Способ регистрации мессбауэровского спектра Советский патент 1990 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к ядерно- физическим исследованиям на основе эффекта Кессбауэра и может быть использовано для изучения физико-химических свойств вещества.

Цель изобретения - уменьшение ис кажений при регистрации мессбауэровского спектра и обеспечение его регистрации при произвольном закЬне модуляции энергии гамма-излучения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - график зависимости скорости v от времени t; на фиг.З график распределения моментов регистрации гамма-квантов во времени; на фиг. 4 - гистограмма зависимости распределения частоты появления кодов скорости от кода скорости тп; на фиг. 5 - график зависимости фактов детектирования п от адреса ячейки памяти N; на фиг. 6 - график распределения числа таймерных импульсов по ячейкам адреса памяти N общего времени детектирования.

Возможный вариант устройства для осуществления способа (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, вырабатывающий электрический аналог закона модуляции и таймерные метки, подключенный к нему доплеровский модулятор 2, имеющий датчик 3 скорости, на подвижной части доплеровского модулятора 2 укреплен источник 4 излучения, поглотитель 5, установленный неподвижно относительно корпуса доплеровского модулятора, детектор 6 гамма- излучения, соединенный с блоком 7 усиления и амплитудной селекции.

Выход блока 7 усиления и амплитудной селекции подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, управляющему входу счетного устройства 9. Измерительный вход АЦП соединен с выходом датчика 3 скорости, а выход кода АЦП подключен к ЭВМ 10. Счетный вход счетного устройства 9 соединен с выходом таймерных меток задающего генератора 1, а выход кода времени подключен к ЭВМ 10.

Способ регистрации мессбауэровско- го спектра осуществляется следующим образом.

С момента запуска программы регистрации спектра в ЭВМ разрешается прием выходных кодов АЦП и счетного устройства в память ЭВМ. С помощью задающего генератора 1 и доплеровского модулятора 2 источник 4 излучения приводится в движение по закону, определяемому сигналом генератора. При этом осуществляется модуляция энергии гамма-излучения в зависимости от -скорости (фиг. 2, где пунктирной кривой изображена функция скорости, задаваемой генератором 1, и сплошной кривой - функция скорости при воздействии внешних возмущений|. Для простоты понимания рассмотрен случай геометрии пропускания (фиг. 1).Гамма- кванты, попадая в детектор 6 гамма0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

излучения, преобразуются в электрические импульсы, поступающие на вход блока 7 усиления и амплитудной селекции, где выделяются по амплитуде импульсы, соответствующие энергии резонансного взаимодействия (фиг, 3).

Каждый выделенный и нормированный по амплитуде и длительности импульс поступает на управляющие входы АЦП 8 и счетного устройства 9. При этом по переднему фронту этого импульса АЦП 8 вырабатывает код mj (фиг.4) мгновенного значения скорости, поступающего с датчика 3 скорости на измерительный вход АЦП 8 (фиг. 2 и 3, момент времени t 4). На фиг. 4 отложены значения кода скорости, количество К кодов Ш , зафиксированных за все время регистрации спектра. По коду скорости, передаваемому в ЭВМ 10, определяется адрес ячейки памяти NJ запоминающего устройства, в которую записывается логическая единица, соответствующая Факту детектирования гамма-кванта (фиг. 5, где N - адрес ячейки памяти, an- количество факторов детектирования).

Таким образом, каждому коду АЦП соответствуют мгновенное значение скорости перемещения источника излучения в момент детектирования гамма-кванта и номер ячейки памяти ЭВМ. Одновременно по переднему фронту импульса, соответствующего факту детектирования счетное устройство 9 выдает код времени (фиг. 6, где N.J. - адрес ячейки памяти для записи общего времени детектирования; Пх - количество таймерных имцульсов, соответствующих времени). По заднему фронту этого импульса счетное устройство 9 сбрасывается в нуль. В этом случае измеряется временной интервал между моментами детектирования резонансных гамма-квантов. Причем, с момента подачи команды начала регистрации мессбауэровско- го спектра до момента детектирования 1-го резонансного гамма-кванта счетное устройство блокируется по счетному входу и разблокируется с момента выделения импульса. Поэтому выходной код данного интервала времени равен нулю. Последующие коды интервалов времени записываются в память ЭВМ.

В разделе памяти ЭВМ, отведенном для записи временных интервалов, адреса ячеек также определяются кодом АЦП. Запись информации о временных

интервалах в этом разделе памяти осуществляется по следующему алгоритму: код временного интервала между импульсами, соответствующими фактам детектирования резонансных гамма-квантов, записывается во все ячейки памяти, адреса которых предшествовали адресу ячейки памяти в данный момент. Этим обеспечивается измерение общего времени накопления информации в каждой ячейке памяти, отведенной для регистрации факта детектирования резонансных гамма-квантов.

Если с момента подачи команды начала регистрации спектра зафиксирован факт детектирования гамма-кванта, при скорости V; (фиг. 2) которой отвечает код т| (фиг. 4),то логическая единица записывается в раздел памяти, отведенный для регистрации фактов детектирования гамма-квантов, по адресу N:. а так как интервал времени до мо

( мента

tj, в который был зафиксирован

факт детектирования, не измеряется, то выходной код счетного устройства равел О. В то же время коду т; не предшествует никакой код адреса ячейки. Поэтому запись информации о времени не осуществляется. Затем в момент

0

5

0

5

о

сам, т.е., если в Nj-й ячейке памяти раздела памяти, отведенной для1 регистрации фактов детектирования записано число п;, обозначающее число гамма-квантов, зафиксированных при скорости , то в М ячейке памяти в разделе памяти, отведенной для фиксации времени, записано число п.; равное суммарному времени Т от момента фиксации 1-го импульса до момента фиксации n-го импульса в Nj-й ячейке.

Могут быть реализованы три режима регистрации мессбауэровского спектра: по заданному количеству фактов детектирования резонансных гамма-квантов; по заданному времени детектирования; по общему времени регистрации спектра.

При первом режиме мессбауэровский спектр регистрируется до тех пор, пока в каждой ячейке памяти раздела памяти, отведенной для информации о факте детектирования гамма-квантов, для которых назван адрес, не будет набрано одно и то же число. В этом случае в соответствующих ячейках памяти раздела памяти, отведенных для фиксации времени, будут числа (время) , отображающие временную зависи

Изобретение относится к ядерно-физическим исследованиям на основе эффекта Мессбауэра и может быть использовано для изучения физико-химических свойств вещества. Целью изобретения является уменьшение искажений при регистрации мессбауэровского спектра и обеспечение его регистрации при произвольном законе модуляции энергии гамма-излучения. При регистрации спектра, заключающегося в задании доплеровского смещения энергии гамма-излучния при взаимном перемещении источника излучения и поглотителя, детектировании излучения, связанного с резонансным взаимодействием излучения источника с ядрами поглотителя, амплитудной селекции электрических импульсов, соответствующих энергии резонансного взаимодействия, и записи логической информации о количестве выделенных электрических импульсов в запоминающем устройстве с распределением ее по ячейкам памяти в зависимости от скорости взаимного перемещения источника излучения и поглотителя, измеряют мгновенное значение скорости относительного перемещения источника излучения и поглотителя в момент выделения электрического импульса. Затем преобразуют значение скорости в код, которому ставят в соответствие номер ячейки памяти для записи логической единицы, соответствующей факту выделения электрического импульса, и номер ячейки памяти для записи информации о времени между фактами выделения электрических импульсов при данном коде. При этом общее время накопления логической информации о фактах выделения электрических импульсов для каждой ячейки памяти фиксируют за все время регистрации мессбауэровского спектра. 6 ил.

t, зафиксирован факт детектирования следующего гамма-кванта. При этом мгновенное значение скорости - v,1, чему соответствуют код m - и адрес ячейки N,.H, куда записывается логическая единица. При этом код интервала времени между моментами t,- и записывается в разделе памяти, отведенном для записи временных интервалов, в ячейку по адресу N.; и т.д., т.е. интервал времени между моментами tj+n, и t;vh детектирования п-1 и n-го гамма-квантов при мгновенных значениях скоростей и vh записывается в ячейки памяти по адресам от %. до N-t(;tM.,), т.е. по всем предшествующим адресам. Младший разряд АЦП в .этом случае определяет значение. AV, для которого адрес ячейки один.

Таким образом, в процессе регистрации мессбауэровского спектра в одном разделе памяти накапливается информация о фактах детектирования резонансных гамма-квантов по адресам соответствующим мгновенным значениям скоростей v; + ftv для каждого из гамма-квантов. В другом разделе памяти накапливается информация об общем времени накопления по этим адре5

0

мость функции вероятности резонансного взаимодействия от скорости.

Второй режим аналогичен первому, но фиксируется одно и тоже время для всех ячеек памяти раздела памяти, отведенных для времени.

В третьем режиме осуществляется регистрация фактов детектирования гамма-квантов и времени для каждой ячейки памяти при произвольном общем времени регистрации. Отношение количества фактов детектирования для каждой ячейки памяти к соответствующему ему времени также отражает веро5 ятность резонансного взаимодействия от скорости.

В предлагаемом способе время преобразования мгновенного значения скорости в код - величина постоян0 нал, определяется быстродействием АЦП, которое может достигать десятков наносекунд, что исключает мертвое время и искажение спектра в зависимости от скорости.

55

Формула изобретения

Способ регистрации мессбауэровского спектра, заключающийся в доплеровской модуляции энергии гамма- излучения при относительном перемещении источника излучения и поглотителя, детектировании излучения, связанного с резонансным взаимодействием излучения источника с ядрами поглотителя и преобразовании его в электрические импульсы, амплитудной селекции ЭЛеКТрИЧеСКИХ ИМПУЛЬСОВ, СО-

ответствующих энергии резонансного взаимодействия, и записи логической информации о количестве выделенных электрических импульсов в запоминающем устройстве с распределением ее по ячейкам памяти в зависимости от скорости относительного перемещения источника излучения и поглотителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений при регистрации мессбауэровского спектра

5

-V I lin ШШИЕДИ мнннппнит,, Фи фигЗ

и обеспечения его регистрации при произвольном законе модуляции энергии гамма-излучения, измеряют мгновенное значение скорости относительного перемещения источника излучения и поглотителя в момент выделения электрического импульса, преобразуют значение скорости в код, которому ставят в соответствие номер ячейки памяти для записи логической единицы, соответствующей факту выделения электрического импульса, и номер ячейки памяти, для записи информации о времени между фактами выделения электрических импульсов при данном коде, причем общее время накопления логической информации о фактах выделения электрических импульсов для каждой ячейки памяти фиксируют за время регистрации мессбауэровского спектра.

.

ft|