Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
97
шш
ті
Рис. 25. Принципиальная схема усилительного каскада
никовые диоды и триоды, резисторы, конденсаторы, электронно-лучевые трубки и т. д. Но в отличие от приемников и телевизоров, рассчитанных на работу с электрическими колебаниями синусоидальной формы в пределах относительно узкой полосы частот, приборы ядерной электроники предназначены для работы с электрическими импульсами. Рассмотрим на примере ламповых схем принципы работы основных типов измерительных электронных устройств (полупроводниковые схемы работают аналогичным образом, но протекающие в них процессы несколько сложнее).
Усилители - приборы для увеличения амплитуды электрических импульсов и их мощности. Работа усилителей основана на том, что слабый электрический сигнал, поступающий на сетку радиолампы (рис. 25), очень сильно влияет на протекающий через лампу ток. В результате в такт с изменением напряжения на сетке лампы изменяется напряжение и на ее аноде, но в гораздо большей степени. Передав усиленный таким образом импульс с анода первой лампы через конденсатор на сетку второй лампы, можно усилить его еще больше. Современные многоламповые усилители позволяют усиливать импульсы напряжения в сотни тысяч раз, что вполне достаточно для дальнейшей работы с ними.
Счетные устройства. Наиболее простым счетным прибором, отмечающим число возникающих импульсов, является механический счетчик. Это небольшая коробочка с двумя циферблатами; внутри нее находятся небольшая катушка и якорек. При поступлении в катушку импульса тока якорек притягивается и перемещает стрелку на одном из циферблатов на одно деление. Когда стрелка сделает полный круг, стрелка на втором циферблате переместится на одно деление. Так как каждый циферблат разбивается обычно на 100 делений, такой прибор может зарегистрировать 10 тысяч импульсов.
Механический счетчик может работать от импульсов амплитудой несколько десятков вольт и длительностью около 0,01 с. Такие импульсы легко получить с выхода обычного усилителя. Однако для нормального функционирования счетчика за 1 с
98
Рис. 26. Принципиальная схема простейшего дискриминатора
должно приходить не более 100 импульсов. В противном случае приходится применять так называемые пересчетные приборы.
Основными элементами этих приборов являются триггеры -специальные электронные схемы, которые могут находиться в одном из двух состояний: либо через них идет ток, либо нет. Переброс триггера из одного состояния в другое осуществляется приходящим импульсом. Пусть вначале ток через триггер не шел (это состояние мы обозначим цифрой 0). Поступивший импульс перебросит триггер в другое состояние, что может быть отмечено загоранием лампочки с цифрой 1 на панели прибора. Следующий импульс вернет триггер в первоначальное состояние, но при.этом он сам передаст сигнал на следующий триггер и на панели прибора загорится цифра 2. Соединяя определенным образом множество триггеров в одну схему, можно создавать приборы, способные сосчитать сколько угодно импульсов — миллион или даже больше. И, что очень важно, такие схемы отличаются очень высоким быстродействием — они способны считать по миллиону импульсов в секунду.
Дискриминатор. Если в ионизационную камеру или пропорциональный счетчик попадают частицы различных энергий, то, как уже отмечалось, возникающие электрические импульсы имеют, естественно, разные амплитуды. Для того чтобы определить относительное число частиц* каждой энергии, необходимо иметь возможность порознь регистрировать импульсы различных амплитуд. Проще всего эту задачу можно решить с помощью • нехитрого устройства, называемого амплитудным дискриминатором, т. е. "различителем". Работает он следующим образом (рис. 26).
99
На сетку радиолампы через резистор подается постоянное отрицательное относительно катода напряжение U0 — так называемое напряжение смещения. Это напряжение мешает электронам лететь к аноду, в результате чего ток через лампу не идет, т. е. лампа "запирается". Когда на сетку лампы поступит положительный импульс, ее потенциал несколько увеличится. Однако если амплитуда импульса 1 окажется меньше напряжения смещения, то потенциал сетки будет все время оставаться отрицательным, ток через лампу так и не пойдет, а напряжение на ее аноде изменяться не будет. Если же на сетку придет импульс 2 амплитудой, большей амплитуды смещения, то на время действия этого импульса лампа "откроется", т. е. через нее пойдет ток, в результате изменится напряжение на ее аноде. Это изменение напряжения будет передано дальше, и импульс окажется зарегистрированным. Таким образом, дискриминатор пропускает только импульсы амплитудой, превышающей напряжение смещения. Изменяя последнее, можно последовательно определить, сколько импульсов имеют амплитуды выше 5 В, выше 10 В и т. д. Полученные результаты можно изобразить графически, откладывая по оси абсцисс амплитуду импульсов я, а по оси ординат — число импульсов амплитудой выше а. По приведенному на рис.27 графику видно,что число импульсов амплитудой выше S и 40 В почти одно и то же, тогда как импульсов амплитудой выше 45 В почти совсем нет. Отсюда следует, что в эксперименте, в котором получены .приведенные результаты, почти все импульсы имели примерно одинаковые амплитуды, заключенные в интервале от 40 до 45 В.
