Тема: Разработка методики испытаний и метрологической аттестации высоковольтных источников питания фотоэлектронного умножителя

Фотоэлектронные умножители (ФЭУ) являются наиболее важными и распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры. ФЭУ преобразуют, электромагнитное излучение оптического диапазона в электрический сигнал при этом обладают высокой чувствительностью и позволяют создавать точную аппаратуру для регистрации излучений, а также их анализа. Благодаря фотоэлектронным умножителям решают много разных задач, поэтому к их параметрам выдвигаются особые требования [1].
Стремительное внедрение ФЭУ повлияло на развитие областей экспериментальной физики и внедрение физических методов в науку.
Изначально фотоэлектронные умножители пытались использовать в звуковом кино и автоматике. Но в дальнейшем они использовались фотоэлектрических фотометрах, которые в оптических исследованиях и астрономии регистрировали слабые световые потоки.
Так как развитие экспериментальных методов в ядерной физике привели к созданию сцинтилляционного счетчика, который регистрирует и измеряет ионизирующие излучения, а также дальнейшее развитие ядерного приборостроения стали толчком для создания новой группы ФЭУ [1].
Дальнейшим этапом совершенствования фотоэлектронных умножителей стало их использования в космических исследованиях. Самое важное сочеталось лучшее отношение сигнал/шум с требованиями работы в сложных эксплуатационных условиях. Также была необходимость сделать меньше размеры и вес ФЭУ и устройств, которые используются при его работе.
Большое применение на практике фотоэлектронные умножители получили благодаря своей активностью, низким показателем значения собственных шумов и большим коэффициентом усиления.
Главной областью применения ФЭУ является ядерная и оптическая спектроскопия, астрономия, медицина и космическая техника. В современном мире ФЭУ тоже занимают важное место в науке и технике. Фотоэлектронные умножители применяются элементом сцинтилляционного счётчика, регистрируют слабые излучения в оптической аппаратуре. Также нашли свое применение в устройствах телевизионной и лазерной технике.
Очень важной характеристикой для ФЭУ является чувствительность. Она экспоненциально зависит от анодного напряжения. Когда происходит увеличение напряжения на 80 - 300 В, в 10 раз увеличивается чувствительность фотоэлектронного умножителя. При необходимости обеспечения стабильности усиления в пределах процента для ФЭУ вводится ограничение на изменение напряжения, его значение должно быть не более 0,1 - 0,3 В.
Актуальность: В связи с тем, что при проведении высокоточных и
метрологических измерений требуется обеспечить высокую стабильность усиления ФЭУ, определяемую, прежде всего стабильность характеристик высоковольтных источников питания, исследования в этом направлении являются критически актуальными. Для обеспечения стабильной работы ФЭУ необходимо сформировать набор требований к источникам питания, которые необходимо обеспечить в процессе их конструирования и испытаний. Дополнительным признаком актуальности данной работы является то, что отсутствует общепринятая методика испытаний и метрологической аттестации высоковольтных источников питания для ФЭУ.
Цель работы - проведение метрологической аттестации высоковольтных источников питания фотоэлектронных умножителей (ФЭУ).
Задачи работы - изучить принцип работы и основные характеристики ФЭУ; определить требования к источникам питания ФЭУ; рассмотреть существующие методики поверки высоковольтных источников питания; определить правила электробезопасности при работе с высоковольтным оборудованием; разработать методику испытаний для поверки высоковольтных источников питания ФЭУ; провести метрологическую аттестацию высоковольтных источников питания для ФЭУ.
Купить

Таким образом, в ходе выполнения выпускной квалификационной работы
были рассмотрены фотоэлектронные умножители, их устройство и принцип
работы, а так же основные характеристики. Так как данный прибор обладает
высокой чувствительностью и широко применяется для разработки высокоточных
аппаратов, используемых для регистрации излучения, они должны обладать
стабильными параметрами, которые зависят от стабильной подачи питающего
напряжения. В этих целях используются высоковольтные источники. Для
соблюдения стабильности работы высоковольтного источника питания
фотоэлектронного умножителя, необходимо регулярно производить его поверку.
Но в связи с тем, что на данный момент времени не существует некоторой
универсальной методики, которая учитывала бы все характеристики источников
питания для стабильной работы ФЭУ, была разработана собственная методика.
Для этого, на основе характеристик фотоэлектронного умножителя были
сформированы требования к источникам питания для них. Так как
высоковольтное оборудование является потенциально опасным, разработка
методики должна учитывать требования безопасности для работы с ним, которые
так же были рассмотрены в работе. Был произведен обзор уже существующих
методик поверки источников питания. На их основе составлена таблица, в
которой прослеживаются достоинства и недостатки каждой из рассмотренных
методик.
В ходе проведенного анализа, был сделан вывод об актуальности их
использования в выпускной квалификационной работе. Используя все
полученные знания, была разработана собственная методика поверки
высоковольтного источника питания для фотоэлектронного умножителя. Она
включает в себя проведение метрологической аттестации всех, влияющих на
стабильную работу фотоэлектронного умножителя характеристик
высоковольтного источника. Затем была произведена поверка высоковольтного
источника питания напряжения НТ-2000N по разработанной методике.
В ходе проведения метрологической аттестации источника был сделан вывод о
дальнейшей возможности применения поверяемого прибора. Так как он не
прошел поверку по одному из пунктов разработанной методики, прибор
признается неисправным и в качестве средства, используемого для проведения
испытаний связанных с повышенной метрологической точностью применять его
не желательно. Ухудшение метрологических характеристик данного источника
питания может быть связано с рядом воздействующих факторов: как внешних, так
и внутренних. Наиболее подходящим фактором являются перепады напряжения в
питающей сети.
Таким образом, данная разработанная методика может использоваться для
метрологической аттестации высоковольтных источников питания
фотоэлектронного умножителя.
Купить