Brevet FR2001666A1 — publié le 19690926

-1- 2001666 La présente invention se rapporte à un circuit électrique et à un procédé pour supprimer l'effet d'un signal électrique indésirable tel que le courant d'obscurité d'un tube photomultipli-cateur. De préférence, le circuit comprend un amplificateur de 5 courant - en - tension muni d'une réaction qui comporte un amplificateur non inverseur et une mémoire. Le procédé pour supprimer l'effet du courant d'obscurité consiste à polariser la mémoire dans des conditions où il n'y a pas de lumière jusqu'à ce que le -potentiel de sortie de l'amplificateur soit amené à zéro au niveau 10 d'entrée et à maintenir la polarisation tout en contrôlant la sortie de l'amplificateur dans des conditions d'éclairement. Même lorsqu'un tube photomultiplicateur se trouve dans une obscurité complète, on peut observer que des courants électroniques passent d'une dynode à une autre. Ces courants augmentent 15 vers l'extrémité anodique du tube de la ûême manière que les courants qui sont produits par de la lumière. Le courant dans le circuit anodique du tube est connu comme le "courant d'obscurité" du tube photomultiplicateur. Ce courant d'obscurité et le bruit qui en résulte pour le tube est particulièrement gênant du fait qu'il 20 constitue d'habitude le facteur critique limitant le niveau inférieur de détection de la lumière. Le courant d'obscurité est constitué en général par des impulsions unidirectionnelles aléatoires produites principalement par émission thermionique. Un procédé pour réduire l'effet du courant d'obscurité con-25 siste à utiliser divers cryostats pour tirer profit de la réduction de bruit aux basses températures. Cependant, il faut maintenir le tube photomultiplicateur à une température déterminée et prendre des mesures pour empêcher l'humidité de se condenser sur la fenêtre du tube. De plus, ce procédé ne permet pas de supprimer complète-30 ment le courant d'obscurité. Un autre procédé consiste à utiliser deux tubes photomultiplicateurs en combinaison avec un circuit d'anti-coïncidence. Ce procédé est basé sur l'hypothèse idéale que les impulsions aléatoires d'un courant d'obscurité dans deux tubes photomultiplicateurs 35 ne se produisent pas au même moment. De ce fait, les impulsions de courant d'obscurité qui coïncident ne sont pas supprimées. A l'aide de la présente invention, on peut réduire ou sup- \ 69 02969 -2- 2001666 primer l'effet d'un signal indésirable tel que le courant d'obscurité d'un tube photomultiplicateur. La présente invention se rapporte à un circuit électrique permettant de supprimer l'effet de la moyenne dans le temps d'un signal indésirable, ainsi qu'à un 5 procédé d'utilisation de ce circuit. Le circuit comprend un premier élément de circuit comportant des bornes d'entrée et de sortie, lequel est destiné à former un trajet conducteur pour ledit signal, et une réaction montée entre les bornes d'entrée et de sortie, cette réaction comprenant une capacité destinée à être pola-10 risée en rapport avec le signal à la borne de sortie de telle sorte que la valeur de la moyenne dans le temps du signal à cette borne de sortie soit réduite ou supprimée. D'autres avantages- et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va 15 suivre, faite en regard du dessin annexé dont la figure unique représente à titre explicatif, mais non limitatif une forme de réalisation préférée de l'invention. Comme le verront facilement les spécialistes, la présente invention peut être utilisée pour supprimer l'effet de la moyenne 20 dans le temps de tout signal électrique indésirable positif ou négatif, quelle que soit la cause ou la source de ce signal. A titre d'exemple, la description qui va suivre va se limiter à la compensation ou à la suppression d'un courant d'obscurité, le courant d'obscurité ayant été filtré et se présentant sous la forme d'un 25 courant continu relativement constant. Sur le dessin annexé, le courant d'obscurité provenant d'un tube photomultiplicateur est appliqué à une borne d'entrée 1 d'un amplificateur de courant - en - tension comprenant un amplificateur opérationnel 2, une borne de sortie 3 et une résistance 4, laquelle 30 est montée aux bornes de l'amplificateur opérationnel 2. La borne d'entrée 1 est maintenue à un potentiel positif déterminé par l'amplificateur de courant - en - tension par l'intermédiaire de la résistance de réaction 4- La tension à la borne de sortie 3 est amplifiée par un ampli-35 ficateur non inverseur, qui est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 5 à la borne de sortie et qui comprend des transistors 6,7,8,9*10,11 et 12. L'émetteur du transistor 6 est polarisé par un BAD ORIGINAL 69 02969 -3- 2001666 diviseur de tension variable 13» par l'intermédiaire d'une résistance 14. le diviseur 13 est à la masse à une extrémité et il est relié à un potentiel positif tel qu'une source à +25 volts 15 par l'intermédiaire d'une résistance 16. la chute de tension aux bor-5 nés du diviseur 13 est limitée par des diodes montées en série 17 et 18 qui sont en parallèle aux bornes du diviseur 13. La sortie du transistor 6 est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 19 au transistor 7« L'amplification du transistor 7 est réglée par la chute de tension aux bornes de la résistance 20 qui est dispo-10 sée entre l'émetteur à +25 volts et la base du transistor. La sortie amplifiée traverse une résistance 21 pour aller aux bases des transistors 8 et 10. Les émetteurs des transistors 8 et 10 sont maintenus à un potentiel d'environ 12,5 volts par l'effet de division de résistances 22 et 23 qui sont montées entre la masse et 15 la source 15 à +25 volts. Lorsque le potentiel des bases des transistors 8 et 10 est supérieur à 12,5 volts, seul le transistor 8 est conducteur. Lorsque ce potentiel est inférieur à 12,5 volts, seul le transistor 10 est conducteur, le collecteur du transistor 6 est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 24 au tr-ansis-20 tor 9 et par l'intermédiaire de la résistance 24 et d'une résistance 25 à la source 15 à +25 volts, le transistor 10 est connecté de la même manière par des résistances 26 au transistor 11 et par des résistances 26 et 27 à la masse, les émetteurs des transistors 9 et 11 sont maintenus à 25 volts et à la masse, respec-25 tivement. Lorsque le transistor 9 est conducteur sous l'action du signal provenant du transistor 8, des condensateurs 28 et 29 sont chargés par l'intermédiaire d'une résistance 30. Lorsque le transistor 11 est conducteur, les condensateurs 28 et 29 sont déchargés 30 par l'intermédiaire d'une résistance 31- Les valeurs relatives des résistances 30 et 31 dépendent de la valeur de la polarisation voulue qui est appliquée au condensateur 28 et 29 et des tensions dfe-limentation. Dans ce mode de réalisation, la valeur de la résistance 30 est égale à environ dix fois celle de la résistance 31. 35 Ceci réduit le décalage de sortie dû au bruit à 1/11 de la source à +25 volts. Dans le mode de réalisation préféré représenté, le circuit comporte une mémoire à court terme, le condensateur 28, qui BAD ORIGINAL 0Î961 -4- 2001666 présente une réponse rapide aux variations du signal provenant de l'amplificateur non inverseur, et une mémoire à long terme, le condensateur 29 en combinaison avec une résistance 38, qui est prédominante par rapport à la mémoire à court terme (le conden-5 sateur 29 présente une capacité plus grande que celle du condensateur 28). La polarisation moyenne des condensateurs 28 et 29 est alors renvoyée à la borne d'entrée 1 par l'intermédiaire d'une résistance 39- La valeur de la résistance 31 doit être relativement importante pour maintenir le condensateur chargé. Une diode 10 32 est montée entre la résistance 39 et le condensateur 29 afin de décharger ce dernier si sa charge devient trop élevée (la diode 32 n'est pas conductrice pendant un bruit aléatoire normal). Le transistor de commande 12 est monté entre les émetteurs et les bases des transistors 8 et 10 afin de bloquer ces derniers. Î5 La base du transistor de commande 12 est connectée à un commutateur manuel 33 par l'intermédiaire d'une résistance 34» Lorsque le commutateur 33 est en contact avec la borne à +25 volts, le transistor 12 est bloqué, ce qui permet aux transistors 8 et 10 d'être alternativement conducteurs en réponse aux variations du courant 20 d'obscurité. Lorsque le commutateur 33 est à la masse, le transistor 12 est conducteur, ce qui bloque les deux transistors 8 et 10. Une résistance 35 est montée entre l'émetteur et la base du transistor 12 afin de garantir sa mise en conduction. Une diode 36 également montée-entre le même émetteur et la même base sert à 25 empêcher 1'amorçage de la jonction émetteur-base du transistor 12 sous l'action de tensions inverses élevées. Une résistance 37» montée entre le collecteur du transistor 12 et la masse, assure une polarisation appropriée du collecteur. En fonctionnement, le courant d'obscurité traverse l'ampli-30 ficateur de courant-en-tension de la borne 1 vers la borne 3« Initialement, le potentiel de la borne 3 est plus élevé que celui de la borne 1. Le signal à la borne 3 est amplifié par les transistors 6 et 7 et il est appliqué aux bases des transistors 8 et 10. En réponse aux variations du courant d'obscurité, les transistors 35 8 et 10 sont destinés à permettre la charge et la décharge des condensateurs 28 et 29 en maintenant le commutateur 33 à la position A de connexion avec la source à +25 volts. Si le signal amBAD ORIGINAL 69 02969 ~5~ 2001666 plifié est supérieur à environ 12,5 volts, le transistor 8 est conducteur, ce gui rend conducteur le transistor 9 et fait charger les condensateurs 28 et 29- Si le signal est inférieur à cette valeur, le transistor 10 est conducteur, ce qui rend conducteur le 5 transistor 11 de manière à décharger les condensateurs. La moyenne des signaux des condensateurs est renvoyée par la résistance 39 à la borne 1. En réglant d'une manière appropriée le diviseur de tensions 13» le courant qui s'écoule entre les condensateurs et la borne 1 est égal à la moyenne du courant d'obscurité. De ce fait, 10 aucun courant ne traverse la résistance 4 de l'amplificateur de courant - en - tension et le potentiel de la borne 3 est égal au potentiel de la borne 1. Lorsque le courant d'obscurité traversant l'amplificateur de courant - en -tension a été supprimé, on amène le commutateur 33 15 à la position de maintien à la masse B et le transistor 12 est conducteur. Ceci bloque les transistors 8 et 10, fait cesser la charge et fait décharger les condensateurs 28 et 29. Du fait que le condensateur 29 présente une capacité beaucoup plus grand§4ue celle du condensateur 28, ce dernier est chargé par la résistance 20 38 jusqu'à la valeur du condensateur 29- La résistance 39 dont la valeur est élevée maintient la moyenne du courant d'obscurité à une faible valeur après que les transistors 8 et 10 soient bloqués . Le tube photomultiplicateur est alors exposé à la lumière. 25 Le courant qui traverse la résistance 4 pour aller à la borne 3-est alors égal à la sortie totale du tube photomultiplicateur diminuée de la composante moyenne du courant d'obscurité. De ce fait, le signal à la borne 3 est proportionnel à la lumière qui tombe sur le tube photomultiplicateur. 30 Comme indiqué précédemment, la.présente invention ne se li mite pas à la suppression de l'effet du courant d'obscurité d'un tube photomultiplicateur, mais on peut l'utiliser pour supprimer ou réduire tout signal électrique indésirable. Il va de soi que la présente invention n'a été représentée 35 et décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 02969 -6- 2001666 BffTOKDICATI(MS 1 - Circuit électrique servant à supprimer l'effet d'un signal électrique indésirable donné qui est relativement constant pendant une période de durée déterminée, circuit caractérisé en 5 ce qu'il comprend un premier élément de circuit comportant une borne de sortie et une borne d'entrée à un potentiel déterminé, ce premier élément du circuit étant destiné à former un trajet conducteur pour ledit signal électrique provenant de la borne d'entrée et allant à la borne de sortie, un moyen d'amplification connecté iO à cette borne de sortie du premier élément de circuit, une capacité^ connectée au moyen d'amplification, ce moyen d'amplification étant destiné à polariser la capacité pendant une première partie de ladite période, et un second élément de circuit monté entre la capacité et la borne d'entrée du premier élément de circuit étant des-15 tiné à former un trajet de passage entre la borne d'entrée et la capacité au moins pendant la seconde partie de la dite période, de sorte que la valeur du signal électrique à la borne de sortie et qui résulte du signal dlectrique donné se trouve réduite au moins pendant la seconde partie de ladite période. 20 2 - Circuit électrique suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le premier élément de circuit est constitué par un amplificateur opérationnel muni d'une réaction par résistance. 3 - Circuit électrique suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'amplification 25 est destiné à charger et décharger la capacité pendant la première partie de ladite période en réponse aux variations du signal électrique donné de telle sorte que la charge de polarisation de la capacité est déterminée par la valeur moyenne du signal électrique donné. 30 4 - Circuit électrique suivant la revendication 3> carac térisé en ce que la capacité comprend une mémoire à court terme et une mémoire à long terme, la mémoire à court terme étant destinée à répondre rapidement auxdites variations et la mémoire à long terme étant destinée à être prédominante de manière à régler la 35 polarisation appliquée à la capacité. 5 - Circuit électrique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la mémoire à court terme est constituée par un 69 02969 ~7~ 2001666 condensateur de faible capacité et la mémoire à long terme par un condensateur de forte capacité combiné avec une résistance. 6 - Circuit électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisé en ce que le second élément de cir- 5 cuit est destiné à former un trajet de passage entre la borne d'entrée et la capacité pendant la.première et la seconde parties de ladite période et que le moyen d'amplification peut être réglé de telle sorte que le potentiel de la borne de sortie peut être réglé de façon à être sensiblement égal au potentiel de la borne d'en-10 trée pendant la première partie de ladite période. 7 - Circuit électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend : un amplificateur opérationnel comportant une borne de sortie et une borne d'en trée à potentiel fixe et déterminé, une résistance de réaction mon- 15 tée entre les bornes de sortie et d'entrée, un moyen d'amplification réglable connecté à la borne de sortie, une capacité reliée au moyen d'amplification, ce dernier étant destiné à polariser cette capacité uniquement pendant la première partie de ladite période, et un moyen résistant monté entre la capacité et la borne 20 d'entrée de l'amplificateur opérationnel, ce moyen résistant étant choisi de telle sorte qu'en réglant le moyen d'amplification réglable, un signal électrique sensiblement égal à la moyenne du signal électrique donné passe entre la borne d'entrée et la capacité pendant ladite période de temps. 25 8 - Circuit électrique suivant la revendication 7> caracté risé en ce que le moyen d'amplification comprend deux transistors connectés ensemble par l'intermédiaire de leur base et par une autre borne de chacun de sorte que ces deux transistors sont rendus alternativement conducteurs et non conducteurs pendant la pre-30 mière partie de ladite période de temps en réponse aux variations du signal électrique donné,et un transistor de commande dont le trajet conducteur formé par son collecteur et son émetteur est monté entre les bases et les autres bornes des deux transistors, ce transistor de commande étant destiné à bloquer ces deux tran-35 sistors pendant la seconde partie de ladite période de temps. 9 - Procédé pour supprimer l'effet d'un signal électrique indésirable donné, qui est relativement constant pendant une pério de de durée déterminée, procédé caractérisé en ce qu'il consiste §AD ORIGINAL, hO ff?969 -8- 7001666 à faire passer le signal électrique donné à travers un amplificateur de courant-en-tension, à polariser au moins un condensateur monté"entre l'entrée et la sortie de cet amplificateur pendant une première partie de ladite période jusqu'à ce que le courant s'é-5 coulant du condensateur vers l'entrée de l'amplificateur soit suffisant pour réduire à zéro le potentiel île sortie de l'amplificateur à son niveau d'entrée, et à maintenir cette polarisation pendant une seconde partie de ladite période. 10 - Procédé suivant la revendication 9» caractérisé en ce 10 que le signal électrique est le courant d'obscurité d'un tube photomultiplicateur. 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