OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO Patent tymczasowej dodatkotru do patentu Zgloszono: Q2.08.77 (P. 200017) Pierroszenstiro: Zgloszenie ogloszono: 0Sj06l78 Opis patentouLTfj opublikowano: 30.12.1981 112407 lnl. CP. G01T1/I6 Gamma Muwek, Budapest (Wegry) w|jOSOO Ofaz uklad do ponwaru enerfjin pomiaru 1 wynalazku jot sposób oraz uklad do radioaktywnego i Fkzy jest, aby nocy dawki pnnmcmowama waznym byk) pioporcjonalne do stopnia a nirTaleznrod mocy promicniowa- Znane pólwiMwodiukowc detektory pitmucmowania uniemozliwiaja pomiar mocy dawki bezposrednio przez zliczanie impulsów. Z zasady dzialania detektora wynika, ze wyjsciowa snma ladunków lub amplituda irapubów wyjsciowych detektoraproporcjonalnajest do mocy promieniowania, a liczba iinpulsów wyjsciowych detektora zalezy oddzialan zwrotnych wystepujacych w efektywnym przekroja detektora. ftzyjmujac, ze stopien mupronueniowaaia i objetosci detektora sa stale, liczba impulsów jest odwrotnie pro- poirjonitns do mocy promiemowania, tak, ze w pozycy pracy ,7nVzam nnpulsów~ stale rosnaca mocpowoduje juanie. W cera usuniecia zjawiska stosowano tzw. .metode Wokóldetektora nunTSTrrano ossbne ikhwfajara sie z odpowiednio dobranych warstw materialów. W tenspo¬ sób osiamneto dokladno^ wskazan ±30%, dzieki absorpcji lólnych energii, ich mlabknm. rab dzieki wtórnych 1:10. Metoda ta jest nieskuteczna w pasmie energetycznym wokól 100keV.Liniowe wskazniki — gdzie idealnie proporcjonalne sygnalypodlegaja obróbce mjeznnpnlsydetektorowe— gwarantuja w drinklotach pólprzewodnikowych zna¬ cznie lepsze rezultaty. Zwiekszajaca sie amplituda impulsów wraz z rosnacaenergia kompensuje w pewien sposób malcjara liczbe innmlsów. Kompensacja tego typu ograniczona jest dynasnika wzmacniacza — ponie¬ waz stosunek energii wynosi wiecej niz 1:20, a ponadto poniewaz termiczny poziom szumów wzmacniacza detektora uniemozliwia obróbke energii mniejszych niz 10 fceV, liniowe wskazania saniemozliwe z powodustrat spowodowanych eliminacja szumów.Inne dotychczas rozwiazania liniowych wskazników kompensujace elektronicznie niehniowosti wynikajace z wlasciwosci fizyki atomowej wobsz malyjedynie ±20% niezaleznosc criergetycziiawlasnie z powodu ograniczen liniowych wskazników.Z publikacji pt. ,/y-ray dosnnetry with p-i-njunction counters", której autorem jest A. R. Jones a wydanej przez Atomie Energy of Canada Limited w miesiacu lutym 1965r, znany jest miernik mocy dawki prominio- wania, zawierajacy detektory r^ólprzewodn&owe. Po- uuarodbywasienuzasadzie zliczaniaimpulsów. Zamiana liczby impulsów i ich asnpkndy jest nmkcjaeneri^ pro-3 112497 4 tym samym ukladzie na drodze elektronicznej. Wejs¬ ciowe detektory zapewniaja ukladowi dwudziestokrotna zmiane czulosci. Wzmacniacz ladunku dolaczony do detektorów wejsciowych powoduje przeksztalcenie syg¬ nalu ladunkowego na impulsy ujemnego napiecia, wzmacniane i ksztaltowane nastepnie w stopniu wzmac¬ niacza. Impulsy ujemnego napiecia wyzwalajadyskrymi- nator, którego wyjscie polaczone jest z 3-dekadowym licznikiem logarytmicznym. Najbardziej czuly zakres pomiaru pozwala mierzyc dawke promieniowania od 1 /ir/h do 3 r/h, a najwyzszy zakres — od 0,1 r/h do 60r/h.Ten znany uklad nie dokonuje korekcji energii elektro¬ nicznej tzn nie posiada obwodu wazonego dyskrymina- tora, co powoduje prace ukladu w trybie zliczania impulsów.Sposób pomiaru promieniowania radioaktywnego, w którym sygnaly detektora promieniowania wzmacnia sie, ksztaltuje i uzyskuje sie wskazanie proporcjonalne do ilosci i powierzchni impulsów, wedlug wynalazku cha¬ rakteryzuje sie tym, ze w czasie ksztaltowania impulsów te z nich, które sa mniejsze niz zadany poziom energety¬ czny, przeksztalca sie w sygnaly o równej powierzchni odpowiadajacej zadanemu poziomowi i wskazanie staje sie proporcjonalne do ilosci impulsów, a sygnaly o wyz¬ szym poziomie energetycznym niz poziom zadany, przeksztalca siew sygnalyo powierzchni proporcjonalnej do energii i wskazanie staje sie proporcjonalne doenergii impulsów.Uklad do pomiaru promieniowania radioaktywnego, w którym polaczone sa szeregowo detektor promienio¬ wania, wzmacniacz obwód formujacy impulsy, obwód calkujacy oraz wskaznik, i który w obwodzie formuja¬ cym zawiera modulator szerokosci impulsów, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze wyjscie modulatora szerokosci impulsów, na który skladaja sie tranzystor rozladowujacy, tranzystor obcinajacy, tranzystor przela- czeniowy i tranzystor wzmacniajacy impulsy, polaczone jest poprzez obwód rózniczkujacy, zawierajacy konden¬ sator i rezystor, z tranzystorowym wzmacniaczem rózni¬ cowym. Wyjscie wzmacniacza róznicowego polaczone jest z baza tranzystora przelaczeniowego stanowiaca wejscie sterujace modulatora szerokosci impulsów.W obwodzie kolektora tranzystora rozladowujacego stanowiacym wejscie obwodu formujacego impulsy znaj¬ duje sie kondensator polaczony zbiegunem zródla napie¬ cia zasialania. Baza tranzystora rozladowujacego polaczona jest z emiterem komplementarnego tranzy¬ stora obcinajacego impulsy, którego baza polaczona jest z dzielnikiem napiecia wlaczonym pomiedzy bieguny zródla napiecia zasilania, a którego kolektor polaczony jest z baza tranzystora przelaczeniowego zablokowana rezystorem i stanowiaca wejscie sterujace modulatora szerokosci impulsów.Kolektortranzystoraprzelaczenio¬ wego polaczony jest z wejsciem odwracajacego faze tran¬ zystora wzmacniajacego, którego wyjscie stanowiace wejscie obwodu formujacego polaczonejest przez obwód rózniczkujacy z wejsciem tranzystorowego wzmacniacza róznicowego, którego wyjscie polaczone jest z wejsciem sterujacym modulatora szerokosci impulsów.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest blizej objasnione w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia charakterystyke przejsciowa ukladu pomia¬ rowego, fig. 2 — ogólny schemat blokowy ukladu, a fig. 3 przedstawia fragment ukladu pomiarowego, stanowiacy obwód formujacy impulsy.Charakterystyke przejsciowa ukladu przedstawiona na fig. 1, gdzie naniesiono powierzchnie impulsów w funkcji energii lub amplitudy impulsów.Krzywa stanowiaca charakterystyke przejsciowa skla¬ da sie dwóch odcinków. Impulsy przekraczajace poziom amplitudy D powoduja w obwodzie podobnym do monostabilnego multiwibratora powstawanie impulsów 0 szerokosci odpowiadajacej energii.To odpowiada odcinkowi A-B krzywej, w którym to obszarze impulsy wyjsciowe niezalezne sa od energii detektowanych czastek. Na tym odcinku wskazanie pro¬ porcjonalnejest tylko do ilosci detektowanych czastek na jednostke czasu. Odcinek ten odpowiada rodzajowi pracy „zliczanie impulsów".Jesli amplituda impulsów przekroczy poziom B, wla¬ cza sie modulator szerokosci impulsów, dzieki czemu proporcjonalnie do amplitudy, tj. energii, dluzsze impulsy dostaja sie na wyjscie ukladu. To odpowiada odcinkowi B-C krzywej, w którym to obszarze szerokosc impulsów wyjsciowych proporcjonalna jest do energii detektowanych czastek. Na tym odcinku wskazania, co jest charakterystyczne dla wskazan liniowych, propor¬ cjonalne sa do iloczynu detektowanych czastek i energii.Ogólny schemat blokowy ukladu pomiarowego przed¬ stawiono na fig. 2. Do wyjscia detektora promieniowania 1 dolaczony jest wzmacniacz 2, który z kolei polaczony jest z wejsciem 6obwodu formujacego impulsy 3. Wyjscie 22 obwodu formujacego 3 polaczone jest z calkujacym obwodem 4, do którego wyjscia dolaczony jest wskaznik 5. Szczególowy schemat obwodu formujacego impulsy 3 przedstawiono na fig. 3 rysunku. Na wejsciu tego obwodu znajduje sie kondensator 7 rozladowujacy sie do stalopradowego zródla zasilania—U—poprzez kolektor tranzystora 9 zaopatrzonego w rezystor emiterowy.Napiecie bazy rozladowujacego tranzystora 9 zapew¬ nia emiter komplementarnego tranzystora 10, który ma za zadanie obcinanie impulsów. Tranzystor obcinajacy 10 pracuje jako wzmacniacz z uziemiona baza, poniewaz posiada wysokoomowy rezystor emiterowy, a jego baza podlaczona jest do dzielnika napiecia skladajacego sie z niskoomowych rezystorów 12,13. Prad kolektora okres¬ lany jest przez tranzystor przelaczeniowy 16 z uziemio¬ nym emiterem, blokowany rezystorem 13.Calkujacy kondensator 7 rozladowuje sie do napiecia okreslonego dzielnikiem napiecia bazy zawierajacym rezystory 12, 13 w stopniu obcinajacym impulsy.Napiecie kolektor — emiter oraz prad rozladowuja¬ cego tranzystora 9 maja wartosc zero. Caly prad emitera plynie jako prad bazy przez rezystor emiterowy 11 tran¬ zystora obcinajacego 10. Na skutek tego emiterobcinaja¬ cego tranzystora 10 ma ujemny potencjal i tranzystor rozladowujacy 9 jest zablokowany. Zablokowany jest równiez tranzystor przelaczeniowy 16. Jesli jakis impuls ze wzmacniacza 2 naladuje kondensator calkujacy, wówczas potencjal kolektora tranzystora rozladowuja¬ cego 9 rosnie, prad kolektora zaczyna plynac tak, ze udzial pradu bazy maleje do wielkosci fi. W tym momen¬ cie zaczyna przewodzic rozdzielajacy impulsy tranzystor obcinajacy 10 — poniewaz jego napiecie emitera spadlo — i jego prad kolektora odblokowuje przelaczeniowy tranzystor 16. Stan ten trwa tak dlugo, dopóki nie rozla-5 1124*7 6 duje sie calkujacy kondensator 7. Po rozladowaniu wszystkie stopnie powracaja do stanu wyjsciowego.Poniewaz prad rozladowujacy jest staly, czas trwania rozradowania jest proporcjonalny do napiecia, do jakiego naladowany zostal kondensator. Napiecie to jest proporcjonalne do ampitudy impulsów wyjsciowych detektora. W czasie rozladowywania tranzystor obcina¬ jacy 10 — rozdzielajacy impulsy utrzymuje —jako wtór¬ nik emiterowy — staly poziom pradu bazy tranzystora rozladowujacego 9 i zapewnia wraz z rezystorem 8 staly prad rozladowania.Dzialajacy w pasmie energetycznym A-Bprzedstawio¬ nym na fig. 1 stopien czasowy —podcbny w dzialaniu do monostabilnego multiwibratora — funkcjonuje nastepu¬ jaca: para tranzystorów wzmacniacza róznicowego 20,21 sterowana jest zmieniajacym faze, wzmacniajacym impulsy tranzystorem 17.Impuls wyjsciowy podawanyjest przez kondensator 18 do bazy pierwszego tranzystora 20 róznicowego wzmac¬ niacza. Ten kondensator rozladowywany jest w kierunku zródla napiecia poprzez rezystor 19. Baza drugiego tran¬ zystora 21 wzmacniacza róznicowego polaczona jest z dzielnikiem napiecia zawierajacym rezystory 12, 13, a kolektor z wejsciem sterujacym 14 tranzystora przelacze¬ niowego 16.W stanie wyjsciowym pierwszy rezystor 20 wzmacnia¬ cza róznicowego przechodzi i blokuje drugi z tej pary tranzystor 21. Gdy na wyjsciu wystepuje impuls, to zna¬ czy w modulatorze wykryto dawke promieniowania wówczas para tranzystorów wzmacniacza róznicowego 20, 21 zostaje przelaczona i tranzystor 21 przewodzi, a jego prad kolektora powoduje, ze tranzystor przelacze- niowy 16 równiez przewodzi, niezaleznie od tego, ze tran¬ zystor obcinajacy impulsy jest zablokowany. Stan ten trwa tak dlugo, dopóki okreslajacy stala czasowa kon¬ densator 18 nie rozladowuje sie poprzez rezystor 19 do napiacia bazy drugiego z pary tranzystorów róznicowych tranzystora 21. Wtedy róznicowy wzmacniacz 20, 21 powraca do stanu poczatkowego i zanika sygnal wyjsciowy.Dzieki takiemu obwodowi formujacemu w wypadku malych amplitud impulsów wejsciowych, czemu na fig. 1 odpowiada odcinek A-B, wzmacniacz wysyla impulsy o stalej szerokosci wedlug wczesniej ustalonych kryteriów czasowych. W wypadku, gdy z modulatora nadchodza szerokie impulsy, czemu na fig. 1 odpowiada odcinek B-C w/w kryteria czasowe nie sa rozpatrywane i poda¬ wana z modulatora szerokosc impulsów przechodzi nie¬ zmieniona na wyjscie 22 obodu formujacego 3.Monostabilna para tranzystorów wplywa na impulsy takze w tym wypadku tak, jak to opisano wyzej, ale tranzystor przelaczeniowy 16 ze wzgledu na jego pod-" wójne sterowanie utrzymywany jest w stanie przewodze¬ nia przez prad tranzystora obcinajacego 10. Impulsy wyjsciowe wzmacniajacego tranzystora 17 moga byc -wskazywane tradycyjnymi wskaznikami calkujacymi.Wyjscie 22 obwodu formujacego impulsy polaczone jest z wielostopniowym obwodem calkujacym 4 i wska¬ znikiem 5.Istotnymi zaletami ukladu wedlug wynalazku sa: moz¬ liwosc wskazan niezaleznych od mocy w szerokim pasmie energii, szerokie pasmo natezenia, osiagniecie stalopra- dowego sprzezenia zwrotnego dzieki zastosowaniu tran¬ zystorów komplementarnych, a ponadto minimalne ilosci kondenstatorów sprzegajacych i filtrujacych.Uklad ten moze byc wykonany jako uklad scalony.Auto¬ matyczny wybór rodzaju pracy w zaleznosci od energii mierzonego promieniowania umozliwia, niezalezne od mocy, wskazania w szerokim pasmie natezenia: 50 /ir/h do 1000 /ir/h i energii: 10 keV — 2 keV, zdokladnoscia w granicach bledu dopuszczalnego w miernictwie nuklear¬ nym. PL