Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Из приведенных в § 4.1 примеров видна сущность мето
о о
падении и антисовпадении, а также то, что схема совпадении и' антисовпадений является фактически логическими элементами И и HE (CM. § 3.3) соответственно.
Принцип действия многих схем совпадений И
дений HE, применяемых в вычислительной технике и ядерной электронике, сходен, однако в последнем случае возникает мноп> специфических вопросов, связанных с применением этих схем. Еслгс в вычислительных устройствах на логические схемы приходят сформированные импульсы в определенные, заранее обусловленные моменты времени, то на схемы совпадений и антисовпадений,, используемые в физике, импульсы приходят в произвольные моменты времени и имеют далеко не идеальную, зачастую флуктуирующую форму. Поэтому в экспериментальной ядерной физике для?
схем совпадении и антисовпадении вводят специальные характеристики.
Одна из основных характеристик схем совпадений — время разрешения. Оно определяется как некоторый интервал времени т с
точностью, до которой схема совпадении устанавливает одновременность событий. Время разрешения называют электрическим (т)* если оно характеризует непосредственно схему совпадений, и физическим т', если оно определяет всю установку совпадений в целом, включая детекторы. Точное определение времени разрешения и учет различных факторов, влияющих на него, обычно производят при помощи кривой задержанных совпадений. Для снятия этой зависимости в один из каналов схемы совпадений (рис. 4.10,а) вводят переменную задержку t3 и последовательно при разных значениях задержки определяют число совпадений, возникающих при одновременной регистрации детекторами Дх и Д2 некоторого излучения.
При работе с микросекундными сигналами на схему совпадений поступают хорошо сформированные импульсы и кривая совпадений имеет прямоугольную форму (рис. 4.10,6). Время разрешения в этом случае определяется однозначно. Электрическое и физическое время разрешения здесь совпадают, поскольку флуктуации1 сигналов детектора значительно меньше длительности сформированных сигналов.
В наносекуидной области на схему совпадений могут поступать нестандартные импульсы разных амплитуд с пологими фронтами. Поэтому кривая задержанных совпадений приобретает колоколообразную форму (кривая 1 на рис. 4.10,в). Вследствие временных
206
Схема
совпадении
Счетчик
Дискри-
минатор
CL)
N
1
,1
N
V /
2
6) tJ-
0 в)
г) uA
Рис. 4.10. Схема для снятия кривой задержанных совпадений (а); кривые задержанных совпадений для микросекундных (б) и наносекундных импульсов (в); интегральные амплитудные спектры импульсов на выходе элемента отбора (г)
м амплитудных флуктуаций импульсов кривая задержанных совпадений 2 расширяется и понятия электрического т и физического Tf времени разрешения для обеих схем не совпадают; они могут быть определены математически как половина отношения площади под соответствующей кривой совпадений к ее высоте
Это определение близко к широко используемому определению разрешения как «полуширины» кривой совпадений на половине высоты. Всегда т^т', различие между этими величинами характеризует временные флуктуации в каналах схем совпадений.
Следовательно, время разрешения схем совпадений зависит от формы и длительности поступающих импульсов. Поэтому всегда иадо стремиться к тому, чтобы импульсы были укорочены и усилители не вносили дополнительного их затягивания. Время разрешения схем совпадений зависит также от инерционности элементов отбора совпадений, что тесно связано с коэффициентом отбора схем совпадений, являющимся также важной характеристикой этих схем. Дело в том, что на выходе схем совпадений сигналы возникают не только тогда, когда происходит совпадение на всех л входах, но и в том случае, когда сигналы поступают одновременно на часть входов, причем амплитуда ложного сигнала тем больше, чем на большем числе входов наблюдается совпадение.
Коэффициент отбора р показывает, во сколько раз амплитуда выходного сигнала №> при наличии совпадений на всех п входах
(4.4)
(4.5)
207
больше амплитуды выходного сигнала при совпадении на п—1 входе (?/(и-1>) 7
р = U(n) IUin-xK / (4.6)
Работа схем совпадений характеризуется также чувствительностью и эффективностью. Чувствительность определяется минимальной амплитудой совпадающих импульсов, /которые регистрируются. Эффективность показывает, какая часть совпадающих импульсов регистрируется схемой. Эффективность схемы совпадений в большей степени определяется амплитудным спектром импульсов на выходе элемента отбора. ЭтДг спектр может быть снят при изменении порога срабатывания/дискриминатора, стоящего после схемы отбора. Для схем мик^осекундного диапазона спектр имеет плато (кривая 1, рис. 4.1Q,a), поэтому практически все совпадения могут быть зарегистрированы. Спектр импульсов схем наносекундного диапазона (кривая 2, рис. 4.10,г) показывает, что всегда неизбежны потери части совпадающих импульсов. Потери уменьшаются с понижением порога срабатывания дискриминатора.
