Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
п
Выход дискриминатора.
Рис. 5.1. Простая дискриминация пульсов по амплитуде
Рис. 5.2. Амплитудные спектры: интегральный (а) и дифференциальный (б)
S) А
9* 259
фически, дифференцируя последний. Для этого в двух соседних точках интегрального спектра (рис. 5.2,а) определяется отношение
J^L = ..J1 "Iп т Подобный метод получения дифференциального АЛ At —А"
спектра связан с длительными расчетами, требует повышенной стабильности порога срабатывания дискриминаторов и, что самоа неприятное, необходимо вести измерения и - гегрального спектра с очень большой статистической точностью. I этом нетрудно убедиться.
Для некоторой точки интегрального спектра (полагаем, что имеет место пуассоновское распределение) ожидаемое отклонение от действительной величины равно Vn , где п — число импульсов, регистрируемых дискриминатором. Относительное отклонение равно "]/п In. Чтобы относительное отклонение не превышало 1 %, достаточно в каждой точке регистрировать примерно IO4 импульсов. Однако в получаемом графическим способом дифференциальном спектре каждая точка определяется вычитанием результатов двух разных измерений п' и п". Для нее ожидаемое отклонение равно Vft' + п" и соответственно относительное отклонение Yn* jT п”/ (п'—п"). Поскольку п'—«"<л, то относительное отклонение точек дифференциального спектра значительно больше, чем у интегрального спектра. Чтобы эти отклонения не превышали 1 %, интегральный спектр должен быть измерен с очень большой точностью: для каждой его точки должно быть зарегистрировано примерно IO6 импульсов. Естественно, такие измерения требуют много времени и высокой стабильности порогов дискриминатора. Поэтому расчетный способ получения дифференциального спектра применяют редко.
Для непосредственного получения дифференциального амплитудного спектра разработаны специальные приборы — одноканальные и многоканальные дифференциальные амплитудные анализаторы.
Одноканальный амплитудный анализатор регистрирует все импульсы, амплитуды которых превышают некоторый нижний порог tArop.H и не достигают верхнего порога ?/Пор.в (Рис- 5.3). Разность ^пор.в—С/порн=^к называют шириной канала амплитудного анализатора. При снятии дифференциального спектра ширину канала Uk сохраняют неизменной, меняют только его положение. Так,
первое измерение ведут при ?/пор.н=0; второе —
При C/jjop.HUK\ третье при t/nop.ii=:2 Uk. Все измерения проводят в течение одинаковых интервалов времени; когда интервалы неодинаковы, результаты нормируют. Число отсчетов в каждой
260
Положение канала
илор.в Упор, н
Рис. 5.3. Измерение дифференциального амплитудного спектра
точке спектра должно быть таким, чтобы относительное статистическое отклонениеі/я/я не превышало допустимого значения, например 1 %. .!
Нетрудно видеть, что во время измерений одноканальным анализатором регистрируется лишь небольшая часть им-пульсов, их амплитуды лежат в пределах канала (Uuopji^. A^UU0V,B), все остальные теряются. Когда исследуются слабые эффекты или короткоживущие изотопы, 'применяют многоканальные амплитудные анализаторы. В многоканальном анализаторе регистрация возможна в любом из N каналов с шириной Uk. Обычно каналы устанавливаются так, что их нижние пороги соответственно равны О, UK9 2UК9 3 Uk и т. д.
Существуют разные типы многоканальных анализаторов. Необходимое число каналов этих приборов определяется в основном энергетическим разрешением детекторов. Так, для работы со сцинтилляционными детекторами применяют анализаторы с числом каналов порядка 100—200, в то время как для использования высокого энергетического разрешения полупроводниковых детекторов требуются приборы на несколько тысяч каналов.
Малоканальные анализаторы, предназначенные в основном для предварительной селекции сигналов и грубой оценки спектров, имеют пороговые дискриминаторы и индивидуальные регистраторы. Прецизионные многоканальные устройства конструируют, как правило, с аналого-цифровыми преобразователями и запоминающими устройствами или ЭВМ.
§ 5.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ
Интегральные дискриминаторы — пороговые приборы; они срабатывают— выдают на выходе импульс, если амплитуда входного сигнала превышает определенную величину Unoр, называемую порогом срабатывания. У простейших дискриминаторов импульс на выходе не формируется и зависит от входного сигнала, в более сложных схемах выходной импульс стандартизуется. Интегральные дискриминаторы можно разделить на две основные группы: дискриминаторы импульсов напряжения и дискриминаторы импульсов тока. Первые применяют при работе с линейными усилителями, вторые — часто включают на выход ФЭУ сцинтиллянион-ных детекторов, выдающих импульсы тока.
5.2.1. ДИСКРИМИНАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Диодные дискриминаторы. Работа диодного дискриминатора основана на резком изломе диодной характеристики Ia = f(Uак). Импульсы, амплитуды которых превышают точку излома характеристики, вызывают анодный ток и проходят на выход схемы (рис. 5.4,а, б). Порог дискриминации устанавливается с помощью смещающего напряжения. Качество дискриминации определяется тем, насколько резкий излом имеет вольт-амперная характеристика диода. Идеальной характеристики диоды не имеют: переходная об-
