Способ измерения числа истинных тройных совпадений и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано для измерения интенсивности процессов, которые регистрируются с использованием схем совпадения. Изобретение позволяет репить задачу измерения числа истиннЫх тройных совпадений при наличии значительного фона случайных совпадений . Исключается влияние дрейфа параметров аппаратуры устройства на точность измерения. Способ включает в себя задержку импульсов двух каналов , имитацию импульсов третьего канала , измерение шести различных типов тройных совпадений, по которым определяется число истинных тройных совпадений. Устройство содержит три схемы совпадения, элемент И, два элемента ИЛИ, два блока задержки, триггеры , ЭВМ и интерфейсный модуль. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. . с (Л

СООЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 Т 1/172

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4249482/24-25 (22) 27.05.87 (46) 07.03.89. Бюл. 1s 9 (72) В.Н.Андреев, М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов, В.Г.Недопекин и В.И.Рогов (53) 543.52 (088 ° 8) (56) Рехин E.È. и др. Метод совпадений. -.М.: Атомиздат, 1979, с.73.

Paude U.S. Singh В.P. (-) — f angular correlation method and triple

gamma angular correlation studies Cs from decay of Ва. NIM 97

11 971) 123. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА ИСТИННЫХ

ТРОЙНЫХ СОВПАДЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области регистрации ионизирующего излучения

Изобретение относится к регистрации ионизирующего излучения и может быть использовано для измерения интенсивности процессов, которые регистрируются с помощью схем совпадения, особенно в условиях высокого уровня фона случайных совпадений.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем учета всех случайных совпадений и одновременного измерения истинных и случайных совпадений.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют число М„„ совпадений импульсов трех каналов регистрации, и может быть использовано для измерения интенсивности процессов, которые регистрируются с использованием схем совпадения. Изобретение позволяет решить задачу измерения числа истинных тройных совпадений при наличии значительного фона случайных совпадений. Исключается влияние дрейфа параметров аппаратуры устройства на точность измерения. Способ включает в себя задержку импульсов двух каналов, имитацию импульсов третьего канала, измерение шести различных типов тройных совпадений, по которым определяется число истинных тройных совпадений. Устройство содержит три схемы совпадения, элемент И, два эле- Ж мента ИЛИ, два блока задержки, триггеры, 38M и интерфейсный модуль.

2 с.п.ф-лы, 1 ил. С:.т.е. число таких случаев, когда во . всек трех каналах одновременно (в пределах разрешающего времени совпадений) возникают импульсы. Каждый канал представляет собой выход блока регистрации ионизирующего излучения, например выход дискриминатора импуль- i сов, подключенного к усилителю сигналов детектора излучения. Задерживают импульсы первого и второго каналов соотвественна в первом и втором до полнительном каналах. Величина времени задержки устанавливается большей, чем разрешающее время совпадений, Измеряют числа N,i> и N < q совпадений импульсов. После поступления каждого

N«2 3

«23 К « 23 (1)

50 Подготовка к измерению включает в себя обнУление Ячеек памЯти (накопителей), в которых в процессе измерения накапливаются величины М«2, «2) э «2$ 9 « L$ 9 «g $ Э «2 3

После выполнения команд "Сброс в

"0" триггера ФЛАГ" и "Сброс установки" устройство готово к приему информации на своих входах. Импульсом с первого управляющего выхода блока 15

14641 импульса в третий канал создают в этом канале К импульсов, имитирующих импульсы этого канала, т. е. совпадающих с ними по форме, и не зависящих

5 от импульсов в каналах регистрации, При этом измеряют Числа И«2. «N «, п и N « совпадений импульсов, а чис ло истинных тройных совпадений С«2 определяют в соответствии с формулой

На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения числа истинных тройных совпадений.

Устройство для измерения числа ис- 20 тинных тройных совпадений состоит из первой 1, второй 2 и третьей 3 схем совпадения, первого 4 и второго 5 блоков задержки, элемента И 6, первого 7 и второго 8 элементов ИЛИ, формирователя 9 длительности, триггера

10 блокировки, генератора 11 серии импульсов, первого 12, второго 13 и третьего 14 информационных триггеров, интерфейсного модуля i5 и ЭВМ 16, ко- З< торые соединены между собой шиной

17 данных и шиной 18 управления.

Блоки 4 и 5 задержки имеют время задержки большее, чем длительность входных импульсов, кроме того, им- З5 пульсы на выходе блоков задержки имеют такую же длительность, как и импульсы на входе. Такие блоки задержки могут быть. построены на базе линий задержки. Интерфейсный модуль 15 40 осуществляет по команде ЭВМ 16 передачу информации с информационных входов, соединенных с выходами триггеров 12 — 14 на шину данных, дешифрацию команд, поступаюцих на шину 45 управления„ причем одна Hs команд (" Сброс установки") приводит к появленйю импульса на первом управляющем выходе интерфейсного модуля, а другая команда "Запуск серии импульсов" приводит к появлению импульса на втором управляющем выходе интерфейсного модуля. Кроме того, интерфейсный модуль содержит .триггер "ФЛАГ", который .устанавливается в "1" фронтом,. ,потенциала, поступающего с выхода триггера 10 блокировки на управляю" щий вход интерфейсного модуля. Сброс в "0" триггера ФЛАГ осуществляется, 13

4 командой, поступающей на шину управления. Потенциал триггера ФЛАГ передается на шину управления.

Связь ЭВМ с интерфейсным модулем позволяет программным образом осуществлять ввод информации с информационньг триггеров в ЭВМ, формировать импульсы на 1-м и 2-м управляющих выходах интерфейсного модуля, организовывать программный цикл ожидания готовности устройства по потенциалу триггера ФЛАГ. Генератор серии импульсов генерирует серию из импульсов при поступлении на его вход одного запускающего импульса. Для повышения статической точности измерения число К следует выбирать как можно большим, однако другие требования ограничивают максимально допустимые значения К. Так, увеличение К увеличивает мертвое время установки, кроме того, число совпадений, которые вырабатываются каждой из схем 1 — 3 совпадения при поступлении имитированных импульсов, не должно быть больше одного. Практически число К оказывается в диапазоне от 1 до 20.

Работа устройства определяется выполнением программы, по которой работает ЭВМ. Эта программа состоит из следующих программных блоков:

1. Подготовка к измерению, 2. "Сброс в "0" триггера"ФЛАГ", 3. "Сброс установки", 4. Цикл ожидания потенциала ФЛАГ

5. Ввод данных,:

6, Добавление +1 в накопители

«23 r «28 > «2 3

7. "Запуск серии импульсов","

8. Цикл задержки, 9. Ввод данных, 10. Добавление +1 в накопители

«23" э 4 2g" Ф «2 3"

11. Проверка условия окончания измерения: если условие не выполнено, то переход к п.2, 12. Расчет величины с«2, индикация результата.

55 установлены через элемент ИЛИ, 8 в

"0" информационные триггеры 12 — 14 и установлен в "0" триггер 10 блокировки, сигнал с инверсного выхода которого разрешает прохождение импульсов третьего канала через элемент

И 6. Первый же импульс третьего канала, пройдя через элемент И 6, устанавливает в "1" триггер 10 блокировки. По прошествии времени, равного времени распространения сигнала через триггер 10, на второй вход элемента

И 6 поступает запрещающий сигнал, предотвращающий прохождение других сигналов третьего канала. Тем самым устройство блокируется на время обработки события, а сигналом запуска регистрации является импульс третьего канала.

Если задержки распространения сигнала через блок 10 недостаточно для надежного прохождения импульса через элемент И 6, то выход блока 6 соединяется с установочным входом блока

10 через дополнительный блок задержки. Так как мертвое время устройства пропорционально частоте импульсов третьего канала, то в качестве третьего выбирается канал с наименьшей частотой импульсов в нем.

Импульс с выхода элемента И б,пройдя через первый элемент ИЛИ 7, поступает на вход формирователя 9 длительности, с выхода которого сформированный по длительности импульс поступает на третьи входы схем 1 — 3 совпадения. На первый и второй входы третьей схемы 3 совпадения поступают соответственно импульсы первого и второго каналов, поэтому число срабатываний схемы 3 совпадения определяет число совпадений И„ . На первый вход первой схемы 1 совпадения поступают задержанные блоком 4 импульсы первого канала, на второй ее вход поступают импульсы второго канала, поэтому число ее срабатываний определяет число совпадений И, Аналогично число срабатываний второй схемы 2 совпадения определяет число совпадений N,zi>

Импульсы с выходов схем совпадения устанавливают в "1" соответствующие информационные триггеры 12 - 14, Одновременно фронт "0"- "1". поступает с выхода триггера 10 блокировки на управляющий вход интерфейсного блока 15, в результате чего триггер

64113 6

ФЛАГ устанавливается в "1". Находясь в цикле ожидания потенциала ФЛАГ, 3RM не находит .из этого цикла, пока потенциал ФЛАГ не становится равным

"1". Таким образом, ЭВИ синхронизируется с моментами поступления импульсов третьего канала, т.е. по приходе импульса третьего канала осуществляется переход к вводу данных, во время которого информация о состояниях информационных триггеров

12 — 14 программным образом переводится в память ЭВИ. Затем по про15 грамме производится добавление единицы в те иэ накопителей величинN

N.,.,. N«>, для которых соответствующий информационный триггер находится в состоянии " 1".

Под воздействием команды "Запуск серии импульсов" появляется импульс на втором управляющем выходе блока

15, который, пройдя через второй элемент ИЛИ 8, устанавливает в "0" информационные триггеры и запускает re5 нератор 11 серии импульсов. После этого 3ВМ входит в программныи цикл задержки, длительность которого превышает длительность серии импульсов, вырабатываемых генератором 11 серии импульсов. Каждый из К импульсов через элемент ИЛИ 7 поступает на вход формирователя 9 длительности, на выходе которого образуются импульсы той же длительности, что и импульсы, З5 образующиеся после прихода импульса на третий вход устройства. Так возникает К имитированных импульсов третьего канала.

При реализации устройства обеспечивается более позднее поступление импульсов совпадения с первым из имитированных импульсов на установочный вход информационных триггеров, чем поступление импульса на входы сброса от команды "Запуск серии импульсов".

Для более надежного выполнения данного условия можно ввести дополнительную задержку выходных импульсов генератора 11 серии импульсов, В режиме измерения совпадений с имитированными импульсами числа срабатываний схем 1 — 3 совпадения определяют соответственно числа совпадений

И< 23 ь N„з,. N123 ° По окончании цикла задержки программой осуществляется ввод данных и последующее добавление единицы в те из накопитеин N<,з N« ç", N,,гь", 7 14641 для которых соответствующий информационный триггер находится в состоянии ""1 "

При помощи программного блока по

5 и. 11 последовательность операций по пп.2 — 10 повторяется до тех пор, пока не будет выработано условие окончания измерения, например, пока не будет нажата анализируемая программой в.п. 11 клавиша на пульте 3ВМ.

По окончании измерения программой производится расчет величины С, по формуле (1), результат расчета выводится на печать или иццицируется на дисплее, Предлагаемое изобретение было опробовано при измерении числа парньщ регистраций нейтронов деления в сов1 паде нии с о с колками деле ни я. В усло1 виях высокого уровня фона случайных совпадений (около 70Х от числа истинных совпадений) была достигнута ,точность измерения числа истинных совпадений не хуже 2%, в то время как использование в этих условиях известного устройства приводит к ошибке около,352.

Формула и з о бр ете ни я

ЗО

1. Способ измерения числа истинных тройных совпадений, заключающийся в том, что измеряют число совпадений импульсов трех каналов регистрации, задерживают импульсы первого канала„ измеряют число совпадений задержанных импульсов первого канала с импульсами второго и третьего каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности 4О измерения путем учета всех типов фона случайных совпадений и одновременного измерения числа истинных и числа случайных совпадений, задержанные импульсы первого канала формируют в 45 первом дополнительном канале, задерживают импульсы второго канала во втором дополнительном канале, после поступления каждого импульса третьего канала создают в этом канале К импульсОв, имитирующих импульсы этогО канала и не зависящих от импульсов в каналах регистрации, измеряют число совпадений импульсов первого канала с задержанными импульсами второ- 5 го канала и с импульсами третьего канала, число совпадений импульсов первого канала с импульсами второго канала и с имитированными импульсами третьего канала, число совпадений импульсов первого канала с задержанными импульсами второго канала и с имитированными импульсами третьего канала, число совпадений задержанных импульсов первого канала с импульсами второго канала и с имитированными импульсами третьего канала, число истинных тройных С„ 3 совпадений определяют в соответствии с формулой

123 123 К 123 123 К 12 3 — число совпадений импульсов трех каналов, — число совпадений импульсов первого канала с импульсами второго канала и с имитированными импульсами третьего канала — число совпадений импульсов> первого канала с задержанными импульсами второго канала и с им-. пульсами третьего канала, число совпадений импульсов первого канала с задержанными импульсами второго канала и с ими тированными импульсами третьеro канала, число совпадений задержанных импульсов первого канала с импульсами второго канала и импульсами третьего канала, число совпадений задержанных импульсов первого канала с импульсами второго канала и с имитированньпчи импульсами третьего канала. где N 3

2 3

12 3

N 1(23

2. Устройство для измерения числа истинных тройных совпадений, содержащее первую схему совпадений и первый блок задержки, вход которого является первым входом устройства, а выход соединен с первым входом первой схемы совпадений, второй вход которой является вторым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены вторая и третья схемы совпадения, элемент И, два элемента

ИЛИ, формирователь длительности, триггер блокировки, генератор серии им17

Составитель Ю.Сербулов

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор И.Дербак

Заказ 820/49 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

9 1464 1 пульсов, второй блок задержки, три

Информационных триггера, интерфейсный модуль и ЭВМ, причем первый вход элемента И является третьим входом устройства, второй вход элемента И соединен с инверсным выходом триггера блокировки, установочный вход ко торого соединен с выходом элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, 10 второй вход которого соединен с выходом генератора серии импульсов, первый вход устройства соединен с первыми входами второй и третьей схем совпадения, второй вход устройства соединен с вторым входом третьей схемы совпадения и через второй блок задержки с вторым входом второй схемы совпадения, выход первого элемента

ИЛИ через формирователь длительности соединен с третьими входами всех трех

13 l0 схем совпадения, выход каждой схемы совпадения соединен с установочным входом соответствующего информационного триггера, выход каждого информационного триггера соединен с соответствующим информационным входом интерфейсного модуля, выход триггера блокировки соединен с управляющим входом интерфейсного модуля, первый управляющий выход которого соединен с входом сброса триггера блокировки и с первымвходом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса всех информационных триггеров, второй управляющий выход интерфейсного модуля соединен с входом генератора„серии импульсов и вторым входом второго элемента ИЛИ, интерфейсный модуль соединен с ЭВМ шиной данных и шиной управления,