電子俘獲檢測器的靈敏度自動檢測方法及其裝置與流程
2023-04-24 22:57:01
本發明涉及檢測技術領域，更具體地，涉及一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動檢測方法及其裝置。
背景技術：
現有的較常見的固定基流脈衝調製式電壓供電電子俘獲檢測器(ECD)如圖1所示，在ECD的腔體1內封裝著放射性同位素(如63Ni放射性同位素)，當栽氣進入檢測器腔體1內時，在β粒子的轟擊下被電離，形成正離子和自由電子；自由電子被樣品中具有電子親和力的化合物吸收形成負離子。可將脈衝電壓加到檢測器電極上測量離子電流。由於負離子的遷移速度遠比自由電子小，達到正電極的時間較長，並易於與正離子結合，所以離子濃度下降，每個脈衝收集的電子數量將減少，電流也減少。在沒有樣品時，電子數量將保持不變，以目標電流IR為參考，流經線圈2的基本電流(即與收集的電子流向相反，大小相等)與平均脈衝電流的差值恆定(如為零)。但是，當有樣品時，電離出的電子與正離子結合，數量減少，基本電流與平均脈衝電流的差值產生變化，通過放大器3將上述差值放大後，可發現基本電流減小ΔI，且ΔI與收集到的樣品電離量ΔC成正比，最後將ΔI與設定的目標電流(IR)比較，經運放輸出相應的電壓ΔV，由電壓-脈衝轉換器VFC 4轉換成頻率變化Δf輸出，形成檢測色譜結果。同時，為了增加電子的收集量，恢復基本電流的大小，可提高脈衝的頻率，並經脈衝整形器5調節到固定的脈寬脈高，反饋到ECD檢測電極上，從而保持恆定的基本電流。
但是，當ECD的腔體受到汙染或者其他因素的影響時，腔體內的放射性同位素的放射性降低，被電離出的電子的數目將減小。為了增加電離電子的數量，現有線路會增大脈衝頻率，但是，增大脈衝頻率會增加使用ECD的氣相色譜儀的色譜中基線(即無樣品時測量所得的線譜)的高度，對測量數據的性噪比產生影響(即色譜中樣品的峰值與噪聲產生峰值的比值減小)，進而降低ECD檢測的靈敏度。為了消除對性噪比的影響，一般通過 改變目標電流的大小來改變脈衝基本頻率的大小，並且只有在一定的目標電流範圍內，ECD才會有較高的性噪比和靈敏度(即調節目標電流的大小，可找到使得樣品峰值增大的目標電流的範圍)。但是，目前調節目標電流的大小主要是用過用戶手動操作來完成，在調節過程中需要不斷觀察測試結果，即色譜來確定較佳的目標電流，調節過程繁瑣，嚴重降低測試效率。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明公開了一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法及其裝置，可自動調整電子俘獲檢測器的目標電流的大小，始終保持電子俘獲檢測器較高的靈敏度。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法，包括以下步驟：
檢測步驟，檢測電子俘獲檢測器中電壓脈衝的當前基本頻率；
第一判斷步驟，判斷檢測到的當前基本頻率是否超出電壓脈衝的預定基本頻率範圍，並輸出判斷結果；
生成步驟，如果判斷的結果為是，則生成調節電子俘獲檢測器的目標電流的調節指令；
調節步驟，根據調節指令來調節目標電流的大小，以供電子俘獲檢測器根據被調節後的目標電流的大小來調節電壓脈衝的基本頻率。
通過預先設定對應較高的電子俘獲檢測器靈敏度或者較高的測量結果信噪比的脈衝基本頻率範圍，電子俘獲檢測器能夠自動調整電子俘獲檢測器的其目標電流的大小，以在電子俘獲檢測器腔體受到汙染或者其他因素影響，致使測量得到的色譜基線升高時，使得測量所得的色譜的信噪比不受影響，保持電子俘獲檢測器較高的靈敏度。
在一優選例中，上述生成步驟包括以下子步驟：
第一子步驟，如果當前基本頻率大於第一預定基本頻率，則生成表示減小目標電流的調節指令；
第二子步驟，如果當前基本頻率小於第二預定基本頻率，則生成表示增大目標電流的調節指令；
其中，第一預定基本頻率大於或者等於第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第 二預定頻率都在預定基本頻率範圍內。
在另一優選例中，第一預定基本頻率大於所述第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第二預定基本頻率界定所述預定基本頻率範圍。
在另一優選例中，表示減小目標電流的調節指令包括目標電流的幅值減小量，且幅值減小量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最大值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增；表示增大目標電流的調節指令包括目標電流的幅值增大量，且幅值增大量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最小值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增。
在另一優選例中，表示減小目標電流的調節指令包括減小目標電流的幅值減小量，表示增大所述目標電流的調節指令包括增大所述目標電流的幅值增大量，幅值減小量與幅值增大量相等。
在另一優選例中，在第一判斷步驟之前，還包括以下步驟：
第二判斷步驟，判斷檢測到的當前基本頻率是否大於預定基本頻率閾值；
發送步驟，如果判斷結果為是，則發送表示電子俘獲檢測器的腔體汙染嚴重的故障信號；
執行步驟，如果判斷結果為否，則執行上述第一判斷步驟；
其中，預定基本頻率閾值大於預定基本頻率範圍內的最大值。
在脈衝的基本頻率超過最大範圍時，說明電子俘獲檢測器的腔體汙染太嚴重，此時發送故障信號可提醒用戶清洗腔體或者更換放射源，間接改善測量條件，提高測量的準確性。
在另一優選例中，在檢測步驟中，通過監測由電子俘獲檢測器的檢測結果所得的色譜的基線電壓，檢測當前基本頻率。
本發明的實施方式還公開了一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節裝置，包括：
檢測單元，用於檢測電子俘獲檢測器中電壓脈衝的當前基本頻率；
第一判斷單元，用於判斷檢測到的當前基本頻率是否超出電壓脈衝的預定基本頻率範圍，並輸出判斷結果；
生成單元，用於當第一判斷單元的判斷結果為是時，生成調節電子俘獲檢測器的目標電流的調節指令；
調節單元，用於根據調節指令調節目標電流的大小，以供電子俘獲檢測器根據調節後的目標電流的大小調節電壓脈衝的的基本頻率。
在一優選例中，上述生成單元進一步被配置為：
噹噹前基本頻率大於第一預定基本頻率時，生成表示減小目標電流的調節指令；
噹噹前基本頻率小於第二預定基本頻率時，生成表示增大目標電流的調節指令；
其中，第一預定基本頻率大於或者等於第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第二預定頻率都在預定基本頻率範圍內。
在另一優選例中，表示減小目標電流的調節指令包括目標電流的幅值減小量，且幅值減小量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最大值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增；表示增大目標電流的調節指令包括目標電流的幅值增大量，且幅值增大量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最小值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增。
在另一優選例中，上述自動檢測裝置還包括以下單元：
第二判斷單元，用於判斷檢測到的當前基本頻率是否大於預定基本頻率閾值；
發送單元，用於在第二判斷單元的判斷結果為是時，發送表示電子俘獲檢測器的腔體汙染嚴重的故障信號；
執行單元，用於在第二判斷單元的判斷結果為否時，控制第一判斷單元執行判斷，以判斷檢測到的當前基本頻率是否超出預定基本頻率範圍；
其中，預定基本頻率閾值大於預定基本頻率範圍的最大值。
在另一優選例中，上述電子俘獲檢測器用於氣相色譜儀中，並且，
檢測單元通過監測由電子俘獲檢測器的檢測結果所得的色譜的基線電壓，檢測當前基本頻率。
附圖說明
圖1是現有技術中電力俘獲檢測器的電路圖；
圖2是本發明第一實施方式的電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法的流程示意圖。
圖3是本發明第二實施方式的電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節裝置的結構示意圖。
具體實施方式
在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本發明而提出了許多技術細節。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基於以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本發明各權利要求所要求保護的技術方案。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。在以下附圖的記載中，相同或者類似的附圖標記指示相同或者類似的部件和組件，並有可能省略說明。
本發明的第一實施方式涉及一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法。圖2是該電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法的流程示意圖。
具體地說，如圖1所示，該電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節方法包括以下步驟：
在檢測步驟201中，檢測電子俘獲檢測器中電壓脈衝的當前基本頻率。
可以理解，預定基本頻率範圍可以通過實驗獲得，在預定基本頻率範圍內，電子俘獲檢測器的靈敏度較高或者色譜的信噪比最高，檢測所得的色譜的信噪比不受俘獲檢測器腔體所受汙染或者溫度等因素的影響。
此後進入第一判斷步驟202，判斷檢測到的當前基本頻率是否超出電壓脈衝的預定基本頻率範圍，並輸出判斷結果。
如果判斷結果為是，則進入步驟203；否則，結束本流程。
在生成步驟203中，生成調節電子俘獲檢測器的目標電流的調節指令。
此後進入調節步驟204，根據調節指令來調節目標電流的大小，以供電子俘獲檢測器根據被調節後的目標電流的大小來調節電壓脈衝的基本頻率。
此後，結束本流程。
在本實施例中，可重複執行上述步驟201-204，直至當前基本頻率落入預定基本頻率範圍之內。此時對應的目標電流，可使得電子俘獲檢測器ECD具有較高的靈敏度，使用該ECD氣相色譜儀的測量結果信噪比保持不變或較高。
此外，可以理解，調節指令的內容可通過多種方式確定，如增大目標電流或者減小目標電流，目標電流改變後，電子俘獲檢測器的電壓脈衝的基本頻率也隨之發生改變。例如，在一優選例中，上述生成步驟203包括以下子步驟：
第一子步驟，如果當前基本頻率大於第一預定基本頻率，則生成表示減小目標電流的調節指令；第二子步驟，如果當前基本頻率小於第二預定基本頻率，則生成表示增大目標電流的調節指令；其中，第一預定基本頻率大於或者等於第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第二預定頻率都在預定基本頻率範圍內。
優選地，在上述子步驟中，第一預定基本頻率大於第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第二預定基本頻率界定預定基本頻率範圍。
在本發明的其他實施方式中，也可以採取其他方法調節目標電流的大小，在此不做限制，只要能將對應的脈衝的基本頻率調節到目標基本頻率範圍之內便可。
一個具體地調節目標電流大小的實例如下：
假設當前基本電流大小為Ia，當前基本頻率為Fa，第一預定基本頻率和第二預定基本頻率相等，都為F，則當FaF時，生成表示減小目標電流的調節指令，並根據該調節指令，將Ia減小為至Ic；當Ia調節為Ib或Ic後，ECD的電路會根據調節後的目標電流Ib或Ic，調節基本頻率。然後重複檢測步驟，檢測調節後的基本頻率是否落入預定基本頻率範圍之內，然後根據檢測結果重複上述調節步驟，直至基本頻率落入預定基本頻率範圍之內。
此外，可以理解，對於調節目標電流大小時，調節的幅度可根據具體情況而定，例如，在一優選例中，上述表示減小所述目標電流的調節指令包括目標電流的幅值減小量，且該幅值減小量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最大值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增；表示增大目標電流的調節指令包括所述目標電流的幅值增大量，且所述幅值增大量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最小值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增。即差值越大，幅值減小量或者幅值增大量越大，反之，差值越小，幅值減小量或者幅值增大量越小。優選地，幅值減小量與當前基本頻率和預定基本頻率的最大值的差值成正比；且幅值增大量與當前基本頻率和預定基本頻率中的最小值的差值成正比。可以理解，兩者也可以不成正比。
在另一優選例中，表示減小目標電流的調節指令包括減小目標電流的幅值減小量，表示增大目標電流的調節指令包括增大目標電流的幅值增大量，幅值減小量與幅值增大量相等。
在實際應用中，會給ECD的基本頻率設計一個範圍，在超過這個範圍的最大值時，說明ECD儀器腔體的汙染嚴重，不適合進行測量。為此，在一優選例中，在上述第一判斷步驟202之前，該自動檢測方法還包括以下步驟：
第二判斷步驟，判斷檢測到的當前基本頻率是否大於預定基本頻率閾值；
發送步驟，如果判斷結果為是，則發送表示電子俘獲檢測器的腔體汙染嚴重的故障信號；
執行步驟，如果判斷結果為否，則執行上述第一判斷步驟202；
其中，預定基本頻率閾值大於預定基本頻率範圍內的最大值。
在脈衝的基本頻率超過最大範圍時，說明電子俘獲檢測器的腔體汙染太嚴重，此時發送故障信號可提醒用戶清洗腔體或者更換放射源，間接改善測量條件，提高測量的準確性。
此外，可以理解，在本發明的各實施方式中，可以通過各種方法檢測ECD的當前基本頻率。例如，基線電壓與脈衝的頻率成正比，因此，可通過監測基線電壓來獲取脈衝的當前基本頻率，因而在一優選例中，在上述檢測步驟201中，通過監測由電子俘獲檢測器的檢測結果所得的色譜的基線電壓，檢測當前基本頻率。
在本發明其他實施方式中，也可以通過其他方式檢測當前基本頻率，如直接監測電子俘獲檢測器電路中的電壓-頻率變換器將電壓轉換後的脈衝頻率。
本發明通過設定對應較高的電子俘獲檢測器靈敏度或者較高的測量結果信噪比的脈衝基本頻率範圍，電子俘獲檢測器能夠自動調整其目標電流的大小，以在電子俘獲檢測器腔體受到汙染或者其他因素影響，致使測量得到的色譜基線升高時，使得測量所得的色譜的信噪比不受影響，保持電子俘獲檢測器較高的靈敏度。即本發明通過設定基本頻率的範圍，來替代現有的手動目標電流設置，無論ECD腔體的汙染狀態如何，都可以以一定的基本頻率來施加脈衝，使得色譜的峰值高度一定，進而使峰值性噪比保持不變或更高，ECD靈敏度不受影響。
本發明的各方法實施方式均可以以軟體、硬體、固件等方式實現。不管本發明是以軟體、硬體、還是固件方式實現，指令代碼都可以存儲在任何類型的計算機可訪問的存儲器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態的或者非固態的，固定的或者可更換的介質等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡稱「PAL」)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱「RAM」)、可編程只讀存儲器(Programmable Read Only Memory，簡稱「PROM」)、只讀存儲器(Read-Only Memory，簡稱「ROM」)、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡稱「EEPROM」)、磁碟、光碟、數字通用光碟(Digital Versatile Disc，簡稱「DVD」)等等。
本發明的第二實施方式公開了一種電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節裝置。圖3是該電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節裝置的結構示意圖。
具體地說，如圖3所示，該電子俘獲檢測器的靈敏度自動調節裝置包括：
檢測單元，用於檢測電子俘獲檢測器中電壓脈衝的當前基本頻率。
第一判斷單元，用於判斷檢測到的當前基本頻率是否超出電壓脈衝的預定基本頻率範 圍，並輸出判斷結果。
生成單元，用於當第一判斷單元的判斷結果為是時，生成調節電子俘獲檢測器的目標電流的調節指令。
調節單元，用於根據調節指令調節目標電流的大小，以供電子俘獲檢測器根據調節後的目標電流的大小調節電壓脈衝的的基本頻率。
在一優選例中，上述生成單元進一步被配置為：
噹噹前基本頻率大於第一預定基本頻率時，生成表示減小目標電流的調節指令；
噹噹前基本頻率小於第二預定基本頻率時，生成表示增大目標電流的調節指令；
其中，第一預定基本頻率大於或者等於第二預定基本頻率，且第一預定基本頻率和第二預定頻率都在預定基本頻率範圍內。
在另一優選例中，上述表示減小所述目標電流的調節指令包括目標電流的幅值減小量，且該幅值減小量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最大值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增；表示增大目標電流的調節指令包括所述目標電流的幅值增大量，且所述幅值增大量隨當前基本頻率與預定基本頻率中的最小值的差值的減小/增大而單調遞減/遞增。。
在另一優選例中，該自動調節裝置還包括以下單元：
第二判斷單元，用於判斷檢測到的當前基本頻率是否大於預定基本頻率閾值；
發送單元，用於在第二判斷單元的判斷結果為是時，發送表示電子俘獲檢測器的腔體汙染嚴重的故障信號；
執行單元，用於在第二判斷單元的判斷結果為否時，控制第一判斷單元執行判斷，以判斷檢測到的當前基本頻率是否超出預定基本頻率範圍；
其中，預定基本頻率閾值大於預定基本頻率範圍的最大值。
在另一優選例中，上述電子俘獲檢測器用於氣相色譜儀中，並且，上述檢測單元通過監測由電子俘獲檢測器的檢測結果所得的色譜的基線電壓，檢測當前基本頻率。
本實施方式是第一實施方式對應的裝置實施方式，本實施方式可與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然有效，為了減少重複，這裡不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用在第一實施方式中。
例如，在圖1所示的ECD中，本發明的實現方式如下：
上述ECD的的靈敏度自動調節裝置為一控制終端，在電子俘獲檢測器輸出測試結果(輸出信號)後，該控制終端的檢測單元通過監測由測試結果所得的色譜的基線電壓來檢 測當前基本頻率，如果第一判斷單元判斷出檢測到的當前基本頻率超出電壓脈衝的預定基本頻率範圍，則生成單元生成調節指令，供調節單元調節ECD目標電流IR的大小，假如當前基本頻率大於預定基本頻率範圍的最大值，則該控制終端的調節單元根據調節指令減小ECD的IR，隨著IR的減小，放大器3將當前脈衝平均電流與減小後的IR的差值放大輸出，ECD中的控制環(未示出)根據該差值，降低電壓脈衝的基本頻率，以使脈衝平均電流與減小後的IR的差值保持預先設定的固定差值。基本頻率降低後控制終端重複上述操作，直至基本頻率落入預定基本頻率的範圍。
需要說明的是，本發明各設備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現，這些邏輯單元本身的物理實現方式並不是最重要的，這些邏輯單元所實現的功能的組合才是解決本發明所提出的技術問題的關鍵。此外，為了突出本發明的創新部分，本發明上述各設備實施方式並沒有將與解決本發明所提出的技術問題關係不太密切的單元引入，這並不表明上述設備實施方式並不存在其它的單元。
需要說明的是，在本專利的權利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。