187978. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés fény mérésére legalább 6 nagyságrendű tartományban, előnyösen TLD készülékeknél
187 978 2 A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés fény mérésére, legalább 6 nagyságrendű tartományban, előnyösen TLD készülékeknél. A tudományos-technikai gyakorlatban a fény mérések területén igen elterjedten alkalmazzák a fotoelektron sokszorozó, továbbiakban fes csöveket. Ezen fes csövek működtetéséhez nagyfeszültségű (500— 1500 V) tápegységet alkalmaznak. A cső érzékenysége igen nagymértékben függ a tápfeszültségtől, azonban stabil tápfeszültség esetén a fes cső fény-áram átalakítási hányadosa, azaz érzékenysége is stabil (azonos hőmérsékletet feltételezve). Ismeretes egyéb más eszköz is fény mérésére, például vákuum foto dióda, félvezető foto dióda, foto tranzisztor, azonban ezek érzékenysége 3 — 4 nagyságrenddel rosszabb a fes csövek érzékenységénél. Ezért igen alacsony szintű, például 10_ 12 — 10'13 lumen intenzitású fény detektálására, jelenleg csak a fes csövek alkalmasak, illetve használatosak. A tudományos és technikai gyakorlatban ilyen nagyságú fény szinteket kell feldolgozni, például Termolumineszcens dózismérők, szcintillációs jelek mérése területén. Ezeken a területeken azonban nem csak ilyen kis fény szintek fordulnak elő, hanem ettől 8 nagyságrenddel nagyobbak is, azaz például 10'4- 10'5 lumen nagyságúak is. A kisebb fény színt miatt nagy érzékenységre beállított fes cső ilyen nagy fény intenzitása esetén telítődésbe mehet, illetve „megvakulhat”. Továbbá a nagy kimenő áramnak megfelelően nagyáramú ell. osztót kell alkalmazni, amely az esetek nagy részében fölöslegesen nagy terhelést okoz a nagyfeszültségű tápegységnek, illetve melegíti a fes csövet, amely rontja a stabilitást. A fes csőből kilépő áramot általában analógdigitális átalakítók segítségével digitálisan jelzik ki, mely lehet fény szintmérő, de lehet egy bizonyos időtartam alatti fény összegzés, mint például a termolumineszcens dózismérésnél (TLD) kialakult módszer. A digitáliskijelzésnél általában 3 — 4 számjegyes kijelzésre van szükség, mivel ennyi szám elegendő a 0,1 % pontosságú leolvasáshoz. 3-4 számjegyes nagyságú kijelző esetében 6-8 nagyságrendes méréshatár átfogása csak tizedespont beiktatásával, vagy hatványtényező kijelzésével lehetséges. Ehhez viszont a jelfeldolgozó áramkör működését kell megfelelően változtatni. A jelfeldolgozó áramkör megfelelő változtatásának egyik módja, például az analóg-digitális átalakító konverziós tényezőjének változtatása. Azonban ez a módszer még nem küszöböli ki a fes cső telítésbe menetelét nagyobb fény szintek esetén. A találmánnyal célunk egy olyan, a TLD mérés területén jól alkalmazható eljárás kidolgozása, mely kiküszöböli a fes cső telítődését nagyobb fényintenzitások esetén és lehetővé teszi a mérhető fény-mennyiség nagyságrendjének kiterjesztését, A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően egy olyan eljárásban és áramköri elrendezések kialakításában fogalmazhatjuk meg, amely alkalmas a fes cső telítődését, azaz érzékenységét jól meghatározott mértékben kiküszöbölni, 1 lletve csökkenteni és így a mérhető fény mennyiség nagyságát több nagyságrenddel kiterjeszteni. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a fes csőnek az érzékenysége a feszültség választásával igen precízen beállítható, több nagyságrenden keresztül változtatható, és egy nagyobb feszültségről, illetve érzkenységről alacsonyabbra váltva a fes cső igen gyorsan beáll az alacsonyabb érzékenységű szintre. Például termolumineszcens dózismérés területén a fény mennyiség mérésének időtartama 10-30 s. Az átkapcsolás időtartama 10-20 ms. Legrosszabb esetet feltételezve az ebből eredő max. hiba kisebb mint 0,1 %. Ez a hiba például három számjegyes kijelzés esetén nem vehető észre. Valamint a TL dózismérés elérhető pontossága 0,5 %-nál nagyobb így a 0,1 %-os feltételezhető hiba emellett is elhanyagolható. _ A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során a fény intenzitással arányos áramot állítunk elő és az így előállított áramot mérjük a fényáram átaalakítást fotoelektron sokszorozóval végezzük. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az áramméréssel egyidőben, vagy azzal párhuzamosan az áramot komparáljuk, és abban az esetben, ha az áram értéke egy adott szint felett van, a fotoelektron sokszorozó érzékenységét a tápfeszültség változtatásával csökkentjük, előnyösen 1 nagyságrenddel és nagyságrend változtatás tényét rögzitjük, például tárolóval, majd a mérést és komparálást folytatjuk. A találmány értelmében célszerű, hogy a mérendő áramot analóg módon komparáljuk. Nevezetesen célszerű, ha az áramot digitális jellé alakítjuk, majd a digitális jelet mérjük és komparáljuk. A találmány szerinti áramköri elrendezés egy olyan ismert áramköri elrendezés továbbfejlesztése, melynek fotoelektron sokszorozó csöve, nagyfeszültségű tápegysége és szintfigyelője van, a fotoelektron sokszorozó cső bemenete a nagyfeszültségű tápegység kimenetére, kímenete pedig a szint figyelő bemenetére van kötve. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az áramköri elrendezésnek vezérlője is van, a vezérlő bemenete vezérlő vezetéken keresztül a szintfigyelő kimenetére, kimenete pedig a referencia vezetéken keresztül a nagyfeszültségű tápegység bemenetére van kötve. A találmány értelmében célszerű, ha szintfigyelőnek láncbakapcsolt analóg/digitál konvertere, digi- - tál/analóg átalakítója, komparátora, valamint digitális számlánca van, a digitális számlánc számláló bemenete impulzus vezetéken keresztül az analóg/ digitál konverter kimenetére, helyiérték bemenete pedig a vezérlő vezetéken át a komparátor kimenetére van kötve. Nevezetesen célszerű, ha a szintfigyelőnek láncbakapcsolt analóg/digitál konvertere, decimális számlánca és vezérlő tárolója van, a vezérlő tároló beállító kimenete beállító vezetéken keresztül, a decimális számlánc beállító bemenetére van kötve. Célszerű továbbá ha a vezérlőnek referencia forrása és beállító osztója van, a beállító osztó bemenetel stabil feszültségű vezetéken keresztül a refe-5 10 15 20 25 30 35 z.O 45 50 55 60 65 2
