Устройство для идентификации частиц

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А1 (Я)4GOI Т13

; "ЯЖМ .,EtAlkS

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4066616/31-25 (22) 11.05.86 (46) 23.07 ° 89. Вюл. Я - 27 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Физико-механического института им. Г.В.Карпенко (72) В.А.Погрибной, О.К.Куценко и А.Л.Хлюнев (53) 535.232.61(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 826826, кл. С 01 T 1/38, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 991839, кл. G 01 Т 1/38, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ

ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к области ядерной электроники, а именно к устройствам для измерения ядерного и рентгеновского излучений. Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения и быст.родействия. В устройство, содержаИзобретение относится к области ядерной электроники, а именно к устройствам для измерения ядерного и рентгеновского излучений, и может быть использовано в спектрометрах, предназначенных для космических исследований.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения и быстродействия.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для идентификации частиц; на фиг. 2 — функциональная схема логарифмического преобразователя.

2 щее АЕ-детектор 1, E-детектор 2, элемент И 8, сумматор 16 и блок индикации 22, введены аналоговый ключ

3, логарифмические преобразователи

4 и 5, компараторы 6 и 7, элементы

И 9, 10 и 11, генераторов импульсов

l2, счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15, элемент HJIH 19, формирователь заднего. фронта импульсов 20, триггер 18, блок памяти 21 и цифровой блок сравнения 17, что обеспечивает повышение достоверности результата измерения за счет исключения сбоев в случае регистрации детекторами новой частицы s период обработки предыдущего результата измерения и повышение быстродействия за счет совмещения во времени опера ций логарифмического преобразования и определения номера нуклона, замены операций умножения суммированием.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для идентификации частиц содержит А F. — äåòåêòîð 1, Е-детектор 2, аналоговый ключ 3, логарифмические преобразователи 4 и 5,компараторы 6 и 7, элементы И 8,9,10,11 и генератор импульсов 12, счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса

15, сумматор 16, цифровой блок сравнения 17, триггер 18, элемент КПИ 19, формирователь. заднего фронта импульсов 20, блок памяти 21, блок индикации 22, три выходные шины 23,24, 25, шину окончания измерения 26, шину начальной установки 27, общую шину (на чертежах не показана) и йс1382210

15

25

35

U(t) - U;e

45

55 точник опорного напряжения U Первый и второй входы аналогового ключа

Э подключены соответственно к выходам a F. — äåòåêòoðà 1 и F. †äåòåêòîра 2. Первый и второй выходы аналогового ключа 3 подсоединены соответственно ко входам логарифмических преобразователей 4 и 5, выходы которых подсоединены к одним входам соответственно компараторов 6 и 7, подключенных другими входаии к выходу источника опорного напряжения а выходами — к одним входам соответственно элементов И 8 и 9, выходы которых соединены со счетными входами соответственно счетчиков иипульсов 13 и 14. Другие входы элементов И 8 и 9 подключены к выходу генератора импульсов 12. Выходы счетчиков импульсов 13 и 14, являющиеся соответственно первой 23 и второй 24 выходными шинами устройства, подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 16. Элемент И 10 соединен одним входом с выходом генератора импульсов 12, другим входом - с выходом цифрового блока сравнения 17, а выходом — со счетным входом счет Гика адреса 15, подключенного выходами к адресным входаи блока памяти 21, к информационным входам блока индикации 22 и к третьей группе выходов устройства.

АЕ-детектор 1 подключен выходом к первому инфориационному входу аналогового ключа 3, Е-детектор 2 подсоединен выходом ко второму.информационному входу аналогового ключа Э, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19 с входом форимрователя заднего фронта импульсов 20, выход которого соединен с шиной окончания измерения 26. Сумиатор 16 подключен выходами к одной группе входов цифрового блока сравнения 17, соединенного другой группой входов с выходами блока памяти

21, подключенного управляющим входом к выходу единичного сигнала триггера 18, вход установки в "1" которого соединен с выходом элемента И 11, подключенного входами к выходам соответственно первого 6 и второго 7 кЬмпараторов и к соответствующим входам элемента ИЛИ 19. Входы обнуления счетчиков импульсов 13 и 14, триггера 18 н счетчика адреса 15 соединены с шиной начальной установки 27.

Логарифмический преобразователь

4 (5 ) содержи т (см, фиг, 2) у силитель 28, повторитель напряжения 29, два выпрямителя 30 и 31 в виде диодов, две RC-цепи 32 и 33 каждая в виде параллельно соединенных резисторов и конденсатора 34. Усилитель

28, прямой вход которого является входом логарифмического преобразователя, подключен через выпрямитель

30 ко входу повторителя напряжения, выход которого, являющийся выходом преобразователя, соединен через

RC-цепь 33 с инверсным входои усили теля 28, подключенного через выпря« митель 31, эашунтированный конденсатором 34, к выходу усилителя 28.

Вход повторителя напряжения 29 соединен через RC-цепь 32 с общей шиной,DE-детектор 1 и Е-детектор 2 служат для преобразования энергии частиц в электрические импульсы пропорциональных амплитуд.Логарифмические преобразователи 4 и 5, идентичные по функциональной схеме и характеристикаи, осуществляют преобразование амплитуд входных сигналов по логарифмическому закону.

Получение логарифмической функции в логарифмическом преобразователе 4 (5) реализуется (см. фиг. 2) с помощью RC-цепи 32 путем разряда ее конденсатора С на постоянный резистор

R, что можно выразить в следующем виде: где U„ — амплитуда измеряемого импульса.

Такии образом, интервал времени спада at напряжения U(t) до уровня, определяеиого нижним порогом динамического диапазона напряжения Uq, будет характеризовать амплитуду U; следущим выражением: а

11; 4-, Ug л — - е ; с1п;t СК и

Р Э Э

Интервал at заполняется тактовыми импульсами с выхода генератора импульсов 12 и в устройстве осуществляется подсчет из количества К, так как

lt1UÔ е К

Устройство для идентификации частиц работает следующим обраэои.

Импуль сы с выхода F,-де тек тора 2 обрабатываются аналогично. Выходные значения счетчиков импульсов 13 и

14 соответствуют амплитудам энергий частиц, зарегистрированных 4Е-детектором 1 и Е-детектором 2. В 4Е-детекторе 1 регистрируются протоны, а в Е-детекторе 2 — электроны.

35

5 13822

Импульс с выхода & F.— äåòåêòîðà I через нормально замкнутый анало говый ключ 3 пост пает на логарифмический преобразователь 4, выходное экспоненциально спадающее напряжение которого сравнивается в компараторе 6 с напряжением источника опорного напряжения u„. При V(e) ), U„ сигнал с выхода компаратора 6 пода- 10 ется на один вход элемента И 8, на другой вход которого подаются тактовые импульсы с выхода генератора импульсов 12, подсчитываемые счетчиком импульсов 13 в период наличия сигнала на выходе компаратора 6.

Аналоговый ключ 3 закрывается сигналом с выхода элемента ИЛИ 19 на время наличия сигнала на выходе 20 компараторов 6 (И/ИЛИ 7) . При этом параметры элемента ИЛИ 19 выбираются из условия обеспечивания запирания аналогового ключа 3 после заряда конденсатора RC-цепи 32 логариф 25 мического преобразователя 4 или 5 до напряжения U;.

6 ти 21 и извлекается следующее число для сравнения °

Кроме того, на время преобразования амплитуды в код сигналы с выходов компараторов 6 и 7 через элемент ИЛИ 19 размыкают аналоговый ключ 3, чтобы предотвратить поступление на входы логарифмических преобразователей 4 и 5 новых импульсов. Задний фронт выходного импульса элемента ИЛИ 19 выделяется формирователем заднего фронта импуль— сов 20 и служит сигналом окончания работы устройства по идентификации частиц, На группах выходов 23, 24, 25 устройства будут присутствовать коды, характеризующие соответственно спектр протонов, спектр электронов и номер нуклона.

После окончания преобразования внешний блок управления (на чертежах не показан) выдает сигнал на шину начальной установки 27, которым устанавливаются счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15 и триггер 16 в исходное состояние.

Использование изобретения обеспечивает повышение достоверности результата измерения и быстродействия, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет воэможности определения спектра протонов и электронов.

Одновременная регистрация частиц детекторами 1 и 2 вызывает срабатывание обоих компараторов 6 и 7, выходные импульсы которых через эле- 4р мент И 11 поступают на триггер 18, устанавливая его в единичное состояние, что является сигналом разрешения съема кода из блока памяти 21.

Адреса блока памяти 21 формируются 45 счетчиком адреса 15 из тактовых импульсов, поступающих от генератора импульсов 12 через элемент И 10.

Число адресов определяется числом идентифицируемых частиц. Числа с

50 выходов счетчиков импульсов 13 и 14 суммируются в сумматоре 16, выходной сигнал которого сравнивается в цифровом блоке сравнения 17 с числом, записанным в блоке памяти 21, Если сигнал с выхода сумматора 16 превысит величину числа, записанного в блоке памяти 21, то устанавливается новый адрес ячейки блока памяФормул а изобретения

1. Устройство для идентификации частиц, содержащее 4Е-детектор, Едетектор, источник опорного напряжения, сумматор, первый элемент И, шину начальной установки, шину окончания измерения, общую шину и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения и быстродействия, в него введены два логарифмических преобразователя, аналоговый ключ, два компаратора, второй, третий и четвертый элементы И, генератор импульсов, два счетчика импульсов, счетчик адреса, цифровой блок сравнения, триггер, элемент ИЛИ, формирователь заднего фронта импульсов н блок памяти, а сумматор выполнен цифровым и подключен первой и второй группами входов соответственно к выходам первого и

1382210 второго счетчиков и выходной шиной к одной группе входов цифрового блока сравнения, подсоединенного другой группой входов к выходной шине бло5 ка памяти и выходом — к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с одними входами второго и третьего элементов И, подключенных другими входами соответственно к выходам первого и второго компараторов, к соответствующим вхозам элемента ИЛИ и четвертого эле мента И, выход которого соединен с входом установки в "1" триггера, подключенного входом обнуления к входам обнуления обоих счетчиков импульсов, счетчика адреса и к шине начальной установки, единичный вы- 2р ! ход триггера соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы котороro подсоединены ко входам блока индикации и к выходам счетчика адреса, подключенного счетным вхо- 25 дом к выходу первого элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с шиной окончания измерения через формирователь заднего фронта импульсов и с управляющим входом аналогового ключа, соединенного первым и вторым информационными входами с выходами соответственно а Е-детектора и Е-детектора, первый и второй выходы аналогового ключа подключены через первый и второй логарифмические преобразователи к одним входам соответственно первого и второго компараторов, другие входы которых соединены с выходом источника опорного напряжения, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков импульсов.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что логарифмический преобразователь содержит повторитель напряжения, два выпрямителя, две RC-цепи, каждая из параллельно соединенных конденсатора и резистора, третий конденсатор и усилитель, Положительный вход которого является входом логарифмического преобразователя и выход которого подключен через первый выпрямитель ко входу повторителя напряжения, подсоединенного выходом, являющимся выходом логарифмического преобразователя, через первую RC-цепь к инверсному входу усилителя, соединенного с его выходом череэ второй выпрямитель, эашунтированный третьим конденсатором, а вход повторителя напряжения соединен через вторую

RC-цепь с общей шиной.

1382210 фио2

Составитель В. Костюхин

Техред М,Моргентал Корректор Т. Колб

Редактор В. Фельдман

Подписное

Тирам 483

Заказ 490) ВНИИПИ Государственного комитета по,изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина,,101