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Amplitudendiskriminator mit Begrenzung der Amplitude und Dauer des
Ansteuerünpulses, vorzugsweise für den Einsatz in Impulshöhenanalysatoren Die Erfindung
betrifft einen Amplitudendiskriminator mit Begrenzung der Amplitude und Dauer des
Ansteuerimpulses zur Speisung von Formerstufen, die nach dem Prinzip des monostabilen
Univibrators arbeiten.
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Es sind verschiedene Schaltungsanordnungen bekannt, mit deren Hilfe
die differentielle Amplitudenverteilung eines Impulsspektrums aufgenommen werden
kann (s. hierzu F i g. 1, 2 und 3). Es zeigt F i g. 1 die allgemeinste
Schaltungsanordnung eines Einkanalanalysators, F i g. 2 und 3 vereinfachte
Ausführungen von Fig. 1.
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Die allgemeinste Schaltungsanordnung eines Einkanalanalysators (F
i g. 1) setzt sich aus einem Linearverstärker 13, einem Diskriminator
14, einem Trigger 15, einer Differenzierstufe 17 und einem Former
8
im Kanal 1, einem Trigger 16, einer Differenzierstufe
18, einem Former 9 und einer Phasenumkehrstufe 19
im Kanal 2,
einer Antikoinzidenzstufe 20 und der Registriereinrichtung 11, die z. B.
aus einem Impulsdichtemesser bestehen kann, zusammen.
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Es sind auch Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen die Differenzierstufen
17, 18 in den beiden Kanälen fehlen und die Funktion der Trigger 15#
16
(F i g. 2) bzw. die Funktion der Trigger 15, 16 der
Phasenumkehr 19 und der Antikoinzidenzstufe 20 (F i g. 3) mit vom
Impulsfonner 8, 9 übernommen wird.
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Letztere Schaltung ist auf Grund ihrer geringen Anzahl von benötigten
Bauelementen wenig stöanfällig und eignet sich auf Grund ihres geringen Leistun#gsbedarfs
für tragbare, batteriebetriebene Spektrometer.
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Die genannten Schaltungen haben jedoch folgende Nachteile: Die Former
stellen schaltungstechnisch nämlich monostabile Univibratoren mit durch die Dimensionierung
festgelegter Kippdauer und Ansprechschwelle dar. Sie arbeiten nur exakt, wenn nach
Ablauf der Kippdauer die Amplitude des Ansteuerimpulses auf einen Wert kleiner als
die Ansprechschwelle abgeklungen ist und die Maximalamplitude wesentlich kleiner
als die Betriebsspannung der Foriner ist.
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Das vom Szintillationsmeßkopf gelieferte Impulsspektrum umfaßt Amplitudenwerte,
die zwischen der untersten und obersten Grenze des Analysierbereiches liegen können.
Dabei wird selten der Fall eintreten, daß die oberste Grenze des Analysierbereiches
wesentlich unter der Betriebsspannung der Former liegt. Deshalb müssen meist die
Ansteuerimpulse begrenzt werden, ehe sie zu den Formern gelangen. Hierfür werden
die herkömmlichen Begrenzerschaltungen eingesetzt.
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Das geforderte Auflösevermögen der Schaltungsanordnung bestimmt die
maximal zulässige Kippdauer der Foriner. Die Dauer der Ansteuerimpulse ist vom Szintillator
und der Anodenzeitkonstante des Sekundär-Elektronen-Vervielfachers abhängig und
kann- nicht -beliebig klein gehalten werden, zumal sehr schmale Impulse Former sehr
hoher Grenzfrequenz erfordern, die mit Transistoren schwer zu realisieren sind.
Aus diesem Grunde werden die Impulse in verschiedenen bekannten Analysatorschaltungen
differenziert.
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Als weitere sich daraus ergebende Nachteile werden alle Impulse differenziert,
also auch die, deren Amplitude eine kürzere Zeit als die Kippdauer der Former über
dem unteren Schwellwert verweilt. Es sind also wieder Former hoher Grenzfrequenz
notwendig. Außerdem tritt ein wesentlicher Amplitudenverlust auf, der durch größeren
Verstärkungsaufwand ausgeglichen werden muß.
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Zweck der Erfindung ist es, diese entscheidenden Nachteile der wohl
einfachen, aber nicht fehlerfrei arbeitenden Analysatorschaltung nach F i
g. 3 zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeitbegrenzung zu schaffen,
die ohne Amplitudenverlust arbeitet und nur für die Impulse wirksam wird, deren
Amplitude noch nach der Kippdauer der Former über deren Schwellwert liegt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Aussteuerimpuls
von zwei Formern zu dem Zeitpunkt abgeschaltet bzw. kurzgeschlossen wird, zu dem
der Former mit dem oberen Schwellwert anspricht.
Weiter kann zusätzlich
eine Amplitudenbegrenzung vorgesehen werden. Weiter wirkt die Abschalt- oder Kurzschließanordnung
gleichzeitig als Antikoinzidenzschaltung, indem durch diese eine Registriereinrichtung
unempfindlich gemacht wird.
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Dabei muß der Zustand, in dem der Ansteuerimpuls abgeschaltet bzw.
kurzgeschlossen wird, so lange andauern, bis- die Amplitude des Ansteuerimpulses
unter die Schwellwertspannung des Formers mit dem unteren Schwellwert gesunken ist.
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Durch die Erfindung wird es möglich, einen tragbaren, batteriebetriebenen
Analysator mit geringem Materialaufwand aufzubauen, der genau und zuverlässig arbeitet.
Durch den einfachen Aufbau des Gerätes wird damit auch eine größere Betriebssicherheit
eireicht.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel (F i
g. 4) näher erläutert werden: Es handelt sich hierbei um den Fall, daß der
Verstärker 1 von der nachfolgenden Schaltung abgetrennt wird. Der Längstransistor
2 ist fin Ruhezustand leitend, der Schalttransistor 3 durch die Kniespannung
der Vorspannungsdiode 4 nichtleitend. Die vom Verstärker 1 gelieferten negativen
Ansteuerimpulse gglangen über den Koppelkondensator 5, die leitende Kollektor-Emitter-Strecke
des Längstransistors 2, die Diskriminatordiode 6 und den Auskoppelkondensator
7 auf die Former 8 und 9. Je nach der Größe der Impulsamplitude
werden nur Former 8 oder Former 8 und Former 9 ausgelöst. Wird
auch Former 9
mit ausgelöst, dann steuert sein Ausgangsimpuls über den Kondensator
10 den Schalttransistor 3 in den leitenden Zustand. Als Folge davon-
wird der Längstransistor 2 nichtleitend und damit der Verstärker 1
abgetrennt.
Dieser Zustand hält so lange an, wie der Ausgangsimpuls des Formers 9 dauert.
Der Schalttransistor 3 kann gleichzeitig zum Kurzschließen der Registriereinrichtung
11 benutzt werden. Diese wird dadurch immer dann gesperrt, wenn beide Former
8
und 9 ausgelöst werden. Man erhält somit eine einfache Antikoinzidenzeinrichtung.
Durch die Kniespannung der Begrenzerdiode 12 wird der Impuls zusätzlich in der Amplitude
begrenzt, für den Fäll, daß die Ansprechgeschwindigkeit des Formers 9 und
des Schalttransistors 3 zu gering bzw. der Impulsanstieg des Ansteuerimpulses
zu steil ist.
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Ist der Schalter 13 geöffnet, arbeitet die Schaltung als Diskriminator,
ist er geschlossen, als Analysator. Bei geschlossenem Schalter 13 wird die
Registriereinrichtung 11 durch den Schalttransistor 3 kurzgeschlossen.