Устройство для регистрации рентгеновского и гамма-излучения в космическом пространстве

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЩИ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ, содержащее последовательно соединенные детектор, первый двоичный счетчик, блок памяти, соединенный выходом с информационным входом ключа, выход которого подключен к выходу устройстгаа , а выход детектора соединен с первым входом второго двоичного счетчика, вькод которого подключен к первому входу порогбЪйэго элемента 9, второй вход - к первому выходу таймера, подсоединенного своим вторым выходом к второму входу первого двоичного счетчика и третьим выходом к первому входу формирователя поро-. га, выход которого соединен с вторым входом пЬрогового элемента, подключенного своим выходом к управляющему входу ключа, отличающе ес я тем, что, с целью повьшения достоверности регистрации, в него введены компаратор, инвертор, блок управления, два мультиплексора, регистр , стековый регистр, сумматор, выход которого подключенк второму ВХОДУ фopмиpoвateля порога и первый вход - к выходу стекового регистра, первому входу компаратора, первого и второго мультиплексоров, первый мультиплексор подсоединен своим вторым входом к выходу второго двоичного счетчика и выходом - к второму входу компаратора и второму входу второго мультиплексора, выход которого соединен с входом стекового регистра , при этом второй выход тай (Л мера соединен с первым входом блока управления, третий выход таймера с вторым входом блока управления, с вторыми входами регистра и стекового регистра, третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходу компаратора и второму входу формирователя дорога, соединенному с управляющим входом устройства , первый выход блока управления соеданен с третьим входом первого мультиплексора и через инвертор с Третьим входом второго мультиплексора , а второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к третьему входу регистра , третьему входу стекового .регистра и второму входу сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) д1

0CY)3APCT8EHHblA HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51)4 G 01 Т 1/20

1 (21) 3561409/3 8-25 (22) 09. 03. 83 (46) 23.12,89. Бюл. У 47 (72) А.Д. Веревкин, И,g, Карпинский, Б,В. Поленов, М.А. Сабиров,и В.М.Соловьев (53) 621.384,2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 537350, кл. 0 06 Р..15/36, 1975.

R.М. К1еЪевайе1 et а1. The Pioneer Venus 0rbiter Gamma Burst Detector., IREE Tran. on Geosci and Remote Sen-.

sing V.G.E.-l8, ll 1, 1.980, р. 76. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

В КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ, содержащее последовательно соединенные детектор, первый двоичный счетчик, блок памяти, соединенный выходом с информационным входом ключа, выход которого подключен к выходу устройства, а выход детектора соединен с первым входом второго двоичного счетчика, вйход которого подключен к первому входу порогового. элемента

9, второй вход — к первому выходу таймера, подсоединенного своим вторым выходом к второму входу первого двоичного счетчика и третьим выходом к первому входу формирователя поро-, га, выход которого соединен с вторым входом порогового элемента, подклю.ченного своим выходом к управляющему входу ключа, о т л и ч а ю щ е .е2 с я тем, что,. с целью повышения достоверности регистрации, в него введены компаратор, инвертор, блок управления, два мультиплексора, регистр, стековый регистр, сумматор, выход которого:подключен к второму входу формирователя порога и первый вход - к выходу стекового регистра, первому входу компаратора, первого и второго мультиплексоров, первый мультиплексор подсоединен своим вторым входом к.выходу второго двоичного счетчика и выходом - к второму . входу компаратора и второму входу второго мультиплексора, выход которого соединен с входом стекового регистра, при этом второй выход тай« мера соединен с первым входом блока управления, третий выход таймерас вторым входом блока управления, с вторыми входами регистра и стекового регистра, третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходу компаратора н второму входу формирователя порога, соединенному с управляющим входом устройства, первый выход блока управления соединен с третьим входом первого мультйплексора и через инвертор .с третьим входом второго мультиплексора,. а второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены . соответственно к третьему входу регистра, третьему входу атекового ,регистра и второму входу сумматора.

1 l 01008

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, и может быть использовано при измерении плотности потока ионизирующего излучения в космическом пространстве.

Известно устройство для определения среднего значения результатов измерений, содержащее блок преобразования входной информации, блоки.усред- 10 нения по модулю два, элементы И, блок управления, блок памяти, счетчики и элементы ИЛИ.

Недостатком данного устройства является невысокая устойчивость к 15 аномальным измерениям, вызванным либо наличием необнаруженных всплесков излучения, либо наличием ацпаратурных сбоев.

Наиболее близким техническим ре- 39 ,,шением к изобретению по средствам и достигаемому результату является устройство для обнаружения всплесков

:жесткого рентгеновского излучения, содержащее детектор излучения, три 25 счетчика импульсов, таймер, пороговый элемент, формирователь порогового. уровня, блок памяти и ключ на основе триггера. В этом устройстве второй счетчик считает импульсы, поступающие З0 с детектора, за интервал времени, определяемый таймером и равный, на- . пример, 16 с. При поступлении импульса на второй вход второго счетчика его показания поступают на вход 35 формирователя порога, который приводит (нормализует) их к меньшему интервалу. времени, определяемому выходными импульсами с третьего выхода таймера, например, 0,25 с.и формирует 40 значение порога, которое устанавливается на выходе формирователя порога по импульсу, поступающему.с таймера через 1б с.

Недостатком данного устройства яв- 45 ляется невысокая достоверность регистрации., Это обусловлено тем, что в реальных условиях работы в космическом пространстве на детектор излучения вместе с фоновым излучением поступает излучение, обусловленное действием необнаруженных слабых всплесков излучения. При принятом способе под55 счета фоновых импульсов и формировании порогового значения, средняя частота фоновых импульсов оказывает.ся завыше, и завышенным оказывается значение порога обнаружения. то приводит к тому, что вероятность правильного обнаружения слабых всплесков излучения уменьшается. С другой стороны, при работе в экстремальных условиях, возможны аппаратурные сбои, приводящие к тому, что часть. импульсов, обусловленных действием фонового излучения, может быть не зарегистрирована детектором. В этом случае средняя частота фоновых импульсов и значение порога обнаружения окажутся заниженными, что приведет к увеличению вероятности ложного (за счет флуктуации фонового потока) обйаружения всплесков .

Цель изобретения - повышение достоверности регистрации всплесков рентгеновского и гамма-излучения в космическом пространстве.

Поставленная цель достигается.тем, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные детектор, первый двоичный счетчик, блок памяти, соединенный выходом с информационным входом ключа, выход которого подключен к выходу устройства, а выход детектора соединен с первым входом второго двоичного счетчика, выход которого подключен к первому входу порогового элемента И, второй вход — к первому выходу таймера, подсоединенного своим вторым выходом к второму входу первого двоичного счет" чика и третьим выходом к .первому входу формирователя порога, выход которого соединен с вторым входом порогового элемента, подключенного своим выходом к управляющему входу ключа, введены компаратор, инвертор, блок управления, два мультиплексора, регистр, стековый регистр,- сумматор, выход которого нодключен к второму входу формирователя порога и первый вход — к выходу стекового регистра, первому входу компаратора, первого и второго мультиплексора, первый мультиплексор подсоединен своим вто« рым входом к выходу второго двоичного счетчика и выходом - к второму входу компаратора и второму входу второго мультиплексора, выход которого соединен с входом стекового регистра, при этом второй выход таймера соединен с первым входом блока управления, третий выход .таймера - с вторым вхо«1 дом блока управления, с вторыми входами регистра и стекового регистра, 5 11010 третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходу компаратора и второму входу формирова теля порога, соединенному с управляющим входом устройства, первый выход блока управления соединен с третьим входом первого мультиплексора и через инвертор - с третьим входом-второго мультиплексорав а 1р втррой, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к третьему входу регистра, третьему входу стекового регистра и второму входу сумматора..

На фиг. 1 йриведена блок-схема устройства для регистрации всплесков рентгеновского и гамма-излучения; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления; на фиг, 3 - временные ди- 20 аграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит детектор излучения 1, двоичные счетчи ки 2 и 3, таймер 4, блок управления

5, регистр 6, стековый регистр 7, 2S формирователь порога 8, пороговый элемент 9, мультиплексор 10, блок памяти 11, компаратор 12, мультиплексор 13 сумматор 14, .инвертор 15 и ключ 16. Блок управления 5 имеет входы 17-20 и выходы 21-24.

Блок управления 5 содержит (фиг.2) счетчик 25 с коэффициентом пересчета, равным и (где n — число измерений), элемент И 26, генератор импульсов 27, элемент задержки 28-D-триггер 29; . элементы И 30 и 31, счетчик 32 с коэффициентом пересчета, равным и, инвертор 33, элемент ИЛИ 34, компараторы 35 и 36, элемент Исключающее 40

ИХ%" 37, элемент И 38. г

На фиг.,3 позициями 39-47 обозйачены последовательности импульсов на выходах блоков устройства. . 45

Выход детектора 1 соединен (фиг.1) с первым входом двоичного счетчика

2 и первым входом. двоичного счетчика

3. Первый выход таймера 4 соединен с вторым входом двоичного счетчика 2» 50 второй выход таймера 4 соединен с вторым входом двоичного счетчика 3 и вторым входом 18 блока управления

5, третий выход таймера 4 соединен с первым Входом и блока управления 55

5, вторым входом регистра 6, вторым входом стекового регистра 7 и вторым входом формирователя порога 8. Выход. двоичного счетчика 3 соединен с пер -

08 6 вым входом порогового элемента 9 и первым входом мультиплексора 10, Выход двоичного счетчика 2 соединен с входом блока памяти 7. Второй вход мультиплексора 1О соединен с вторым входом компаратора 12, вторым входом мультиплексора 13, выходом сте кового регистра 7 и первым входом сумматора 14. Третий (управляющий) вход мультиплексора 10, соединен с входом инвертора 15 и первым выходом

21 блока управления 5, а выход мультиплексора 10 - с первым входом регистра 6. Третий вход регистра 6 соединен с вторым выходом 22 блока уп- равления 5, а выход — с первым входом мультиплексора 13 и первым входом компаратора 12. Третий вход 19 блока управления 5 соединен с выходом компаратора 12, третий выход 23 с третьим выходом стекового регистра

7, четвертый выход 24 — с вторым входом сумматора 14, четвертый вход 20— с третьим входом формирователя порога 8 и с управляющим входом устройст ва. Выход инвертора 15 соединен с третьим (управляющим) входом мультиплексора 13, выход которого соединен с первым входом стекового регистра

7. Выход блока памяти 11 соединен с информационным входом ключа 16, выход которого подключен к выходу устройства, а управляющий вход ключа

16 соединен с выходом порогового элемента 9, Второй вход порогового элемента 9 соединен с выходом формирователя порога 8, первый вход которого соединен с выходом сумматора 14.

Работает устройство следующим образом.

Детектор излучения 1 преобразует рентгеновское и гамма-излучение в поток электрических импульсов, поступающий на входы двоичных счетчиков

2 и 3. На второй вход двоичного счетчика 2 с первого выхода таймера 4 поступают импульсы с периодом, равным, например, 0,0156 с, по которым на выходе двоичного счетчика 2 устанавливаются показания, равные числу импульсов, поступивших с выхода детектора излучения 1 на первый вход двоичного счетчика 3 за интервал времени, определяемый периодом следования импульсов с второго выхода таймера 4 и равный, например, 0,25 с.

Эти показания (измерения) поступают

1101008

l на первый вход порогового блока 9 и первый вход мультиплексора 10.

Начало измерения потока фонового излучения определяется временным положением импульса, поступающего с третьего выхода таймера 4. По этому импульсу обнуляются показания регистра 6 и стекового регистра 7. На управляющем входе мультиплексора 10 10 устанавливается напряжение, пропускающее код с,:первого входа мультиплексора 10 и выхода двоичного счет-.. чика 3 на выход мультиплексора 10 и, следовательно, на вход регистра 6.

На управляющем, входе мультиплексора

13 устанавливается напряжение, пропус" кающее код с второго. входа мультиплексора и, следовательно, с выхода стекового регистра 7 на выход муль- 20 типлексора 13 и, следовательно, на вход стекового регистра 7.

С приходом импульса с второго выхода таймера 4 блок управления 5 вырабатывает на втором выходе 22 им- 25 пульс, записывающий код с выхода второго двоичного счетчика 3 (первое измерение Х» и на фиг. 3, поэ. 42) в регистре 6. Значение записанного кода с выхода регистра 6 подается 30 на один иэ входов компаратора 12, на второй вход которого поступает нулавой код с выхода стекового регистра 7.

Если значение первого измерения

Х» (поэ. 42 фиг. 3) отлично от нулевого, срабатывает компаратор 12, и на его выходе появляется перепад на-, пряжения, поступающий на третий вход

19 блока управления 5. Блок управления 5 вырабатывает на первом выходе

21 напряжение, которое, поступая на третий (управляющий) вход мультиплексора 1О, подключает второй вход муль 45 типлексора 10 к его выходу и, поступая через инвертор 15 на третий „(управляющий) вход мультиплексора 13, к подключает первый вход мультиплексора 13 к его выходу. Затем блок управ50 ления 5 вырабатывает импульс по BTQ рому и третьему выходам 22 и 23, которые, поступая на третьи (тактовые) входы регистра 7, вызывают перемещеФ ние информации (иэмерения Х») иэ регистра 6 в первую ячейку стекового

55 регистра 7. В регистре 6 записьвается нулевой код, поступивший с выхода стекового регистра 7 через второй вход мультиплексора 10. В регистре

6 и в последней ячейке стекового регистра 7 окажутся нулевые значения.

Компаратор 12 возвращается в исходное состояние, и по отрицательному перепаду напряженйя на его выходе, поступающему на третий вход 19.блока управления 5, последнее вырабатывает напряжение на первом выходе 20, которое, поступая на третий (управляющий) вход мультиплексора 10, подключает:

его первый вход к его выходу. Это же напряжение поступает через инвертор

15 на третий вход мультцплексора 13, и подключает второй вход мультиплексора. 13 к его выходу,"Этим обеспечивается попклЮчение выхода стекового регистра 7 к его:входу, Затем блок управлейия .5 вырабатывает на -третьем выходе 23 имнульсов, продвигающих значение измерения Х» (пЬз. 42, ". фиг. 3) в йоследнюю ячейку стекового ре1истра 7.

Спустя. йекотарое время на выходе, двоичного счетчика 3 образуетсй сле дующее значение,Х, (поз. 42 фиг. 3), которое тактовьщ импульсом, посту-.. пающим с второго вьщода. таймера 4, записывается через первый вход Мультиплексора 10 i. регистр 6, Цосле этого компаратор"12 сравнивает значение. измерения Х», хранящееся в-последней ячейке стекового регистра 7, сб значением Х, записанным в регистре 6, Если:Х,iX:, то процесс записи из-. мерения Х в стековый регистр 7 ана-. логичен описанному. После последовательности нз и тактовых импульсов, поступивших на третий вход стекового регистра 7 с третьего выхода 23 блока управления 5, информация в стеко" вом регистре 7 расположится следующим .образом." в.последней и-ой ячейке стекового регистра 7,запишется значение Х, в предпоследйей (n-1)-ой. ячейке — значение Х,, в остальиых ячейках - нулевые значения.

Если Х >Xg то компаратор. 12 не срабатьвает, и тактовым импульсом с второго выхода 22 блока управления

5 значение Х» через второй вход мультиплексора 13 записывается в первую ячейку стекового регистра 7 °

В последней ячейке стекового регистра 7 окажутся нулевые значения, и процесс, записи значения Х в стековый регистр 7 будет аналогичен описанному процессу записи значения Х».

08 (2) Использование изобретения обесйечивает повышение достоверности регистрации за счет того, что средняя частота фоновых импульсов измеряется, более точно и более точно устанавливается пороговое значение, что позволяет повысить вероятность правильного обнаружения всплеска (приблизительно в 4 раза),и стабилизировать вероятность ложного обнаружения всплеска.

Это в свою очередь привело к увеличению чувствительности устройства за счет обнаружения более слабых всплесков излучения):и, следовательно, к экономии веса детектора, поскольку чувствительность устройст ва определяется в основном активной площадью поверхности детектора. 9 1) 0l 0

В этом случае после и тактовых импульсов, поступивших на третий вход стекового регистра 7, информация в нем распределится следующим образуй в и-ой ячейке значение Х1, в (n-1)-ой ячейке — значение Х, в остальных ячейках — нулевые значения.

После записи .значения Х> блок управления 5 вырабатывает и импульсов на третьем выходе 23, которые .посту-,, пают на третий вход стекового регистра 7. Одновременно с этим на четвертом выходе 24 блока управления 5 вырабатываются импульсы, поступающие 15 на второй вход сумматора 14. Их общее число равно п-21, (где 1 — число в двоичном коде, поступающее на вход устройства) причем 1 импульсов в начале и в конце импульсной последовательности не вырабатываются, По импульсам, поступающим на второй вход сумматора 14, в нем происходит суммирование значений, записанных в стековом регистре 7 ° 25

Значение этой суммы поступает на первый вход формирователя порога 8; который вырабатывает пороговое зйаче.ние согласно следующему выражению:

S S. 30 и-21 и-21 где Х вЂ” процентная точка нормаль0(.. ного распределения, определяющая вероятность ложного обнаружения всплеска;

S — значение суммы на выходе . сумматора 14.

Значение порога, записанное в буфферный регистр формирователя порога

8 импульсом, поступившим по третьему 40 входу формирователя порога 8, поступает на второй вход порогового элемента 9.

Если текущее значение измерения с выхода. двоичного счетчика 3, посту- 45 пающее на первый вход порогового эле;мента 9, превышает пороговое значение

h, пороговшй элемент 9 вырабатывает перепад напряжения, поступающий на управляющий вход ключа 16 и открывающий его. Информация с выхода блока памяти 11 через открытый ключ 16 поступает на выход устройства, что свидетельствует о регистрации всплеска.

Таким образом, в устройстве реализована о -усеченная статистика Тычки, имеющая вид

И+

X (Хъ) /(11-21), - е+ где Х. ° — вариационный .ряд, состав iih ленный по результатам измерений, причем Х Х „6 а

- ° ° ° Ха,л В а положительный эффект. достигается за счет того, что отбрасйвается некоторое количество измерений, значение которых может быть вызвано либо необнаруженными всплесками излучения, либо аппаратурными сбоями.

1101 008

1101008 е.с с

Техред Л,Сердюкова Корректор И Муска

Редактор М, Ленина

Заказ 8263

Тираж 483

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат. "Патент", ул. Гагарина, 101 г. Ужгород,