DE2708278A1

DE2708278A1 - Vorrichtung zum messen von zeitintervallen

Info

Publication number: DE2708278A1
Application number: DE19772708278
Authority: DE
Inventors: Michel Leblanc
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1977-09-22
Also published as: FR2342521B1; US4090141A; FR2342521A1

Description

MANITZ. FINSTERWALD & CRÄMKOW

München, den 25-2.1977 S/2/Co-A 3130

AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE

(ANVAR)

13 Rue Madeleine Michelis, 92522 Neuilly-Sur-Seine, Hauts-de-Seine, Frankreich

Vorrichtung
zum Messen von Zeitintervallen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Zeitintervallen, die jeweils die Zeitpunkte des Auftretens zweier korrelierter Impufe mit unterschiedlichen Amplituden und Anstiegszeiten voneinander trennen, so z.B. von Impulsen, die von Detektoren für korrelierte Nuklear- bzw. Kernereignisse abgegeben werden.

Es ist häufig erforderlich, insbesondere in der Nukleartechnik, mit großer Genauigkeit die Länge eines Zeitintervalls zu bestimmen, das zwei miteinander korrelierte Ereignisse voneinander trennt, von denen jedes mittels eines Detektors bzw. einer Meßvorrichtung nachgewiesen wird, der bzw. die in Antwort auf dieses Ereignis einen Impuls abgibt. Bei der Energiespektroskopie verwendet man einen ersten Detektor, der auf ein Ereignis anspricht, das die Emission oder den Durchgang eines Teilchens begleitet, und ordnet in einem bekannten Abstand einen zweiten

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DR. C. MANITZ ■ DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DIPL. -INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTCART SO IBADCANNSTATTI MÜNCHEN. KONTO-N UMME R 7 2 7 O

TEU 10891 22 42 II. TELEX OS - 39672 PATMF SEELBERCSTR. 33/25. TEL.I07IIIS6 72 öl POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

Detektor an, der auf das Auf treffen dieses Teilchens reagiert; das Zeitintervall, das diese beiden Ereignisse voneinander trennt, bzw. die Flugzeit ist eine Funktion der Geschwindigkeit und somit der Energie des Teilchens. Um die Periode bzw. die mittlere Lebensdauer eine radioaktiven Elementes mit sehr kurzer Lebensdauer zu messen, spricht ein erster Detektor auf den übergang an, der zur Erzeugung eines Kernteilchens dieses Elements führt, während ein zweiter Detektor auf den Zerfall dieses Kernteilchens anspricht. Eine statistische Gewichtung bzw. Bewertung der für eine große Zahl von Kernteilchen bzw. Nulcleiden gemessenen Zeitspannen ermöglicht die Berechnung der Periode bzw. der mittleren Lebensdauer.

Die Messung der Dauer des Zeitintervalls zwischen den Impulsen am Anfang und am Ende des Intervalls wird häufig mittels einer Zeitmeßvorrichtung durchgeführt, die von einer Baugruppe gebildet wird, die aus einem Zeit-Amplituden-Wandler und zwei Schwellwert- bzw. Pegelvergleichern besteht, von denen der erste beim Durchgang des Anfangsimpulses des Intervalls durch einen eingestellten bzw. geregelten Pegel einschaltet und als Antwort hierauf den Wandler aktiviert, und von denen der zweite beim Durchgang des Endimpulses des Intervalls durch einen eingestellten bzw. geregelten Pegel einschaltet und in Antwort hierauf den Wandler desaktiviert. Ein Zeit-Amplituden-Wandler umfaßt typischerweise folgende Bestandteile: einen Kondensator, eine Konstant stromquelle, eine erste Schaltvorrichtung, die zwischen eine Basisspannungsquelle und den Kondensator geschaltet ist, und eine zweite Schaltvorrichtung mit einem Eingang, der mit der Konstantstromquelle verbunden ist, mit einem ersten Ausgang, der mit dem Kondensator verbunden ist, und mit einem zweiten Ausgang, der zur Masse abgeleitet ist· Das Einschalten des ersten Schviellwertvergleichers unterbricht die Verbindung zwischen der BasiSpannungsquelle und dem Kondensator, den die Konstantstromquelle aufzuladen beginnt;

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Das Einschalten des zweiten Schwellwertvergleichers leitet den konstanten Strom zur Masse ab und unterbricht das Laden des Kondensators. Die ausgehend von der Basisspannang erreichte Ladungsspannung des Kondensators ist folglich mit einem festen bzw. bestimmten Umrechnuiiigsfaktor zum Zeitintervall proportional, das das Einschalten täer beiden Schwell wert vergleich er voneinander trennt. Diese Ladungsspaimung kann durch einen nach dem Ende der Aufladung zeitweise offenen Lineart orkreis hindurch zu einem Ausgang in der Worn. eines Impulses übertragen werden, dessen Höhe repjcüsenjfca— tiv fur die Länge des Intervalls ist. Dieser Ausgang kann mit einem Vielkanalanalysator verbunden -werden, der äie Ausgangsimpulse pro Amplitudenklasse zählt.

Da sich die Anfangs- und Endimpulse des Intervalls von dem Eigenrauschen bzw. Höhrenrauschen der Detektoren abheben müssen, können die Auslöseschwellen der Schwellwertkomparatoren nicht auf ein sehr niedriges Niveau eingestellt werden, das die Impulse gleich nach ihrem Auftreten überschreiten. Venn axe Impulse eine sehr kurze Anstiegszeit hätten oder wenn die Impulse am Anfang und am Ende der Intervalle die gleidaea ibrmen und die gleichen Amplituden hätten, so wäre die Zeit, die die Einschaltvorgänge der Schwellwertvergleicher voneinander trennt, gleich dem zu messenden Intervall. In der Praxis können jedoch die Detektoren, die für die Ereignisse am Anfang des Intervalls und für die Ereignisse am Ende des Jjaifcervalls verwendet werden, von einem unterschiedlichen Typ sein, mit Anstiegszeiten, die gegenüber der zu messenden Zeitidteoer nicht vernachlässigbar sind, unddie Impulse, die sie abgeben, können in ihrer Amplitude und ihrer Anstiegszeit von der Energie des auslösenden Ereignisses abhängen. Diese !Messungen sind also mit erheblichen Fehlern behaftet.

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Mit dem Ziel, diese Fehler zu verringern, verwendet man, wenn die Detektoren und die zugehörigen Schaltungen Anfangsund Endimpulse mit denselben Anstiegszeiten und unterschiedlichen Amplituden abgeben, Schwellwertvergleicher, die als SchwelIwertvergleicher mit konstantem Amplitudenbruchteil bezeichnet werden. In diesen Vergleichern wird ein hemnkommender Impuls über zwei Kanäle geleitet; in einem ersten Kanal wird der Impuls in einem vorgegebenen Verhältnis abgeschwächt und in einem zweiten Kanal wird der Impuls um eine Zeitspanne verzögert, die in der Größenordnung der Anstiegszeit liegt, und invertiert; die von den beiden Kanälen abgegebenen Impulse werden addiert und der Schwellertvergleicher ist so eingestellt, daß er beim Bulldurchgang des addierten Signals einschaltet. Dieser Nulldurchgang ergibt sich in dem Augenblick, in dem der Ausschlag bzw. die Größe der ansteigenden Flanke des verzögerten Impulses gleich der Scheitelamplitude des abgeschwächten Impulses ist, also beim Durchgang des verzögerten Impulses mit bekannter Verzögerung durch einen BruchteiDJder Amplitude dieses verzögerten Impulses, der zu dieser in dem gegebenen Verhältnis steht. Wenn die Anstiegszeiten der Anfangs- und Endimpulse gleich sind, so wird das Einschalten der beiden Schwellwertvergleicher in gleicher Wiese bezüglich des Auftretens der Impulse mit einer Verzögerung verschoben, die gleich der Summe der vom. zweiten Kanal beigesteuerten Verzögerung und des Bruchteils der Anstiegszeit ist, der dem Durchgang durch den durch die Amplitude gegebenen Ausschlagbruchteil entspricht.

Um die Fehler bezüglich des Zeitintervalls, das zwei Impulse mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichen Anstiegszeiten trennt, zu verringer, verwendet man üblicherweise Schwellwertvergleicher, die als Schwellwertvergleicher mit konstanter Verzögerung bezeichnet werden. Ein

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hereinkommender Impuls wird über zwei Kanäle geleitet, wobei der Impuls im ersten Kanal im allgemeinen um einen Faktor zwei abgeschwächt wird und wobei der Impuls im zweiten Kanal um eine Zeitspanne, die kleiner ist als die mittlere Anstiegszeit, verzögert und invertiert wird. Die Ausgangssignale der beiden Kanäle werden addiert und an einen Schwellwertkomparator angelegt, der beim Nulldurchgang des addierten Signals schaltet· Nimmt man an, daß die Anstiegsflanke des Impulses linear ist, dann wird bei einer Abschwächung um einen Faktor zwei im ersten Kanal der SchaltZeitpunkt des Komparators bezüglich des Auftretens des Impulses um die zweifache Verzögerungszeit des zweiten Kanals verzögert.

Die Verwendung von Schwellwertkomparatoren sowohl mit konstantem Amplitudenbruchteil als auch von Schwellwertkomparatoren mit konstanter Verzögerung bringt gewisse Nachteile mit sich: Die beiden Kanäle umfassen Schaltungen, die die Anstiegs zeiten verlängern und Verzerrungen bewirken können; schließlich ist das Schalten der Komparatoren beim Nulldurchgang mit Fehlern behaftet, die auf dem Eigenrauschen beruhen, insbesondere dann, wenn die Impulse eine geringe Anstiegsgeschwindigkeit besitzen, d.h. eine lange Anstiegszeit oder eine niedere Amplitude· Diese Amplitude wird im übrigen durch das Verfahren zur Verringerung der Fehler selbst verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Messung von Zeitintervallen, die das Auftreten von zwei korrelierten Impulsen mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichen Anstiegszeiten trennen, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Meßfehler bezüglich der Intervalle verringert und Schwellwertvergleicher umfaßt, die bei Impulspegeln schalten, die oberhalb des Eigenrauschens liegen.

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Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine solche Meßvorrichtung zu schaffen, in der das Schalten der Somparatoren nicht verzögert ist.

Schließlich ist es Ziel der Erfindung, eine solche Meßvorrichtung zu schaffen, hei der die Anfangs— und End—Impulse der Intervalle direkt an die Schwellwertkomparatoren angdegt werden, ohne durch Abschwäcfaungs- oder Verzögerungsschaltungen hindurchgegangen zu sein.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Yorrichtung zum Ytessen von das Auftreten zweier korrelierter Impulse mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichen Anstiegszeiten trennenden Zeitintervallen vor, bei der eine Zeitmeßvo!richtung von einer Baugruppe aus einem Zeit-An^litiaden-Wandler und zwei Schwellwert-fccraparatoren gebildet ist, vran denen der erste beim Durchgang des Anfangsiapulses des Intervalls durch einen eingestellten bzw. geregelten Begel einschaltet und in Antwort auf diesen Barchgang den Wandler aktiviert, und von denen der zweite beim Durchgang des End—Impulses des Intervalls durch einen eingestellten bzw. !geregelten Pegel einschaltet und in Antwort auf diesen Burcltogang den wandler desaktiviert, wobei die ZeitmeBvorricMnxng am Ausgang dieses Handlers ein Signal mit einer Spammmg liefert, die der Zeitdauer des Imtervalls mit einem -gegebenen umwandlung s- bzw. UiDrechnixngsfaktor proportional ist; diese Torrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Zeitme&vorrichtungen umfaßt, von denen Jede eine vorgegebene bzw. geregelte Schalt schwelle und einen vorgegebenem bzw. eingestellten IlmwandluBgskoeffizienten in der Weise besitzt, daß das Verhältnis der Ausloseschwelle der ersten zur Auslöseschwelle der zweiten Zextineßvorrichtiang gleich dem Verhältnis des ümwandlungskoeffizienten der zweitem zum ¹Hmwandlungskoeffizienten der ersten Zeitm«ßvorricbtung ist

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Differenzbildungsvorricntung und daß sie eine Differenzier- bzw. eine/umfaßt, die die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Wandlers empfängt und in Antwort hierauf ein Amplituden-Differenzsignal abgibt, das repräsentativ für die Dauer des Intervalls ist.

Bezeichnet man mit Tq die Dauer zwischen dem Auftreten des Anfangs- und des End-Impulses und mit T die Zeitdauer zwischen dem Durchgang der im wesentlichen geradlinigen Vorderflanken des Anfangs- bzw. Endimpulses durch denselben Pegel, dann ist die Differenz t zwischen T und T_Q zur Höhe dieses Pegels mit einem Proportionalitätskoeffizienten proportional, der gleich der Differenz der Anstiegssteilheiten dieser Impulse ist· Folglich registriert die erste Zeitmeßvorrichtung eine Zeitdauer T,. = Tq + t,. und die zweite Zeitmeßvorrichtung eine Dauer To = Tq + tp. Wenn das Verhältnis der Niveaupegel der ersten und der zweiten Zeitmeßvorrichtung m ist, so erhält man t^. = m · tg und hieraus folgt unmittelbar:

T^₁ -

^To - -h

Besitzt ein Zeit-Amplituden-Wandler einen Umwandlungskoeffizienten k, so ist seine Ausgangsppannung u in Antwort auf eine Zeitdauer T gleich u = k · T. Man kann also schreiben:

⁽²⁾

Stellt man k,. und k~ so ein, daß man erhält k~ so ergibt sich

und die Signaldifferenz am Ausgang der Differenziervorrichtung bzw. Differenzbildungsvorrichtung besitzt eine

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Amplitude, die repräsentativ für die Zeitdauer des Intervalls zwischen dem Auftreten des Anfangs-Impulses und des End-Impulses ist, ohne daß die Impulse verzögert oder abgeschwächt worden sind. Die Schwellwertvergleicher schalten in Antwort bei festgelegten Pegeln, die von Null verschieden sind, wobei diese Niveaus durch das Anwachsen gemäß der Steilheit bzw, Steigung der Vorderflanke des Anfangs-Impulses und des End-Impulses des Intervalls überschritten werden.

Vorteilhafterweise wird das Verhältnis der Schaltschwellen der Schwellwertvergleicher der ersten und der zweiten Zeitmeßvorrichtung gleich 1/2 des einfachen Wertes gewählt, was einen guten Kompromiß zwischen der Genauigkeit und der Empfindlichkeit ermöglicht.

Bezeichnet man Jeweils die ersten und zweiten Komparatoren bzw. Vergleicher der ersten und zweiten Zeitmeßvorrichtung als ersten, zweiten, dritten und vierten Schwellwertkomparator und hat jeder der Schwellwertkomparatoren einen Signaleingang, einen Schwellenspannungseingang und einen Ausgang, so verbindet man vorzugsweise die Signaleingänge des ersten und des dritten Komparators mit einem Kanal für die Anfangs-Impulse die Signaleingänge des zweiten und vierten Komparators mit einem Kanal für die Endimpulse der Intervalle und die Schwellenspannungseingänge des dritten und vierten Komparators mit einer Bezugsspannungsquelle und mit dem oberen Punkt einer Potentiometerbrücke mit einem Zwischenabgriff, mit dem die Schwellenspannungseingänge des ersten und zweiten Komparators verbunden sindj die Stellung des Mittelabgriffs legt ein Potentiometerverhältnis fest, das gleich dem Verhältnis der Schaltschwellen ist. Eventuell auftretende Änderungen der Bezugsspannung sind ohne Einfluß auf das Verhältnis der Schaltschwellen, so daß diese Bezugsspannung so eingestellt werden kann,

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daß sie sich in bestmöglicher Weise an die Amplituden der auftretenden Anfangs- und Endimpulse anpaßt, ohne daß eine neue Eichung der Vorrichtung nötig wäre·

Vorzugsweise besitzen der erste und der zweite Zeit-Amplituden-Wandler Umwandlungskoeffizienten, die einander genau gleich sind, und umfaßt die Differenziervorrichtung bzw· Differenzbildungsvorrichtung einen Differenzverstärker mit stark erhöhter Verstärkung und mit einem direkten Eingang, einem invertierenden Eingang und einem Ausgang; der direkte Eingang ist mit dem Ausgang des ersten Wandlers verbunden und man ordnet eine Rückwirkungs-Potentiometerbrücke zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Ausgang des zweiten Wandlers an, und der inverse bzw. invertierende Eingang des Verstärkers ist mit einem Zwischenabgriff dieser Potentiometerbrücke in der Weise verbunden, daß das Potentiometerverhältnis dasselbe ist, wie das der Potentiometerbrücke der Schwellwertkomparatoren; wenn m das Potentiometerverhältnis der Brücke ist, so ist die Ausgangsspannung S der Differenzverstärker gegeben durch:

u. - m Up
^S - <*>

Um am Ausgang der Anordnung einen Impuls mit einer Amplitude zu erhalten, die der gemessenen Zeitdauer entspricht, ordnet man am Ausgang der Zeitintervall-Meßvorrichtung in herkömmlicher Weise eine lineare Torschaltung an, die in Antwort auf einen Impuls geöffnet ist, der von einem Steuer-Monoflop abgegeben wird, dem ein Verzögerungs-Monoflop vorausgeht; vorzugsweise wird das Verzögerungs-Monoflop in Antwort auf das Etascbalten des vierten Komparators in Tätigkeit gesetzt und insbesondere in Antwort auf ein Koinzidenz-Signal, das von einer Koinzidenz-Torschaltung abgegeben wird,

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die auf das gemeinsame Einschalten des dritten und vierten !Comparators anspricht. Die Koinzidenz-Torschaltung ν«πτ> von einem ODER-Gatter mit drei Eingängen gebildet werden, dessen erster und zweiter Eingang eine logische "O" in Antwort auf das Einschalten des dritten bzw. des vierten Komparators empfangen, während der dritte Eingang eine logische "1" verzögert in Antwort auf das Einschalten des vierten Komparator s erhält, und wobei das Verzögerungs-Monoflop durch ein logisches ⁿO"-Signal am Ausgang des ODER-Gatters betätigt bzw. getriggert wird. Da dieses logische "0" einem gleichzeitigen "0"-Zustand an den drei Eingängen entspricht und da der dritte Eingang nach dem Auftreten einer "O" am zweiten Eingang nur für eine kurze Zeit auf "0" bleibt, ist es erforderlich, daß der erste Eingang vor dem zweiten thngpng auf ¹¹O" ist, damit das Verzigerungs-Monoflop getriggert wird. Es wird nur dann ein Meßimpuls durch das öffnen der linearen Torschaltung abgegeben, wenn der Anfangs- und der Endimpuls nacheinander die Einsehalt-Schwellenhöhe erreichen.

Der zweite und der vierte Komparator können mit Sperrvorrichtungen in der Art versehen sein, daß der abgeschaltete Zustand des dritten !Comparators das Einschalten des zweiten und vierten Komparators verhindert.

Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzen der erste, zweite, dritte und vierte Komparator einen Ab schalt eingang, der ein Ab schalt signal von einer gemeinsamen Abschaltschaltung empfängt, die auf die verzögerte Riickflanke des Anfangs-Impulses anspricht, so daß die Vorrichtung nach einer Messung in einen Wartezustand zurückversetzt wird. Es ist ein erster und zweiter Hilfs-Zeit-Amplituden-Wandler vorgesehen, auf die ein fünfter bzw. ein sechster Schwellwert-Komparator folgt; dieser erste und zweite Hilfs-Wandler werden jeweils durch das Einschalten

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des ersten und dritten Komparators aktiviert und jeweils durch das Einschalten des zweiten und vierten Komparators desaktiviert, und die Abschaltschaltung reagiert im übrigen auf das Einschalten entweder des fihften oder des sechsten Komparators in Antwort auf das überschreiten eines festgelegten bzw. geregelten Pegels. Diese Pegel entsprechen einer vorgegebenen Anstiegsgeschwindigkeit der Anfangsund End-Impulse, so daß die Vorrichtung ein Intervall nicht berücksichtigt, dessen Anfangs- oder End-Irapuls eine zu geringe Anstiegszeit aufweist. Eine vom Verzögerungs-Monoflop geöffnete Bedingungsvorrichtung kann zwischen den fünften und sechsten Komparator und die Abschaltschitung geschaltet werden, um ein vorzeitiges Tätigwerden des fünften und sechsten Komparators zu vermeiden.

Vorzugsweise wird ein siebter Komparator mit eingestelltem bzw. geregeltem Schwellwert am Ausgang des ersten Zeit-Amplituden-Wandlers angeordnet; wenn ein End-Impuls nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne auf einen Anfangs-Impuls folgt, so schaltet sich der siebte Komparator ein und veranlaßt das Abschalten der vier ersten Komparatoren.

Vorteilhafterweise umfaßt die das Abschalten steuernde Schaltung ein Monoflop, das einen Abschalt-Impuls in Richtung der vier ersten Komparatoren und gleichzeitig einen Sperrimpuls in Richtung des Verzögerungs-Monoflops und des Steuer-Monoflops abgibt. Die lineare Torschaltung kann nicht während des Befehls zur Rückkehr in den Wartezustand geöffnet sein.

Um zu vermeiden, daß einer der Anfangs-Impulse den ersten Komparator während des Aussendens eines Abschaltimpulses einschaltet, wird dieser Abschaltimpuls in Rückwirkung zum Eingang der Steuer-Vorrichtung für das Abschalten über

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eine Bedingungsvorrichtung geleitet, die in Antwort auf das Einschalten des ersten !Comparators wirksam wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Schema eines Haupt-Schwellwert-Komparators, Fig. 3 ein Schema eines Zeit-Amplituden-Wandlers,

Fig. 4 ein Schema eines Hilfs-Zeit-Amplituden-Wandlers, auf den ein Schwellwert-Komparator folgt,

Fig. 5 ein Schema von Steuer- und Sicherheitsschaltungen,

Fig. 6 ein Funktionsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7 ein Funktionsdiagramm einer Koinzidenz-Torschaltung und

Fig. 8 eine Variante der Eingangsschaltungen für eine unabhängige Einstellung bzw. Regelung der Schwellwertpegel.

Gemäß der gewählten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung zwei Eingangs-Anschlüsse bzw. Eingangs-Kanäle 1 und 2, an die jeweils korrelierte Anfangs-Impulse und End-Impulse angelegt sind; diese Impulse können von Detektoren für Kernteilchen insbesondere von Ubergangs-Detektoren (detecteurs a junctions) erzeugt sein. Diese Anschlüsse 1 und 2 sind mit den ersten Eingängen von vier

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Schwellwert-Komparatoren 11 bis 14 verbunden, nämlich der Anschluß 1 über die Leiter 3 und 5 mit den Komparatoren 11 und 13 und der Anschluß 2 über die Leiter 4 und 6 mit den Komparatoren 12 und 14.Die Schwellwert-Koinparatoren, die weiter unten im einzelnen beschrieben werden, besitzen einen Schwellwerteingang; die Schwellwerteingänge der Komparatoren 13 und 14 sind mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 15 verbunden, das von einer Spannungsquelle mit Strom versorgt wird. Die Schwellwerteingänge der Komparatoren 11 und 12 sind mit dem Mittelabgriff einer Potentiometerbrücke verbunden, die von dem oberen Widerstand 16 und dem unteren Widerstand 17 gebildet wird und deren oberer Punkt am Ende des Widerstandes 16 mit dem Läuferkontakt des Potentiometers 15 verbunden ist. Die Ausgänge der Schwellwertkomparatoren 11 und 12 sind mit dem Starteingang D und mit dem End-Eingang F eines Zeit-Amplituden-Wandlers 21 verbunden, und die Ausgänge der Komparatoren 13 und 14 sind mit dem Eingang D bzw. dem Eingang i¹ eines Zeit-Amplituden-Wandlers 22 verbunden; diese Zeit-Amplituden-Wandler werden im einzelnen weiter unten beschrieben. Der Ausgang des Wandlers 21 ist mit dem direkten Eingang eines Differenz-Verstärkers 30 verbunden und der Ausgang des Wandlers 22 ist mit der Basis einer Potentiometerbrücke verbunden, die vom oberen Widerstand 31 und dem unteren, bzw. Basiswiderstand 32 gebildet wird. Der Mittelabgriff der Potentiometerbrücke 31, 32 ist mit dem inversen bzw. invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 30 verbunden, wobei der Widerstand 31 zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Verstärkers 30 angeordnet ist, während der Widerstand 32 zwischen dem Ausgang des Wandlers ^2 und dem invertierenden Eingang des Verstärkers 30 angeordnet ist. Am Ausgang des Verstärkers ist eine lineare Torschaltung 33 angeordnet, die einen Eingang 354 für den Öffnungsbefehl bzw.

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Auftastbefehl besitzt. Bei der linearen Torschaltung handelt es sich um eine Schaltung von der Art, bei der beim Fehlen einer St euer spannung am Eingang 34 die Spannung am Ausgang 53b gleich Null ist und bei der beim Vorhandensein einer Logik-Steuerspannung am Eingang 34 die Spannung am Ausgang 33b gleich der Spannung am Eingang 33a ist. Der Ausgang 33*> der linearen Torschaltung 33 ist an den Eingang eines Verstärkers 35 gelegt, dessen Verstärkung durch den veränderbaren Rückwirkungs- bzw. Rückkopplungswiderstand 36 einstellbar ist. Der Ausgang des Verstärkers 35 ist mit dem Aus gangs ans chluß 37 der Vorrichtung verbunden.

Die Ausgänge der Schwellwertkomparatoren 13 und 14 sind in gleicher Weise mit den Eingängen eines Koinzidenztores 20 verbunden, das im einzelnen weiter unten beschrieben wird, und das als UND-Gatter arbeitet, um ein Verzögerungs-Monoflop 40 mit einstellbarer Zeitkonstante in Antwort auf gleichzeitig auftretende Einsehaltzustände der Komparatoren 13 und 14 zu triggern. Die Rückflanke des vom Monoflop 40 abgegebenen Impulses triggert das Steuer-Monoflop 41, das mit einem Ausgang 41a an den Steuereingang 34 der linearen Torschaltung 33 angeschlossen ist, so daß dieses Tor 33 während des Impulses des Steuer-Monoflops 41 geöffnet ist. Die Rückflanke des Impulses des Steuer-Monoflops 41 triggert ein drittes Monoflop 42, das über ein ODER-Tor 43 einen Ab schalt impuls an die Komparator en 11 bis 14 abgibt.

Die Ausgänge der Schwellwert-Komparatoren 11 und 13 sind in gleicher Weise mit den Eingängen D bzw. F eines HilfsZeit-Amplituden-Wandlers 23 verbunden, und die Ausgänge der Komparatoren 12 und 14 sind mit den Eingängen D bzw. F eines Hilfs-Zeit-Amplituden-Wandlers 24 verbunden. Diese

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Wandler, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden, umfassen jeweils einen eingebauten Schwellwert-Komparator. Die Ausgänge der Komparatoren 23 und 24 sind mit den beiden Eingängen eines ODER-Gatters 44 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines UND-Gatters/verbunden ist, dessen zweiter Eingang über die Leitung 40a einen Impuls des Verzögerungs-Monoflops 40 empfängt. Der Ausgang des Gatters bzw. der Torschaltung 45 ist mit einem Eingang des ODER-Gatters 43 verbunden.

Der Ausgang des Zeit-Amplituden-Wandlers 21 ist in gleicher Weise mit dem Eingang eines Schwellwert-Komparators 46 verbunden i der einen durch das Potentiometer 47 eingestellten Eins ehalt schwellwert besitzt. Der Ausgang des !Comparators 46ist an einen Eingang des ODER-Gatters 43 gelegt.

Die Schwellwert-Konparatoren 11 bis 14 sind jeweils in der in Fig. 2 dargestellten Weise aufgebaut. Sie umfassen einen bekannten Komparator 100 mit einem positiven Eingang 100a, einem negativen Eingang 100b, einen Sperreingang 100c, einen positiven Ausgang 101 und einen negativen Ausgang 102. Die Wirkungsweise der Komparatoren 100 ist derart, daß, wenn sich der Eingang 100c auf einem positiven Potential oder auf Null-Potential befindet, der Komparator auf die Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen 100a und 100b anspricht, wobei der Ausgang 101 positiv und der Ausgang 102 negativ ist, wenn die Spannungsdifferenz positiv ist, und der Ausgang 101 negativ und der Ausgang 102 positiv ist, wenn die Spannungsdifferenz negativ ist; im Gegensatz hierzu ist, wenn der Sperreingang 100c negativ ist, der Komparator 100 im vorher vorhandenen eingeschalteten oder abgeschalteten Zustand verriegelt. Der Sperr- bzw. Verriegelungseingang 100c ist mit dem Ausgang 106 eines

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ODER-Gatters 103 über einen Kondensator 107 verbunden, der mit dem Widerstand 108 eine Zeitkonstante in der Größenordnung von 50 Mikrosekunden bildet, die wesentlich oberhalb der zu messenden Zeitintervalle liegt· Ein erster Eingang des Gatters 103 ist mit dem positiven Ausgang 101 des Komparators 100 verbunden. Das Gatter 103 besitzt zwei weitere Eingänge

104 und 105 für nach außen gehende Verbindungen.

Der in Fig. 2 dargestellte Schwellwert-Komparator arbeitet folgendermaßen: Im Ruhezustand bzw. im Wartezustand ist der Eingang 100a auf der Spannung Null, der Eingang 100b auf einer angelegten negativen Schwellwertspannung und der Eingang 100c auf der Spannung Null. Der Ausgang 101 ist positiv, der Ausgang 102 negativ. Der Ausgang 106 des ODER-Gatters 103 befindet sich im logischen "1"-Zustand, da zumindest sein mit dem Ausgang 101 verbundener Eingang positiv ist. Beim Auftreten eines negativen Impulses am Eingang 100a sinkt, wenn die Vorderflanke dieses Impulses das Niveau der am Eingang 100b angelegten Schwellwertspannung erreicht, die Spannung am Ausgang 101 ab und die Spannung am Ausgang 102 steigt an. Befinden sich die Eingänge 10ή- und

105 beide im Logik-Zustand "0", so überträgt das Gatter 103 einen Logik-Zustand "0" auf seinen Ausgang 106 und der Eingang 100c wird negativ, was das Kippen in den eingeschalteten Zustand des Komparators 100 bekräftigt bzw. beschleunigt, wobei sein Ausgang 101 negativ und sein Ausgang 102 positiv ist. Ist im Gegensatz hierzu einer der Eingänge 10⁴I- oder 105 in einem Logik-Zustand "1", so bleibt der Ausgang 106 des Gatters 103 im "1"-Zustand und das Einschalten wird nicht bestätigt bzw. beschleunigt.

Befindet sich der Komparator im eingeschalteten Zustand, wobei der Ausgang 101 negativ und der Ausgang 102 positiv ist, so überträgt, wenn ein Zustand "1" an einem der

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Eingänge 1CW- und 105 erscheint, das Gatter 103 an seinen Ausgang 106 einen Logik-Zustand "1", der durch den Kondensator 107 auf den Sperr- bzw. Verriegelungseingang 100c übertragen wird, und der Komparator kann abschalten und in seinen Ruhezustand zurückkehren. Im übrigen kehrt der Komparator spontan in seinen abgeschalteten Ruhezustand zurück, wenn, beim Fehlen eines "1"-Zustandes am Ausgang 106, der Kondensator 10? über den Widerstand 108 entladen ist.

Der Fig. 1 entnimmt man, daß die Eingänge 105 (Fig. 2) der Komparatoren 11, 12, 13 und 14· jeweils mit dem Bezugszeichen 115» 125» 135 bzw. 14-5 bezeichnet und gemeinsam an den Ausgang des Gatters 43 angeschlossen sind, so daß ein ,"1"-Zustand am Ausgang des Gatters 43 das gleichzeitige Abschalten der vier Komparatoren 11, 12, 13 und 14 bewirkt. Im übrigen ist der Ausgang 106 (Fig. 2) des Komparators 139 der mit 136 bezeichnet ist, mit den Eingängen 104 (Fig. 2), die hier mit 124 und 144 bezeichnet sind, der Komparatoren 12 und 14 verbunden. Folglich sind die EinschaHso^bqge der Komparatoren 14 und 15 durch das vorausgehende Einschalten des Komparators 13 bedingt.

Die Haupt-Zeit-Amplituden-Wandler 21 und 22 aus Fig. 1 sind in bekannter Weise aufgebaut, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Eingänge D und F des Wandlers sind symmetrische Eingänge mit zwei Anschlüssen,die jeweils mit den positiven Ausgängen 101 und den negativen Ausgängen 102 (Fig. 2) eines Schwellwert-Komparators verbunden werden. Der symmetrische Starteingang D steuert zwei mit inverser Polarität angeordnete Verstärker 200 und 200' in der Weise an, daß deren Ausgangssignale einander mit entgegengesetzter Phase gleich sind. Der Ausgang des Verstärkers 200 steuert die Basis eines Transistors 201 an, dessen Kollektor mit einer Versorgungsquelle 212 für eine positive Ruhespannung verbun-

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den ist, und dessen Emitter mit einem Meßpunkt 202 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 200' ist mit dem Meßpunkt 202 über einen Entkopplungskondensator 202a verbunden· Der Meßpunkt 202 ist weiterhin mit dem Eingang

Puffereines/Verstärkers 211 verbunden, dessen Ausgang 211a den Ausgang des Wandlers bildet. Der Meßpunkt 202 ist ebenfalls mit der einen Belegung eines Integrationskondensators 207 verbunden, dessen andere Belegung auf Masse liegt· Der Wert des Kondensators 20? kann durch die Betätigung eines Umschalters gewählt werden.

Die beiden Anschlüsse des symiaetrisehen End-Einganges P sind mit den Basen der beiden Transistoren 203 bzw. 204 verbunden. Der Kollektor des Transistors 203 ist mit dem Meßpunkt 202 verbunden und der Kollektor des Transistors 20* liegt an Masse. Die Emitter der Transistoren 203 und 20* sind mit dem Ausgang eines Konstantstrom-Generators verbunden, der von zwei Transistoren 205 und 206 gebildet wird, die als Darlington-Strom-Modulatorstufe geschaltet sind, die von einem Differenzverstärker 208 gesteuert wird, der auf den Spannungsabfall über der Zenerdiode 209 und den Spannungsabfall über dem Widerstand 210 reagiert, der von dem aus der negativen Quelle 213 stammenden konstanten Strom durchflossen wird.

Im Ruhezustand ist der Transistor 201 ebenso wie der Transistor 203 leitend, während der Transistor 204 gesperrt ist. Der durch die Darlington-Stufe 205, 206 geregelte konstante Strom durchfließt die Transistoren 203 und 201. Der Meßpunkt 202 befindet sich im wesentlichen auf einer Ruhespannung, die durch die Basis-Spannung des leitenden Transistors 201 definiert ist. Das an den symmetrischen Start-Eingang D angelegte Einschalten des Komparator s blockiert den Transistor 201. Der Einschaltübergang, der durch die Basis-Emitter-Kapazität des Transistors 201 hindurchgeht, wird am Meßpunkt 202 durch den gleichen

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und entgegengesetzt gerichteten Übergang kompensiert, der den Entkopplungskondensator 202a durchquert. Der Kondensator 207 wird durch den von der negativen Quelle 215 abgegebenen konstanten Strom geladen und die Spannung zwischen seinen Belegungen nimmt ausgehend von der Ruhespannung linear ab. Beim Einschalten des Schwellwertkomparators, der mit dem symmetrischen Endeingang P verbunden ist, geht der Transistor

203 in den gesperrten Zustand über, während der Transistor

204 in den leitenden Zustand übergeht. Der konstante Strom fließt über den Transistor 204- zur Masse ab, während das Aufladen des Kondensators 207 unterbrochen wird. Das hierauf folgende Abschalten der Schwellwertkomparatoren bringt den Wandler in seinen Ruhezustand zurück.

Die Hilfs-Zeit-Amplituden-Wandler 23 und 24 aus Fig. 1 sind in der in Fig. 4 dargestellten Weise aufgebaut. Der symmetrische Starteingang umfaßt einen Verstärker 230, der einen Transistor 231 in den leitenden oder in den gesperrten Zustand steuert. Der symmetrische Eingang F steuert die Transistoren 234- und 235» wobei der Transistor 23^ im Ruhezustand leitend und der Transistor 235 im Ruhezustand gesperrt ist. Ein Kondensator 233 ist mit seiner den Meßpunkt bildenden Belegung an den Emitter des Transistors 231 und an den Kollektor des Transistors 234 angeschlossen. Ein näherungsweise konstanter Strom, der von der negativen Quelle 237 abgegeben und durch den Transistor 236 geregelt wird, lädt den Kondensator 233 während des Zeitintervalls auf, das zwischen der Sperrung des Transistors 231 durch ein Startsignal am Eingang D und der Leitungsumschaltung zwischen den Transistoren 234- und 235 durch ein Endsignal am Eingang F eingeschlossen ist. Der als Vergleicher zwischen der Aufladungsspannung des Kondensators 233 und einer durch das Potentiometer 238 geregelten bzw. eingestellten Schwellwertspannung geschaltete Verstärker 232 schaltet ein, wenn die Ladespannuog des

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Kondensators 233 den eingestellten Schwellwert übersteigt, d. h. wenn das Endsignal nicht innerhalb einer eingestellten Verzögerungszeit nach dem Auftreten des Startsignals am Eingang D am Eingang F ankommt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nun beschrieben und unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in Fig. 1 und die Signalforraon in Fig. 6 erläutert. Am Einang 1 der Vorrichtung erscheint ein negativer Impuls 410, auf den am Eingang 2 ein mit dem Impuls 410 korrelierter negativer Impuls 420 folgt. Unter korrolierten Impulsen werden zviei Impulse verstanden, die von zwei Detektoi'en in Antwort auf zwei Ereignisse abgegeben werden, die seitliche Grenzen während des Ablaufs einos Phänomens bilden; ein Beispiel für korrelierte Ereignisse bilden die Nuklear-Übergänge, die die Erzeugung bzvj. das Verschwinden eines Nukleids bzw. eines Kernteilchens mit kurzer Periode bzw. Lebensdauer kennzeichnen. Man sieht übrigens, daß die liicht-Korreliertheit der beiden Impulse an den Eingängen 1 bzw. 2 nicht die Wirkungsweise der Vorrichtung sondern nur die Aussagekraft der Messung in Frage stellt. Der Anfangs-Impuls 410, der am Punkt 414 erscheint, in dem ev das Null-Niveau 411 verläßt, übersteigt das Niveau 412 am Punlcb 415 und das Niveau 413 am Punkt 416, wobei das Niveau 413 das Doppelte des Niveaus 412 ist. In entsprechender Weise geht der End-Impuls 420 des Intervalls vom Null-Niveau 421 am Punkt 424 aus, übersteigt das Niveau 422, das gleich dem Niveau 412 ist, im Punkt 425 und übersteigt das Niveau 423, das gleich dem Niveau 413 ist, im Punkt 426. Die Niveaus 413 und 423 sind die Schwellwertspanmungen, die an die Schwelleneingänge der Komparatoren 13 und 14 angelegt und durch die Stellung des beweglichen Kontaktes des Potentiometers 15 eingestellt sind, während die Niveaus 412 und 422 oder die an die Schwelleneingänge der Komparatoren 11 und 12 angelegten Spannungen ausgehend von den Niveaus 413 und 423 durch eine Abschwächung um den Faktor 2 durch die von den gleichen V/iderständen 16 und 17 gebildete Potentiometerbrücke erhalten werden.

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Das Übersteigen der Niveaus 412 und 413 durch den Impuls 410 und der Niveaus 422 und 423 durch den Impuls 420 bewirkt der Reihe nach das Einschalten der Komparatoren 11, 13» 12 und 14 was jeweils auf den Linien 430, 435, 440 und 445 in Fig. durch die Punkte 431, 436, 441 und 446 wiedergegeben ist. Die Ausgangsspannung des Zeit-Amplituden-Wandlers 21 ist durch die Kurve 450 dargestellt; ausgehend von der Ruhespannung 451 nimmt diese Spannung vom Punkt 452 an, der dem Einschalten des Komparators 11 (bei 431) entspricht, linear bis zum Punkt 453 ab, der dem Einschalten des Komparators 12 (bei 441) entspricht, und bleibt dann auf dem V/ert 454. Die Ausgangsspannung des Wandlers 22, die durch die Wirkung der durch die beiden gleichen Widerstände 32 und 31 gebildeten Rückwirkungs-Potentiometerbrücke um einen Paktor 2 abgeschwächt ist, ist durch die Kurve 460 dargestellt. Ausgehend von der Ruhespannung 461, die gleich der Ruhespannung 451 ist, nimmt diese Ausgangsspannung nach dem Punkt 462, der dem Einschalten des Komparators 13 am Punkt 436 entspricht, linear mit dem halben Gefälle der Spannung 460 bis zum Punkt 463 ab, der dem Einschalten des Komparators 14 beim Punkt 446 entspricht, und bleibt dann auf dem Niveau 464. Die Aus gangs spannung des Differenzverstärkers 30» die dem Unterschied zwischen den Spannungen 450 und 460 entspricht, ist in gestrichelten Linien bei der Kurve 470 dargestellt. Ausgehend von einer Spannung "Null" 471 nimmt sie vom Punkt 472 bis zum Punkt 473 mit dem Gefälle der Spannung 450 ab, nimmt weiterhin vom Punkt 473 bis zum Punkt 474 mit dem Differenzgefälle der Gefälle der Spannungen 450 und 460 ab, wächst vom Punkt 474 bis zum Punkt 475 mit dem Gefälle bzw. der Steigung der Spannung 460 und stabilisiert sich von dort an auf den Wert 477· Es wurde oben durch die Formeln 1 bis 4 gezeigt, daß der Wert 477 repräsentativ für das Zeitintervall ist, das die Erscheinungszeitpunkte 414 und 424 der Impulse 410 bzw. 420 voneinander trennt·

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Die Signalform am Ausgang des Differenzverstärkers 30 ist die theoretische Form, die einem langsamen Arbeiten entspricht. Beim schnellen Arbeiten spricht der Differenzverstärker 30 nicht augenblicklich auf die an seine Eingänge angelegten Signale an. Indessen strebt die Ausgangsspannung des Verstärkers 30 wenn die von den Zeit-Amplituden-Wandlern 21 und 22 abgegebenen Spannungen nach dem dem Funkt 475 entsprechenden Zeitpunkt stabil bzw. konstant sind, in fortschreitendem Maße dem Wert 477 zu.

Das Einschalten im Punkt 446 des Komparators 14 hat das Verzögerungs-Monoflop 40 getriggert, das einen Impuls abgibt, der durch die Linie 480 vom Punkt 481 bis zum Punkt 482 wiedergegeben ist; die hintere Flanke 482 dieses Impulses triggert das Steuer-Monoflop 41, dessen Impuls auf der Linie 485 vom Punkt 486 bis zum Punkt 487 wiedergegeben ist· Dieser Impuls öffnet die lineare Torschaltung 33» so daß am Ausgang 33b ein Impuls erscheint, wie er mit der durchgezogenen Linie in der Kurve 470 vom Punkt 476 bis zum Punkt 4-78 wiedergegeben ist und der nach der Stabilisierung der Spannung 470 die Amplitude 477 besitzt. Die hintere Flanke 487 des Impulses des Steuer-Monoflops 41 triggert das Monoflop 42, das einen in der Kurve 490 zwischen den Punkten 491 und 492 wiedergegebenen Impuls abgibt. Die hintere Flanke 492 dieses Impulses bewirkt das Abschalten der Komparatoren 11, 12, 13 bzw. 14 in den Punkten 432, 442, 437 und 447, die Rückkehr der Wandler 21 bzw. 22 in den Punkten 458 und 465 zur Ruhespannung sowie die Beseitigung der Aus gangs spannung des Verstärkers 30 im Punkt 479.

Fig. 5 stellt im einzelnen die Anordnung der Steuer-Organe der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Die Eingänge 300 und 301 empfangen jeweils die Einschaltsignale der Komparatoren 13 und 14 aus Fig. 1 in der Form einer logischen "0", die

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an zwei von drei Eingängen eines ODER-Gatters 304 angelegt werden. An den Eingang 301 ist eine Widerstands-Kapazitäts-Integratorschaltung 302 angeschlossen, auf die ein logischer Inverter folgt, der den dritten Eingang des ODER-Gatters 304 ansteuert. Wie in Fig. 7 dargestellt, wird das Einschaltsignal am Eingang 301 (Fig· 5)» das in der Kurve 510 am Punkt 511 dargestellt ist, durch die Schaltung 302 (Fig. 5) integriert, so daß sich ein Signal ergibt, wie es mit der Kurve 520 wiedergegeben ist. Am Ausgang des Logik-Inverters 303 (Fig. 5) erscheint, wie in der Kurve 530 wiedergegeben, eine logische "1" im Punkt 531 mit einer Verzögerung bezüglich des Erscheinens der logischen "0" im Punkt 511· Folglich erscheint am Ausgang des ODER-Gatters 304· eine logische "0", wie in der Kurve 540 gezeigt, nur zwischen dem Auftreten der logischen "0" im Punkt 511 und dem Auftreten der logischen "1" im Punkt 531 und unter der Bedingung, daß der Eingang 300 (Fig. 5) sich im logischen "O"-Zustand befindet. Folglich gibt das Gatter 304 (Fig. 5) eine logische "0" nur dann ab, wenn eine logische "0" am Eingang 300 einer logischen "0" am Eingang 301 vorausgeht, oder mit anderen Worten, wenn ein Anfangs-Impuls einem End-Impuls eines Intervalls vorausgegangen ist und beide eine Amplitude aufweisen, die über dem Pegel der Einschalthöhe liegt.

In Fig. 5 ist das Gatter 304- mit seinem Ausgang an den Erregungseingang eines Verzögerungs-Monoflops 310 gelegt, das einen regelbaren bzw«einstellbaren Schaltkreis 311 für die Zeitkonstante aufweist. Dieses Monoflop triggert das Steuer-Monoflop 312 in dem Sinn, daß die Rückflanke des Impulses des Monoflops 310 das Monoflop 312 erregt« Der Ausgang 314 des Steuer-Monoflops ist mit dem Steuereingang des linearen Torkreises 33 (Fig· 1) verbunden. Das Monoflop 312 triggert auch mit der Rückflanke seines Impulses das Monoflop 313» das in Antwort hierauf einen negativen Impuls (logisch "0") an den Eingang 315b des UND-Gatters 315

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abgibt. Dieses UND-Gatter arbeitet mit negativer Logik wie ein ODER-Gatter in dem Sinn, daß es mit einer logischen "O" an seinem Ausgang auf eine logische "0" an wenigstens einem seiner Eingänge 315a bis 315<i reagiert. Die vom Gatter 315 abgegebene logische "0" erregt bzw. triggert das Monoflop 318, das in Antwort hierauf einen positiven Impuls an das ODER-Gatter 319 abgibt, das einen direkten Ausgang 320 und einen invertierenden Ausgang 32O¹ besitzt. Der Ausgang 320 ist mit den Eingängen 115» 125» 135 und 14-5 der Komparatoren 11 bis 14 aus Fig. 1 verbunden, und der vom Gatter 319 weitergeleitete und vom Monoflop 318 abgegebene Impuls bewirkt das Abschalten der Komparatoren 11 bis 14 aus Fig. Demgemäß lösen zwei Anfangs- und End-Impulse eines Intervalls mit Amplituden, die ausreichen, um die vier Komparatoren 11 bis 14 aus Fig. 1 in der normalen Reihenfolge 11, 13» 12, einzuschalten, folgende Steuersequenz aus: Triggerung des Verzögerungs-Monoflops 310, Triggerung des Steuer-Monflops 312 und Öffnen der linearen Torschaltung, Triggerung des Monoflops 313 und Triggerung des Monoflops 318 zusammen mit dem Abschalten der Eingangs-Komparatoren und dem Zurücksetzen der Vorrichtung in die Wartestellung.

Das getriggerte Monoflop 310 gibt einen negativen Impuls an den logischen Inverter 332 ab, der mit seinem Ausgang an einen Eingang des UND-Gatter 331 angeschlossen ist. Der zweite Eingang des UND-Gatters 331 wird vom Ausgang eines invertierenden UND-Gatters (NAND-Gatter) 333 angesteuert, das eine logische "1" in Antwort auf eine logische "0" an seinen Eingängen 334 oder 335 abgibt. Diese Eingänge 334 und 335 sind jeweils mit den Ausgängen der Hilfs-Wandler 23 und 24 aus Fig. 1 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 331 steuert das Monoflop 330 an, das in Antwort auf eine vom Gatter 331 abgegebene logische "1" einen negativen Impuls an den Eingang 315c des UND-Gatters 315 abgibt. Folglich bewirken das Erscheinen einer logischen "O^;| an einem der Ein-

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gänge 334 oder 3351 das einer übergroßen, von den. HilfsWandlern 23 bzw. 24 (Fig. 1) entdeckten bzw. gemessenen Anstiegszeit des Anfangsimpulses oder des End-Impulses des Intervalls entspricht, und das Zusammentreffen mit der Abgabe eines Impulses durch das Verzögerungs-Monoflop 310, was ein Zeichen für den eingeschalteten Zustand der vier Komparatoren 11 bis 14 aus Fig. 1 ist, das Abschalten dieser Komparatoren vor dem Öffnen der linearen Torschaltung durch das Steuer-Monoflop 312.

Im übrigen gibt das Monoflop 318 gleichzeitig mit der Abgabe des Abschaltimpulses an das Gatter 319 einen Sperrimpuls auf der Leitung 318a ab, die mit den ^üperreingängen der Monoflops 310, 312, 313 und 330 verbunden ist, die also während dieses Sperrimpulses in der Weise blockiert werden, daß einerseits die lineare Torschaltung nicht offen sein kann und daß andererseits die Monoflops 313 und 330 keine Impulse abgeben können, die das Monoflop 318 neu triggern könnten.

Der Eingang 315a des Gatters 315 kann eine logische "0" vom eingeschalteten Schwellwertkomparator 316 empfangen, wobei das Einschalten dieses !Comparators 316 ausgelöst wird, wenn die durch das Potentiometer 317 festgelegte Schwellspannung am Eingang 316a überschritten wird. Der Eingang 316a ist mit dem Ausgang des Wandlers 21 aus Fig. 1 verbunden. Der Schwellwertvergleicher 316, der dem Komparator 46 aus Fig. entspricht, schaltet, wie oben beschrieben, ein, wenn der Komparator 12 nicht abgeschaltet worden ist, was anzeigt, daß kein End-Impuls festgestellt wurde. Als Antwort hierauf kehrt die Vorrichtung in ihren Wartezustand zurück.

Schließlich ist der Eingang 315<1 des Gatters 315 mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 321 verbunden, das in negativer

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Logik wie ein UND-Gatter arbeitet. Der Eingang 322 des Gatters 321 ist mit dem invertierenden Ausgang 320' des Gatters 319 verbunden und der Eingang 323 empfängt das Einschaltsignal des !Comparators 11 aus Pig. 1. Folglich gibt, während der Abgabe des Abschaltimpulses durch das Monoflop 318, wenn ein Anfangs-Impuls den Komparator 11 aus Fig, 1 zum Einschalten bringt, das Gatter 321 eine logische "0" ab. Das Monoflop 318 wird reaktiviert bzw. nachgetriggert, so daß der Anfangsimpuls von der Vorrichtung nicht berücksichtigt wird. Man vermeidet auf diese Weise die als "Aufeinanderstapeln" bezeichneten Fehler.

Wenn die die Anfangs-Impulse bzw. die End-Impulse abgebenden Detektoren unterschiedliche Ausgangspegel besitzen, so kann man eine Eingangsbeschaltung verwenden, wie sie in Fig. 8 wiedergegeben ist. Die Eingangsanschlüsse 1 und 2 sind mit den positiven Eingängen der Komparatoren 11 bis in derselben Weise verbunden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Pegel eingang des !Comparators 13 ist mit dem beweglichen Kontakt eines Regelpotentiometers 15 verbunden und an die Oberseite bzw. den Scheitel einer Potentiometerbrücke gelegt, die von den Widerständen 16 und 17 gebildet wird und deren Mittelpunkt mit dem Pegeleingang des Komparators 11 verbunden ist. Auf ähnliche Weise ist der Pegeleingang des Komparators 14 mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 15' verbunden und an den Scheitel einer von den Widerständen 16' und 17' gebildeten Potentiometerbrücke gelegt, deren Mittelpunkt mit dem Schwellwerteingang bzw. Pegeleingang des Komparators 12 verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Widerstände 16 und 16' einander gleich, ebenso die Widerstände 17 und 17'· Man kann folglich getrennt die Pegelniveaus der Komparatorgruppen 11, 13 und 12, 14 durch die jeweiligen Potentiometer 15 und 15¹ regeln bzw. einstellen, um sie an das Amplitudenniveau der

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Impulse au den jeweiligen Eingängen 1 und 2 anzupassen, während die Verhältnisse der Schwellwertniveaus für die Anfangs-Impulse und die End-Impulse identisch sind.

Man sieht, daß die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht von der Ansprechgeschwindigkeit der Elemente mit Ausnahme der Eingangs-Schwellwert-Komparatoren 11 bis 14 und der Zeit-Amplituden-Wandler 21 und 22 abhängt· Täb die Anwendung der Vorrichtung in der Nukleartechnik und die Messung von Intervallen zu ermöglichen, die unter einer Nanosekunde liegen, genügt es also, lediglich die Schwellwertkomparatoren 11 bis 14 und die Wandler 21 und 22 in der als "Hochgeschwindigkeitselektronik¹¹ bezeichneten Technologie zu realisieren, wobei kostspielige Bauelemente verwendet werden müssen, während bei der übrigen Vorrichtung herkömmliche Bauelemente zur Anwendung kommen. Hieraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem mäßigen Herstellungspreis in der Lage ist, ausgezeichnete Ergebnisse zu liefern. In der Energiespektroskopie wird die Vorrichtung vorzugsweise an einen Vielkanal-Analysator bzw. Vielkanal-Klassierer in üblicher Weise angeschlossen; der Meßbereich wird wegen der Empfindlichkeit der Vorrichtung hinsichtlich mit niederer Amplitude einfallender Impulse deutlich in Eichtung niederer Energien vergrößert.

Die Anordnung der Steuerorgane, wie sie in Fig. 5 wiedergegeben ist, wurde konzipiert, um auf bestmögliche Weise Funktionsstörungen zu vermeiden, die sich aus dem zufallsbedingten Charakter der zu studierenden Phänomene und des Ansprechens der üblichen Detektoren ergeben, wobei die wahrscheinlichsten Störungen von vornherein in Betracht gezogen wurden. Es ist klar, daß in den einzelnen Fällen die Wahrscheinlichkeit von Störungen unterschiedlich sein kann und daß folglich die Optimierung der Zuverlässigkeit Modifikationen

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in Einzelheiten der Anordnung der Steuerorgane erforderlich machen kann. Beispielsweise ist es nützlich, wenn der auf die Eingänge auftreffende Impulsstrom sehr stark ist, die Verzögerung der spontanen Rückkehr in die Ruhelage der Schwellwertkomparatoren 11 bis 14- infolge einer Anhäufung abzukürzen. Man kann auch eine zentralisierte Steuerung für die Rückkehr in die Ruhelage vorsehen, die in Tätigkeit tritt, wenn in einem vorgegebenen VerzögerungsZeitraum nach dem Einschalten der vier Komparatoren kein Ausgangssignal abgegeben worden ist. Sind beispielsweise die Impulse am Eingang 2 so beschaffen, daß sich der Komparator 14 häufig nicht einschaltet, so ist es auch nützlich, den Schwellwertdetektor 46 über eine ODER-Bedingungsvorrichtung für ein Übermaß der Ausgangsspannung der Zeit-Amplituden-Wandler 21 und 22 in der Weise empfindlich zu machen, daß die Zeitdauer der Neutralisierung der Vorrichtung abgekürzt wird·

Pat entansprüche

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Claims

Patentansprüche

1., Vorrichtung zum Messen von Zeitintervallen, die das Auftreten von zwei korrelierten Impulsen mit unterschiedlichen Amplituden und Anstiegszeiten voneinander trennen, bei d?r eine Zeitmeßvorrichtung von einer aus einem Zeit-Amplituden-Wandler und zwei Schwellwertkonparatoren bestehenden Schaltungseinheit gebildet ist, von denen der erste beim Durchgang des Anfangsimpulses des Intervalls durch einen eingestellten bsw. geregelten Schwellwert einschaltet und infolge hiervon den Wandler aktiviert, und.von denen der zweite beim Durchgang des Endimpulses des Intervalls durch einen eingestellten bzw. geregelten Schwellwert einschaltet und infolge hiervon den Wandler desaktiviert, und bei der die Zeitmeßvorrichtung am Ausgang des Wandlers ein Signal mit einer Spannung abgibt, die der Zeitdauer des Intervalls mit einem eingestellten bzw. vorgegebenen Umwandlungskoeffizienten proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Zeitmeßvorrichtungen umfaßt, von denen jede einen geregelten bzw. eingestellten Einschaltpegel und einen eingestellten Umwandlungskoeffizienten in der Weisebesitzt;, daß das Verhältnis des Einschaltpegels der ersten zum Einschaltpegel der zweiten. Zeitmeßvorrichtung gleich dem Verhältnis des Umwandlungskoeffizienten der zweiten zum Umwandlungskoeffizienten der ersten Zeitmeßvorrichtung ist und daß sie eine differenzierende bzw. differenz_bildende Vorrichtung umfaßt, die die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Wandlers empfängt und infolge hiervon ein Amplituden-Differenzssignl abgibt, das für die Zeitdauer des Intervalls repräsentativ ist.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Einschaltpegel gleich 1/2 ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der erste und zweite Schwellwertkomparator der ersten Zeitmeßvorrichtung und der erste und zweite/komparator der zweiten Zeitmeßvorrichtung jeweils als erster, zweiter, dritter und vierter Komparator bezeichnet werden, von denen jeder einen Signaleingang und einen Eingang für die Schwellwertspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingänge des ersten und dritten Komparators gemeinsam an einen Kanal für die Anfangsimpulse des Intervalls angeschlossen sind, daß die Signaleingänge des zweiten und vierten Komparators

gemeinsam an einen Kanal für die End-Impulasdes Interwert valls angeschlossen sind, daß die SchwelVspannungseingänge des dritten und vierten Komparators jeweils an eine einstellbare Bezugsspannungsquelle und an den oberen Punkt einer Potentiometerbrücke mit einem Mittelabgriff angeschlossen sind, an den jeweils die Schwellwertspannungseingänge des ersten und zweiten Komparators angeschlossen sind, wobei dieser Zwischenabgriff ein Potentiometerverhältnis definiert, das gleich dem Verhältnis der Einschaltschwellen ist.

4-, Vorrichtung nach Anspruch 3» bei der die Wandler der ersten und zweiten Zeitmeßvorrichtung genau gleiche Umwandlungskoeffizienten besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierende bzw. differenzbildende Vorrichtung mit einem Differenzverstärker mit stark erhöhter Verstärkung und mit einem direkten Eingang,

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einem inversen bzw. invertierenden Eingang und mit einem Ausgang, wobei der direkte Eingang mit dem Ausgang des ersten Wandlers verbunden ist, und mit einer Potentiometerbrücke, die einen Zwischenabgriff besitzt, der mit dem inversen bzw. invertierenden Eingang verbunden ist, zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Ausgang des zweiten Wandlers mit einem Potentiometerverhältnis angeordnet ist, das gleich dem Verhältnis der Einschaltbzw· Auslöseschwellen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die differenzbildende bzw. differenzierende Vorrichtung am Ausgang eine lineare Torschaltung aufweist, die in Antwort auf einen Impuls geöffnet ist, der von einem Steuer-Monoflop abgegeben wird, dem ein Verzögerungs-rtonoflop vorausgeht, dadurch gekennz eichnet, daß das Verzögerungs-Monoflop in Antwort auf das Einschalten des vierten !Comparators in Tätigkeit gesetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5i dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Verzögerungs-Monoflop von einem Signal in Tätigkeit gesetzt wird, das von einer Koinzidenz-Torschaltung abgegeben wird, die auf das gemeinsame Einschalten des dritten und vierten !Comparators anspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Koinzidenz-Torschaltung von einem ODER-Gatter mit drei Eingängen gebildet wird, dessen erster und zweiter Eingang eine logische "O" in Antwort auf das Einschalten des dritten und vierten Komparators empfangen, während der dritte Eingang eine logische "1" in verzögerter Antwort auf das Einschalten des vierten Komparators empfängt, und daß das Verzögerungs-Monoflop

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durch ein logisches "Ο''-Signa}. am Ausgang des ODER-Gatters in Tätigkeit gesetzt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und vierte Komparator mit einer Sperrvorrichtung versehen sind, die dazu dient, das Einschalten des zugeordneten Komparators in Antwort auf ein vom dritten Komparator im abgeschalteten Zustand abgegebenen Signal zu verhindern.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, "bei der der erste, zweite, dritte und vierte Komparator einen Abschalteingang besitzen, der ein von einer gemeinsamen Abschalt-Steuervorrichtung abgegebenes Signal empfängt, wobei diese Schaltung auf die hintere, verzögerte Planke des Öffnungs-Impulses anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen ersten und einen zweiten Hilfs-Zeit-Amplituden-Wandler umfaßt, auf den jeweils ein fünfter bzw. sechster Schwellwertkomparator folgen, die jeweils in Antwort auf das Einschalten des ersten und dritten Komparators aktiviert werden und jeweils in Antwort auf das Einschalten oes zweiten und vierten Komparators desaktiviert werden, wobei die Abschalt-Steuervorrichtung im übrigen auf das Einschalten entweder des fünften oder des sechsten Komparators in Antwort auf das Überschreiten eines geregelten bzw. eingestellten Schwellwertes durch den zugeordneten HilfsWandler anspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Verzögerungs-Monoflop geöffnete Bedingungevorrichtung zwischen den fünften und sechsten Komparator und die Abschalt-Steuerschaltung geschaltet ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 1O₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalt-Steuerschaltung im übrigen auf das Einsciaalten eines siebten Schwellwertkomparators anspricht, der am Ausgang des ersten Zeit-Amplituden-Wandlers angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 his 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalt-Steuerschaltung ein Monoflop umfaßt, das einen Abschalt-Impuls abgibt, der außer auf die Abschalt-Eingänge des ersten, zweiten, dritten und vierten Komparators auf die Sperreingänge des Verzögerungs-Monoflops und des Steuer-Monoflops gelegt wird.

13.Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltimpuls im übrigen in Rückkopplung auf den Eingang der Abschalt-Steuervorrichtung über eine Bedingungsvorrichtung geleitet wird, die in Antwort auf das Einschalten des ersten Konparators wirksam ist.

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