Измерительная аппаратура

В данной работе представлена следующая измерительная аппаратура:

1. Генератор прямоугольных импульсов.

2. Двухвходовой формирователь Ф-102.

3. Пассивный блок линии задержки ЗП-55.

4. Двухвходовая схема совпадения СС-103.

5. Два блока питания электроники.

6. Пересчетный прибор (девятидекадный) П-31

Рассмотрим более подробно работу этих схем:

1. Генератор прямоугольных импульсов на входе выдает прямоугольные импульсы регулируемой длительности с частотой от 3 до 10 кГц. Его можно использовать для проверки работы тракта: формирователь, схема совпадения, пересчётный прибор, а также при включении импульсного световода для проверки работы тракта: фотоумножитель, формирователь, схема совпадения, пересчётный прибор. В этом случае импульсный световод “заменяет” источник ядерного излучения, сцинтиллятор и световод.

2. Двухвходовой формирователь (Ф-102) пропускает только те импульсы с анода фотоумножителя, амплитуда которых превышает некоторое определенное значение (некий порог). Для формирователя Ф-102 этот порог равен 100 мВ. На входе формирователя мы имеем стандартные сигналы амплитудой 0,7 В и длительностью 5 нсек или 15 нсек в зависимости от положения переключателя на передней панели формирователя.

3. Двухвходовая схема совпадений (СС-103) представляет собой такое устройство, при котором импульс на входе появляется только тогда, когда определённые сигналы одновременно приходят на каждый из двух входов. Импульсы регистрируются как одновременные, если промежуток времени между соответствующими точками импульсов меньше -разрешающего времени совпадений. Разрешающее время схемы совпадения СС-103 регулируется переключателем на передней панели схемы. Амплитуда результирующего импульса на выходе схемы совпадения составляет 0,7 В.

4. Пассивный блок линии задержек (ЗП-55) служит для выравнивания по времени одного сигнала относительно другого. Например, в схеме совпадения важно, чтобы два сигнала приходили одновременно.

Полезно знать, что на длине кабеля 1 м сигнал запаздывает на 5 нсек (5*10^-9).

5. Пересчетное девятидекадное устройство (П-31) предназначено для расчета числа импульсов.

Проведение эксперимента

Зарегистрируем поток космических заряженных частиц, падающих вертикально на Землю. Для того чтобы задать направление падающего потока частиц необходимо два сцинтилляционных счетчика, разнесенные на некоторое расстояние друг от друга. На рисунке приведена блок-схема установки для проведения этого эксперимента:

1- Сцинтилляционные счетчики.

2 - Высоковольтный стабилизированный источник.

3 - Формирователи.

4 - Схемы совпадения.

5 - Пересчетное устройство.

Заряженная частица (-мезон) проходит через вещество сцинтиллятора счетчиков. На выходе фотоумножителей возникает импульсный сигнал, который фиксирует факт прохождения заряженной частицы через наши детекторы. Но здесь не надо забывать, что в фотоумножителе существует вторичная эмиссия и, если даже фотоны (-кванты) вообще не попадают на фотокатод, то за счет эмиссии вторичных электронов с динодов на выходе фотоумножителя всё равно появляются сигналы, амплитуды которых могут быть как ниже, так и выше порога срабатывания формирователя. Обычно на фотоумножителе выбирают такое рабочее напряжение, при котором “шумовой” сигнал с фотоумножителя через формирователь на пересеченную схему не превышает по частоте 0,5-1 кГц. При таком режиме достаточно сложно отличить одиночные сигналы от частиц (хотя их амплитуда много больше "шумовой") поэтому и необходима дополнительная электроника.

Включаем электронику и пересчетное устройство. Сигналы с фотоумножителей кабелем РК-50-1,5 посылаем на входы формирователей. Сформированные сигналы с входов формирователей посылаем на входы схемы совпадения. Режим совпадения устанавливается переключателем в положение 2. В положении 1 схема совпадения работает как сумматор. И, наконец, с выхода схемы совпадения посылаем сигналы на пересчетное устройство для подсчета импульсов. Все соединения проводятся кабелем РК-50, причем длины кабелей с одного и другого фотоумножителя должны быть одинаковы, иначе необходимо вводить схему задержки, чтобы выровнять сигналы на входе схемы совпадения. Для получения результата необходимо провести серию (5 – 10) измерений по одной минуте и вычислить среднее значение , гдеn_i – число импульсов за 1 минуту в i-ом измерении, N – число измерений.

При выполнении работы сначала необходимо собрать всю схему, убедиться в правильности, только потом подать высокое напряжение на оба фотоумножителя от высоковольтного источника. Рабочее напряжение на фотоумножителях равно 1,1 – 1,2 кВ.

При подсчете импульсов датчики нужно положить сцинтилляторами друг на друга. Если детекторы разнести, пересчетное устройство должно показывать нулевое значение, так как совпадений на СС-103 нет.