Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
пролета нейтроном расстояния / от прерывателя до детектора равно
198
t = I ~[/т/2Е
1
2 J
7
.4
6
і
8
clJ
Ж
t
t
n
(E)
Рис. 4.3. Нейтронный спектрометр с механическим прерывателем (а), временные диаграммы (б) и временной (энергетический) спектр (в):
1 — защита реактора; 2 — пучок нейтронов; 3 — магнитная головка; 4 — исследуемый образец; 5 — механический селектор (прерыватель); 6 — вакуумная труба; 7 —временной анализатор; 8— детектор
Длину пролетной базы делают равной от нескольких метров до нескольких сотен метров, и время пролета нейтронов малых и средних энергий охватывает очень широкий диапазон — от десятых долей микросекунды до десятков миллисекунд. В спектрометрах быстрых нейтронов (см. § 4.4) измерения ведутся в наносекундной области.
Таким образом, в спектрометрах по времени пролета после каждой нейтронной пачки детектором регистрируются последовательно нейтроны разных энергий. Измеряя число нейтронов, зарегистрированных в отдельные интервалы времени tK, n=f(t) (рис. 4.3,6), нетрудно определить энергетический спектр нейтронов n-=f{E) (рис. 4.3(,в), прошедших через селектор или исследуемый образец. В данном случае используется метод временной селекции: события регистрируются в течение определенных интервалов времени /к, называемых временными каналами.
Если такие измерения ведут в одном временном канале, занимающем последовательно определенные положения на временной шкале, то предназначенные для этих целей устройства — временные анализаторы называют одноканальными. Если же одновременно ведут регистрацию в нескольких каналах, анализаторы называют многоканальными. В тех случаях, когда загрузки сравнительно велики и есть вероятность регистрации нескольких событий в канале за рабочий цикл, применяют многоканальные временные анализаторы — селекторы с числом каналов не более 100.
При большем числе каналов и относительно малых загрузках метод временной селекции, как правило, заменяют измерением интервалов времени между началом цикла и моментом регистрации частицы; результаты измерений сортируются так, что окончательно находится распределение событий во времени n=f(t).
Для исследования временных распределений в зависимости от временного диапазона, загрузки и необходимой точности измере-
199
ний применяют различные методы. Исследования в наносекундной области и при малых загрузках обычно выполняют методом задержанных совпадений и косвенными методами измерения интервалов времени. В микросекундной и миллисекундной областях чаще применяют методы временной селекции и непосредственного кодирования временных интервалов. Как правило, кодирующие устройства входят в состав многоканальных временных анализаторов с устройствами памяти или работающих на линии с ЭВМ.
§ 4.2. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ДЕТЕКТОРОВ
ПРИ ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ
Точность временных измерений определяется как электронными методами и приборами, так и датчиками временной информации— детекторами. Известно, что одни детекторы имеют хорошие временные характеристики (например, время нарастания сигналов у сцинтилляционпого детектора достигает IO-10 с), у других — временные характеристики значительно хуже. Так, время нарастания ионизационной камеры порядка IO-6 с. Форма сигналов детекторов зависит от места попадания частицы или кванта в детектор, типа излучения и т. д. Поэтому в зависимости от исследуемого временного диапазона надо выбирать определенный тип детекторов и применять разные способы формирования сигналов.
4.2.1. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТОЧНОСТЬ ВРЕМЕННЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
Импульс, снимаемый с нагрузки детектора излучений, определяет с некоторой погрешностью момент регистрации частицы или кванта. Момент детектирования совпадает с началом нарастания импульса (рис. 4.4), а срабатывание электронной схемы соответствует определенной амплитуде сигнала, превышающей порог срабатывания [/пор. Поэтому выходной сигнал электронной схемы дискриминатора задержан на некоторое время /3 относительно момента детектирования tc. Для работы схем совпадений временных анализаторов и других приборов важно, чтобы момент и, который будем называть моментом привязки, был постоянным для поступающих сигналов. Однако имеется ряд факторов, приводящих к его нестабильности.
Дрейф — медленные уходы момента привязки, связанные с изменением параметров как детектирующего, так и электронного дискриминирующего устройств. Чаще всего дрейф вызывается значительными изменениями температуры. Его
200
Рис. 4.4. Зависимость временной привязки от амплитуды импульсов
следует учитывать при измерении длительных интервалов. При измерении малых интервалов дрейф не вносит существенных погрешностей.
Размытие, или «гуляние», момента привязки вызывается амплитудным разбросом импульсов. Влияние амплитудного разброса показано на рис. 4.4. От импульсов большей амплитуды дискриминатор срабатывает раньше tu чем от импульсов меньшей амплитуды t2. Наблюдаемое размытие больше для сигналов, амплитуды которых близки к порогу срабатывания дискриминатора.
