Радиометрический блок детектирования Советский патент 1985 года по МПК G01T1/18 

1

Изобретение относится к ядерному приборостроению и может быть использовано при построении радиометрических блоков детектирования, вьшолненных на основе счетчиков Гейгера Мюллера и предназначенных для измере ния плотностей потока рентгеновского и гамма-излучений, а также бета-излу чения в широком диапазоне температур окружающей среды.

Известен радиометрический блок детектирования, содержащий высоковольтный источник питания, гасящий резистор, счетчик Гейгера - Мюллера интегрирующую цепь, состоящею из резистора нагрузки и конденсатора, пороговый каскад и индикатор Cl

Недостатком такого радиометрического блока детектирования является iневысокая точность измерения, обусловленн|1я зависимостью величины импульсов тока счетчика Гейгера Мюллера от напряжения питания и температуры окружающей среды, а также нестабильностью во времени и вследствие токов утечки в изоляторах и конст{)уктивных узлах включения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является радиометрический блок детектирования, содержащий высоковольтный источник питания, подключений через гасящий резистор к аноду счетчика Гейгера Мюллера, катод которого подсоединен через резистор нагрузки к общей шине, а также последовательно соединенные первьш пороговьй элемент и измеритель скорости счета импульсов 2 J.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения плотности потока излучения, обусловленная наличием мертвого времени у счетчика, величина которого зависит от температуры окружающей среды и напряжения питания счетчика.

Цель изобретения - повышение точности измерения плотности потока излучения в пшроком диапазоне температур.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее высоковольтный источник питания, подключенный через гасящий резистор к аноду счетчика Гейгера - Мюллера, катод которого подсоединен через резистор нагрузки к общей шине, а также последовательно соединенные

262

первьй пороговьй элемент и измеритель скорости счета импульсов, введены второй-пороговьй элемент, разностный измеритель скорости счета импульсов, измеритель мертвого времени и управляемьй усилитель, подключенный своим входом к катоду счетчика Гейгера - Мюллера, а выходом через измеритель мертвого времени-,

к управляющему входу высоковольтного источника питания и непосредственно - к входам обоих пороговых элементов, выходы которых соединены с соответствующими входами разностного

.измерителя скорости счета импульсов, подключенного своим выходом к управляющему входу управляемого усилителя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема радиометрического блока

детектирования; на фиг. 2 - распределение импульсов счетчика Гейгера Мюллера по амплитудам (дифференциальный аппаратурный спектр), причем У плотность амЕьлитудного распределения; V - амплитуда импульсов; порог амплитудной дискриминации первого порогового каскада, V - порог амплитудной дискриминации второго порогового каскада.

Радиометрический блок детектирования (фиг. 1) содержит измеритель 1 мертвого времени, высоковольтный источник 2 питания, гасящий резистор 3, счетчик 4 Гейгера - Мюллера,

резистор 5- нагрузки, управляемьй усилитель 6, пороговые элементы 7 и 8, измеритель 9 скорости счета импульсов и разностный измеритель 10 скорости счета импульсов.

Измеритель 1 мертвого времени подключен через последовательно соединенные высоковольтный источник 2 питания и гасящий резистор 3 к аноду счетчика 4 Гейгера - Моллера, катод

которого соединен с входом управляемого усшштеля 6 и через резистор 5 нагрузки с общей щиной. Выход управляемого усилителя 6 соединен с входами измерителя 1 мертвого времени и пороговых элементов 7 и 8. Выход порогового элемента 7 подключен к входу измерителя 9 скорости счета импульсов и к одному из входов разностного измерителя 10 скорости сче-

та импульсов, другой вход которого соединен с выходом порогового элемента 8 и выход - с управлянщим входом управляемого усилителя 6.

3

Радиометрический блок детектирований работает следующим образом.

На высоковольтном источнике 2 питания устанавливается рабочее напряжение, которое через гасящий резистор 3 подается на счетчик 4 Гейгера Мюллера. При попадании измеряемого излучения в рабочий объем счетчика 4 Гейгера - Мюллера в нем развивается разряд. Токовые импульсы счетчика 4 Гейгера - Мюллера вьделяются на резисторе 5 нагрузки и подаются на вход управляемого усилителя 6. Амплитудное распределение импульсов имеет характерную область - пик с узким разрешением порядка 5-8% (фиг. 2). Усиленные управляемь1м усилителем 6 импульсы поступают на .входы измерителя 1 мертвого времени и пороговых элементоз 7 и 8. Уровни (пороги) амплитудной дискриминации пороговых элементов 7 и 8 установлены соответственно на склоне пика (V ) ив максимуме пика (V) Если амплитуда импульса превышает порог дискриминации соответствующего порогового элемента 7 (или 8), то он вырабатывает нормализованный по амплитуде и длительности импульс. Измеритель 9 скорости счета импульсов измеряет количество импульсов за единицу времени, которое пропорционально плотности потока излучения, падакщего на счетчик 4 ГейгераМюллера. Разностный измеритель 10 скорости счета импульсов измеряет разницу в скоростях счета импульсов с выходов пороговых элементов 7 и 3 и по их соотношению вырабатывает си нал рассогласования. В исходном состоянии порог дискриминации порогового элемента 7 (V ) установлен на склоне пика, а порог дискриминации порогового элемента 8 (V) установлен в максимуме пика, поэтому разница скоростей счета импульсов с выходов пороговых элементов 7 и 8 имеет настроенное значение. На выходе разностного измерителя 10 скорости счета импульсов сигнал рассогласования имеет нулевое значение. По величине сигнала рассогласования в управляемом усилителе 6 устанавливается значение коэффициента усиления. При наличии возмущения , приводящего к сдвигу пика распределения относительно порогов дискриминации V и V пороговых

6026 . 4

элементов 7 и 8, например, при измерении (увеличении) амплитуды импульсов тока со счетчика 4 Гейгера Мюллера (например-, при увеличении

5 Напряжения питания), изменится соотношение скоростей счета импульсов на выходах пороговых элементов 7 и 8. Это изменение в разнице скоростей счета приведет к изменению величины сигнала рассогласования на выходе измерителя 10, который, воздействуя на управляемый усилитель 6, изменит его коэффициент усиления (в данном случае уменьшит). Пик амf5 плитудного распределения импульсов установится в исходное положение относительно порогов дискриминахщи (фиг, 2). Таким образом осуществляется удержание порогов дискримина-

20 ций на амплитудном распределении, что noBbmjaeT точность измерения и упрощает конструкцию устройства, так как снижаются требования к стабильности напряжения высоковольтного

5 источника. Измеритель 1 мертвого времени определяет величину мертвого времени С счетчика 4 Гейгера Мюллера, измеряя импульсный сигнал с выхода управляемого усилителя 6.

JQ В исходном состоянии при комнатной температуре величина мертвого времени С имеет номинальное значение. Измеритель 1 мертвого времени выдает на управляемьй вход высоковольтного источника 2 питания номиналь35ное значение напряжения управления, по величине которого он вырабатывает номинальное рабочее напряжение

питания счетчика 4 Гейгера - Мюллера. При понижении температуры уменьшается

мертвое гремя счетчика 4 Гейгера - Мдоллера. Это уменьшение определяет измеритель 1 мертвого времени и, воздействуя на управляющий вход высоковольтного источника 2 питания,

-уменьшает рабочее напряжение питания счетчика 4 Гейгера - Мюллера. При уменьшении напряжения питания счетчика 4 Гейгера - Мюллера его мертвое время увеличивается. Таким

образом, обеспечивается автоматическая стабилизация мертвого времени счетчика 4 Гейгера - Мюллера в широком диапазоне температур и тем самым увеличивается точность измерения радиометрического блока детектирования.

ИcпoльзoвaнIie изобретения обеспечивает измерение плотности потока

51

гамма-излучения в диапазоне теьтератур от до -ЗОС с точностью 1% (против 9,7% у известного), при этом время измерения составляет 2 с, В устройстве использован счетчик Мюллера - Гейгера типа СБМ-29, управ ляемый усилитель вьшолнен на основе

1660266

микросхем типа 198УТ1Б и 198НТ5А, пороговые каскады - 198У01Б, и 134ЛБ1Б, измеритель и разностный измерители скорости счета импульсов 5 198УТ1Б и 198НТ5А, измеритель мертвого времени - 198УТ1Б, 198НТ5А, 134ИЕ5, 134ЛБ1Б и 134ТВ14.

Фиг.1

РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ БЛОК ДЕТЕКТИРОВАНИЯ, содержащий высоковольтный источник питания, подключенный через гася.щйй резистор к аноду счетчика Гейгера-Мюллера,катод которого подсоединен через резистор нагрузки к об щей шине, а также.последовательно соединенные первый пороговый элемент и измеритель скорости счета импульсов, отлич,ающийся тем, что, с целью повышения точности измерения плотности потока излучения в широком диапазоне температур, в него введены второй пороговый элемент, разностный измеритель скорости счета импульсов, измеритель мертвого времени и управляемый усилитель, подключенный своим входом к катоду счетчика Гейгера-Мюллера, а выходом через измеритель мертвого времени.к управлякщему, входу высоковольтного источника питания и непосредствен- 3 но - к входам обоих пороговых элеменсл тов, выходы которых соединены с соответствующими входами разностного измерителя скорости счета импульсов, подключенного своим выходом к управляющему входу управляемого усилителя. о а о tc с