SU752210A1 - Линейный спектрометрический усилитель - Google Patents

Description

Ни соединенные схему диффер-енцировани  на линии задержки, изодромный интегратор и восстановитель посто нной составл юш ,ей.

Известный снектрометрический усилитель обладает более высокими измерительными характеристиками, но имеет недостаток , св занный с по влением снектрометрических импульсов увеличенной длительности .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности спектрометрических измерений в услови х широкого спектра энергий квантов ионизирующего излучени  и в услови х высокой интенсивности репистрацпи событий при использовании различных типов блоков детектировани  в ППД путем устранени  сдвига базового уровн , обусловл .енного неидеальностью изодролшого интегратора и восстановител  посто нной составл ющей.

Поставленна  цель доспигаетс  тем, что в устройство введены линейный пропускатель , блок компараторов-индикаторов перегрузки , блок компараторов-измерителей длительности и логическа  схема управлени , причем аналоговый вход линейного пропускател  соединен с выходом буферного усилител , а выход - со входом схемы дифференцировани  на линии задержки, а его вход управлени  соединен с выходом трехвходовой логической схемы управлени , к двум входам которой подключены блоки компараторов-индикаторов перегрузки и блок компараторов-измерителей длительности , входы которых соединены с выходом буферного усилител  и восстановител  посто нной составл ющей, а третий вход логической схемы управлени  соединен с устройством внешнего управлени .

На фиг. 1 представлена схема описываемого линейного спектрометрического усилител ; на фиг. 2 - эпюры сигналов в указанных точках схемы.

Устройство содержит укорачивающую цепь 1 с компенсацией полюса нулем, буферный усилитель 2, линейный пропускатель 3, схему 4 дифференцировани  на линии задержки, изодромный интегратор 5, восстановитель 6 посто нной составл ющей, блок 7 компараторов-индикаторов перегрузки , логическую схему 8 управлени  и блок 9 л омпараторов-измерителей длительности .

Устройство работает следующим образом .

На входе линейного сиектро.метрического усилител  размещена укорачивающа  цепь / с компенсацией полюса нулем, котора  служит дл  получени  однопол рного экспоненциального импульса незав1исимо от посто нной спада спектрометрического импульса на выходе используемого блока деI ектпрованй , а также дл  уменьшени  динамического сдвига посто нного уровн .

обусловленного многократными наложени ми статически распределенных во времени экспоненциальных спектрометрических сигналов блока детектировани . Уменьшение динамического сдвига посто нного уровн , достигаемое благодар  уменьшению посто нной спада спектрометрических импульсов , позвол ет все усиление сосредоточить в буферном усилителе 2, тем самым

уменьшить уровень собственного шума, приведенного ко входу усилител , так как в этом случае дифференцирующим и интегрируюш .им фильтрами производитс  фильтраци  шумов максимального числа .усилительных секций.

К выходу буферного усилител  подключены входы нормально открытого линейного лропускател  и блока 7 компараторовиндикаторов перегрузки. В блоке компараторов-индикаторов перегрузки раз.мещены компаратор импульсов рабочей пол рности н компаратор импульсов обратной пол рности . При этом уровень порога компараторов импульсов рабочей пол рности установлен несколько ниже уровн  ограничени  по выходу буферного усилител . Уровень порога компаратора импульсов обратной пол рности установлен значительно ниже, по несколько выше уровн  щумовых сигналов на выходе буферного усилител . Логическа  схема управлени  выполн ет функцию ИЛИ по отношению к сигналам, поступающим с выхода блока компараторовиндикаторов перегрузки, т. е. закрывает

линейпый пропускатель 3 на врем , в течение которого действует сигнал с выхода одпого из компараторов-индикаторов перегрузки . Схема 4 дифференцировани  на основе линии задержки осуществл ет дифференцирование спектрометрического импульса и одновременно обеспечивает разв зывание по посто нному току выхода линейного пропускател  и входа изодромного интегратора 5. Изодромный интегратор служит дл  получени  на его выходе пр мо тольных спектрометрических импульсов с пренебрежимо малым сколом вершины и выбросом противоположной пол рности. Это достигаетс  благодар 

тому, что вс кий изодромный интегратор способен передавать крутые перепады сигнала па входе и интегрирует с большой посто нной-времени пологие части входного импульса. Величина скола вершины импульса на выходе интегратора и амплитуда выброса противоположной пол рности пр мо пропорциональны посто нной дифферепцпровани  на линии задержки и обратно пропорциональны посто нной времени

интегрировани . Восстановитель 6 посто нной составл ющей служит дл  укорачивани  выброса противоположной пол рности выходного импульса изодромного интегратора , а также обеспечивает разв зывание по

посто нному току выхода изодромного интегратора и входа последующего фильтра низких частот. К выходу восстановител  посто ниой составл ющей подсоединен вход блока 9 компараторов-измерителей длительности выходного сигнала схемы восстановител  посто нной составл ющей. Блок компараторов-измерителей длительности с 1гналов содержит компаратор импульсов рабочей пол рности и компаратор импульсов обратной пол рпости. Величины их порогов установлены равными величинам порогов срабатывани  ВПС, либо несколько ниже. Длительность выходного сигнала блока компараторов-измерителей длительности равна в этом случае времени нахождени  ВПС в СОСТОЯНИИ с большой посто нной дифференцировани , т. е. длительности спектрометрических импульсов на выходе ВПС по уровню установленных порогов ВПС.

Логическа  схема 8 управлени  при поступлении сигнала с выхода блока компараторов-измерителей длительности производит измерение длительности этого сигнала и в случае, если последн   превышает установленную величину, вырабатывает на своем выходе импульс, закрываюший линейный пропускатель 3. Сигнал управлени  пропускател  длитс  до тех пор, пока не прекращаетс  выходной импульс блока компараторов-измерителей длительности.

При поступлении на вход усилител  в момент перегружающего импульса на выходе буферного усилител  (точка 10) возникает импульс с плоской вершиной, амплитуда которого превышает верхний пороговый уровень блока жомпараторов-пндикаторов перегрузки во временном интервале t,-/2. Сигнал с выхода блока 7 (точка //) запускает логическую схему управлени  8, выходной импульс которой (точка 12} закрывает линейный пропускатель в интервале времени /i-t. Этим достигаетс  исключение из импульса плоской части. Импульс на выходе линейного пропускател  (точка /5) начинающийс  в момент времени t нмеет экспоненциальный спад п амплитуду, определ емую величиной верхнего порогового уровн  блока компараторов-индикаторов перегрузки. После формировани  на дифференцирующей лин й задержки (точка 14) и на изодромном интеграторе импульс пр моугольной формы (точка 15) имеет длительность Аг , равную длительности задержки и, вследствие этого, пренебрежимо малый скол вершины и выброс обратной пол рности. Па выходе восстановител  посто нной составл ющей в интервале времени /2-4 позвол етс  пр моугольный сигнал также с пренебрежимо малым выбросом обратной пол ростп. При этом амплитудна  информаци  сформированного в линейном спектрометрическом усилителе неперегружающего сигнала, который поступает на вход в момент времени /4, оказываетс  неискаженной из-за присутстви  перегружающего сигнала.

При использовании блока детектировани  с импульсной оптосв зью на выходе

зар дочувствитсльного предусилител  формируетс  пилообразное линейно измен ющеес  напр жение, участок с наибольшей крутизной которого  вл етс  нерабочим. Изменение напр л.ени  на нерабочем участке составл ет единицы вольт при длительности 3 несколько микросекунд, что вызывает значительную перегрузку линейного спектрометрического усилител . Иреобразованное дифференцирующими цеп ми усилител  пилообразное напр жение, участок с повышенной крутизной которого начинаетс  в момент времени te, имеет в точке 10 форму и пол рность, представленную на временной диаграмме UK,, Парастание и

спад описываетс  экспоненциальной зависимостью с посто нной времени, равной посто нной времени полюса укорачивающей цепи с компенсацией полюса нулем. Этот и.мпульс в течение интервала времени

превышает (по абсолютной величине) нижний пороговый уровень блока компараторов-индикаторов перегрузки, что вызывает по вление в точке /) импульса в течение интервала времени //-ta, который поступает на логическую схему управлени . Кроме того, на внешний вход управлени  логической схемы поступает в момент времени /6 управл ющий сигнал с предварительного усилител  блока детектировани  с

оптосв зью. Длительность его Ai /s-f& равна длительности нерабочего участка пилообразного напр жени . С выхода логической схемы управлени  (точка 12) на вход управлени  линейным Пропускателем

поступает сигнал, в течение интервала времени . закрываюший линейный пропускатель . В результате этого в точке 13 в момент времени fn по вл етс  экспоненциальный стгнал с амплитудой, соотвётствующей величине нижнего порогового уровн  блока компараторов-индикаторов перегрузки . Сформированный последующими узлами линейного усилител  сигнал имеет пренебрежимо малый выброс, что не вызывает искажени  амплитудной информации последующих регистрируемых импульсов.

При больших частотах следовапи  сигналов , статически распределенных во времени , возникают многократные наложени  неперегружающих импульсов.

Изложенные неперегружающие сигналы сбризу от групповой импульс, поступающий

г;а сход лпнейного Г1ропускат:л  (точка iO) в юмент времени гц. Cфop чIpoвaнный элементами 4, 5. 6 линейного усилител  сигнал (точка 16} поступает на вход блока 9 компараторов-измерителей длительности , выходной импзльс которого начинаетс 

в момент времени (ц- ( 17). Пусть длительность импульса в точке 17, определ еема  длительностью группового импульса в точке 16, Превышает максимально допустимую длительность сигнала в точке 16 и равную Дг- /12-ti - Максимально допустима  длительность устанавливаетс  из услови  непревышени  величиной скола вершины надпороговой части сигнала в точке 16 (и, следовательно, величиной образуюш,егос  при этом выброса) величины порога восстановител  посто нной составл юшей. На выходе логич:еской схемы управлени  в момент времени tiz по вл етс  сигнал, блокируюш ,ий линейный пропускатель на интервал времени . тем самым ограничиваетс  длительность группового импульса . Длительность импульса M , выбираетс  из услови  полного восстановлени  (момент вр.емени tn до стандартного значени  потенциала базовой линии в точке 16, чем исключаютс  искажени  амплитудной информации последуюпдих неперегружаюших сигналов.

Таким образом, устранение сдвига базовой линии, а тем самым повышение точности спектрометрических измерений в услови х широкого спектра энергий квантов ионизирующего излучени  и в услови х высокой интенсивности регистрации событий при использовании различных типов блоков детектировани  с ППД, достигаетс  принудительным сокрашением длительностей импульсов на входе цепи: схема дифференцировани  на линии задержки - изодромный интегратор-восстановитель посто нной составл ющей до величины, при которой выброс противоположной пол рности на выходе восстановител  посто нной составл юш,ей не превышает его порогов срабатывани .

Фо|рмула изобретени 

Линейный спектрометрический усилитель , содержащий последовательно соединенные укорачивающую цепь п буферный усилитель, а также последовательно соединенные схему дифференцировани  на

линии задержки, изодромный интегратор и восстановитель посто нной составл ющей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности спектрометрических измерений , в н€го введены линейный пропускатель , блок компараторов-индикаторов перегрузки, блок компараторов-измерителей длительности и логическа  схема управлени , причем аналоговый вход линейного пропускател  соединен с выходом буферного усилител , а выход - со входом схемы дифференцировани  на линии задержки , а его вход управлени  соединен с выходом трехвходовой логической схемы управлени , к двум входам которой подключены блоки компараторов-индикаторов перегрузки и блок компараторов-измерителей длительности, входы которых соединены с выходом буферного усилител  и восстановител  посто нной составл ющей, а третий вход логической схемы управлени  соединен с устройством внещнего управлени .

/

г/

. 2

т t S -S

Claims (1)

10 Линейный спектрометрический усилитель, содержащий последовательно соединенные укорачивающую цепь и буферный усилитель, а также последовательно соединенные схему дифференцирования на

15 линии задержки, изодромный интегратор к восстановитель постоянной составляющей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности спектрометрических измерений, в него введены линейный пропус20 катель, блок компараторов-индикаторов перегрузки, блок компараторов-измерителей длительности и логическая схема управления, причем аналоговый вход линейного пропускателя соединен с выходом бу25 ферного усилителя, а выход — со входом схемы дифференцирования на линии задержки, а его вход управления соединен с выходом трехвходовой логической схемы управления, к двум входам которой подклю30 чены блоки компараторов-индикаторов перегрузки и блок компараторов-измерителей длительности, входы которых соединены с выходом буферного усилителя и восстановителя постоянной составляющей, а третий

35 вход логической схемы управления соединен с устройством внешнего управления.