Устройство для стабилизации коэффициента передачи тракта сцинтилляционного детектора

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (!1) 492833 !

« ь 1=и ч (61) Дополнительное к авт. свид-ву.(22) Заявлено29.05.73 (21) 1922948/26-25 p1) М. Кл.

G 0111/20 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам ивабретений и открытий с

Опубликовано 26.11.75.1юллетень № 4

Дата опубликования описания 28.01.76 (53) УДК

539.1.074 (088. 8) А. 3. Кулишенко и И. P. Липецкий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗА11ИИ КОЭФФИ11ИЕНТА ПЕРЕДА 1И

ТРАКТА СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО ДЕТЕКТОРА

Изобретение относится к области экспе= риментальной ядерной физики и радиоизотопного приборостроения.

Известно устройство для стабилизации коэффициента передачи тракта сцинтилляционного детектора, в котором используются реперные сигналы светодиода, содержашее генератор реперных импульсов, на выходе которого включен светодиод. Реперные вспышки светодиода попадают на вход фотоэлек- 10 тронного умножителя (ФЭУ), воспринимаюшего также поток основных импульсов от сцинтилляционного кристалла. В таком устройстве тракт сцинтиллядионного детектора имеет два выхода: один служит для выделе- 5 ния сигналов основного источника излучения, а другой — для отделения контрольных (ре- перных)сигналов цепи стабилизации самого тракта. Выход тракта запирается по основному сигналу на время действия каждого 20 реперного импульса, Если амплитуды реперных импульсов светодиода становятся больше или меньше определенной величины, обратная связь так воздействует на высоковольтный источ- И ник питания ФЭУ, а следовательно, и на коэффициент передачи тракта детектора, .что пик распределения ампли.гуд возвраша-. ется к установленному заранее значению.

Однако в сциитилляционном кристалле и в светодиоде происходят изменения, обус ловленные их старением и колебаниями ок1 ружаюшей температуры. Устройство может пропускать на выход ложные импульсы, так как его настройка зависит от загрузки

:основного канала. Кроме того, рабочая и контрольная цепи содержат свои формирова», тели-дискриминаторы, пороги которых в

; процессе работы схемы. могут уходить" цо разному, поэтому могут возникать до: полнительные погрешности. На точность работы может влиять измечение частоты генератора реперных импульсов, поскольку устройство содержит самостоятельный источник опорного напряжения, не соединенный с генератором (необходимо использовать генератор стабильной частоты). Упра вление усилением тракта путем изменения . напряжения питания ФЭУ не обеспечивает достаточного быстродействия из-за боль492833

4 счета, вход которого соединен с нуль-орга-. ном 14 и входом элемента И .15; ка weрой вход нуль-органа 14 подаетса сигнал . задания. С выхода элемента И 15 снимается выходкой сигнал детектора. Второй вюд интегратора 12 через формирователь 16 соединен со вторым выходом. генератора 1.

Выюд интегратора 12 соединен с тем входом интегрального дискриминатора 6, кото» рый управляет его порогом дискриминации; второй вход элемента И 8 через схему за прета 17 и формирователь 18 соедикеа с: третьим выюдом генератора 1. ВВторой вход элемента И 15 через периодически включающийся блок 19, например реле вре.мени, соединен с блоком 20, управляющим

; положением контрольного ис 1очника 21

",,адерного излучения относительно -. колли- ., 1мационкого отверстйя, 22. Устройство aipa, :,ду с основным источником 2S ядерного asлучения, следащим за технологическим пара;метром, должно иметь также и контрсдьный истов«к (малой активности), служащий

:для калибровки схемы. Однако выведеннный

: иэ рабочего состояния основной источник может выполнять роль контрольного. . .,Выюд нуль-органа 14 через элемент

"И. 24 и устройство 25, например двигатель, соединен со светодиодом регулирующим ве- .

- )личину -свютойогю потока, например диафраг мой .восцринимаемого ФЭУ.

Цепь, состоящая иэ формирователей 7

, и,1О и элемента И 9,. служит для выделе

; . ниа из обаего количества импульсов ка

;: выходе диск«микатора 6 только тех,, котоI e синхронны с выходными импульсами .,свеМдиеда 2. Иэ за статистической приро,.ды усиленна ФЭУ в момент вспь1шки свето» . диода амик«туды рецеркых импульсов мо гут быть вилке или ниже порога дискрими,нации. Bcm они вь пе порога, то цепь син-:, хронизации выделает на выходе дискрими-. затора стаидарткые «мцульсы,; синхронные репераым. Ири каждой вспышке светодиода рзкь сикхрокйда4ии открывает выход диСкри : минагора. Однако в те моменты, когда ампли- туды реперных импульсов ниже порога дис-: криминации а загрузка рабочего канала велика, возможно прохождение ка интегра-,,:тор 12 рабечих, т.е. ложных, импульсов, не зависимых от реперных сигналов. В схеме же должны сравниваться скорости счета

:синхронных импульсов и частота генератора

:Х. реперных импульсов. Поэтому на выходе

:интегратора 12 могут появляться сигналы, .нарушающие правильную настройку порога дискриминации. Предотвращает эту. ошибку

- измеритель 13 скорости. счета, который

:вводит на вход интегратора 12 сигнал кор:.рекции, пропорциональный загрузке рабочених постоянных времени в цепях фильтрдии высокого напряжения.

Цель изобретения - повысить точнос ь н быстродействие устройства.

Это достигается тем, что выход ФЭЪ через усилитель содинен со вюдом катет рального дискриминатора, выходы которо о соединены с входами первого формироват М. ля и первого элемента.И, выюд первого:,, формирователя соединен с первым входом а второго элемента И, а со вторым входом первого элемента И через второй формир + ватель соединен второй выход генератора реперных импульсов, соедйкениьй чере Ф третий формирователь с одним иэ входов 15 интегратора, со .вторым входом которого через четвертый Формирователь соединен выход второго элемента И, выход интегр тора соединен с одним иэ вюдов интегра и ного дискримикатора, третий выюд генер ь», щ тора реперных импульсов через пятый фо i» .мирователь соединен со входом схемы за (-: рета, выход которой соединен со вторым .входом первого элемента И, выходы кото 1о го соединены со входами третьего элеме м ея .та И, нуль-органа и измерителя скорости счета, выход измерители скорости счета соединен с третьим входом интегратора, выходы нуль-органа соединены через чет 1 вертый элемент И с регулятором величин 1 светового потока светодиода и со вюдом; блока периодического включения, наприме ( реле времени, вторыв входы третьего и четвертого элементов И соединены с пер, вым выходом блока периодического валю ® чекия, второй выход. которого соединен с манипулятором положения контрольного: источника ядерного излучении откоситегца э коллимацконного отверстиа.4

На чертеже дана блок-схема предлага 10 емого устройства.

Оно содержит геиератор 1 репериых импульсов, к первому выходу которогО по b ключен светодиод 2, спиитилляционный кристалл. 3, воспринимакнций. поток иэлуча 45 ния осковкого источника, кайример цезиа137, и выдающий aà вход ФЭУ. 4 соответствующие этому потоку световые вспышки

На вход ФЭУ через усилитель 5 подсоеди кен интегральный дискриминатор 6 с упра ь- еэ ляемым порогом дискриминации. Выюд ди -: скриминатора 6 соединен со входами формирователя 7 и элемента И 8, выход формирователя 7 с.едйней со входом еаемента И 9, второй вход которого через фон: 55 мирователь 10 соединен со вторым выхо" дом гекератора 1. Выход элемента И 9 соединен через формирователь 11 с первым вхэдом интегратора 12, с которым соединен также измеритель 13 скорости

492833..диафрагмы относительно ее уваров, или о ! величине напряжения возбуждения светодиода, т,е. о том, не близка схема х выходу из эоны автоматической калибровки.

Таким образом, предлагаемое устройст,,во позволяет: а) учесть старание и температурный

::уход характеристик монокристалла и свето диода, а также распад источника ядерного излучения бпагодаря автоматическому вос; становлению заданного соотношения свето;пик- фотопих и автоматическому совмещению

; порога дискриминации с положением свето, пика; б) повысить точность измерения путем подачи на вход сравнивающего устройства сигнала коррекции по загрузке основного б го канала и тем самым парирует действие .ложных реперных сигналов.

Если порог дискриминации располагается на пике распределения амплитуд репер

:ных импульсов, то через дискриминатор 6 проходит около половины общего числа ре, ; перных сигналов, иначе если с выхода гене"ратора рецерных импульсов 1 снимается количество импульсов и,., то количество импульсов на выходе дискриминатора, по- щ

per которого совмещен со све тоником, т.е.

2

П0 -- -:

На вход интегратора 12 поступают сформированные импульсы генератора 1 и 1 дискриминатора 6, причем времена форми р

1 ,:рования-выбраны так, что длительность

,сформированных импульсов генератора М,-! равна половине длитещащсти импульсов диI .. схрим р: Ф0, Tr- 9. . Если амплитуды имйуйБсов генератора 20 .и дискриминатора одинаковы по величине и отличны по знаку, то их средние значения совпадают при tà t -a0- 0,т.е.при

Зъфв ф е Ъким образом, при выбранных 4 и . 25

gg(t +) баланс на входе интегратора 12 наступает только при, п0+,,:т.е. при такоМ пороге дискриминации, который совпадает со светопиком.

Предлагаемое. устройство:работает в 30 ! двух режимах: калибровки и измерения.

В режиме калибровки периодически вклю-., чающий блох 19, например реле времени, вырабатывает сигнал на перекрытие пото ка излучения основного источника 23 и S5 подвод к холлимационному отверстию 22 .

:контрольного источника 21 ядерного излу.: чения. Одновременно отключается выход информации с элемента И 15 и включается

;элемент И 24. 40

В любом режиме работы на нуль-орган

14 поступает заданная скорость счета пй и скорость счета В, соответствующая вы

:ходному сигналу дискриминатора 6. В ре жиме калибровки Ат4, гдето„-cmopocTb 45.

1 счета, возникающая цри облучении монокристапла 3 контрольным источником. Если

,схема сбалансирована, тоК,х., И, а@ . Если же произошли какие- то изменения характеристик кристалла 3 или светодиода 2, влияющие ча соотношение светопик-фотопик, то баланс на нуль-органе нарушается, т.е.

Вк Ф ъжу. В этом случае на выходе нуль-органа 14 появляется сигнал, который через элемент И 24 и устройство 25 воэ» действует на интенсивность вспышек светодиода 2 (либо путем изменения напряжения возбуждения светодиоде; либо путем открытия-закрытия перед ним световой диафрагмы). При этом меняется величина светово6 го потока, воспринимаемого ФЭУ, а также

:положепие светопика относительно фотопика, ;что приводит к восстановлению их исходно го соотношения, Но порог дискриминации

lame остается прежним, поэтому скорость счета на выходе дискриминатора 6 изменяется и отличается от частоты генератора 1.

Их разность через интегратор 12, воздействует. на уставку- порога дискриминации так, чтобы порог установился по новому положению светопика. Тогда скорость счета

В sa выходе дискриминатора 6 становится равной в„у и сигнал на выходе нуль-органа

14 сводится к нулю. Затем периодически включающий блок 19 по нулевому сигналу нуль-органа 24 переведет схему в режим измерения.

В режиме измерения контрольный ис;оч-! ник возврашаетсм в нерабочее состояние, :.основной источник 23 подводится к колли1 мационному отверстию, включается выход элемента И 15 и отключается элемент И

24; Напряжение возбуждения светодиода 2 (или положение его диафрагмы) не изменяется до. следующей калибровки. Происходит сравнение скоростей счета реперного генеpampa 1 й.дискриминатора 6 (по реперному каналу). Если они не равны, их разность через интегратор 12 воздействует на Г уставху mopora дискриминации так,чтобы совместить его со светопиком. В режиме измерения не йарируются возможные незйачительные дрейфы характеристик монокристалла, светодиода и источника излучения, однако:парируются "уходы" коэффициента передачи тракта, вызванные, например, колебаниями напряжения питания ФЭУ, "уходом усилителя 5, дрейфом порога дискриминации. Это обусловлено тем, что порог дискриминации s npoaecce работы автоматически устанавливается по светопику.

С выхода устройства 25 снимаетоя сигнал, по которому можно судить о положении

4 )2833 канала (при этом парируются ложные сиг налы, проникающие из основного канала в реперный); в) предотвратить дополнительную погрешность, поскольку для отделения шумов и управления используется один общий, д :криминатор, IlopoF которого автоматическ подстаивается в процессе работы по теку шему положению светопика;

r) устранить влияние колебаний часто- р ты генератора реперных импульсов, поскольку этот генератор питает и диод и сравнивающий интегратор, управляюнпий порогом дискриминации; д) повысить быстродействие схемы, 15 так как отсутствует влияние инерциониос ти фильтров в цепи питания ФЭУ.

Формула из обретения

Устройство для стабилизации коэффициент а пере дачи тракта сцинтилл яционного детектор, состояшего из кристалла и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), содержащее генерато реперных импульсов, светодиод, формирователь, элементы И, схему запрета, изме ° ритель скорости счета и нуль-орган, о тл v ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, выход ФЭУ через усилитель соединен со входом интегрального дискри. минатора, выходы которого соединены с входами первого формирователя и первого элемента И, выход первого формирователя соединен с первым входом второго элемента И, а со вторым входом первого элемента И через второй формирователь соединен второй выход генератора реперных импульсов, соединенный через третий: формирователь с одним из входов интегратора, со вторым входом которого через четвертый формирователь соединен выход второго элемента И, выход интегратора соединен с одним из входов интегральчого дискриминатора, третий выход генератора реперных импульсов через пятый формиl рователь соединен со входом схемы запрета, выход которой соединен со вторым входом первого элемента И, выходы которого соединены со входами третьего элемента

И, нуль-органа и измерителя скорости счета, i Выход измерителя скорости счета соединен с третьим входом интегратора, вы: ходы нуль-органа соединены через четвертый элемент И с регулятором величины светового потока светодиода и со входом блока периодического включения, например реле времени,,вторые входы третьего и четвертого элементов И соединены с пер вым выходом блока периодического включения, второй выход которого соединен с мани-! ! нулятором положения контрольного источника

1 ядерного излучения относительно коллимационного отверстия.