Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
K0 = п<Т)/Тж. (5.13)
290
Для определения живого времени Тж в анализатор вводится дополнительная схема (рис. 5.25), состоящая из времязадаю-щего генератора, схемы пропускания И и счетчика. Схема пропускания управляется схемой блокировки анализатора. Она пропускает импульсы вре-мязадающего генератора, когда открыт вход анализатора, т. е. в течение живого времени. Зная частоту генератора f и показания счетчика т, нетрудно определить живое время:
Тж = m/f. (5.14)
Определение абсолютного значения живого времени не обязательно. Важно только, чтобы каждое измерение производилось за одно и то же время Tm = const. Поэтому измерения ведутся до заполнения счетчика, после чего вход анализатора отключается.
Часто возникает вопрос: какой должна быть частота времяза-дающего генератора? Очевидно, что точность определения живого времени возрастает с увеличением этой частоты. Ho тогда приходится увеличивать емкость счетчика, что невыгодо.
Частоту времязадающего генератора следует выбирать такой, чтобы погрешность в определении живого времени не превышала статистической погрешности в канале. Практически в большинстве случаев в качестве датчика времязадающей частоты может быть использована сеть переменного тока (/ = 50 Гд). Емкость счетчика живого времени должна быть равна IO4—IO5.
Метод измерения с отсчетом по живому времени обеспечиваеі точное «сшивание» спектров в анализаторах с переменным мертвым временем. Однако следует иметь в виду, что в ряде задач большое мертвое время затрудняет проведение измерений. Например, для получения с достаточной статистической точностью спектральной линии малой интенсивности в присутствии других линий с большой интенсивностью требуется много времени. Сократить время измерений в таком случае иногда удается предварительной дискриминацией или селектированием нужной части спектра, что, однако, не всегда возможно. При большом мертвом времени анализатора также возникают неоправданные потери исследуемых событий в измерениях на импульсных ускорителях и реакторах. Поэтому в многоканальных анализаторах применяют схемы быстрого кодирования либо вводят специальные разравнивающие или накопительные устройства, которыми уменьшают эффективное разрешающее время.
Блокировке.
CkcjJi,
Исследуемый. \г
Амплитудный ач п/ и затор
импульс
Вход
гг
Q
“Ч
Ci '-!"tTlHLLK
Генератор ! ’ I
г ' I L
С>їг/i-l UtQ20 ОМени
пропуска ні: я
Рис. 5.25. Схема для измерений с отсчетом по живому времени
10* 291
§ 5.9. ЦИФРОВАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ АМПЛИТУДНОГО СПЕКТРОМЕТРА
Амплитудные распределения измеряют в ядерных экспериментах с различными частицами и детекторами. Для этого создают спектрометрические установки, состоящие из детектора излучений, усилителя сигналов и многоканального амплитудного анализатора 4(см. верхнюю часть рис. 5.26,а). Такая установка является фактически амплитудным спектрометром и может применяться для широкого круга исследований.
Амплитуда сигнала, возникающего на выходе детектора, несет информацию об энергии исследуемого излучения или о других процессах, она должна быть измерена с необходимой точностью и зарегистрирована в соответствующем канале анализатора. Однако дестабилизирующие факторы ограничивают точность измерений. Они воздействуют как па детектор, так и на усилитель и многоканальный анализатор. С некоторыми нестабильностями мы уже знакомы. Так, амплитуда сигнала полупроводникового детектора зависит от напряжения смещения. Поэтому полупроводниковые детекторы используют с усилителями с отрицательной обратной связью по заряду (см. § 2.3). В сцинтилляционных детекторах наблюдается сильная зависимость коэффициента усиления ФЭУ от питающего напряжения, для ослабления которой применяют аналоговую стабилизацию, охватывающую ФЭУ и усилитель.
Источником погрешностей часто является и амплитудный анализатор. В частности, трудно обеспечить высокую стабильность преобразования амплитуды импульса во время и код. Особенно это заметно в приборах, рассчитанных па тысячи каналов.
Действительно, если стабильность коэффициента преобразования всего спектрометра от входа усилителя до выхода кодировщика определять как АК/К, где К — коэффициент преобразования, равный отношению номера канала к амплитуде сигнала, a AK — отклонение коэффициента преобразования, то, для того чтобы по-
спектральной линии (б)
292
грешность измерений не превышала 0,1 ширины канала, в 100-канальном приборе АК/К не должно превышать 0,1 %, а в 1000-канальном— 0,01 %.
Высокую стабильность всего тракта спектрометра можно обеспечить только при помощи цифровой системы стабилизации. Принцип действия цифровой системы стабилизации амплитудного спектрометра поясняется на рис. 5.26,а. Работа стабилизатора основана на привязке к искусственной или естественной спектральной линии. Первая формируется генератором импульсов точной амплитуды, вторая создается дополнительным реперным источником излучения или для этой цели используется одна из линий исследуемого спектра.
Рассмотрим работу стабилизатора с генератором импульсов точной амплитуды. Таким способом обычно стабилизируют тракт полупроводникового детектора. Генератор импульсов точной амплитуды, выполненный на ртутном реле, имеет нестабильность амплитуды импульсов А А/А меньшую, чем допустимое отклонение коэффициента преобразования АА/А<АК/К. Импульсы генератора подаются через небольшой конденсатор ССв~0,1Сд (Сд — емкость детектора) на вход усилителя. Вследствие того что усилитель вносит шумы, а также импульсы генератора имеют некоторый амплитудный разброс, на выходе на дисплее анализатора наблюдается линия конечной ширины (рис. 5.26,6). Эта линия занимает определенное число каналов; ее положение на горизонтальной оси зависит от стабильности всего спектрометрического тракта, включая АЦП анализатора. С увеличением коэффициента преобразования линия сдвигается вправо, а с уменьшением — влево. Для стабилизации положения этой линии, а значит и всего спектра, в схеме используют цифровые «окна» Л и В, на которые поступают коды от АЦП анализатора. Окна представляют собой устройства, осуществляющие сравнение поступающих от анализатора кодов со значениями, лежащими в определенных границах. Эти границы для окна А соответствуют кодам импульсов, регистрируемым в каналах а, а для окна В — в каналах b анализатора (рис.
