Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
рования ограничивается темповыми токами и, как правило, не превышает нескольких десятков миллисекунд.
Тактовая частота управляющих импульсов определяет скорость ввода данных в устройство памяти или в ЭВМ; потому она должна быть достаточно высокой. Ее предельное значение ограничивается инерционностью процесса переноса зарядов из одной потенциальной ямы в соседнюю. При слишком больших частотах вследствие конечной скорости перетекания часть зарядов остается в потенциальных ямах. Поэтому по мере продвижения заряда к выходу его значение уменьшается. Относительная потеря заряда на каждый такт переноса, вызванная как конечной скоростью перетекания, так и захватом поверхностными или объемными ловушками, характеризуется коэффициентом е. У приборов с поверхностным каналом e=10-4-f-10~3, у приборов с объемным каналом потери меньше и є снижается до 10~5. Тактовая частота у лучших приборов достигает 10 МГц. При этом в ПЗС с объемным каналом, выполненном в виде матрицы 250X200 элементов, уменьшение заряда при считывании в среднем составляет несколько десятых долей процента, а время считывания всей матрицы не превышает 10 мс.
В ядерной физике ПЗС применяют не только в качестве координатно-чувствительных детекторов; с их помощью считывают информацию с искровых и стриммерных камер, а также обрабатывают фотоснимки следов частиц. В экспериментальной установке ПЗС управляется времязадающей схемой, состоящей из тактирующего генератора и счетчиков-делителей. Информация передается в ЭВМ для последующей обработки.
§ 83. СЪЕМ ИНФОРМАЦИИ С ПРОВОЛОЧНЫХ КАМЕР
Проволочные камеры, так же как и координатно-чувствительные детекторы, позволяют непосредственно во время эксперимента (без предварительного фотографирования) получать координаты трека частицы. Высокое пространственное разрешение таких камер и возможность непосредственного считывания координат достигаются дискретной проволочной структурой электродов. Существуют три основных типа проволочных трековых камер: искровые, пропорциональные и дрейфовые. В зависимости от типа камеры и решаемых физических задач применяются разные методы считывания информации.
8.3.1. СЧИТЫВАНИЕ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ЗАПОМИНАНИЕМ
НА ФЕРРИТАХ И ЕМКОСТЯХ
В проволочной искровой камере электроды, образующие искровой промежуток, выполняются из тонких проволочек, взаимноперпендикулярно натянутых в параллельных плоскостях. На все проволочки, расположенные в одной плоскости, подается высокое напряжение; проволочки, находящиеся в другой плоскости, заземляются. При возникновении искры в цепи соответствующей пары проволочек протекают токи, по которым и могут быть установлены координаты регистрируемой частицы. В простейшей проволоч-
37$
ной камере при одновременном образовании нескольких искр возникает неопределенность в нахождении их координат. Ее удается .значительно уменьшить, применяя дополнительную систему проволочек, образующих третью координату.
Запоминание координат в проволочной искровой камере часто выполняется с помощью ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса. Ферритовые кольца образуют плоскую матрицу (рис. 8.14), в которой через каждое кольцо проходит провод, являющийся продолжением соответствующего электрода камеры, а также провода для считывания информации.
В исходном состоянии все ферриты находятся в состоянии 0. В момент возникновения искры ток проволочки переводит соответствующий феррит в состояние 1. Во время считывания в проходящую через все ферриты считывающую обмотку подается ток, переводящий ферриты в состояние 0. При этом ка проводе вывода информации, пронизывающем феррит, находящийся в состоянии 1, образуется сигнал, которым определяется координата трека частицы. Сигнал соответствует определенному номеру шины. Для дальнейшей передачи информации номер электрода преобразуется в двоичную форму и в виде кода поступает в память ЭВМ.
Чтобы уменьшить время опроса ферритовых матриц большой искровой камеры, проволочные электроды группируются (рис. 8.15). В этом случае производится ступенчатый опрос; вначале
374
опрашиваются ферриты групп и после определения группы, в которой произошла регистрация, опрашиваются ее ферриты.
Проволочные искровые камеры с ферритовыми кольцами обладают высокой многоискровой эффективностью и хорошим быстродействием. К сожалению, ферритовые кольца непригодны для работы в магнитных полях с напряженностью выше 50 Э. Поэтому для работы в магнитных полях искровые камеры оборудуют такими элементами памяти, как конденсаторы или запоминающие диоды. Принцип действия искровой камеры с запоминающими конденсаторами поясняется на рис. 8.16. При образовании искры конденсаторы, подключенные к проволочкам, через которые протекают токи, заряжаются. Это соответствует запоминанию 1. Считывание координат и перевод в состояние 0 осуществляются электронным коммутатором. Если в электронном коммутаторе для считывания применяются полевые транзисторы, то можно использовать конденсаторы небольшой емкости, порядка нескольких сотен пикофарад. В этом случае необходимая величина передаваемого искрой заряда на два порядка меньше, чем в ферритовых устройствах.
