Устройство для питания лампы с полым катодом

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛАМПЫ С ПОЛЫМ КАТОДОМ(71) Заявитель Конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие Нуклон(72) Авторы Бузук Александр Александрович Курейчик Константин Петрович Сидоренко Виктор Николаевич(73) Патентообладатель Конструкторскотехнологическое республиканское унитарное предприятие Нуклон(57) 1. Устройство для питания лампы с полым катодом, содержащее управляющий усилитель, нагруженный на транзисторный регулирующий элемент, последовательно связываемый с указанной лампой, датчик тока и источник питания лампы, выполненный с возможностью подачи на его вход внешних импульсов синхронизации, отличающееся тем, что датчик тока связан с регулирующим элементом и с инвертирующим входом управляющего усилителя, а источник питания выполнен в виде управляемого генератора ступенчатых импульсов, выход блока управления которого связан с неинвертирующим входом управляющего усилителя, а вход - с коллектором регулирующего элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляемый генератор ступенчатых импульсов выполнен в виде коммутируемого резонансного последовательного контура, а его блок управления - в виде микроконтроллера. Изобретение относится к атомно-абсорбционной спектрометрии и может быть использовано в спектральном приборостроении. 15086 1 2011.12.30 Известно устройство питания лампы с полым катодом, содержащее управляющий усилитель, нагруженный на регулирующий элемент, который связан с резистором обратной связи, источником питания лампы и лампой с полым катодом 1. Известно также устройство 2, содержащее управляющий усилитель, нагруженный на транзисторный регулирующий элемент, последовательно связываемый с лампой с полым катодом, датчик тока и источник питания лампы, выполненный с возможностью подачи на его вход внешних импульсов синхронизации. В импульсном режиме работы в обоих устройствах на управляющий усилитель подаются синхронизирующие импульсы заданной амплитуды и скважности, в результате чего через лампу с полым катодом протекает ток и лампа излучает импульсы света. Принципиальным недостатком указанных устройств является то, что резонансные линии, излучаемые лампами с полым катодом, уширены за счет накопления атомов перед полостью полого катода и поглощения ими излучаемой резонансной линии не только во время подачи импульса тока и в отсутствие их. Атомы накапливаются из-за протекания обратного тока ключевых транзисторов через лампу в момент, когда ток не задан, при этом лампа с полым катодом полностью не гасится и разряд в полом катоде продолжается. Атомы поглощают излучение и являются причиной уширения резонансной линии. Качество излучения лампы ухудшается, и чувствительность атомно-абсорбционного анализа снижается. Задачей настоящего изобретения является повышение качества излучения лампы с полым катодом в импульсном режиме питания путем гашения лампы с полым катодом в промежутках между формированием импульсов тока лампы. Поставленная задача достигается тем, что устройство для питания лампы с полым катодом содержит управляющий усилитель, нагруженный на транзисторный регулирующий элемент, последовательно связываемый с указанной лампой, датчик тока и источник питания лампы, выполненный с возможностью подачи на его вход внешних импульсов синхронизации. При этом датчик тока связан с регулирующим элементом и с инвертирующим входом управляющего усилителя, а источник питания выполнен в виде управляемого генератора ступенчатых импульсов, выход блока управления которого связан с неинвертирующим входом управляющего усилителя, а вход - с коллектором регулирующего элемента. Предпочтительно управляемый генератор ступенчатых импульсов выполнен в виде коммутируемого резонансного последовательного контура, а его блок управления - в виде микроконтроллера. На фиг. 1 приведено устройство питания лампы с полым катодом. На фиг. 2 приведена диаграмма работы устройства питания лампы с полым катодом. Устройство питания лампы с полым катодом содержит генератор тока 1, который содержит управляющий усилитель 2, нагруженный на транзисторный регулирующий элемент 3, последовательно связанный с датчиком тока 4, а также с лампой с полым катодом 5, соединенной с регулирующим элементом 3 и источником питания 6 (фиг. 1). Датчик тока 4 соединен с первым, инвертирующим, входом управляющего усилителя 4. Источник питания лампы 6 выполнен в виде стандартного коммутируемого резонансного последовательного контура, который состоит из развязывающего диода 7, индуктивности 8, диода 9, емкости 10 и ключа 11. Индуктивность 8 подключена к источнику питания. Ключ 11 может быть выполнен на основе транзистора. Выход развязывающего диода 7 является выходом источника питания 6. Пиковое значение напряжения на выходе источника питания 6 должно быть не менее напряжения зажигания лампы, рабочее напряжение должно быть несколько более напряжения горения лампы с полым катодом 5. Блок управления 12 выполнен на основе микроконтроллера , который содержит внутренний таймер, аналого-цифровой преобразователь и дополнен цифроаналоговым преобразователем, который подключен к стандартному выходумикроконтроллера . 2 15086 1 2011.12.30 Выход 13, который является выходом любого стандартного порта блока 12, связан с ключом 11, вход 14, в качестве которого можно использовать любой из стандартных входов встроенного ваналогового мультиплексора, - с коллектором регулирующего элемента 3, выход 15, который является выходом цифроаналогового преобразователя, - со вторым входом, неинвертирующим, усилителя 2. На вход 16, который является стандартным входом любого порта микроконтроллера, поступают внешние импульсы синхронизации,имеющие логический уровень ноль и единица. Устройство питания лампы с полым катодом работает следующим образом. Микроконтроллер постоянно опрашивает вход 16. В промежутках между импульсами синхронизации (фиг. 2, а), на выходе 13 установлен уровень логической единицы, ключ 11 открыт, и индуктивность 8 накапливает энергию от источника . При поступлении логического нуля с выхода 13 на ключ 11 последний закрывается, на выходе диода 7 возникает импульс высокого напряжения(фиг. 2, в). Блок 12, работая в режиме ШИМ, поддерживает высокое напряжение - порядка 450-500 В на выходе диода 7 до момента зажигания лампы с полым катодом (фиг. 2, в). В момент зажигания лампы на коллекторе регулирующего элемента 3 появляется напряжение, блок 12 его измеряет. Амплитуда этого напряжения может достигать 100-150 В. После зажигания лампы блок 12 посредством ШИМ снижает напряжение на коллекторе регулирующего транзистора до 5-10 В. Суммарное напряжение, поступающее на лампу с полым катодом, составляет сумму напряжения горения и указанного напряжения,т.е. составляет 205-210 В. После зажигания лампы блок 12 устанавливает на выходе 15 цифроаналогового преобразователя напряжение, которое подается на неинвертирующий вход управляющего усилителя 2 (фиг. 2, б). Ток лампы рассчитывается как отношение величины указанного напряжения к величине сопротивления датчика тока 4. После окончания входного импульса синхронизации (фиг. 2, а) на вход 16 блока 12 поступает логический ноль, что прекращает работу микроконтроллера в режиме ШИМ и переходу в ждущий режим. Напряжение на выходе диода 7 снижается до нуля, и лампа с полым катодом гаснет. При поступлении следующего импульса синхронизации (фиг. 2, а) описанный цикл работы повторяется. Концентрация атомов, накопленных перед полым катодом во время питания лампы импульсом тока, снижается за счет диффузии к моменту задания следующего импульса тока, что и обусловливает положительный эффект - повышение качества излучения за счет уменьшения самопоглощения резонансной линии. Перечисленные существенные отличительные признаки не следуют очевидным образом из сегодняшних знаний в данной области техники. Источники информации 1. Курейчик К.П. Импульсная атомная спектрометрия. Методы измерений. Аппаратура. - Минск Университетское, 1989. - С. 244. рис. 9.5 2. А.с. СССР 1311038, 1987 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4