Позиционно-чувствительный детектор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„845617

3(5 ) 6 01 Т 5 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2891704/18-25 (22) 07.03.80 (46) 07.04.83. Бюл.913 (72) Л.С. Горн и B.È. Хазанов (53) 621,387.42(088,8)

b6) 1. Келлог Генри и др. "Приборы для научных исследований", t4., 1976, т.47, 93 с.8-17.

2. Лэмптон "Приборы для научных исследований", М., 1976, т.47. 911 с.43-46(прототип). (54)(57) ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬН Й

ДЕТЕКТОР, содержащий по крайней мере одну микроканальную пластину (МКП), коллектор, установленный на расстоянии, достаточном для расширении пучка электронов, вылетающих из пластины, с диаметром, близким к диаметру микроканальной пластины, и содержащий систему проводящих электродов, усилители сигналов с электродов и устройство формирования координатных сигналов, отличающийся тем, что, с целью получения линейной характеристики позиционного преобразования и упрощения обработки эксперимейтальных данных, система проводящих электродов выполнена в виде равной площади кругов или правильных выпуклых многоугольников с числом углов не менее шести, изолированных друг от друга и размещенных в одной плоскости параллельной МКП с минимальными зазорами так, что центр одного из электродов совпадает с осью МКП, а остальные расположены вокруг него по крайней мере двумя концентрическими кольцами, выходы усилителей сигналов с электродов соединены со входами устройства формирования координатных Я сигналов через резисторы, сопротивления которых обратно пропорциональны координатам Х и. > центра соответствующего электрода, отсчитанн14м от точки пересечения центрального электрода с осью МКП.

845617

IUx+

60 где О +, и н,, о сигналы от правых к левых секторов; сигналы от верхних и нижних секторов; общий сигнал.

Предлагаемое устройство; относится к области измерения ионизирующих излучений и может быть использовано, в частности, в угловых и массо-зарядовых спектрометрах заряженных частиц, в энергетических спектрометрах ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, в визуалиэирующих детекторах электромагнитного излучения для определения распределения координат мест попадания час- 10 тиц или квантов на поверхность детектора.

Известны позиционно-чувствительные детекторы, содержащие микроканальные пластины и коллектор, состоящий )5 из двух взаимно перпендккулярных систем параллельных проволочек (сеток ). К проволочкам подсоединены предусилители, сигналы с выхода которых поступают на устройства обра— ботки, выделяющие позиционную информацию 1 ). Номер проволоки, на которую попадает центр пучка электронов, вылетающих из микроканальной пластины, соответствует коду координаты попадания частицы или кванта на входную поверхность детектора. Такой детектор позволяет получить позиционное разрешение, близкое к диаметру канала микроканальной пластины. Однако он содержит большой объем электронного оборудования. либо несколько сотен усилителей, либо несколько десятков усилителей и коммутаторы, а также каскады выделения максимума сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является позиционно-чувствительный детектор, содержащий по крайней мере одну микроканальную пластину 40 (ИКП), коллектор, установленный на расстоянии, достаточном для расширения пучка электронов, вылетающих кэ пластин, с диаметром, близким к диаметру микроканальной пластины, 45 и содержащий систему проводящих электродов, усилители сигналов с электродов и устройство формирования координатных сигналов (2 ).

КолЛектор детектора состоит из четырех секторов (квадрантов). Заряды с каждого сектора усиливаются автономными предусилителями, а сигналы с выходов предусилителей поступают на устройство для вычксленкя отношения амплитуд сигналов

Для одномерного случая, когда распределение плотности заряда по профилю пучка равномерно, радиус пучка Р и центр пучка смещен на величину

Х относительно линии раздела iсекторов, отношение заряда, собранного на одном кз элементов, к суммарному заряду равно:

) (х)=(-(accccs(x)))))/Ti ((1--((хх))х) )у)(х))))

Приведенная функциональная зависимость позволяет вычислить координату X по измеренному отношению сигналов gr.)().Аналогично определяются координаты и в двухмерном варианте устройства.

Основной недостаток устройства сложность преобразования отношения сигналов в координату, что принуждает для получения представления о пространственной распределения событий испольэовать дополнительную обработку накопленных данных к либо вводкть специальное вычкслительное устройство, либо применять для этой цели универсальную ЭВМ.

Практически распределение заряда в пучке отличается от равномерного (близкого к двухмерному нормальному) к связь координат с отношением зарядов описывается еще более сложным выражением.

Пель изобретения — получение ли:reéíîé характеристики позиционного преобразования в самом устройстве (прк котором измеренные и истинные координаты связаны линейными соотношениями)и, как следствие, упроще— нке обработки экспериментальных данных (в частности отказ от использования ЭВМ ).

Указанная цель достигается тем, что в позиционно-чувствительном детекторе, содержащем по крайней мере одну микроканальную пластину (МКП ), коллектор, установленный на расстоянии, достаточном для расширения пучка электронов, вылетающих кз пластины, с диаметром, близким к диаметру микроканальной пластины, усилителя сигналов с электродов и устройство формирования координатных сигналов, система проводящих электродов выполнена в виде равной площади кругов или правильных выпуклых многоугольников с числом углов не менее шести, изолированных друг от друга к размещенных в одной плоскости, параллельной NKfJ, с минимальными зазорами так, что центр одного из электродов совпадает с осью МКП, а остальные расположены вокруг него по крайней мере двумя концентрическими кольцами. Выходы усилителей сигналов с электродов соединены с входами устройства формиро845617

Элемент Координаты Элемент Координаты

+x -х + J +x -X +

1,0

0,5

1,0

0,25

0 5

1,0

0,25

0,5

0,75

0,25

0,5

0,5

1,0

0,5 о

0,75

g,5

0,5

0,25

0,5

1 0

0,5

0,5

1,0

1,0

0,75

1,0

0,5

0 5

0,75

0,5

Моделирование такого детектора ка, описываемого двухмерным нормальи расчеты, проведенные на ЭВМ М-6000, ным распределением с параметром 5 =0,7R показали, что для электронного пуч- gg (Р— радиус каждого элемента l, неливания координатных сигналов через резисторы, есопротивления которых обратно пропорциональны координатам х и > центра соответствующего электрода, отсчитанным от точки пересечения центрального электр да с осью И1<П.5

Предлагаемая конфигурация электродов определяется тем, что как пока- зывают расчеты, наилучшие результаты получаются при использовании электродов, обладающих центральной симметрией по возможно большему числу направлений. Это обеспечивает максимальную плотность упаковки электродов в коллекторной системе и минимальную погрешность вычисления координатных 15 сигналов. Поэтому в устройстве использованы электроды круглой или гексагональной формы. Максимальная плотность упаковки достигается, когда электроды на плоскости образуют 2() гексагональный рисунок, один электрод располагается в центре коллекторной системы соосно с МКП, следующая группа из шести электродов размещена кольцом вокруг центрального, а следующая группа из двенадцати — кольцом окружает первую группу. Указанное число (19! электродов обеспечивает нелинейность около 2t. Добавление следующего кольца позволяет уменьшить это значение примерно на 0,4%, но при этом возрастает объем электронного оборудования в детекторе.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого позиционно-чувствительного детектора.

Поз иционно-чувствительный детектор содержит одну или две микроканальных пластины 1, коллектор 2, состоящий из металлизированных элементов, нанесенных на изолированную пластину, 40 предусилителей 3, число которых рав- но числу элементов коллектора, резисторы связи 4 с координатны и sxoдами устройства 5 для формирования координатных сигналов и резисторы связи 6 с входом общего сигнала этого устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с каждого элемента коллектора 2 усиливаются своими предусилителями 3 и через резисторы 4 с сопротивлениями, обратно пропорциональными координате центра соответствующегo элемента по осям х и суммируются на входах 0„+,U, U +, V> устройства 5. Через резйсторй

6 сигналы с выходов всех предусилителей 3 суммируются в равных долях на входе О устройства 5. Устройство 5 определяет отношение амплитуд

cHraarroa (0< и„Уи, и )и„,-и„УU первая величина пропорциональна координате Х а вторая — координате

Это устройство исключает зависимость координатных сигналов от разброса коэффициента усиления заряда в микроканальной пластине для данного события.

Число элементов коллектора М определяется как и =1+3 п(п +1 ), где n =

C,2,3,... В реальной конструкции детектора с и =19 (т.е. h =2) необходимо использовать всего тридцать резисторов 4, связывающих выходы предусилителей 3 с входами уст-, ройств 5.

В таблице приведены соотношения сопротивлений этих резисторов для цепей соответствующих элементов коллектора.

845617

Составитель, Ю. Алешин

Редактор Н. Аристова Техред Ж, Кастелевич Корректор В. Гирняк

Подписное

Заказ 6586/3 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )(-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 нейность позиционного преобразования составляет около 1,5Ъ в пределах поля зрения диаметром 6Я и око. ло 4В в пределах 7 Р.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство вырабатывает координатные сигналы, с достаточной точностью пропорциональные координате места попадания частицы или кванта на входную поверхность детектора, что позволяет получать представление о пространст венном распределении событий непосредственно, не прибегая к последу-. щей обработке накопленных данных.

Это дает возможность исключить из аппаратуры специализированное вычислительное устройство или не прибегать к помощи универсальных ЭВМ, упрощает выполнение и удешевляет аппаратуру с использованием позицион10 но-чувствительного детектора.

Позиционно-чувствительный детектор Позиционно-чувствительный детектор Позиционно-чувствительный детектор Позиционно-чувствительный детектор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерений ядерных излучений

Изобретение относится к ядерной физике, а точнее, к способам получения изображений различных объектов с использованием мюонов космических лучей и предназначено для мониторинга состояния и процессов в окружающей среде

Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано при создании трековых детекторов заряженных частиц для исследования в области ядерной физики и техники, для контроля радиоактивности окружающей среды, а также для создания приборов, используемых в качестве учебных пособий в средней школе и высших учебных заведениях
Изобретение относится к области ядерной физики и техники и может быть использовано при создании детекторов для контроля радиоактивности окружающей среды
Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано для создания детекторов, контролирующих радиоактивность окружающей среды
Наверх