Устройство для регистрации ионизирующего излучения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ по авт. св. N 526270, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения временного диапазона регистрации рабочих импульсов, в него введены дополнительно элемент задержки, запоминающий элемент и второй и третий ключевые элементы, причем выход запоминающего элемента через второй ключевой элемент подключен к дополнительному запоминающему элементу, соединенному с управляющим входом регулирующего элемента через третий ключевой элемент, управляющий вход которого через дополнительный элемент задержки соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и элементом задержки.

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, к сцинтилляционным детекторам ионизирующего излучения, предназначено для регистрации импульсного ионизирующего излучения в условиях медленно меняющегося фона. В устройстве по основному авт. св. N 526270, содержащем сцинтиллятор, фотоумножитель, управляющий электрод которого соединен с блоком управления, а анод через регулирующий элемент с блоком регистрации и усилителем, выход усилителя через последовательно включенные ключевой элемент, схему сравнения и запоминающий элемент подключен к управляющему входу регулирующего элемента, ключевой элемент управляется импульсом блока управления через элемент задержки. При поступлении на вход регулирующего элемента импульса тока от фонового излучения происходит изменение выходного напряжения, которое с помощью цепи обратной связи: усилитель схема сравнения запоминающий элемент вызывает такое изменение напряжения на управляющем входе регулирующего элемента, при котором его выходное напряжение восстанавливается до прежнего уровня за время t_в. Однако в течение времени восстановления устройство не способно регистрировать рабочие импульсы без искажения, а амплитуда выброса на выходе регулирующего элемента может значительно превысить амплитуду рабочего сигнала, что приводит к перегрузке последующего блока регистрации и потере информации. Величина времени восстановления (а следовательно, и амплитуда выброса) зависит от времени прохождения сигнала в цепи обратной связи (инерционность цепи обратной связи) t_о.с и от времени изменения состояния запоминающего элемента t_и. Целью изобретения является расширение временного диапазона регистрации рабочих импульсов и повышение надежности устройства. Для этого в устройство для регистрации ионизирующего излучения введены дополнительно элемент задержки, запоминающий элемент и второй и третий ключевые элементы, причем выход запоминающего элемента через второй ключевой элемент подключен к дополнительному запоминающему элементу, соединенному с управляющим входом регулирующего элемента через третий ключевой элемент, управляющий вход которого через дополнительный элемент задержки соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и элементом задержки. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для регистрации ионизирующего излучения. Устройство для регистрации ионизирующего излучения содержит сцинтиллятор 1, фотоумножитель 2 с управляющим электродом 3, который соединен через конденсатор 4 с блоком 5 управления. Питание фотоумножителя осуществляется от высоковольтного источника 6 через делитель напряжения (резисторы) 7. Конденсаторы 8 шунтируют соответствующие резисторы для стабилизации междиодных напряжений при приходе импульса управления с блока 5 управления. Регулирующий элемент 9 соединен с блоком 10 регистрации и усилителем 11. Выход усилителя через последовательно соединенные ключ 12, схему 13 сравнения и быстродействующий запоминающий элемент 14 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 9. Второй выход блока 5 через элемент 15 задержки соединен с управляющими входами ключа 12 и ключа 16 и через вторую линию задержки 17 с управляющим входом ключа 18, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента 9, а вход через второй запоминающий элемент 19 с выходом ключа 16. При приходе синхронизирующего импульса блок 5 управления отпирает фотоумножитель 2, с анода 20 которого снимается импульс тока, состоящий из суммы прямоугольного импульса, соответствующего фоновому излучению, и импульса, соответствующего рабочему импульсу. Импульс с анода фотоумножителя через регулирующий элемент 9, усилитель 11 и первый ключ 12 поступает в схему 13 сравнения, которая через быстродействующий запоминающий элемент 14 за время t_и1 создает такое изменение на управляющем входе регулирующего элемента 9, при котором восстанавливается выходное напряжение регулирующего элемента. При приходе управляющего импульса на вход первого ключа 12 цепь обратной связи разрывается и быстродействующий запоминающий элемент 14 фиксирует на время t_зап1 величину напряжения, соответствующую амплитуде тока фотоумножителя от фонового излучения. Одновременно с закрыванием первого ключа 12 отпирается ключ 16, через который инерционный запоминающий элемент 19 запоминает за время t_и2 < t_зап1 величину напряжения на запоминающем элементе 14 и передает ее на вход регулирующего элемента 9 через ключ 18, который открывается управляющим импульсом через линию задержки 17, время задержки которой t_л.з должно удовлетворять условию: t_и2 < t_л3 < t_зап1. Так как величина времени изменения состояния второго запоминающего элемента 19 (t_и2) может быть выбрана из условия t_и2 ≃ t_зап1, а соотношение ≃ справедливо для аналоговых запоминающих элементов, то величина диапазона регистрации рабочего импульса увеличивается в раз, т.е. на несколько порядков. С другой стороны, при заданном диапазоне регистрации рабочих сигналов эффективное уменьшение величины времени t_и составит также раз. Учитывая, что величина выброса от фонового импульса пропорционально отношению t_и˙S, где S крутизна переднего фронта фонового импульса, уменьшается амплитуда выброса на выходе регулирующего элемента. Таким образом, удается на несколько порядков увеличить временной диапазон регистрации рабочих сигналов, уменьшить амплитуду выброса от фонового импульса, уменьшить коэффициент усиления цепи обратной связи, тем самым предотвратить возможные обрывы в цепи обратной связи и увеличить надежность устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ по авт. св. N 526270, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения временного диапазона регистрации рабочих импульсов, в него введены дополнительно элемент задержки, запоминающий элемент и второй и третий ключевые элементы, причем выход запоминающего элемента через второй ключевой элемент подключен к дополнительному запоминающему элементу, соединенному с управляющим входом регулирующего элемента через третий ключевой элемент, управляющий вход которого через дополнительный элемент задержки соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и элементом задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1