
- •Методы отбора событий
- •Теоретическая часть
- •1.1. Отбор событий в экспериментах по ядерной физике.
- •1.2. Стандарты на уровни сигналов
- •1.3. Интегральный дискриминатор
- •1.3. Дифференциальный дискриминатор
- •1.4. Линейная схема пропускания.
- •1.5. Задержка аналоговых и логических сигналов.
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Рабочее задание
- •3.1. Ознакомление с установкой
- •3.2. Изучение работы электронных модулей дискриминатора, усилителя с задержкой, формирователя логических сигналов
- •3.3. Изучение линейной схемы пропускания
- •3.4. Исследование характеристик амплитудного анализатора с предварительным отбором событий
- •3.5. Исследование характеристик системы из двух детекторов.
- •3.6. Дополнительное задание.
1.5. Задержка аналоговых и логических сигналов.
Для синхронизации работы установок, содержащих детекторы разного типа и большое количество электронных устройств, часто возникает необходимость задержки сигналов. Задержка на малые интервалы времени (~1-100 нс) обычно осуществляется с помощью кабельных линий задержки. Задержка кабеля составляет 4-5 нс/м, при большом числе каналов такие задержки могут занимать значительный объём установки, однако для задержки коротких сигналов с детекторов с требованием минимального искажения формы импульсов альтернативы кабелю нет.
Задержка логических сигналов осуществляется просто применением одновибраторов, запускаемых входным импульсом, который надо задержать. Длительность импульса одновибратора регулируется и устанавливается равной требуемому времени задержки, по заднему фронту импульса одновибратора запускается выходной формирователь, сигнал с которого получается идентичен входному, но задержан. Диапазон задержки может быть от ~10 нс и до любой требуемой величины.
В диапазоне нескольких микросекунд используются линии задержки, состоящие из дискретных индуктивностей и емкостей. Такие линии задержки имеют высокое входное сопротивление (несколько сотен Ом), поэтому для эффективной работы их в установке с соединительными кабелями обычно используются электронные модули, называемые «усилитель с задержкой». Такие модули состоят из линии задержки на сосредоточенных элементах (LC-цепочках), на входе и выходе которой стоят усилители с характерным волновым сопротивлением, чтобы исключить отражения. Времена задержки (обычно до 5 мкс) могут регулироваться ступенчато.
В последние годы началось производство линий задержки на LC-цепочках в диапазоне единиц-десятков наносекунд, однако фронт выходного сигнала таких устройств затягивается на величину, близкую к длительности задержки, поэтому применение их ограничено.
2. Описание экспериментальной установки
Экспериментальная установка состоит из двух сцинтилляционных детекторов, высоковольтного блока питания, крейта КАМАК с электронными блоками в соответствующем стандарте и амплитудного анализатора на базе персонального компьютера.
Сцинтилляционные детекторы идентичны, каждый состоит из фотоумножителя ФЭУ-143 и кристалла NaI(Tl) размером ø8х8 см. Питание обоих ФЭУ осуществляется с помощью одного блока высокого напряжения БНВ2-95 и разветвителя.
Спектрометрические усилители (Polon 1101 – Activ filter amplifier) – 2 шт. - используются для усиления сигналов с ФЭУ, коэффициент усиления, который может изменяться ступенчато от 10 до 640 и плавно с коэффициентом 1:3, подбирается с учетом того, чтобы сигналы на выходе не превышали 10 В (это диапазон анализатора импульсов на входе 2) и были примерно равны для обоих ФЭУ. Время интегрирования устанавливается примерно равным сигналу с детектора - 1 мкс.
Универсальный дискриминатор (Polon 1201 Single channel analyzer) – исследуемый электронный модуль. Данный дискриминатор может работать в трёх режимах:
- интегральный дискриминатор (integral);
- дифференциальный дискриминатор с независимыми порогами (independent);
- дифференциальный дискриминатор с окном (window).
Необходимый режим работы может быть выбран с помощью соответствующих клавиш переключателя. Пороги дискриминатора регулируются с помощью многооборотных потенциометров с лимбом: LL – для интегрального дискриминатора и нижнего порога дифференциального дискриминатора, UL – для верхнего порога дифференциального дискриминатора и для ширины окна. Полярность входного и выходных импульсов показана на передней панели возле соответствующих разъёмов.
Данный блок позволяет задерживать выходной импульс (потенциометр delay) и использовать внешний управляющий строб-импульс (эти функции в данной работе не применяются - кнопка управления строб-импульсом должна быть нажата – режим int).
Формирователь логического импульса с задержкой – (Polon 1401 – Logic shaper and delay) – предназначен для формирования логических импульсов по длительности и их задержки. Входной импульс может быть как TTL – положительный и отрицательный, так и NIM. Выходной импульс с верхнего разъёма в стандарте TTL формируется по длительность верхним потенциометром и соответствующим клавишным переключателем (зона DELAY). Средний выходной импульс задерживается на величину, установленную в зоне DELAY, и формируется по длительности регулировками в зоне WIDTH, нижний импульс в стандарте NIM формируется с задержкой, устанавливаемой в зоне DELAY.
Усилитель с задержкой (ORTEC 427A – Delay amplifier) - исследуемый модуль предназначен для согласования времени поступления импульсов. Задержка изменяется ступенчато с шагом 0,25 мкс.
Линейная схема пропускания (Polon 1105 Linear gate) - исследуемый модуль предназначен для регистрации только тех импульсов, которые выделены схемой отбора. Входной импульс может быть положительным (вход NONINV) или отрицательным (вход INVERT). Модуль может работать в режиме открывания или закрывания на время длительности положительного импульса на входе GATE (соответственно, режимы OPEN или CLOSE задаются двойными переключателями).
Радиоактивный источник – Со-60 - испускает практически одновременно два гамма-кванта с энергией 1,17 и 1,33 МэВ и предназначен для создания спектра амплитуд с детекторов для исследования электронных модулей и детекторной системы.
Амплитудный анализатор на базе персонального компьютера АА-ПК предназначен для измерения амплитудных спектров импульсов. Подробное описание и инструкция по работе с данным устройством прилагается к описанию лабораторной работы “Спектрометрический усилитель”.
Осциллограф предназначен для измерения параметров импульсов.