Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
АЛ = Лмакс A0.
Лмакс и A0 могут быть определены для импульса тока конкретной формы. В спектрометрических измерениях обычно используют «медленные» сцинтилляторы. Высвечивание их характеризуется крутым передним фронтом и экспоненциальным спадом. Используя выражение для импульса тока (1.15) с постоянной высвечивания Tcy определим амплитуду импульса напряжения для идеальной интегрирующей цепи
л
макс
J / ехр (— t/Tc) dt = ITJCbx . (1.29)
Для определения амплитудного значения импульса напряжения, развивающегося на реальной интегрирующей цепи с Xbx=RhCbx, находим операторным методом функцию этого напряжения от времени. Для этого воспользуемся операторным уравнением (1.17) схемы рис. 1.11,6. Записывая операторное выражение для тока детектора (1.15)
получаем уравнение
Ip I (р+ -?-) = -Ubxr{J] + UBX(p)pCBX,
которое решаем относительно UBX(p) и находим оригинал выходного напряжения
f7BX (0 = 77— гГсТвх- [ехр (— ЦТс) — ехр (— //Tbx)] . (1.30)
^BX ^BX
На рис. 1.15 приведены импульс тока и соответствующий ему импульс напряжения; пунктиром показана форма импульса напряжения для иде&льной интегрирующей ячейки. Функция (1.30) имеет максимум при
4- __ ^VrBX Tc
> МЯКЛ - _ Ш •
27
t
Рис. 1.15. К оценке интегрирующего действия входной цепи:
а — импульс тока на выходе ФЭУ сцин-тилляцпонпого детектора; б — форма импульса напряжения на интегрирующей цепи; пунктиром показана форма импульса напряжения для идеальной интегрирующей ячейки
A0ZAuawlотн.ед
Рис. 1.16. Расчетная кривая A0/ IAN&KC = f(Tc/%Bx) для оценки бал* листической ошибки
Подставляя значение /макс в выражение (1.30), находим IT п T1
T1
BX
Ао = JJjl----ъ*—Гехр Ґ—Ibx— 1п_
^bx Tc — Tbx L \ твх Tc
-ехр Zr Гс 1п^)1. (1.31)
\ Tbx I с Tbx J _
Для определения А удобно пользоваться расчетной кривой
Ло/Лмакс = / (TJtbx),
полученной на основании выражений (1.29) и (1.31). Из кривой (рис. 1.16) видно, что постоянную входа R Cbx не следует делать меньше 10 Tc, так как в противном случае резко увеличивается баллистическая ошибка.
Рассмотренный метод оценки интегрирующего действия входной цепи позволяет быстро выбирать необходимые параметры схемы. Так, в сцинтилляционном спектрометре, работающем с кристаллом NaI (Tl) (7^ = 0,3 мкс), сопротивление нагрузки ФЭУ берется равным 0,5 мОм, что при емкости входа 5 пФ> обеспечивает Rh Cbx ^ 3 МКС.
§ 1.3. СОГЛАСОВАНИЕ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ДЕТЕКТОРОВ ИЗЛУЧЕНИЙ С ЭЛЕКТРОННЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
1.3.1. СХЕМЫ СВЯЗИ ДЕТЕКТОРОВ С ЭЛЕКТРОННЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
Снимаемый с сопротивления нагрузки детектора сигнал поступает на вход электронной схемы. В большинстве случаев такой схемой является усилительный каскад. При выборе типа усили-
28
тельного каскада прежде всего руководствуются его входными параметрами. Для обеспечения максимальной амплитуды сигнала входная емкость усилителя должна быть минимальной, а входное сопротивление должно быть больше сопротивления нагрузки; в-этом случае меньше сказывается влияние изменения входного сопротивления на параметры сигйала. Заметим, что в тех случаях,, когда в схему поступает непосредственно ток детектора, входное сопротивление каскада должно быть меньше выходного сопротивления самого детектора.
Связь сопротивления нагрузки Rh с усилительным каскадом может быть как гальванической (рис. 1.17,а), так и через разделительный конденсатор (рис. 1.17,6). В первой схеме сопротивление нагрузки детектора одновременно является элементом усилительного каскада. В данном случае оно подключено к затвору полевого тразистора. Во второй схеме эти функции выполняются разными' сопротивлениями. Выбор вида связи определяется рядом факторов. Так, гальваническая связь конструктивно проще, для ее осуществления требуется меньше деталей. Ho она неприемлема, когда сопротивление нагрузки настолько велико, что нарушается нормальная работа усилительного каскада, либо когда сопротивление нагрузки находится под высоким потенциалом, как это имеет место» в схеме рис. 1.17,6. В последнем случае конденсатор связи Cc должен быть взят с большим запасом по рабочему напряжению и не должен иметь утечек, так как незначительные утечки могут создать ложные сигналы на входе усилительной схемы.
Остановимся на выборе емкости переходного конденсатора Cc-Для этого составим эквивалентную схему входа (рис. 1.17,в). В этой схеме емкость детектора Сд подключена параллельно сопротивлению нагрузки /?н, а емкость входа электронной схемы C3—
Рис. 1.17. Схемы связи детекторов с электронными схемами:
а — гальваническая связь; б — связь через разделительный конденсатор; в — эквивалентна® схема входа при передаче сигнала через разделительный конденсатор; г — обобщенная эквивалентная схема
L
Ce
L
29>
параллельно сопротивлению Rc = Ri 11 /?2. Возможны различные варианты выбора значений элементов схемы. Как правило, схема строится так, чтобы образовавшийся на нагрузке детектора сигнал с минимальными искажениями поступал на вход усилителя. Для этого постоянную времени цепи связи делают больше длительности импульса детектора tu
