DE1082939B - Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator - Google Patents

Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator

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DE1082939B
DE1082939B DEC14546A DEC0014546A DE1082939B DE 1082939 B DE1082939 B DE 1082939B DE C14546 A DEC14546 A DE C14546A DE C0014546 A DEC0014546 A DE C0014546A DE 1082939 B DE1082939 B DE 1082939B
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amplitude
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tilting
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DEC14546A
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Inventor
Marcel Fiehrer
Alix Pages
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Description

  • Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator Die Erfindung betrifft Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysatoren, d. h. Geräte, die aus einer Anzahl von elektrischen Impulsen diejenigen auswählen, deren Amplitude in einem gegebenen Bereich liegt, worauf die ausgewählten Impulse z. B. gezählt und registriert werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Geräte der genannten Art, die verschiedene Diskriminatoren und eine gleiche Anzahl von Stromkreisen mit zwei stabilen Zuständen (Kippanordnungen) besitzen, die, sobald der zu analysierende Impuls nacheinander die Schwellen der verschiedenen Diskriminatoren erreicht, augenblicklich ihren Zustand ändern.
  • Es sind verschiedene Arten von Analysatoren bekannt, darunter auch solche, bei denen der zu analysierende Impuls zunächst eine gewisse Zahl von Monovibratoren oder einstellbaren Diskriminatoren Dl, D2 . . . Dn beaufschlagt, welche die verschiedenen Analyseschwellen S1, S2 . . . Sn bestimmen, die wiederum Spannungsbänder d S1 = S2 --S" d S2 = S3 SZ . . . d Sn = S"-S"_1 definieren.
  • Da diese Geräte die Aufgabe haben, die elektrischen Impulse der Amplitude nach zu ordnen, dürfen nur die Impulse, deren größte Amplitude zwischen Sk und Sk+l liegt, die Zählung einer Einheit in dem Band d Sk ergeben. Wenn die Anstiegsfront eines Impulses den Schwellenwert Sk erreicht, wechselt der Diskriminator Dk seinen Zustand, die Registrierung einer Einheit in dem Band d Sk darf jedoch nur erfolgen, wenn der Diskriminator Dk+l seinen Zustand nicht geändert hat. Die Zählung einer Einheit in einem beliebigen Band ist daher nach der Beaufschlagung des unteren Diskriminators dieses Bandes der etwaigen und jedenfalls zeitlich später erfolgenden Beaufschlagung des unmittelbar höheren Diskriminators untergeordnet. Diese Schwierigkeit hat man bei den bisher bekannten Analysatoren mit Hilfe von Verzögerungsfunktionen oder Zeitdehnungskreisen gelöst.
  • Fig. 1 und 2 zeigen die bekannten Grundsätze der Verwendung derartiger Verzögerungsfunktionen und Zeitdehnungskreise.
  • In Fig. 1 sind als Ordinaten die Amplituden und als Abszissen die Zeiten aufgetragen. Die verschiedenen Amplitudenschwellen So, S1, S2, S3, S4, S5, Se bestimmen die Bänder d So, d Sl, d S2, d S3, d S4, S5. Der Impuls 1 erreicht die verschiedenen Schwellen zu den Zeiten t1, t2, t3, t4, t5. Die größte Amplitude des Impulses 1 tritt zur Zeit t"", auf, und dieser Impuls 1 soll eine Zählung einer Einheit in dem Band AS, ergeben. Fig. 1 zeigt deutlich, daß in einem Zeitintervall, z. B. (t2, t3 ), die Zählung einer Einheit in dem Band AS, bis zu dem Zeitpunkt t3 möglich bleibt, an welchem die Schwelle S3 erreicht wird. Es muß daher nach dem Zeitpunkt t2 das etwaige, der Schwelle S3 entsprechende Ansprechen abgewartet werden, um zu wissen, ob das Maximum des Impulses 1 in dem Band d SZ liegt oder nicht. Anders ausgedrückt, es ist wesentlich, das von der höchsten erreichten Schwelle herrührende Ansprechen zu kennen.
  • Hierfür wird im allgemeinen die Registrierung der den verschiedenen Schwellen S1 bis S5 entsprechenden Ansprechvorgänge um Zeiten d t1, d t2, d t3, d t4, d t5 verzögert, welche sich bei jeder Schwelle ändern, so daß die Ansprechvorgänge zeitlich in der Reihenfolge t,', t4', t,', t2', t,' auftreten, welche der Reihenfolge t1, t2, t3, t4, t. entgegengesetzt ist. Bei dem Beispiel der Fig. 1 kann man so von dem Zeitpunkt t,' an wissen, daß das Maximum des Impulses in dem Band d S5 liegt, und zwar ohne daß hierfür die späteren Zeitpunkte t4 , t3', '2 11 t1' abgewartet zu werden brauchen.
  • Eine zweite bekannte, in Fig. 2 dargestellte Lösung besteht darin, die Form des Impulses 1 zu verändern, bevor er in den Analysator geschickt wird, und den Höchstwert seiner Amplitude bis zu einem Zeitpunkt 0 aufrechtzuerhalten, welcher für das gute Arbeiten des Analysators ausreicht. Die Rückkehr des Impulses auf Null erfolgt augenblicklich an dem Zeitpunkt 0, wo er dann übliche Antikoinzidenzkreise beaufschlagt.
  • Bei einem anderen bekannten Gerät wird in einer Röhre mit beispielsweise zehn Anoden, die mit zehn Zähleinrichtungen verbunden sind; ein Elektronenstrahl proportional der Spannung eines durch jeden Impuls aufgeladenen Kondensators abgelenkt, wobei der Elektronenstrahl während des Impulsanstiegs schnell über die Anoden läuft und während des Impulsabfalls, weil der Kondensator sich nicht entladen kann, stehenbleibt und an der entsprechenden Anode ein Signal erzeugt, das einerseits die Zählung und andererseits die Entladung des Kondensators auslöst. Die Zählfolge eines solchen Gerätes beträgt etwa 20000 Impulse pro Minute.
  • Es sind daneben Impulsamplitudenanalysatoren bekannt, die eine Anzahl Diskriminatoren und eine Anzahl Kippanordnungen umfassen und bei denen zwei Steuerleitungen vorgesehen sind, um einerseits die Rückstellung der Kippanordnungen in die Nullstellung und andererseits die Registrierung zu bewirken, wobei diese Vorgänge durch eine Verzögerung voneinander getrennt sind und alle beide selbsttätig durch das Eingangssignal nach entsprechender Verzögerung gesteuert werden.
  • Alle bisher bekannten Analysatoren benötigen Stromkreise mit Verzögerungsfunktionen oder Zeitdehnungskreise und weisen daher die Mängel auf, daß die Registriergeschwindigkeit auf etwa 12000 bis 20000 Vorgänge pro Sekunde begrenzt ist, daß den zu analysierenden Impulsen eine bestimmte Form gegeben werden muß; die in Fig. 1 dargestellten Beispiele zeigen nämlich, daß bei gegebenen Verzögerungen d t1, d t2, d t3, d t4, d t5 das richtige Arbeiten des Analysators nur bei bestimmten Impulsformen gewährleistet ist, wodurch besondere Stromkreise, die die Formgebung der Impulse bewirken, erforderlich sind und das Arbeiten des Gerätes verwickelter und seine Benutzung erschwert wird.
  • Ferner ist es sehr schwierig, die Registrierung der der Amplitude nachgeordneten Impulse durch außerhalb des Analysators selbst auftretende und sogar vor der Auswahl unabhängige Vorgänge zu steuern.
  • Die Erfindung bezweckt in erster Linie, die Steuerung derartiger Geräte einfacher und anpassungsfähiger und ihre Arbeitsgeschwindigkeit höher als bisher zu machen. Die Erfindung sieht zu diesem Zweck bei einem Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator der genannten Art Formgebungsleitungen vor den Kippanordnungen und eine durchlaufende, zu jeder der Kippanordnungen parallel geschaltete Leitung zur Übertragung von Steuersignalen vor, durch die nach der Aufnahme eines Impulses zu dem Auftreten der Signale entsprechenden Zeitpunkten die vom Gerät ausgearbeitete Information ausgelöst wird, indem gleichzeitig in diesem Zeitpunkt die in ihrem Zustand geänderten Kippanordnungen in ihre anfängliche Ruhestellung zurückgeführt und mit den von dieser -Zustandsänderung herrührenden Impulsen zu den gleichen Zeitpunkten über weitere Formgebungsleitungen Antikoinzidenzkreisebeaufschlagtwerden,wobei alle Kippanordnungen von diesen Zeitpunkten an vorübergehend durch diese Signale in ihrem Ruhezustand blockierbar sind. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht zu einem wesentlichen Teil darin, daß Verzögerungsleitungen vermieden werden, wodurch nicht nur das System vereinfacht und seine Verwendungsmöglichkeit erhöht, sondern vor allem seine Arbeitsgeschwindigkeit wesentlich, und zwar etwa auf 130000 Impulse pro Sekunde, gesteigert wird.
  • Das Steuersignal kann von einem Vorgang abhängen, der unabhängig von der vorgenommenen Wahl sein kann und zeitlich später als der Höchstwert der Amplitude des analysierten Impulses ist. Auch kann das Signal ein kontinuierlicher Impuls mit einer Amplitude sein, die ausreicht, alle Kippanordnungen in der Ruhestellung zu -halten, wobei die Dauer dieses Impulses jeden beliebigen, insbesondere durch eine Verzögerungsleitung bestimmten -Wert haben kann. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Gerät einen Stromkreis mit zwei stabilen Zuständen umfassen, dessen erste Zustandsänderung ausgelöst wird, sobald die Amplitude des zu analysierenden Impulses einen gewissen verhältnismäßig kleinen Wert übersteigt; und dessen zweite Zustandsänderung, die ausgelöst wird, sobald diese Amplitude unter den obigen Wert oder einen diesem benachbarten Wert fällt, zur Lieferung eines Steuersignals benutzt wird.
  • Die Vorteile einer solchen Ausbildung bestehen vor allem darin, daß die für die Analyse und die Registrierung erforderliche Zeit erheblich verkürzt wird (sie kann, ohne daß besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, bis auf 3 - 10-7 Sekunden nach dem Scheitel des Impulses verringert werden), daß keine besondere Form für die zu analysierenden Impulse notwendig ist und somit Formgebungskreise entfallen können, daß wegen des Steuerkreises der Kippanordnungen mit durchgehender Verbindung die Registrierung der Impulse von einem beliebigen, außerhalb des Analysators selbst verlaufenden Vorgang abhängig gemacht werden kann und daß wegen der Trennung der Stromkreise mit einfachen Funktionen eine beträchtliche Erhöhung der zulässigen Frequenz der zu analysierenden Vorgänge erzielt wird. Während es bei den gegenwärtig bekannten Analysatoren nicht möglich ist, ohne große Fehler willkürlich verteilte Vorgänge zu analysieren, deren Frequenz über 10000 in der Sekunde liegt, sind Versuche mit 130000 Vorgängen je Sekunde vorgenommen worden, ohne daß die festgestellten, für die Benutzer annehmbaren Fehler dem Analysator selbst zugeschrieben werden konnten.
  • Bei diesen hohen Frequenzen bleibt die äußere Steuerung mit einem geringsten Aufwand an Apparaturen und ohne Einführung neuer Fehler möglich, was selbst bei niedrigen Frequenzen mit den bisher benutzten komplizierten Anordnungen unmöglich ist.
  • Der erfindungsgemäße Analysator leistet vor allem in der Kernphysik große Dienste, insbesondere bei der Untersuchung der Zerfallspektren der radioaktiven Körper und der Messung der Flugzeit der Teilchen. Er gestattet, bei diesen Messungen Genauigkeiten, welche bei den bekannten Apparaten nicht möglich sind, zu erhalten und neue, bisher unmögliche Versuche vorzunehmen.
  • Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an einem Beispiel erläutert, und zwar zeigt Fig. 3 schematisch die verschiedenen Bestandteile des erfindungsgemäßen Analysators, Fig. 3 a und 3 b die elektronische Schaltung eines Teiles dieses Gerätes im einzelnen, Fig.4 in Abhängigkeit von der als Abszisse aufgetragenen Zeit den Verlauf der verschiedenen, während des Arbeitens des in Fig. 3 dargestellten Gerätes eine Rolle spielenden Impulse, Fig. 5 und 6 eine besondere Ausführungsform des den Gegenstand der Erfindung bildenden Analysators bzw. seine Arbeitsweise, Fig. 7 schließlich eine interessante Anwendung dieses neuen Gerätes bei einer in. der Kernphysik benutzten Meßkette.
  • In Fig. 3 sind vier aufeinanderfolgende Diskriminatoren 2, 3, 4 und 5 dargestellt, welche einer Anordnung von ia Diskriminatoren angehören und vier bestimmten zu analysierenden Amplitudenschwellen entsprechen. Man sieht ferner in Fig.3 die entsprechenden Kippanordnungen 6, 7, 8 und 9 sowie die Antikoinzidenzkreise 10, 11 und 12, von denen jeder zwei benachbarten Kippanordnungen gemeinsam ist und einem Band des Analysators entspricht. Die Leitung 13 verteilt den zu analysierenden Impuls 14 auf die Diskriminatoren 2, 3, 4 und 5, und über die alle Kippanordnungen parallel beaufschlagende Leitung 15 wird die tatsächliche Überwachung und Steuerung des Gerätes vorgenommen.
  • Fig. 4 zeigt in Abhängigkeit von der als Abszisse aufgetragenen Zeit den auf die Leitung 13 (Fig. 3) geschickten Impuls 14 und die durch die Diskriminatoren 2, 3, 4 und 5 der Fig. 3 bestimmten Amplitudenschwellen 16, 17, 18 und 19. Da der Höchstwert der Amplitude des zu analysierenden Impulses 14 z. B. zwischen den Schwellen 18 und 19 liegt, muß er durch den Antikoinzidenzkreis 12 ein Signal an der Abgangsleitung 22 (Fig. 3) erzeugen.
  • Die Arbeitsweise des Gerätes ist dann folgende: Sobald der zu analysierende Impuls 14 die Schwellen 16, 17 und 18 (Fig. 4) erreicht, geben die Diskriminatoren 2, 3 und 4 (Fig. 3) sofort auf die Leitungen 23, 24 und 25 die Impulse 27, 28 und 29 zu den Zeiten t16 bzw. t17 bzw. t18 (Fig. 4). Der Diskriminator 5, dessen Zustand sich nicht geändert hat, gibt an die Leitung 26 kein Signal ab.
  • Die in die Leitungen 23, 24 und 25 (Fig. 3) geschickten rechteckigen Signale 27, 28 und 29 (Fig. 4) gelangen zu den Formgebungsleitungen 30, 31 und 32 (vorzugsweise Differenzierungsstromkreise), welche zu den Zeiten t16, t17 und t1, die Einheitssignale 38, 39 und 40 (Fig. 4) in die Leitungen 34, 35 und 36 schicken. Die Formgebungsleitung 33 wird nicht erreicht, und in die Leitung 37 wird kein Einheitssignal geschickt.
  • Die Einheitssignale 38, 39 und 40 (Fig. 4) beaufschlagen dann die Kippanordnungen 6, 7 und 8, welche sofort ihren Zustand ändern und die bei 41, 42 und 43 (Fig.4) dargestellten rechteckigen Signale erzeugen. Diese Signale werden in die Leitungen 49, 50 und 51 (Fig. 3) geschickt und beaufschlagen in an sich bekannter Weise die Formgebungsleitungen 53, 54 und 55. Auf die Kippanordnung 9 findet offenbar keine Einwirkung statt. Vor dem Vorhandensein der Einheitsimpulse 38, 39 und 40 befanden sich die Kippanordnungen 6, 7, 8 und 9 in dem gleichen Zustand.
  • Diese Kippanordnungen 6, 7, 8 und 9 sind Stromkreise mit zwei stabilen Zuständen mit zwei Eingängen bekannter Ausbildung. Die Eingänge 44, 45, 46 und 47 der Kippanordnungen 6, 7, 8 und 9 sind mittels der Leitung 15 parallel geschaltet, welche erfindungsgemäß die Steuerung der Registrierung der Impulse und die Blockierung des Gerätes ermöglicht.
  • Zur Registrierung der Impulse in der weiter unten erläuterten Weise genügt es, in die Leitung 15 zu einem hinter dem Höchstwert des Impulses liegenden Zeitpunkt ein kurzes Signal mit einer genügenden Amplitude (welche größer als die Schwelle der Kippanordnungen ist) zu schicken, um die Kippanordnungen, welche während der Anstiegszeit des Impulses bis zu seinem Höchstwert ihren Zustand geändert haben, in die Ruhestellung zurückzuführen. Bei den Kippanordnungen sind zwei Fälle möglich: Wenn sich eine beliebige Kippanordnung in der Ruhestellung befand, bleibt sie in dieser.
  • Wenn eine beliebige Kippanordnung ihren Zustand geändert hatte, kehrt sie in die Ruhestellung zurück. Um die Blockierung des Gerätes zu bewirken und eine Totzeit in dem Arbeiten des Gerätes zu verwirklichen, wird nicht, wie bei der Registrierung, zu dem Zeitpunkt -v ein kurzes Signal in die Leitung 15 geschickt, sondern während des Zeitraumes (z, -c') wird erfindungsgemäß das Potential der Leitung 15 auf eine solche Höhe gebracht, daß der Ruhezustand der Kippanordnungen fixiert wird. Es gibt dann mehrere Möglichkeiten: Wenn sich eine beliebige Kippanordnung, z. B. die Anordnung 9, vorher in der RuhestelIung befand, wird sie in dieser gehalten, und kein von einem Diskriminator kommender Einheitsimpuls kann ihre Ruhestellung verändern, solange die Leitung 15 auf diesem Potentialniveau gehalten wird; Wenn sich eine beliebige Kippanordnung, z. B. 6, 7 und 8, vorher nicht in der Ruhestellung befand, wird sie in diese zurückgeführt und in dieser gehalten, solange die Leitung 15 auf diesem Potentialniveau gehalten wird.
  • Bei den oben unter Bezugnahme auf Fig.3 und 4 gemachten Ausführungen wurde das Potential der Leitung 15 niedriger als dieses Spannungsniveau gehalten (welches bei diesem Beispiel 15 Volt beträgt), was die Zustandsänderung der Kippanordnungen 6, 7 und 8 zu den Zeiten t16, t1,, und t18 und die Erzeugung der rechteckigen Signale 41, 42 und 43 (Fig. 4) ermöglicht hat.
  • Zur Vornahme der wirklichen Messung sowie zur Blockierung des Gerätes genügt es somit, in die Leitung 15 zu einem hinter dem Höchstwert der Amplitude des Impulses 14 liegenden Zeitpunkt z ein das Blockierungsniveau der Kippanordnungen übersteigendes Signal 48 (Fig.4) zu schicken, damit diese sofort in die Ruhestellung zurückgeführt "verden und in dieser bis zu dem Zeitpunkt z' gehalten werden. Die Rückkehr der an den Leitungen 49, 50 und 51 vorhandenen Signale 41, 42 und 43 auf Null bewirkt, daß zu diesem Zeitpunkt z von den Formgebungsleitungen 53, 54 und 55 (Fig. 3) Einheitssignale 61, 62 und 63 (Fig. 4) auf die Leitungen 57, 58 und 59 (Fig. 3) gegeben werden. Die der nicht erreichten Amplitudenschwelle 19 entsprechenden Leitungen 52 und 60 und die Formgebungsleitung 56 erzeugen kein Signal.
  • Die Einheitssignale 61, 62 und 63 beaufschIagen dann ihrerseits die Antikoinzidenzkreise 10, 11 und 12 bekannter Ausbildung.
  • Diejenigen dieser Kreise, welche wie 10 und 11 gleichzeitig zu dem Zeitpunkt t von zwei Einheitssignalen beaufschlagt werden, welche von den Leitungen 57 und 58 bzw. 58 und 59 kommen, geben kein Ausgangssignal auf die Leitungen 20 und 21. Der Antikoinzidenzkreis 12 dagegen, welcher ein Einheitssignal durch die Leitung 59 empfängt, aber nichts durch die Leitung 60 erhält, liefert ein Ausgangssignal an die Leitung 22. Dieses Ausgangssignal erzeugt schließlich die Zählung einer Einheit in dem durch die Schwellen 18 und 19 bestimmten Band, welche dem Höchstwert der Amplitude des Impulses 14 (Fig.4) entsprechen.
  • Zu dem Zeitpunkt -c befinden sich alle Kippanordnungen in der Ruhestellung und werden in dieser gehalten, so daß der Wähler blockiert ist, solange das Potential der Leitung 15 über einem bestimmten Niveau bleibt, welches z. B. bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform 15 Volt beträgt. Diese Zeit der Blockierung des Analysators kann so bis z verlängert und beliebig eingestellt werden. Sie hängt nur von der Form des in die Leitung 15 geschickten Signals 48 ab.
  • Wenn das Zeitintervall (a, z') nach Null strebt, erfolgt nur die Registrierung des Impulses ohne Blockierung. In Fig. 3 a ist im einzelnen die elektronische Schaltung der Kette der einer Amplitudenschwelle entsprechenden Anordnungen dargestellt, welche den Diskriminator 2, die Differenzierungskreise 30 und 53, die Kippanordnung 6, den Antikoinzidenzkreis 10 und die Leitungen 13, 15, 20, 23, 34, 44, 49, 57 und 58 umfaßt.
  • Zum besseren Verständnis des rechten Teiles der Fig. 3 a muß man die Fig. 3b betrachten, die ein genaueres Bild des entsprechenden Teiles dieser Schaltung gibt, und zwar schickt j ede Kippanordnung in zwei verschiedene Leitungen (571 und 572 für die Kippanordnung 6, 581 und 582 für die Kippanordnung 7) ein negatives Signal bzw. ein positives Signal. Der Antikoinzidenzkreis 10 erhält einerseits bei 581 das an der Stelle 501 von der Kippanordnung 7 (entsprechend der Stelle 491 der Kippanordnung 6, Fig. 3 a) ausgesandte und über einen Formgebungskreis 54, geleitete negative Signal und andererseits bei 572 das bei 49, von der Kippanordnung 6 ausgesandte und über den Formgebungskreis 532 geleitete positive Signal.
  • Das geöffnet dargestellte Relais 100 ist in Wirklichkeit im normalen Betrieb geschlossen, d. h. daß über dieses der von der Kippanordnung 7 stammende Antikoinzidenzimpuls weitergeleitet wird. Der Kondensator 101 und die Diode 102, die parallel zueinander zwischen dem Relais 100 und der Pentode des Antikoinzidenzkreises 10 liegen, gestatten eine Verzögerung des über die Diode 103, die in Reihe vor dem Relais 100 angeordnet ist, gelangenden negativen Signals, und zwar eine Verzögerung, die ausreicht, um das negative Signal, wenn es vorhanden ist, weiterbestehen zu lassen bis zu dem Augenblick, wo ein positiver Impuls über die Leitung 57, auf das erste Gitter der Pentode gelangt.
  • Man kann noch bemerken, daß die Leitung 104, die unmittelbar an dem Eingangskondensator 105 angeschlossen ist, zur Einregelung der Schwelle der Diskriminatoren 2 dient, indem das Gitter der ersten Pentode dieser Diskriminatoren vorgespannt wird; die Widerstände 106 und die Pfeile 107 entsprechen Teilen einer Potentiometerkette, auf der die Vorspannungen der verschiedenen Diskriminatoren abgegriffen werden; das Potentiometer 108, das am Ende der zwischen den beiden Pentoden des Diskriminators liegenden Leitung angedeutet ist, ein Regelpotentiometer ist, mit dem die Vorspannung des ersten Gitters der zweiten Pentode einstellbar ist; sein Gesamtwiderstand ist gering, sein oberer Pfeil 110 liegt an Masse und sein unterer Pfeil 111 an einer Spannungsquelle von einigen Volt.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators werden die Rückkehr der Kippanordnungen in die Ruhestellung und die Blockierung des Gerätes unmittelbar von dem Impuls selbst gesteuert.
  • Fig. 5 zeigt das Prinzipschema für diesen Sonderfall, und Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Amplitude der verschiedenen Impulse und erläutert den Vorgang der Steuerung der Kippanordnungen.
  • In Fig.5 ist gegenüber dem Gerät nach Fig. 3 eine zusätzliche Stufe hinzugefügt. Diese Stufe umfaßt einen Diskriminator 64, eine Formgebungsleitung 65, eine Kippanordnung 66 und eine Verzögerungsleitung 67. Der Diskriminator 64 bestimmt eine Amplitudenschwelle 68, welche niedriger als die erste Schwelle 16 des Gerätes (Fig. 6) ist. Wenn der zu analysierende Impuls 14 die Schwelle 68 erreicht, sendet der Diskriminator 64 das Signal 69, welches in dem Augenblick endet, in welchem der Impuls 14 wieder durch einen in der Nähe der gleichen Schwelle 68 liegenden Wert geht. Die Formgebungsleitung 65 gibt in dem Augenblick einen Einheitsimpuls 70 auf die Leitung 71 (Fig. 5 und 6). Die Kippanordnung 66 wechselt dann ihren Zustand und gibt das Signal 72 auf die Steuerleitung 15, welche alle Kippanordnungen 6, 7, 8 und 9 in die Ruhestellung zurückführt, was die Registrierung und die Blockierung des Wählers ermöglicht.
  • Nach einer gewissen Zeit ist jedoch der Impuls 70 durch die Verzögerungsleitung 67 gegangen und führt die Kippanordnung 66 in die Ruhestellung zurück, und das Signal 72 hört zu dem Zeitpunkt -c' auf. Die Steuerleitung 15 kehrt zu ihrem ursprünglichen Potential zurück, und das Gerät ist von neuem freigegeben. Die Blockierungszeit des Wählers (c, -c) ist somit gleich der durch den Stromkreis 67 eingeführten einstellbaren Verzögerung. Die Schwelle 68 kann auf einen beliebigen Wert festgelegt werden, insbesondere auf einen Wert Null (falls der zu analysierende Impuls 14 tatsächlich wieder durch Null geht). In diesem letzteren Fall entspricht die Zeit z' dem Augenblick, in welchem der Impuls 14 wieder durch diesen Wert Null geht.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 7 sei jetzt ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Amplitudenanalysators in einer Meßkette beschrieben, welche in der Kernphysik zur Untersuchung der Zerfallspektren radioaktiver Körper verwendet wird, d. h. zur Aufstellung der Liste und der zeitlichen Ordnung der verschiedenen Strahlen, welche von einem aktivierten Körper ausgesandt werden, bevor er wieder in seinen inaktiven Zustand zurückkehrt.
  • Für diese Untersuchung ist es zweckmäßig, gewisse wenig häufige Strahlungen aussortieren zu können, deren Anteil z. B. 1 : 10000 der Gesamtzahl der Strahlungen beträgt und von denen man nur weiß, daß zwischen ihnen und gewissen anderen bekannten feststellbaren Strahlungen ein bestimmter Zusammenhang, der Zeit öder der Amplitude nach, besteht.
  • Bei dem Beispiel der Fig.7 sendet eine radioaktive Quelle 73 Strahlen aus, welche durch zwei Szintillatoren 74 und 75 und zwei Photomultiplikatoren 76 und 77 festgestellt und in Impulse umgewandelt werden, welche anschließend in zwei Verstärkern 79 und 80 verstärkt und dann zwei erfindungsgemäßen Impulsamplitudenanalysatoren 81 und 82 zugeführt werden, von denen der Analysator 81 ein Band und der Analysator 82 z. B. zehn Bänder umfaßt und deren Steuerleitungen mit 83 bzw. 84 bezeichnet sind.
  • Die Leitungen 83 und 84 spielen bei den zugehörigen Analysatoren 81 bzw. 82 die Rolle, die durch die Leitung 15 bei dem im Zusammenhang mit Fig. 3 und 5 beschriebenen Gerät erfüllt wird, wobei die Leitung 84 dazu als Ausgang für den Analysator 81 dient (entsprechend den Ausgängen 20 bis 22).
  • Die zeitliche Sortierung erfolgt durch den schnell arbeitenden Koinzidenzkreis 78 bekannter Ausbildung (Auflösungszeit größenordnungsmäßig 10-a Sekunden), während die Sortierung der Amplitude nach durch den Verstärker 80 und den Analysator 81 mit einem einzigen Band erfolgt.
  • Diese Meßkette wird zweckmäßig benutzt, um aus einer sehr großen Zahl von Strahlungen die Statistik der Strahlen eines Typs A aufzustellen, welche wenig häufig sind, aber notwendigerweise in zeitlicher Beziehung mit einer anderen Strahlung eines Typs B bekannter Energie stehen.
  • Wenn die Quelle 73 zwei beliebige, in bestimmter zeitlicher Beziehung miteinander stehende Strahlungen aussendet, welche beide von den Szintillatoren 74 und 75 festgestellt werden, erzeugen diese beiden Strahlungen sofort Impulse, welche an die Analysatoren 81 und 82 angelegt werden, und der schnell arbeitende Koinzidenzkreis 78 erzeugt einen Impuls in der Leitung 83, wodurch der Analysator 81 entblockt wird. Dieser Analysator, dessen Schwelle und Energiebandbreite so eingestellt sind, daß er nur die Impulse des Typs B durchläßt, erzeugt, falls eine der von der Quelle 73 ausgesandten und von dem Verstärker 80 verstärkten Strahlungen gerade den Typ B aufweist, an der Leitung 84 einen Impuls, welcher seinerseits den Analysator 82 entblockt. Dieser Analysator 82, dessen Energieband so gewählt wurde, daß er die Impulse des Typs A durchläßt, kann so den vorher durch den Verstärker 79 verstärkten Impuls des Typs A frei registrieren und sortieren.
  • Gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen multipliziert diese Meßkette die Registriermöglichkeit der Vorgänge mit einem Faktor von mehr als zwanzig, verringert die Zeit der Manipulationen in dem gleichen Verhältnis und gestattet bisher unmögliche Untersuchungen mit starken Strahlungsquellen.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator mit verschiedenen Diskriminatoren und einer gleichen Anzahl von Stromkreisen mit zwei stabilen Zuständen (Kippanordnungen), die, sobald der zu analysierende Impuls nacheinander die Schwellen der verschiedenen Diskriminatoren erreicht, augenblicklich ihren Zustand ändern, gekennzeichnet durch Formgebungsleitungen (30, 31, 32, 33) zur Differentiation vor den Kippanordnungen (6, 7, 8, 9) und eine durchlaufende, zu jeder der Kippanordnungen parallel geschaltete Leitung (15) zur Übertragung von Steuersignalen, durch die nach der Aufnahme eines Impulses zu dem Auftreten der Signale entsprechenden Zeitpunkten die vom Gerät ausgearbeitete Information ausgelöst wird, indem gleichzeitig in diesem Zeitpunkt die in ihrem Zustand geänderten Kippanordnungen in ihre anfängliche Ruhestellung zurückgeführt und mit den von dieser Zustandsänderung herrührenden Impulsen zu den gleichen Zeitpunkten über weitere Formgebungsleitungen (53, 54, 55, 56) Antikoinzidenzkreise (10, 11, 12) beaufschlagt werden, wobei alle Kippanordnungen von diesen Zeitpunkten an vorübergehend durch diese Signale in ihrem Ruhezustand blockierbar sind.
  2. 2. Mehrkanal-ImpulsamplitudenanalysatornachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal von einem Vorgang abhängt, welcher unabhängig von der vorgenommenen Wahl sein kann und zeitlich später als der Höchstwert der Amplitude des analysierten Impulses ist.
  3. 3. Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator nachAnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein kontinuierlicher Impuls mit einer Amplitude ist, welche ausreicht, um alle Kippanordnungen in der Ruhestellung zu halten, wobei die Dauer dieses Impulses jeden beliebigen, insbesondere durch eine Verzögerungsleitung bestimmten Wert haben kann.
  4. 4. Mehrkanal-ImpulsamplitudenanalysatornachAnspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Stromkreis mit zwei stabilen Zuständen, dessen erste Zustandsänderung ausgelöst wird, sobald die Amplitude des zu analysierenden Impulses einen gewissen, verhältnismäßig kleinen Wert übersteigt, und dessen zweite Zustandsänderung, welche ausgelöst wird, sobald diese Amplitude unter den obigen Wert oder einen diesem benachbarten Wert fällt, zur Lieferung eines Steuersignals benutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 529 666; »Nucleonioc«, 9, 1951, 6, S. 24 bis 28; »C. R. Acad. Sci.«, 234, 1952, S. 515 bis 518; »Journal Sc. Instr.«, 29, 1952, S. 111 bis 115, S. 157 bis 160.
DEC14546A 1956-03-20 1957-03-19 Mehrkanal-Impulsamplitudenanalysator Pending DE1082939B (de)

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EP0270798A1 (de) * 1986-11-07 1988-06-15 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum selektiven Zählen von Signalen

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