книги из ГПНТБ / Мазин П.Н. Основы ядерной электроники учеб. пособие

§ 4. Схемы счета импульсных сигналов детекторов ядерных излучений

Под ними обычно подразумевают дискретные схемы, наз­ начением которых является регистрация числа импульсов, пришедших от детектора ЯИ за интервал времени Т . Ис­ пользуются также и аналоговые схемы, работающие на прин­ ципе накопления заряда, приносимого сигналом.

Рассмотрим вначале дискретные схемы. Они характери­ зуются разрешающим временем <?• , чувствительностью г , емкостью С • Под разрешающим временем понимают ми­ нимальный интервал времени между входными импульсами,

при котором они фиксируются как раздельные. Под чувстви­ тельностью - минимальную амплитуду входного сигнала, при которой он регистрируется счетной схемой. А под емкостью - максимальное число импульсов, которое может зареги­ стрировать счетная схема без сброса.

Блок-схема дискретного счетного устройства приведе­ на на рис. 6.27 и состоит из нормализатора, пересчетного устройства и регистратора. Назначение нормализатора заключается в формировании импульса строго определенной формы и достаточно большой амплитуды. Регистратор пред­ назначен для регистрации числа N импульсов. Обычно регистратор является инерционным устройством и при вы­ сокой интенсивности импульсов от детектора может "за­ хлебнуться". Как правило, возникает проблема деления частоты приходящих импульсов, что и является задачей пересчетного устройства. Пересчетное устройство (ПУ) характеризуется коэффициентом пересчета

к - ^ ,

370

показывающим, во сколько раз число входных импульсов ^ больше числа выходных импульсов М(ых •

Рис. 6.27

Все многообразие пересчетных устройств можно клас­ сифицировать по принципу построения на

- бинарные (двоичные) ПУ (К =*■2 Ы*)

- аналоговые ПУ, ( К не больше 20);

-декатроны ( К = 10)}

-трохотроны и др.

Под величиной /V подразумевается число ячеек ПУ. В основе большинства ПУ лежит триггер (рис. 6.28),

представляющий собой импульсный генератор с двумя ус­ тойчивыми состояниями и являющийся элементарным пересчетным устройством с коэффициентом пересчета, равным двум. Триггер состоит из двух электронных ключей и

двух цепочек Rt , Ra ,RS ,R 6 прямой и обратной свя­ зи. Допустим, что левая лампа открыта, а правая закрыта. При подаче отрицательного импульса с амплитудой, доста­ точной для закрытия лампы, на вход левой лампы она за­ кроется. Скачок напряжения с ее анода подается через делитель прямой связи на вход правой лампы и открывает ее. Схема перебросилась и зафиксировала приход импульса.

371

Следующий импульс вернет схему в исходное состояние,при этом фиксируется приход второго импульса, а на последую­ щую схему подается выходной импульс. Таким образом,триг­ гер на два входных импульса выдает один выходной им-

Рис. 6.?8

пульс, т .е . производит деление на два. Соединяя тригге­ ры последовательно в количестве, определяемом коэффдаи-

372

ентом пересчета, подучают двоичное пересчетное устройст­ во. Конкретные схемы двоичных ПУ отличаются друг от дру­ га главным образом межячейковыми связями и элементами, на которых собраны ячейки (электронные лампы, полупро­ водниковые приборы, магнитные элементы). На рис. 6.29 по­ казана практическая схема двоичной ячейки, созданной на основе триггера. Разрешающее время схемы около I мк.сек. Она же может быть использована в качестве нормализатора.

Последнее время все чаще применяется десятичное пересчетное устройство, которое можно построить из двоич­ ного путем использования прямой и обратной связи. На рис. б .30 показаны схемы десятичных пересчетных уст­ ройств на триггерах. Рассмотрим принцип действия схемы

"8 + 2 ” .

В исходном состоянии все четыре ячейки находятся в положении, когда все левые лампы закрыты, а правые от­ крыты (строчка 0). Первый входной импульс приводит пер­ вую ячейку в опрокинутое состояние (строчка I ) . Второй выходной импульс возвращает первую ячейку в исходное состояние и приводит вторую в опрокинутое (строчка 2). Аналогично действуют и следущие по порядку импульсы, до седьмого включительно. С приходом восьмого импульса картина меняется. Он приводит последнюю ячейку в опро­ кинутое состояние, делая одновременно с этим вторую ячейку, нечувствительной к импульсам, идущим от первой ячейки. Девятый импульс опрокидывает только первую ячейку, а десятый возвращает первую ячейку в исходное состояние, причем импульс от первой ячейки по прямой связи идет непосредственно на последнюю ячейку, которая возвращается в исходное состояние, выдавая импульс на регистратор. Как видно из рисунка, после прихода десято­ го импульса схема находится в том же состоянии, в ка-

373

3 7 4

ком она была до прихода первого импульса. Таким образом, наличие прямой связи с первой ячейки на четвертую, при­ чем четвертая ячейка может реагировать на приходящие по этой связи импульсы, когда она находится в опрокинутом состоянии, и обратной связи с четвертой ячейки на пер­ вую делает возможным создание коэффициента пересчета, равного десяти.

Кольцевые пересчетные устройства могут иметь любой коэффициент пересчета. Они обеспечивают большую ско­ рость счета и отличаются высокой надежностью и стабиль­ ностью в работе. Недостаток этих ПУ - громоздкость,так как число ячеек в них равно коэффициенту пересчета. Ячейки в ПУ соединены между собою в кольцо, как показа­ но на рис. 6.31. Схема состоит из пяти триггерных яче­ ек, в которых выход правой половины одной ячейки соеди­ няется со входом правой половины следующей ячейки и т.д. Входы всех левых половин ячеек соединены вместе.

На них подаются импульсы отрицательной полярности. Ис­ ходное состояние схемы: у одной ячейки открыта левая половина, у остальных - правая. Приходящие импульсы действуют на открытую левую половину, опрокидывая триг­ гер. При опрокидывании ячейка по цепи прямой связи воз­ действует на следующую, опрокидывая и ее. Таким образом, в кольцевой схеме состояние, отличное от других, после­ довательно смещается на один шаг при поступлении одного импульса.

В ряде случаев вместо громоздких пересчетных уст­ ройств используются устройства, основанные на накопле­ нии конденсатором заряда в результате действие на вхо­ де схемы регистрируемых импульсов (рис. 6.32). Схема строится так, что после действия определенного числа импульсов конденсатор заряжается до некоторой критичес-

376

S) п р о w уточные поугошеним

377

Р а с . 6 .3 1

кой величины, что вызывает срабатывание порогового ус­ тройства. Одновременно с его срабатыванием конденсатор разряжается, и схема возвращается в исходное состояние. Коэффициент пересчета такой схемы равен количеству им­ пульсов, обеспечивающих заряд конденсатора до критичес­ кой величины (рис. б .33). На рис. 6.32 показана схема накопительного пересчетного устройства с использованием параметрической нормализации по схеме с дозирующей ем­ костью. При поступлении импульса на вход схемы конден­ сатор С заряжается в течение времени заряда дозирую­ щего конденсатора. Это приводит к стандартизации коли­ чества заряда, приносимого на емкость с каждым импуль­ сом. Напряжение на выходе схемы определяется формулой

ются декатроны и трохотроны - специально созданные для счетных схем газоразрядные и электронно-лучевые прибо­ ры. Их описание можно найти во многих источниках.

Влияние пересчетного устройства на статистику про­ цесса измерения сказывается двояко: через мертвое вре­ мя ячеек пересчетного устройства и через нарушение не-

378

$

379