводом к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения ресурса работы батареи постоянного напряжения, блок управления содержит счетчик импульсов, инвертор и элемент ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока управления, при этом последний связан с шиной внешнего запуска, выход элемента ИЛИ соединен с установочным входом счетчика импульсов, счетный вход и выход которого являются соответственно третьим входом и первым выходом блока управления, вход инвертора подключен к выходу счетчика импульсов, а выход связан с управляющим входом счетчика и является вторым выходом блока управления, а в блокинг-генератор введены управляемые размыкающие и замыкающие ключи, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, первый и второй выводы управляемого замыкающего ключа подключены соответственно к входу блокинг-генератора и через резистор смещения - к базе транзистора и первому выводу управляемого размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с общей шиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.11.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 19-2003

Извещение опубликовано: 10.07.2003