Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Во многих экспериментах детектор регистрирует несколько видов излучения. При этом в одних задачах необходимо избавиться от фонового излучения, в других — требуется одновременно вести раздельную регистрацию нескольких видов излучений. Применение в этих случаях радиационной защиты и фильтров не всегда эффективно. Поэтому часто идентификацию частиц и квантов ведут по форме сигналов; применяемые для этих целей устройства называют дискриминаторами формы сигналов. С их помощью можно выделять импульсы детектора, соответствующие опеределенному излучению. Таким путем удается значительно уменьшить 7-фон при регистрации нейтронов, регистрировать у-кванты в присутствии интенсивных потоков заряженных частиц и т. п.
Основная трудность в дискриминации сигналов по форме состоит в том, что формы сигналов различаются мало и необходимо найти критерии, которые позволили бы наиболее точно и быстро их разделять. Форма сигналов в основном характеризуется временами нарастания, спада и общей длительностью. Эти параметры зависят от быстрых и медленных компонентов токов, протекающих через детекторы. Методы дискриминации сигналов по форме основаны на определении соотношений между этими компонентами и измерении их длительности.
2.8.1. РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ
ВРЕМЕНЕМ СПАДА
Сравнение полного и быстрого зарядов, селектированных RC-цепями. Дискриминация сигналов, основанная на сравнении полного и быстрого зарядов, была разработана для сцинтилляционных счетчиков и часто используется для снижения у-фона при регистрации нейтронов. Идея метода поясняется схемой и временными диаграммами, приведенными на рис. 2.50,а и б. На схему дискриминатора формы сигналы поступают с анода и динода ФЭУ. При этом они обрабатываются по-разному. В динодной цепи формируется импульс, амплитуда которого пропорциональна полному числу зарядов пп сцинтилляционого импульса тока, а в анодной цепи— импульс, пропорциональный числу зарядов быстрого компонента тока /2б- В том случае, когда быстрые компоненты импульсов тока у-квантов и нейтронов одинаковы (см. /фэу на рис.
112
\
Рис. 2.50. Разделение сигналов, отличающихся временем спада, путем селекти-ровання зарядов ЯС-цепями:
а — пояснительная схема; б — временные диаграммы; в — принципиальная схема дискриминатора формы; / — формирователь; 2 — сумматор; 3 — дискриминатор; 4 — делитель /Caд‘OS*
а — «V/пУ; 5 — формирователь
2.50,6), сигналы, снимаемые с формирователя в цепи динода, различаются по амплитуде. Сравнивая сигналы на выходах формирователей, нетрудно отделить импульсы нейтронов от импульсов. 7-квантов, т. е. произвести идентификацию излучения.
Чаще всего задача состоит в регистрации сигналов нейтронов' и подавлении сигналов фона 7-квантов. Для этого в схеме дискриминатора сформированный анодный импульс делится в /Caд а раз при помощи делителя. (Здесь /Сад — коэффициент усиления между динодом и анодом ФЭУ, а а=пс fn% .) Поделенные в /Сада раз отрицательные анодные сигналы складываются в сумматоре с положительными динодными сигналами. В результате фоновые сигналы от 7-квантов оказываются практически скомпенсированными^ (см. Ucум на рис. 2.50,6), а сигналы эффекта от регистрации нейтронов создают на выходе сумматора импульс с амплитудой, пропорциональной
а
Реальная схема дискриминатора формы, основанная на сравнении полнога и быстрого зарядов, приведена на рис. 2.50,в. Схема также предназначена для снижения уфона при регистрации быстрых нейтронов. В качестве сцинтиллятора
113:
применяется стильбен. Сцинтилляционный импульс стильбена имеет постоянную ,Времени быстрой компоненты Геб = 6 не. Медленный компонент может быть представлен суммой компонентов С ПОСТОЯННЫМИ Времени Tc M от 0,35 до 10 МКС. При одинаковой интенсивности быстрого компонента медленный компонент имеет в 2 раза большую интенсивность для нейтронов, чем Для у-квантов (см- за~ висимость /фэу=/(0 на Рис- 2.50,6).
Селектирование быстрого и суммарного зарядов7 производится соответственно в цепях анода и последнего динода ФЭУ. Для этого постоянная времени анодной цепи сделана равной /?п.а Cbx= 5-IO-8 с, и постоянная времени последнего динода Rhjk Свх = 5-10“6 с, т. е. выполняется условие
^н.а^вх ^сб и ^н.д^вх ~ ^см»
.и. следовательно, амплитуда импульсов, снимаемых с анодной и динодной цепей, определяется соответственно быстрой и суммарной компонентами сцин-тилляционного сигнала.
На схему сумматора, выполненную в виде двух сопротивлений Ru Rz, ди-.нодный импульс подается непосредственно; анодный импульс предварительно .затягивается диодом Д и интегрирующей емкостью Сж. Затянутый импульс. U3l также поступает на схему сравнения. Элементы всей схемы регулируются так, что на делитель Ri = Rz поступают импульсы примерно одинаковой длительности (см. U3i и Uk для п- и у-импульсов на рис. 2.50,6). Переменным резистором Rn,д добиваются почти полной компенсации импульсов уквантов на входе усилителя (см. Uсум для уимпУльса на рис. 2.50,6). При регистрации нейтронов компенсация нарушается и на выходе схемы возникают положительные импульсы большой амплитуды, которые и поступают на регистрирующее устройство.
