Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Схема осуществляет разделение импульсов в широком интервале энергий нейтронов. Минимальная энергия нейтронов, выделяемая из у-фона, равна 80 кэВ.
Сравнение полного и быстрого зарядов, селектированных линейными схемами пропускания. В дискриминаторах формы сигналов для сравнения полного и быстрого зарядов с успехом применяется техника времязависимых фильтров (см. п. 2.4.5). Из сигнала детектора при помощи линейных схем пропускания выделяют в разные интервалы времени его составляющие, а затем сравнивают их. Принцип действия дискриминатора формы с линейными схемами пропускания поясняется упрощенной схемой и временными диаграммами, приведенными на рис. 2.51. Схема имеет один вход; на него поступает сигнал с анода ФЭУ, который запускает управляющий генератор и через линию задержки ЛЗ проходит на вход двух линейных схем пропускания с интеграторами / и II. Задержку линии U выбирают такой, чтобы к моменту поступления сигналов на входы линейных схем пропускания последние были полностью открыты управляющими импульсами длительностью Tx и T2, которые поступают от управляющего гненератора. В течение интервала T11 (25 не) в интегратор / поступает заряд Qb соответствующий быстрой компоненте, а в течение интервала T2 (400 не) в интегратор II поступает заряд Q\ +Q2l соответствующий сумме быстрой и медленной компонент. Эти заряды сохраняются в
114
1
-о п 2
-о Y
-оп+у J
Ч
5
6
Рис. 2.51. Структурная схема дискриминатора формы с линейными схемами пропускания для выделения компонентов заряда (а) и временные диаграммы напряжений в разных точках схемы (б):
/ — линейная схема пропускания и интегратор 1-й; // — линейная схема пропускания и интегратор 2-й; III—управляющий генератор; IV — компаратор; V — селектор
интс'граторах до момента t:u полученные из них нормированные сигналы /Cl Qi и К2 (Qi +Q2) поступают на компаратор (IV)i где и сравниваются. Весовые коэффициенты К\ и K2 подбирают так, что при регистрации 7-кванта /CiQi >/<^2 (Qi + Q2)» а при регистрации нейтрона /CiQi</(2(Qi+ Q2). Разностные сигналы в интервале Tdf выделяются селектором и формируются. В результате с выходов схемы снимаются импульсы, соответствующие зарегистрированным нейтронам (п), 7-квантам (7), а также не дискриминированным сигналам (/г+7).
Один из основных узлов рассмотренного дискриминатора формы — линейная схема пропускания с интегратором. Такая схема должна работать в наносе-кундном диапазоне и обладать хорошей линейностью и стабильностью. Указанным требованиям удовлетворяет схема, приведенная на рис. 2.52. Входной сигнал поступает в эмиттерную цепь Ti и далее проходит в цепь коллектора Г5, если T4 заперт управляющим отрицательным импульсом по базе. Прошедший через Г5 ток интегрируется емкостью С. Напряжение с этой емкости снимается с помощью повторителя на полевом транзисторе T7 и поступает на выход через эмиттерный повторитель Tb.
Высокое быстродействие линейного пропускателя (Ті, T4, Т5) достигается применением схемы токового ключа. Для обеспечения стабильности уровня на входе схемы расположен усилитель на сдвоенных транзисторах T2, T3. Исходный уровень накопительной емкости поддерживается цепью обратной связи по постоянному току, в которую входят дифференциальный усилитель и транзистор T6.
Дискриминатор »формы с линейными схемами пропускания значительно сложнее дискриминатора, в котором селектирование компонентов сигнала ведется /?С-цепями. Однако он имеет высокое быстродействие, обеспечивает идентификацию нейтронов с минимальной энергией 50 кэВ при наличии -у-излучения; его динамический диапазон более 400. Такие устройства выполняются на ин-
115
+ 12 Во
Управляющий¦ импульс
Управление
восстановлением
Дифференци-
альный
усилитель
Выход
о-12 В
Рис. 2.52. Линейная схема пропускания с интегратором для дискриминатора формы, приведенного на рис. 2.51 ,а
тегральных схемах; они легко перестраиваются для работы с другими детекторами.
Сравнение по времени спада сигнала. Непосредственное использование импульсов тока ФЭУ для дискриминации по времени •спада, т. е. по времени высвечивания, не дает хорошего результата, так как для четкого разделения сигналов разных амплитуд их необходимо предварительно дифференцировать, а затем подавать на дискриминатор нуля (см. § 4.2). В этом случае точка пересечения нулевой линии продифференцированным сигналом имеет большие флуктуации из-за относительно высоких флуктуаций мгновенных значений тока ФЭУ. Поэтому 'в дискриминаторах формы импульс тока сначала интегрируется, постоянная времени интегрирующей цепи ти берется больше постоянной времени медленного компонента Tyi (ти>^м), а затем регистрируется момент достижения проинтегрированным сигналом некоторого уровня амплитудного значения (0,8-^-0,9 t/макс) •
Структурная схема дискриминатора формы, основанная на разделении сигналов по времени спада, приведена на рис. 2.53,а. Рассмотрим работу схемы при поступлении на ее вход импульсов тока 'ФЭУ /фэу (рис. 2.53,6) при регистрации нейтронов и 7-квантов; в качестве сцинтиллятора используется стильбен. Импульсы тока сначала интегрируются (ти~2 мкс), затем поступают на формирователь биполярного импульса. Сформированные импульсы имеют различные фронты для п- и 7-сигналов и пересекают нулевую линию в разное время. Они подаются на дискриминатор нуля. В качестве последнего часто используется триггер Шмитта, отрегулированный так, что его порог отпускания соответствует уровню нулевой линии. Импульсы, снимаемые с выхода дискриминатора ну-
