200394. lajstromszámú szabadalom • Eljárás spektroszkópiai mérőrendszer analóg jellemzőjének, előnyösen pólus-zérus kompenzációjának a beállítására
1 HU 200394 B 2 A találmány tárgya eljárás spektroszkópiai mérőrendszer analóg jellemzőjének, előnyösen pólus-zérus kompenzációjának a beállítására, amely elsősorban gamma-sugárzás energiaspektrumainak felvételénél alkalmazható. A nukleáris méréstechnikában a gammaspektroszkópia fontos szakterület, a gamma-spektrumokat kiterjedten használják fel sugárzó anyagok azonosítására, kémiai analízisre. A spektrumokat más néven energiaeloszlás függvényeknek nevezik. Ezen az elnevezésen egy olyan diagramot, grafikont értenek, amelynél a vízszintes tengelyhez az energia értékeket, a függőleges tengelyhez pedig a gyakoriság értékeket rendelik hozzá. Ezeknek az energia -spektrumoknak a felvételére egy jól kiforrott mérési módszer alakult ki. A sugárzást detektálják, azaz egy-egy sugárzó részecske becsapódása esetén annak energiájával arányos feszültségimpulzust keltenek, ezeket a kis feszültségű, néhány millivoltos impulzusokat elektronikus eszközökkel formálják, erősítik. Ezután egy sokcsatornás analizátornak nevezett készülékkel dolgozzák fel, amely analóg-digitális átalakítót és mikroszámítógépet tartalmaz, amelynek katódsugárcsöves (KS csöves) kijelzőjén megjelenik a spektrum. Ennek a különben jól kialakult méréstechnikának jelentős korlátja a következő jelenség: bár egy sugárzó anyaghoz elvileg csak egy, vagy néhány jól meghatározott energiájú sugárzás tartozik, a gyakorlatban a spektrum mégsem éles, határozott vonalakból áll, hanem ehelyett többé-kevésbé Gauss-görbe alakú csúcsokból. Ezekre a csúcsokra szélességük, általában fele magasságuknál energiában mért szélességük, úgynevezett félérték szélességük a jellemző. Magától értetődő, hogy kívánatos ezeknek a csúcsoknak a szélességét csökkenteni, ezáltal a rendszer energiafelbontóképességét növelni. Ezek a problémák ismertek a spektroszkópiával, spektrumok felvételével foglalkozók körében. Közismert az is, hogy a felbontás romlását, azaz a spektrumcsúcsok kiszélesedését, torz alakját gyakran az úgynevezett pólus-zérus kompenzáció beállításának a hibája okozza. Ez a beállítás a mérést végző személyre van bízva, és általában csak arra hívják fel a figyelmét a spektroszkópiai műszerek kezelési utasításaiban, hogy az analóg jelerősítő-jelformáló lánc bármely paraméterének, leggyakrabban az erősítésnek vagy a formáló időállandónak a megváltoztatása, ill. a detektor cseréje esetén erre szükség van. Ennek eszköze általában a spektroszkópiai erősítő egyik részegységében, a differenciáló fokozatban alkalmazott potenciométer, mely az előlapon van elhelyezve és kívülről állítható. A kezelési utasítások szűkszavúan írnak arról, hogy hogyan kell ezt a beállítást elvégezni. A szakemberek azonban jól tudják, és ez jó színvonalú szakkönyvekből megtanulható, hogy ennek két módszere van. Az egyik, az úgynevezett direkt módszer szerint egy oszcilloszkóppal meg kell figyelni az analóg jelerősítő lánc kimenetén a jelalakot. A pólus-zérus beállító potenciométerrel olyan jeleket kell beállítani, amelynél a nullvonalra való visszaállás alálövés nélküli, de a jel minimális talpponti szélességű, azaz a nullvonalra való visszaállás kúszás nélkül történik. Ennek az eljárásnak az a legnagyobb hátránya, hogy szükség van egy jó minőségű oszcilloszkópra, amelynek ha a tranziensátvitele nem kifogástalan, akkor félrevezetheti a beállítást végző személyt. További hátrány még az is, hogy a beállítási eljárást csak gyakorlott személy tudja jó eredménnyel elvégezni, hiszen egy véletlenszerűen érkező és statisztikusan ingadozó amplitúdójú jel oszcilloszkópon való megfigyelése és értékelése nagymértékben szubjektív. A másik, indirekt beállítási módszer megbízhatóbb, jó eredményt ad, de tovább tart. Ez esetben a mérést végző személy elindít egy spektrumfelvételt a rendelkezésre álló mérőrendszerben, majd egy- két másodperc múlva megállítja a mérést, s megfigyeli a gyűjtött csúcs alakját. Ezután változtat a pólus-zérus kompenzálás beállításán, tovább gyűjti a spektrumot, és megfigyeli a gyűjtött spektrumcsúcs szélességének változását. Ha a csúcs keskenyebb lett, akkor a pólus-zérus beállítás változtatásának iránya helyes volt, ellenkező esetben fordított irányban kell szabályozni. Ez a második, indirekt módszer - bár nem igényel különleges segédeszközt -, szintén hátrányos, mert ezt is csak gyakorlott szakember tudja alkalmazni, úgy mint a direkt módszert, és ugyanúgy szubjektív lesz a beállítás helyessége. A találmány szerinti megoldás célul tűzte ki az ismert eljárások hátrányainak a kiküszöbölését és olyan eljárás létrehozását, amelynél a pólus-zérus beállítás gyorsan, egyértelműen és pontosan végezhető el. A találmányi gondolat lényege az a felismerés, hogy ha a pólus- zérus kompenzálást az indirekt módszer szerint végezzük el, és olyan sokcsatornás analizátorral van a mérőrendszer felépítve, amelybe gyors mikroszámítógép van beépítve, akkor a mikroszámítógéppel kiszámítható - beállítás végzése közben - egy olyan adat, amely a spektrumcsúcs alakjára, minőségére jellemző. Ez az adat, azaz számérték egy olyan kétjegyű vagy háromjegyű szám, amely időegységenként egymás után észlelt spektrumok darabszámát mutatja a KS csöves kijelző ernyőjén, s a pólus-zérus beállítás elvégzésének idejére megjeleníthető, és jól informálja a beállítást végző személyt. Az is hozzátartozik a találmány lényegéhez, hogy a spektrumcsúcs minősége nemcsak a szokásos módon a félértékszélességgel, hanem az úgynevezett maximális emelkedési sebességgel is jellemezhető. Könnyen belátható ugyanis, hogy ha a csúcs szélesebb, akkor ugyanakkora beütésszám mellett a csúcson belül a maximális csatomatartalom lassabban növekszik. A maximális emelkedési sebesség pedig gyors számítástechnikai eszköz alkalmazása esetén spektrumgyűjtés közben is kiszámítható. A találmány szerinti eljárást az 1. ábrán látható spektroszkópiai mérőrendszer segítségével ismertetjük. A találmány tárgya tehát eljárás spektroszkópiai mérőrendszer analóg jellemzőjének, előnyösen póluszérus kompenzációjának a beállítására, amelynél a sugárzás energiájával arányos mérendő jelsorozatot pólus-zérus kompenzáló 1 differenciáló fokozat Be bemenetére csatlakoztatjuk, majd sorbakapcsolt 2 jelerősítő fokozatokra, 3 integráló erősítő jelfokozatokra, 4 alapvonalhelyreállító fokozatra vezetjük. Ezután 5 analóg- digitális átalakítóban digitális jelsorozattá alakítjuk át, s 6 tárolóban eloszlásfüggvényként tároljuk és a tárrészlet eloszlásfüggvényét KS csöves 7 kijelzőn megjelenítjük, miközben az 5 analóg-di5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
