Устройство для идентификации частиц Советский патент 1989 года по МПК G01T1/38 

1

(21)А066616/31-25

(22)11.05„86

(46) 23.07.89. Бюло № 27 (70 Специальное конструкторско- технологическое 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 № 826826, кл. G 01 Т 1/38, 1982,

Авторское свидетельство СССР 991839, кл. G 01 Т 1/38. 1983.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ

(57)Изобретение относится к области ядерной электроники, а именно к

I устройствам для измерения ядерного и рентгеновского излучений. Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения и быст.родействия. В устройство, содержащее ДЕ-детектор 1, Е-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 12, счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15, элемент ИЛИ 19, формирователь заднего фронта импульсов 20, триггер 18, блок памяти 21 и цифровой блок сравнения 17, что обеспечивает повытпение достоверности результата измерения за счет исключения сбоев в случае регистрации детекторами новой частицы в период обработки предыдущего результата измерения и повышение быстродействия за счет совмещения во времени операций логарифмического преобразования и определения номера нуклона, замены операций умножения суммированием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(Л

Изобретение 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.

Цепь изобретения - повышение достоверности результатов измерения и быстродействия.

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

Устройство для идентификации частиц содержит Д Е-детектор 1, Е-детектор 2, аналоговый ключ 3, логарифмические преобразователи 4 и 5-.компа- раторы 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 ИЛИ 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 йс-

точник опорного напряжения и„. Первый н второй входы аналогового ключа 3 подключены соответственно к выходам U Е-детектора 1 и Е-детекто- ра 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 входами к выходу источника опорного напряжения и„, а выходами - к одним входам соответственно элементов И 8 и 9, выходы которых соединены со счетными входами соответственно счетчиков импульсов 13 и 1А„ 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 2А выходными тинами 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 адреса 15, подключенного выходами к адресным входам блока памяти 21, к информационным входам блока индикации 22 и к третьей группе выходов устройства 4Е-детектор 1 подключен 1выходом к первому информационному входу аналогового ключа 3, Е-детектор 2 подсоединен выходом ко второму; информационному входу аналогового ключа 3, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19 с входом формирователя заднего фронта импульсов 20, выход которого соединен с пииой окончания измерения 26. Сумматор 16 подключен выходами к одной группе входов цифрового блока сравнения 17, соединенного другой группой входов с выходами блока памяти 21, подключенного управляющим входо к выходу единичного сигнала триггера 18, вход установки в 1 которого соединен с выходом элемента И подключенного входами к выходам соответственно первого 6 и второго 7 кЪмпараторов и к соответствующим входам элемента ИЛИ 19. Входы обнуления счетчиков импульсов 13 и 14, триггера 18 и счетчика адреса 15 соединены с шиной начальной установки 27.

82210

Логарифмический преобразователь 4 (5) содержит (см. фиг, 2) усилитель 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

10 входом логарифмического преобразователя, подключен через выпрямитель 30 ко входу повторителя напряжения, выход которого, являющийся выходом преобразователя, соединен через

15 RC-цепь 33 с инверсным входом усилителя 28, подключенного через выпрямитель 31, зашунтированный конденсатором 34, к выходу усилителя 28. Вход повторителя напряжения 29 сое20 динен через RC-цепь 32 с общей ши- ной йЕ-детектор I и Е-детектор 2 служат для преобразования энергии частиц в электрические импульсы пропорциональных амплитуд,

25 Логарифмические преобразователи 4 и 5, идентичные по функциоиаль- ной схеме и характеристикам, осуществляют преобразование амплитуд вход- ньпс сигналов по логарифмическому

30 закону.

Получеиие 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:

35

U(t) -

где Uj - амплитуда измеряемого импульса ,

Таким образом, интервал времени спада At напряжения U(t) до уровня, определяемого-нижним порогом дииами- ческого диапазона напряжения U, будет характеризовать амплитуду сле- дущим выражеиием:

fti ;Г

--i - at; t« CR,

и,

Интервал at заполняется тактовыми импульсами с выхода генератора им- пульСов 12 и в устройстве осуществляется подсчет из количества К, так

как

InU; S К

Устройство для идентификации частиц работает следуюпрад образом.

ь

Имйульс с выхода лЕ-детектора 1 через нормально замкнутый аналоговый ключ 3 поступает на логарифми- преобразователь 4, выходное экспоненциально спадающее напряжение которого сравнивается в компараторе 6 с напряжением источника опорного напряжения U . При U(t) сигнал с выхода компаратора 6 подуется на один вход элемента И 8, на другой вход которого поддаются тактовые импульсы с выхода генератора импульсов 12, подсчитываемые счетчиком импульсов 13 в перио наличия сигнала на выходе компаратора 6 о

Аналоговый ключ 3 закрывается сигналом с выхода элемента ИЛИ 19 н время наличия сигнала на выходе 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 мического преобразователя А или 5 до напряжения Ui.

Импульсы с выхода Е-детектора 2 обрабатываются аналогично. Выходные значения счетчиков импульсов 13 и 14 соответствуют амплитудам энергий частиц, зарегистрированных лЕ-детек тором 1 и Е-детектором 2о В дЕ-де- текторе 1 регистрируются протоны, а в Е-детекторе 2 - электроны

Одновременная регистрация частиц детекторами 1 и 2 вызывает срабатывание обоих компараторов 6 и 7, выходные импульсы которых через элемент 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 счетчиком адреса 15 из тактовых импульсов, поступающих от генератора импульсов 12 через элемент И 10. Число адресов определяется числом идентифицируемых частиц. Числа с 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 памя82210

ти 21 и извлекается следующее число дпя 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 пре10 образователей 4 и 5 новых импульсов. Задний фронт выходного импульса элемента ИЛИ 19 выделяется формирователем заднего фронта импульсов 20 и служит сигналом окончания

15 работы устройства по идентификации частиц.

На группах выходов 23, 24, 25 устройства будут присутствовать коды, характеризующие соответственно

20 спектр протонов, спектр электронов и номер нуклона.

После окончания преобразования внещний блок управления (на чертежах не показан) выдает сигнал на

25 пшну начальной установки 27, которым устанавливаются счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15 и

триггер 16 в исходное состояние. I

Использование изобретения обеспе30 чивает повышение достоверности результата измерения и быстродействия, а также расширение функцио- нальных возможностей устройства за счет возможности определения спект35 ра протонов и электронов,

Форм.ула изобретения

40 частиц, содержащее дЕ-детектор, Е- детектор, источник опориого напряжения, сумматор, первый элемент И, шину начальной установки, шину окончания измерения, общую шину и блок

45 индикации, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности результатов измерения и быстродействия, в него введены два логарифмических преобразователя,

50 аналоговый ключ, два компаратора, второй, третий и четвертый элементы И, генератор импульсов, два счетчика импульсов, счетчик адреса, цифровой блок сравнения, триггер, эле55 мент ИЛИ, формирователь заднего фронта импульсов и блок памяти, а сумматор выполнен цифровым и подключен первой и второй группами входов соответственно к выходам первого и

второго счетчиков и выходной шиной - к одной группе входов цифрового блока сравнения, подсоединенного другой группой входов к выходной шине бло- 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, под- ключенных другими входами соответственно к выходам первого и второго компараторов, к соответствуюпдам вхо- ,зам элемента ИЛИ и четвертого эле- |мента И, выход которого соединен с |входом установки в 1 триггера, подключенного входом обнуления к входам обнуления обоих счетг1иков импульсов, счетчика адреса и к шине начальной установки, единичный вы- ход триггера соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого подсоединены ко входам блока индикации и к выходам счетчика адреса, подключенного счетным вхо- дом к выходу первого элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с шиной окончания измерения через формирователь заднего фронта импульсов и с управляющим входом аналогового клю- ча, соединенного первым и вторым информационными входами с выходами соответственно д Е-детектора и Е-детек puf.t

тора, 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 счетным входами соответственно первого и второго счетчиков импульсов.

Редактор В. Фельдман

Составитель В. Костюхин

Техред М.МоргенталКорректор Т. Колб

Заказ 4901

Тираж 483

ВНИИПИ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,,101

Ллм

фиг. 2.

Подписиое