Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотренный метод удобно применять при работе спектрометра на импульсном источнике излучения, например на линейном ускорителе. В этом случае реперные световые импульсы генерируются в те моменты, когда нет исследуемого излучения.
Рис. 1.32. Схема стабилизации коэффициента усиления ФЭУ с реперным световым импульсом (а); зависимость интенсивности светового импульса от тока* протекающего через светодиод (б):
1 — генератор импульсов тока; 2 — светодиод; 3 — сцинтиллятор; 4 — усилитель; 5 — источ* пик высокого напряжения; 6 — схема сравнения
46
Рис. 1.33. Стабилизация коэффициента усиления ФЭУ с автоподстройкой по спектральной линии:
а — структурная схема; б — расположение каналов AiA2 и AzAa — дифференциальных анализаторов на спектральной линии; 1 — источник высокого напряжения, 2 — усилитель; 3 — схема сравнения; ДАА1 и ДАА2 — дифференциальные амплитудные анализаторы
Автоподстройка по спектральной линии. Метод стабилизации — универсальный, основан на привязке к спектральной линии вспомогательного— реперного или измеряемого излучения (рис. 1.33,а, б). Импульсы с выхода усилительного тракта сцинтилляционного детектора поступают на два дифференциальных амплитудных анализатора ДАА1 и ДАА2 (см. § 5.3). Эти анализаторы настраиваются так, что один срабатывает от импульсов с амплитудами А\—A2l а второй — от импульсов с амплитудами Л3—А\. Bi схеме сравнения импульсы ДАА поступают на две интегрирующие цепи. В них создаются напряжения, пропорциональные скорости поступления сигналов. В результате сравнения напряжений на интегрирующих цепях вырабатывается сигнал ошибки
( A2 A4 \
А и = кЫщ-^пЛ. (1.47)
\At A3 J
Нормально сигнал ошибки AU = Oi при увеличении или уменьшении коэффициента усиления он становится отрицательным или положительным. Этим сигналом управляется источник высокого напряжения ФЭУ или усилитель. Заметим, что постоянные времени интегрирующих цепей должны быть достаточно большими, чтобы статистические флуктуации не влияли на процесс регулирования.
Рассмотренные аналоговые методы подстраивают усилительный тракт сцинтилляционного детектора и значительно улучшают стабильность его работы. В прецизионных спектрометрических установках* источником дополнительной нестабильности (кроме детектора) является преобразователь аналог—код. В таких спектрометрах применяются цифровые методы стабилизации, при этом стабилизируется весь тракт спектрометра — от детектора до выхода преобразователя аналог — код (см. § 5.9).
47
1.5.3. ПОДАВЛЕНИЕ ШУМОВ ФЭУ
Фотоумножители, как уже отмечалось, — источники шумов. Одиночные тепловые электроны, эмитируемые фотокатодом, так же как фотоэлектроны, вызванные сцинтилляциями, усиливаются умножителем, и на нагрузке создается шумовой сигнал. При регистрации излучений низких энергий амплитуды шумовых сигналов соизмеримы с амплитудами измеряемых импульсов. Поэтому простой амплитудной дискриинацией подавить шумы не всегда возможно.
Исключение шумовых сигналов ФЭУ методом совпадений. Эффективный метод подавления шумов ФЭУ основан на применении схемы совпадений (рис. 1.34,а, б). Детектор состоит из одного сцинтиллятора и двух ФЭУ. Выходы ФЭУ подключены к схеме совпадений, которая срабатывает только в том случае, когда на оба ее входа сигналы приходят одновременно (см. § 4.3). С выходов ФЭУ1 и ФЭУ2 на схему совпадений поступают импульсы, вызванные сцинтилляциями, и импульсы шумов. Импульсы шумов в каждом ФЭУ возникают независимо: между ними нет корреляции— они появляются в разное время, поэтому схема совпадений не срабатывает. Сигналы исследуемого излучения создаются сцинтилляцией, одновременно освещающей фотокатоды обоих умножителей. Поэтому от этих сигналов схема совпадений (ВыхО срабатывает и выдает импульс в момент регистрации излучения.
Отметим, что при большой интенсивности шумов ‘возможны случайные совпадения, которые надо учитывать. Этот вопрос будет рассмотрен в § 4.3.
Сигнал на выходе схемы совпадений свидетельствует только о наличии совпадений и не несет информации об амплитуде исходных сигналов. Рассмотренный метод подавления шумов может быть применен и для амплитудных измерений. При этом импульс схемы совпадений после формирования по длительности (см. пунктир на рис. 1.34,а) используется для открывания схемы пропускания, на которую приходит через линию задержки сигнал с выхода ФЭУ-2. Здесь применяется линейная схема пропускания, и на Вых.2 проходят импульсы
с сохранением их амплитудного распределения, соответствующего исследуемому излучению.
Исключение одноэлектронных шумовых сигналов. Экспериментальные исследования показывают, что основной составляющей
Рис. 1.34. Схема для исключения шумовых сигналов ФЭУ в сцинтилляцион-ном детекторе методом совпадений (а) и пояснительные временные диаграммы (б):
1 — источник; 2 — сцинтиллятор; 3 — схема
совпадений; 4 — формирователь; 5 — схема
пропускания
ФЭУ1 ФЭУ Z
ФЭУ1
ФЭУ2_
Схема
—I Xr
MJ ^ й>3
І——I Ч S , I
I 1-------1 r-J-J--, BbixodZ
Ubfxodl г - 1
