Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Заметим, что возможна и другая схсма включения детектора (рис. 1.10,6); в ней ток детектора поступает непосредственно в ¦усилитель тока. Усиленный ток детектора затем интегрируется CR-цепью. В результате на выходе схемы формируется такой же сигнал, как и в основной схеме. Подобные схемы применяются реже, так как непосредственное усиление тока детектора трудно осуществить из-за малой его величины и малой длительности. Схемы с усилителем тока детектора позволяют получить высокое временное разрешение.
1.2.2. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ВХОДА
Основную схему включения детектора излучений (рис. 1.10,а) можно представить в виде эквивалентной схемы, показанной на рис. 1.11,а. В этой схеме детектор заменен его внутренним сопротивлением /?вн.д и ключом К. Замкнутое состояние ключа показывает, что через детектор течет ток. Cbh — внешняя емкость, т. е.
Генератор
Рис. 1.11. Эквивалентные схемы вхо да:
•а — полная; б — обобщенная
Рис 1.12. Влияние входной цепи на форму импульса напряжения: а — импульс тока; б — напряжение на входе при единичном импульсе тока; в — напряже-» ние на входе при длительности тока ti
20
емкость входа подключенной к детектору электронной схемы.
Эквивалентная схема может быть упрощена, если детектор рассматривать как генератор тока ?д, а включенные параллельно относительно точки 0 емкости C11 и Cnri заменить эквивалентной суммарной емкостью входа Спч = Сд + С1Ш.
Таким образом, окончательная эквивалентная схема входа является элементарной интегрирующей цепочкой с постоянной времени тих = RuCnxy где Ru — сопротивление загрузки детектора (рис.
1.11,6). Влияние этой цепочки на форму выходного импульса качественно состоит в том, что скорости нарастания и спада импульса напряжения оказываются меньше, чем у импульса тока, протекающего через детектор; импульс напряжения имеет большую длительность, чем импульс тока. В этом нетрудно убедиться, рассматривая поведение схемы под воздействием П-образного импульса тока (рис. 1.12, а, б). Напомним, что подобную форму имеет импульс тока ионизационной камеры или полупроводникового детектора р — і — п-типа.
Пусть амплитуда тока равна /д, а длительность і\. Сначала рассмотрим случай очень большого Ru и реальной входной емкости Свх, т. е. Ru = oo и твх = ^nCnx = оо. В течение ti в конденсатор течет постоянный ток Ilb при этом конденсатор заряжается линей-ео и полный заряд Q повышает напряжение па Cbx до UBXm
Q — Ijfi = ^вхт^вх»
ИЛИ
Ub *т = QICbx. (1.16)
Отсюда видно, что для получения максимальной амплитуды «входного импульса напряжения надо по возможности уменьшать 4Cbx.
В реальной схеме Ru и, следовательно, твх выбирают так, чтобы импульсы напряжения были по возможности разделены во времени п не было значительной потери их амплитуды. . Поведение схемы при таких условиях удобно исследовать, подавая на вход единичный импульс тока. Он возникает в момент t0 и неограниченно продолжается (см. пунктир на рис. 1.12,а)
*д =
что соответствует замыканию ключа Кл на датчик постоянного тока /д. Для определения Ubx составим операторное уравнение
іл(р) = lr(p) + iC (р)- (1-17)
Полагая, что в исходном состоянии потенциалы и токи в схеме рав-»ны нулю, запишем
/д = _^Ш. + ?/в х(р)рсвх.
¦‘'Н
Решаем это уравнение относительно Ubx (р) и находим оригинал «функции
21
Рис. 1.13. Зависимость амплитуды ш формы импульса напряжения от по-
стоянной времени интегрирующей входной цепи Tbx И ДЛИТЄЛЬНОСТИ ИМПуЛЬСЗ» тока ti
i7BX W = /дЯн ] 1 — ехр (— ^hCbx)] .
(1.18)
Отсюда видно, что в общем случае при поступлении от детектора единичного импульса тока
импульс напряжения на входе нарастает экспоненциально (рис. 1.12, в). Если импульс тока имеет ограниченную длительность tu то нарастание Uex прекращается в
момент tif после чего емкость Cbx начинает разряжаться через /?н~ Аналогично можно показать, что напряжение на входе спадает экспоненциально (см. рис. 1.12, в)
U'BX(t) - InRaIl -ехр (-ti/RHCBX)] ехр і-(t-ti)/RHCBX]. (1.19)
Выражения (1.18), (1.19) показывают, что на амплитуду и длительность импульса напряжения Ubx (t) влияют как длительность
импульса тока їд(0> так и параметры входной цепи Xbx = RhCbx.
Поэтому определим зависимость Ubx (t) для различных отношений ївх/ti- Для этого, воспользовавшись выражениями (1.16), (1.18)* (1.19), запишем Ubx (t) в следующем виде:
и„(Ъ+и = ивхт^- [1 -ехр(--^-)]; (1.20)
*/вх(Ф,+. = "^[ЄХР (-----------~ЄХР (~-^Г)] • (121)
Этим выражениям соответствует семейство кривых Ubx (/), приведенных на рис. 1.13. Здесь напряжение отложено в относительных единицах, а в качестве единицы времени выбрано U. Максимальное значение входного напряжения UBXm достигается при наибольшем отношении %BXfti. С уменьшением этого отношения амплитуда и длительность импульса напряжения уменьшаются. В реальной схеме задана длительность тока Ii и выбирается постоянная времени входа твх в зависимости от допустимой потери в амплитуде импульса напряжения и необходимой его длительности.
1.2.3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ВХОДНОЙ ЦЕПИ
