Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Независимо от типа нейтронного источника и способов модуляции нейтронного потока практически всегда необходимо иметь псевдослучайную последовательность электрических импульсов. Такая последовательность необходима для управления модулято-
318
Сумматор
і X I-
П П П
Выход
Рис. 6.17. Генератор псевдослучайной последовательности на сдвиговом ре-гистре
рами или прерывателями нейтронных источников и вычислительными устройствами — корреляторами, обрабатывающими результаты измерений.
Для получения псевдослучайной последовательности импульсов обычно используют электронные генераторы, выполненные на сдвиговом регистре. В таком устройстве осуществляется операция, аналогичная делению единицы на неприводимый полином некоторой степени d.
Сдвиговый регистр аналогичен по своему действию разомкнутой кольцевой пересчетной схеме (рис. 6.17). Он выполняется из d триггеров, каждый из которых может принимать два состояния:
О или 1. Введенная в регистр каким-либо способом информация продвигается слева направо под воздействием тактовых импульсов.
В генераторе псевдослучайной последовательности выходы двух триггеров в конце регистра связаны с сумматором по модулю 2, с выхода которого обратная связь замыкается на вход регистра. Сумматор подключают к определенным выходам триггеров; его действие описывается следующими логическими операциями
0 + 0 = 0; 1 + 1= 0; 1+0=1; 0+1 = 1.
Псевдослучайная последовательность импульсов в виде циклического кода снимается с одного из триггеров регистра, например с последнего. Если период тактовой серки равен Дт, то цикл последовательности T содержит п этих периодов п = (2d—1).
Таким образом, длительность цикла псевдослучайной последовательности определяется числом ячеек сдвигающего регистра. В цикле, получаемом на выходе схемы рис. 6.17, укладываются 1023 интервала.
Импульсы генератора псевдослучайной последовательности имеют прямоугольную форму; они могут непосредственно использоваться, например, для модуляции ускорителя. После усиления ими можно управлять системой, отклоняющей пучок электростатического ускорителя, или поджигать дугу циклотрона.
В том случае, когда псевдослучайная последовательность импульсов необходима для вычисления взаимно корреляционной функции, используется такой же генератор, но период управляющей серии, который определяет элементарный интервал At, уста-
3191
навливастся обычно другой. Он задается вычислительным устройством, на котором ведется обработка.
Псевдослучайную последовательность электрических импульсов с небольшой длиной кодов можно получить и при помощи линий задержки. Такой генератор сравнительно прост; его рационально применять для создания последовательностей с малыми (меньше IO-7 с) элементарными интервалами, а также для формирования импульсов больших амплитуд, управляющих, например, модулятором пучка ускорителя.
В корреляционных нейтронных спектрометрах с механическими прерывателями псевдослучайная модуляция нейтронного потока осуществляется вращающимися заслонками. В одном из вариантов такого спектрометра ротор прерывателя выполнен в виде массивного цилиндра, по краю которого сделаны радиальные щели. Положение этих щелей и их ширина соответствуют циклу псевдослучайного распределения. При вращении ротора коллимированный нейтронный пучок либо свободно проходит через щели, либо поглощается и рассеивается массой диска.
В другом варианте спектрометра прерыватель выполнен в виде тонкого диска из алюминиевого сплава (AlMg?) диаметром 0,5 м, по периферии которого наклеены пластинки СсігОз, сильно поглощающие нейтроны. Ширина этих пластинок и их расположение также соответствуют псевдослучайному распределению.
Механические прерыватели — сложные и дорогостоящие устройства. Они требуют высокой точности изготовления и наличия специальных следящих устройств лпя поддержания стабильной скорости вращения. Поэтому вполне естественно, что ведутся поиски других методов модуляции нейтронного пучка, лишенных указанных недостатков.
Прирцигі импульсного поворота спина поляризованных нейтронов с успехом <был использован в нейтронном корреляционном спектрометре по времени пролета. Прерыватель такого спектрометра состоит из двух намагниченных монокристаллов C0 (8 % Fe), между которыми установлена высокочастотная катушка. Монохроматический пучок нейтронов отражается первым кристаллом — поляризатором и, пройдя через катушку, падает на второй кристалл — анализатор. В том случае, когда через катушку не течет высокочастотный ток, нейтронный пучок отражается от монокристалла-анализатора и падает на образец. При подаче высокочастотного поля поляризация нейтронов изменяется и пучок не достигает образца.
В описываемом прерывателе создается переменное магнитное поле с частотой 1 МГц. Электронная система питания высокочастотного контура, в который входит катушка прерывателя, обеспечивает быстрое нарастание поля за время 2 мкс.
Другой тип прерывателя основан на способе модуляции нейтронного пучка, дифрагирующего на магнитном кристалле. Здесь используется чисто магнитное отражение нейтронов от кристалла литиевого феррита, намагничиваемого импульсными полями примерно 2 кЭ. Длительность нейтронных импульсов состав-ляет 10—15 мкс при времени нарастания и спада 3 мкс. Полученное максимальное соотношение эффект — фон достигает 25.
