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Laufzeitkettenverstärker
Die Erfindung betrifft einen Laufzeitkettenverstärker, insbesondere für Impulse mit grosser Anstieg- steilheit, mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen.
Erfindungsgemäss sind dabei die einzelnen Stufen schräg übereinander mit kurzen Impulsleitungen gedrängt angeordnet. in der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.
Die Fig. l und 2 geben Schaltschemen des Laufzeitkettenverstärkers wieder. Fig. 3 veranschaulicht schematisch die Anordnung einzelner Schaltelemente zueinander. Fig. 4 ist ein Oszillogramm.
Der in Fig. 1 dargestellte Verstärker besitzt drei Vorstufen 1 und eine Endstufe 2. Jede Vorstufe 1 weist zwei Röhren 3 auf, die Endstufe 2 hat vier Röhren 3. Sämtliche Röhren 3 sind von der gleichen Type, beispielsweise Pentoden E 180 F (in den USA 404 A). Ein zu verstärkender Impuls wird beim Eingang 4 in den Verstärker geleitet. Dieser Impuls gelangt über den Kondensator 5 zur Gitterlaufzeitkette 6 und erreicht von dort in an sich bekannter Weise die Steuergitter der Röhren 3der ersten Stufe, Das andere Ende der Laufzeitkette 6 ist über einen Abschlusswiderstand 7 und einen Kondensator 8 an Masse (Chassis 9) gelegt. Die Gittervorspannung dieser beiden Röhren wird über die beiden Widerstände 10 und 11 zugeführt und von einem Potentiometer 12 abgegriffen.
Mit der Einstellung dieses Potentiometers 12 kann die Verstärkung dieser Stufe 1 in gewissen Grenzen geregelt werden. Im Anodenkreis dieser Stufe l liegt die Anodenlaufzeitkette 13. Zwischen der Anode jeder Röhre 3 und Masse 9 sind Trimmer 14 eingeschaltet, die zum Anpassen an die leicht schwankenden Anodenkapazitäten bzw. Schaltungskapazitäten dienen.
Ein Ende der Laufzeitkette liegt über dem Abschlusswiderstand 15 und dem Kondensator 16 an Masse 9.
Das andere Ende dieser Laufzeitkette 13 ist über den Kopplungskondensator 17 mit der Gitterlaufzeitkette 6 der nächsten Vorstufe 1 verbunden. Die Zuführung der Anodenspannung erfolgt hier über den Abschlusswiderstand 15. Die übrige Spannungsversorgung der Röhren 3 geschieht in üblicher Weise.
Der in der ersten Vorstufe 1 verstärkte Impuls wird in den folgenden schaltungsmässig im wesentlichen in gleicher Weise ausgebildeten Vorstufen 1 weiterhin verstärkt und gelangt endlich über die Leitung 18 in die Endstufe 2.
Die Gitterlaufzeitkette 19 und die Anodenlaufzeitkette 20 der Endstufe 2 sind im wesentlichen genau so dimensioniert wie die Laufzeitkette 6 bzw. 13 der Vorstufen 1, nur sind die Ketten 19 und 20 für vier Röhren 3 ausgelegt. Durch den Aufbau der Röhre bedingt ist die Gitterkathodenkapazität wesentlich grösser als die Anodenkapazität. Aus diesem Grund ist der Wellenwiderstand der Gitterlaufzeitkette 6 bzw. 19 kleiner als der Wellenwiderstand der Anodenlaufzeitketten 13 bzw. 20. Es wäre nun möglich gewesen, durch Parallelschalten von Kondensatoren die Anoden-Kapazität der Röhre auf den Wert der Gitter-Kapazität zu bringen und dadurch die Wellenwiderstände der beiden Laufzeitketten gleich zu machen, wie dies wegen reflexionsfreier Kopplung üblich ist.
Erfindungsgemäss wurde jedoch auf diese Erhöhung der Anoden-Kathodenkapazität verzichtet und der von Haus aus gegebene erhöhte Wellenwiderstand der Anok denlaufzeitkette zur Verstärkungserhöhung ausgenützt. Die durch die direkte Kopplung zweier Laufzeitketten mit nicht gleichem Wellenwiderstand entstehenden Reflexionen sind für die Anwendungsfälle gemäss der Erfindung bedeutungslos.
Mit 21 ist der Ausgang bezeichnet, der über den Kopplungskondensator 22 an die Anodenlaufzeitkette 20 anschliesst. Die bei 4 eingegebenen Impulse werden, wie aus der obenstehenden Beschreibung klar
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ersichtlich, in den einzelnen Vorstufen 1 und in der Endstufe 2 entsprechend verstärkt und bei 21 abgegeben. Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verstärkung maximal etwa 450-fach.
Fig. 2 lässt erkennen, dass die einzelnen Laufzeitketten 6,13, 19 und 20 als m-abgeleitete Tiefpassfilter ausgeführt sind. Zu konstruktiven Einzelheiten der Schaltungen sei noch gesagt, dass die erforderli- chen Selbstinduktionen (Gegeninduktivitäten) aus Windungen aus dünnem Draht bestehen, der auf Trolitulstäbe aufgewickelt ist. Der Eingangskondensator 5 hat dieselbe Grösse wie der Kondensator 8, der zwischen dem Abschlusswiderstand 7 der ersten Gitterlaufzeitkette 6 und Masse 9 liegt.
Die Kopplungskondensatoren 17 zwischen den einzelnen Stufen errechnen sich nach der Gleichung :
EMI2.1
In der Gleichung bedeuten :
EMI2.2
<tb>
<tb> Ck <SEP> Kapazität <SEP> des <SEP> Kopplungskondensators <SEP> 17
<tb> Co <SEP> Kapazität <SEP> des <SEP> Eingangskondensators <SEP> 5
<tb> Zg <SEP> Wellenwiderstand <SEP> der <SEP> Gitterlaufzeit-Ketten
<tb> . <SEP> Za <SEP> Wellenwiderstand <SEP> der <SEP> Anodenlaufzeit-Ketten.
<tb>
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass die einzelnen Stufen 1 und auch die Stufe 2 schräg übereinander angeordnet sind, so dass zwischen der Anodenlaufzeitkette 13 einer Stufe und der Gitterlaufzeitkette 6 bzw. 19 der folgenden Stufe ganz kurze Impulsleitungen entstehen. Auf diese Weise erreicht man also eine sehr gedrängte Gesamtanordnung, wobei sich auch gute Kühlverhältnisse ergeben.
Fig. 4 lässt das Oszillogramm eines Verstärkerimpulses erkennen, der eine Länge von 5. 10-8 sec besitzt. Aus dem Oszillogramm lässt sich eine Anstiegszeit von 4 10-9 sec ablesen.
Der oben beschriebene Verstärker kann z. B. in einer Anordnung für kernphysikalische Koinzidenzmessungen verwendet werden. In der Anordnung ist der Verstärker einem Photovervielfacher nachgeschaltet. Der Verstärker arbeitet dabei auf einen Koinzidenzkreis, wobei die Steilheit des Spannungsanstieges ein Mass der Gleichzeitigkeit der von den Photovervielfachern abgegebenen Teilchenimpulse darstellt.
Nach Versuchen haben sich dabei z. B. folgende Verhältnisse ergeben :
Bei Gammaenergien in der Grössenordnung von 1 Me V, die mit NaJ-Szinti1lationszählern registriert wurden, wurden tatsächlich koinzidente Ereignisse (praktisch vollkommen gleichzeitige Emmission von Gammastrahlen) mit einer Zeitunschärfe von weniger als (1 -2). 10-8 S als koinzident ermittelt.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel und auf den genannten Verwendungszweck nicht beschränkt. Selbstverständlich können die Laufzeitketten auch anders ausgebildet sein als in Form m-abgeleiteter Tiefpassfilter. In den Vorstufen wie auch in der Endstufe können gegebenenfalls mehr oder weniger Röhren Verwendung finden als in der Zeichnung dargestellt. Die Anordnung nach der Erfindung kann insbesondere auch für elektronisch arbeitende Rechenmaschinen, Zählgeräte, Kurzzeitmesser u. dgl.
Verwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Laufzeitkettenverstärker, insbesondere für Impulse mit grosser Anstiegsteilheit, mit mehreren hin-
EMI2.3