200240. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés fotoelektronsokszorozók fotókatódjának túlterhelés elleni védelmére
HU 200240 A 4 megoldást a fotocleklronsokszorozók fotokatód jának hatékony védelmére. A találmány célja olyan megoldás megvalósítása, melynél biztosítva van a fotokalód megbízható védelme, ha üzem közben a megengedettnél nagyobb intenzitású fény éri azt, egyben a fotoelektronsokszorozó — megváltozott karakterisztikával — méréstechnikai szempontból üzemképes marad, továbbá a fénytúlterhelés megszűntével a normál üzemi viszonyokra történő visszaállás a lehető legrövidebb idő alatt megy végbe. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy amennyiben a fotoelektronsokszorozó dinódáinak — célszerűen legalább a fotokatódhoz közel eső(ek)nek — az optimális munkaponti feszültségét a fotokatód fénytúlterhelésével együtt járó, megnövekedett anódáram által — pl. megfelelő előtétellenállások közbeiktatásával — oly módon vezéreljük, hogy a dinódafeszültségek automatikusan arra az értékre tolódjanak el, ahol a dinódákra beeső és onnan szekunder emisszió útján kilépő elektronok száma közel azonos lesz, azaz az elektronsokszorozási tényező az egységnyihez közeli, akkor a fotokatód felől érkező növekvő elektronszám a segédellenállás(ok)on növekvő feszültségesést eredményez, ezzel a rendszer önkolátozóvá válik és nincs lehetőség arra, hogy a fotokatód árama nagyságrendekkel megnövekedjen, tehát biztosított a fotokatód megfelelő védelme. A kitűzött feladat megoldása során fotokatódot, elektronsokszorozó dinódákat és anódot tartalmazó fotoelektronsokszorozó fotokatódjának túlterhelés elleni védelmére vonatkozó olyan eljárásból indultunk ki, amelynek során mérjük a fotoelektronsokszorozó anódáramát, és annak függvényében ellencsatolásban szabályozzuk a fotoelektronsokszorozó által felvett teljesítményt. Továbbfejlesztésünk értelmében, a fotoelektronsokszorozó tápfeszültségét állandó értéken tartjuk és folyamatosan figyeljük a fotoelektronsokszorozó anódáramát, és annak a fotokatódra veszélyes határértéket meghaladó értéke esetén a dinódának munkapontját megváltoztatjuk úgy, hogy a fotoelektronsokszorozó sokszorozási tényezőjét egységnyire csökkentjük le. A javasolt eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a dinódák munkapontját ugrásszerűen, hirtelen változtatjuk meg, így a fotoelektronsokszorozó sokszorozási tényezőjét a lehető legrövidebb idő alatt csökkentjük egységnyire. A kitűzött feladatot továbbá fotoelcktronsokszorozó fotokatódjának túlterhelés elleni védelmére alkalmas kapcsolási elrendezéssel oldottuk meg, amelynek stabilizált egyenfeszültségű tápegysége, és annak kimenetére kötött feszültségosztója van, ahol a tápegység és a feszültségosztó kimeneti pontjai a fotoelektronsokszorozó fotokatódjával elektronsokszorozó dinódáival és anódjával vannak összekapcsolva, és az anóddal áramfigyelő és beavatkozó fokozat van sorbakapcsolva. Ezt az elrendezést úgy fejlesztettük tovább, hogy az áramfigyelő és beavatkozó fokozat legalább egy, előre beállítható kapcsolási szintű komparátort tartalmaz, amelynek kimenete a feszültségoszló egy ik kimeneti pontja és az ahhoz tartozó dinóda közé be3 iktatott távvezérelhető impedancia vezérlőbemenetére van vezetve. Előnyös a találmány értelmében, ha a távvezérelhető impedancia előtétcllenállást és azzal párhuzamosan kötött munkaérintkezőjű jelfogót tartalmaz, amelynek működtető tekercse képezi a távvezérelhető impedancia vezérlőbemenetét. Mivel nem tartalmaz mozgó alkatrészt, ugyancsak előnyös a kapcsolási elrendezés olyan kiviteli alakja, ahol a távvezérelhető impedancia előtétellenállást és azzal párhuzamosan kötött kikapcsolható tirisztort tartalmaz, amelynek vezérlőelektródái képezik a távvezérelhető impedancia vezérlőbemenetét. Normális üzemmódban, fény- és/vagy áramtúlterhelés nélkül a fotoelektronsokszorozó az előírásoknak megfelelő körülmények között optimális paraméterekkel működik. A kapcsolási elrendezésben alkalmazott kapcsolóelemek a feszültségosztó és a fotoelektronsokszorozó elektródjainak tulajdonságait nem befolyásolják, ugyanakkor egyszerűek és olcsók. Túlvezérlődés esetén mind a jelfogó, mind a kikapcsolható tirisztor ezredmásodperc nagyságrendű válaszidővel lép működésbe, amely idő alatt a fotokatód nem károsodik. Előnyös továbbá, hogy a fotokatód és a dinódák árama nem szakad meg, így a visszakapcsolás folyamata a lehető leggyorsabb lehet, mivel nem halmozódnak fel káros tértöltések. A fotoelektronsokszorozó megváltozott karakterisztika mellett méréstechnikai szempontból túlterhelés esetén is üzemképes marad. A találmány szerinti eljárást és kapcsolási elrendezést a rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen az eljárást megvalósító kapcsolási elrendezés egy lehetséges kiviteli alakjának kapcsolási vázlatát tüntettük fel. Ismert felépítésű 1 fotoelektronsokszorozó 2 fotokatódja stabilizált egyenfeszültségű 3 tápegység negatív pólusához, 4 anódja 5 áramfigyelő és beavatkozó fokozaton át a 3 tápegység pozitív pólusához van csatlakoztatva. Ugyancsak a 3 tápegység pozitív pólusához van csatlakoztatva. Ugyancsak a 3 tápegység kimenetére kapcsolódik RÍ -R6 ellenállásokkal felépített 6 feszültségosztó, amelynek 6a- 6e kimeneti pontjai az 1 fotoelektronsokszorozó 7- 11 dinódáival vannak összekötve. Az 1 fotoelektronsokszorozóban ábrázolt öt 7-11 dinóda természetesen az 1 fotoelektronsokszorozó típusától függően ettől eltérő számú is lehet. A 9, 10, 11 dinódák közvetlenül csatlakoznak a 6 feszültségosztó 6c, 6d, 6e kimeneti pontjára, míg a találmány szerinti eljárás megvalósítására a 7,8 dinódák szolgálnak: ezek és a 6 feszültségosztó 6a, 6b, kimeneti pontja közé egy-egy 12,13 távvezérelhető impedencia van beiktatva, amelyek vezérlőbemenete az 5 áramfigyelő és beavatkozófokozat vezérlőkimenetével van összekötve. Egyszerűbb esetben a 12, 13 távvezérelhető impedanciák egy R7, illetve R8 ellenállást és azzal párhuzamosan kötött vezérelhető kapcsolóelemet tartalmaznak. Az ábrán Jl, illetve J2 jelfogó él, illetve é2 munkaérintkezője van az R7, illetve R8 ellenállással párhuzamosan kötve, azonban szaggatottan feltüntettük a rajzon azt a lehetőséget is, amikor a mechanikus él, é2 munkaérintkezők helyett egy-egy Thl, Th2 kikapcsolható 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
