Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (ii)902679

:Ф

/ (22) Заявлено 04. 02. 77(21) 2449553/18-21 (61) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 05,02. 76

G 01 Т 1/20

foeyaa pasanw!! комитет

СССР (31) 760280 (33) Финляндия

Опубликовано 30 ° О1,. 82. бюллетень №4

Дата опубликования описания 30.01.82 па делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621.387..42(088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Хейкки Йоханнес Сипиля и Эркки Сакари (Финляндия) Иностранная фирма

"Оутокумпу 08" (Финляндия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ УИЕНЬр1ЕНИЯ ЭФФЕКТА СТЕНКИ

В ПРОПОРЦИОНАЛЬНОМ СЧЕТЧИКЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способу уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике .и к устройству для его осуществления и может найти применение при регистрации рентгеновского излучения.

Известен способ уменьшения влияния фоновой радиации при регистрации рентгеновского излучения Llj .

Однако для осуществления способа требуются детекторы со сложной конструкцией.

Известен способ уменьшения фоновой радиации в пропорциональном счетчике, вызванной гамма-лучами при регистрации рентгеновского излучения, путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, заключающийся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорционального счетчика, затем сравнивают полученную величину с заданным граничным значением, после сравнения, дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов которого меньше, чем заданное граничное значение.

В известном способе при измерении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы последнего усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и од" нократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорциональиого счетчика.

Известно устройство для осуществления известного способа, содержащее пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания включающий блок формиро) вания сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса

90267 пропорционального счетчика, и логический блок, амплитудный анализатор, выход пропорционального счетчика сое" динен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом канала анализа времени нарастания, выход которого соеди.нен со входом совпадения амплитудного анализатора, информационный вход ко" торого соединен с выходом канала из- )0 мерения энергии, При использовании известного способа исключаются из анализа только те импульсы пропорционального состояния, которые образовались при поглощении рентгеновского кванта вблизи стенок пропорционального счетчика.

Радиальная порция места поглощения рентгеновского кванта определяется по времени накопления заряда импульса пропорциональног0 счетчика или, соответственно, по времени нарастания импульса пропорционального счетчика (2J. 25

Недостатком известного способа является то, что при его использовании влияние фоновой радиации, вызванной эффектом стенки, исключается лишь частично. Последнее объясняется тем, что существует 3 определенная вероятность того, что один рентгеновский квант может вызвать несколько следов поглощения в разных частях пропорционального счетчика, поскольку при фотоэлектрическом поглощении атом газа может излучать собственные характеристические кванты, которые, в свою очередь, вызывают появление новых следов пог.лощения, Наличие же двух следов поглощения приводит к искажению информации о времени нарастания импульса пропорционального счетчика.

9 4 нального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные величины с заданными граничными значениями, посл сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов которого меньше, чем первое заданное граничное значение, и интервал времени между которыми больше, чем второе заданное граничное значение.

При измерении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, Для формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пропорционального счетчика усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика.

В устройстве для осуществления способа уменьшения эффекта стенки B пропорциональном счетчике, содержащем пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания, включающий блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, и амплитудный анализатор, выход пропорционального счетчика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока формирования сигнала, пронор45

55

Цель изобретения — повышение эффективности способа уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике.

Для достижения поставленной цели в способе уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального. счетчика, вызванного электронной диффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающемся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорциоционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, канала анализа времени нарастания, введена линия задержки, а в канал анализа времени нарастания — блок формирования сигнале в, соответствующих граничным значениям,и дискриминаторный блок,входы которого соединены с выходами блоков формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, и с выходом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорциональ5 9026 ного счетчика, который соединен со входом блока формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, выход дискримкнаторного блока соединен со входом совпадения амплитудного анализатора, информационный вход которого соединен через линию задержки с выходом канала измерения энергии., Блок формирования сигнала, про- 10 порционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит последовательно соединенные. два устройства диффе ренцирования, интегратор и устройст- tS во выделения времени пересечения . сигнала с нулевой линией.

На фиг. 1 приведена блок- схема устройства для уменьшения фонового шума пропорционального счетчика; 20 на фиг. 2 — принципиальная схема канала анализа времени нарастания; на фиг. 3 и 4 — диаграммы работы канала анализа времени нарастания; на фиг. 5 — экспериментальные спект- 25 ры.

Устройство для уменьшения фонового шума пропорционального счетчика содержит пропорциональный счетчик

1, предварительный усилитель 2, ка- зо нал 3 измерения энергии, канал 4 анализа времени нарастания, включающий блок 5 формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, блок 6 формирования сигналов, соответствующих заданным граничным значениям, дискриминаторный блок 7, линию Я задержки, амплитудный анализатор 9 со входом 10 сов-, падения и информационным входом 11, блок 5 формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит два устройства 5-1 и 5-2 дифференцирования, одно устройство

5-3 интегрирования и устройство 5-4 выделения времени пересечения сигнала с нулевой линией.

Выход пропорционального счетчика

l соединен через предварительный усилитель 2 со входом канала 3 измерения энергии и через последовательно соединенные устройства 5-15-4 со входом блока 6 формирования сигналов, соответствующих заданным граничным значениям, выходы и вход которого соединены со входами диск79 6 риминаторного блока 7, выход ко горого соединен со входом 1О совпадения, амплитудного анализатора 9, информационный вход ll которого соединен через линию 8 задержки с выходом канала измерения энергии.

Влияние эффекта стенки в пропорциональном счетчике в предлагаемом способе уменьшается за счет исключения из регистрации тех импульсов, интервалы времени между которыми короче заданного периода ожидания. Этот период, по крайней мере, равен времени прохождения электрона от катода пропорционального счетчика до его анода.

Устройство для уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике работает следующим образом.

Импульс с выхода пропорционального счетчика 1, пройдя .через предварительный усилитель 2, поступает в канал 3 измерения энергии и в канал 4. анализа времени нарастания,в котором он, пройдя через устройства 5-15-3, преобразуется в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линии (t.) которого пропорционально времени накопления заряда импульса, в устройстве 5-4 формируется сигнал, длительность которого равна

Сигнал с выхода устройства 5-4 поступает на вход блока 6 формирования граничных значений 1„ и t u вход дискриминаторного блока 7. На выходе дискриминаторного блока появляется сигнал, разрешающий энергетический анализ импульса пропорционального счетчика амплитудным анализаторам 9 только в случае, когда и когда интервал времени между импульсами пропорционального счетчика 1 больше, чем

Поскольку информация в канале 4 анализа времени нарастания принципиально задержана на период ожида;ния необходимо обеспечить такую

2. же задержку сигнала в энергетическом канале либо при анализе высоты импульсов, либо использованием внешней линии 8 задержки.

Предусилитель 2, канал 3, линия

8 задержки и амплитудный анализатор .

9 блок-схемы (фиг. 1) могут представлять собой известные, имеющиеся в продаже блоки, например: предусилитель ORTEC 109 РС, энергетический канал ORTEC 716, линия задерж ки Natthey UN 006> анализатор высо2679 8

7 90 ты импульсов Nokia (P4840 с блоком совпадения Р4844.

Канал 4 анализа времени нарастания (фиг. 2) функционирует следующим образом, Входное сопротивление канала (500 Ом) обеспечивается резистором

12, Сигнал усиливается в усилителе

13, усиление которого определяется резисторами 14 и 15 и равно 10.

После этого сигнал поступает на цепь конденсатора 16- резистор 17.

Усиление усилителя 18 также равно 10 и определяется резисторами 19 и 20. Коэффициент усиления усилителя 21 также равен 10 и определяется резистор-. рами 22 и 23.

15 сигная, совпадения будет "1", а в противном случае — "0". Двойные следы гасятся, когда переключатель 54 находится в нижнем положении, Если второй импульс пропорционального счетчика поступает для обработки до окончания периода t, он вновь перебрасывает первый триггер схемы и продлевает период второго. На выходе О второго О -триггера схемы 53 с приходом переднего фронта синхросигнала появляется "0", который, в свою очередь, через установочный вход первого триггера меняет сигнал на выходе совпадения "0" (фиг. 4).

Конденсаторы 55-60 служат для фильтрации опорных и питающих напряжений.

55

В данном случае верхняя граничная частота усилителя 21 соответствует одному RC -интегратору. Конденсаторы

24-26 являются стабилизирующими.

С помощью резистора 19 напряжение смещения усилителя 21 устанавливается равным нулю. На фиг. За, Зв, 4а, 4в показаны формы импульсов в блоке преобразования импульсов.

Сигнал передается на компараторы

27 и 28 через разделительные резисторы 29 и 30. Диоды 31-34 совместно с цепью — резисторы 35-42, конденсаторы 43 и 44; диоды 45 и 46, создающей опорные напряжения, защищают входы компараторов от слишком больших напряжений. Сигналы на выходах компараторов имеют формы, изображенные на фиг. Зг, Зд, 4г, 4д.

Передним фронтом импульса на выходе компаратора 27 опрокидывается первый триггер схемы 47 ° Длитель. Д ность импульса t< на выходе этого моностабильного триггера может регулироваться цепочкой: конденсатор 48резисторы 49 и 50. Первый триггер далее перебрасывает второй триггер, имеющий длительность импульса и, определяемую конденсатором 51 и резистором 52. Импульсы на выходе первого триггера служат синхросигналами для D -триггера схемы 53. Когда переключатель 54 находится в верхнем положении, исключение двойных следов не происходит. Первый D-триггер устанавливается в состояние "1" так„ а что информация с D-входа передается на переднем фронте синхросигнала к выходу совпадения. Следовательно, если на выходе компаратора 28 перед

It u концом периода t„ имеется О, то

На фиг. 5 показан пример влияния устройства на фон (энергией, вызвавrueA фон,был MOK ((16, 7кэВ), облученный источником). На графике фиг. 5а показано влияние на фон дискриминации времени нарастания.

Измерения производят в первоначальном спектре в течение 1 ч. На графике фиг. 5б показан спектр, измеренный в течение 18 ч с настройкой на

50Х излучения Ге-55 мощностью 5,9 кэВ.

Из спектров видно, что отношение сигнал/фон улучшено примерно в 20 раз, значительно улучшена разрешающая способность, что достигается благодаря исключению неполностью накопленных зарядов по причине большого времени нарастания.

Формула изобретения

1. Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, вызванного электронной диффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающийся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорционального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные величины с заданным граничными значейиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, после сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов ко9 90267 торого меньше, чем первое заданное граничное значение,и интервал временимежду которыми больше, чем второе заданное граничное значение.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при изме ении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал„ пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика.

3. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что для формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пронорционального счетчика усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. 25

4 ° Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания, включающий блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, и амплитудный анализатор, выход пропорционального счет35 чика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса

10 пропорционального счетчика, канала анализа времени нарастания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введена линия задержки, а в канал анали-за времени нарастания — блок формирования сигналов, соответствующих граничным значениям,.и дискриминаторный блок, входы которого соединены с выходами блоков формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, и с выходом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, который соединен с входом блока формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, выход дискриминаторного блока соединен с входом совпадения амплитудного анализатора, информационный вход которого соединен через линию задержки с выходом канала измерения энергии.

5. Устройство по п. 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок фор» мирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит последовательно соединенные два устройства дифференцирования интегратор и устройство выде1 ления времени пересечения сигнала с нулевой линией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ffnk R. W. Atomic I nner-Shel l

Р rocesses. Acadenik Press, VII cha р 5, 1975.

2. Netheison Наггis nuclear

1nstruments and Nethods. !971, V.96, р. 397-403.

902679

° °

° Ф аппо

° ° x ZS

° °

° I а ъ ° Â ° ° °

Составитель А. Ранов

Редактор C. Мско ТехредА.Бабинец Корректор N. Шарощи

Заказ 12463/76 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4