Спектрометр заряженных частиц Советский патент 1974 года по МПК G01T7/00 

Устройство предназначено для измерения потоков заряженных частиц в космическом пространстве.

При исследовании радиации в космическом пространстве значительный объем за- 5 нимают измерения спектральных распределений потоков заряженных частиц малой энергии (электронов, протонов и тяжелых ионов). Обычрю для таких измерений применяются спектрометры заряженных частиц, ю содержащие электростатический анализатор, детектор (например, сцинтилляционный счетчик, ВЭУ или канальный умножитель), широкодиапазонный регистратор (например логарифмический измеритель скорости сче- 15 та или УПТ). Последовательность смены энергетических зон, в которых измеряются заряженные частицы, определяется генератором импульсов. Импульсы генератора (как правило, малой частоты) посту- 20 пают на триггер счетного устройства, кото|эыи управляет цифро-аналоговым преобразователем. Ток на выходе преобразователя,

устройства (например, линейно), воздействует в качестве задающего на генератор отклоняющих напряжений. Величина отклоняющих напря:::ений Jпропорциональна току L цифро-аналогового преобразователя.

При измерении спектральных распреде-, лений заряженных частиц такими устройствами напряжение на отклоняющих пластинах анализатора уi пропорциональное, значению энергии регистрируемых частиц Е, последовательно меняется от I мин

и макс. . Соответственно и

идо

откл. откл.

величина энергии частиц измеряемых потоков меняется от Е до . Типичные величины энергий для таких устройств лежат в диапазоне от О,ОЗ-О,1 кэв до 1О-ЗО кэв. Процесс получения спектрального распределения принципиально последователен во времени. ностей потоков, составляющие несколвко десятичных порядков. Это принуждает использовать в качестве регистраторов щирокодиапазонные устройства (чаще все, го логарифмические измерители средней . скорости счета). i Точность определения энергетических, временных и пространственных распредегг; лений потоков частиц, которые определя ются .после обработки полученной информа ции на земле, оказывается невысокой. Это связано с тем, ггО энергетический диапазон реальных потоков частиц существенно меньше диапазона аппаратуры, и при последовательном процессе получения спек рального распределения прибор большую часть времени передает показания собстве ного фона (например, обусловденные шумо эыми и фоновыми импульсами детектора). Отношение времени полезного измерения ко времени цикла невелико (порядка О,03-0,5). Т Предлагаемый спектрометр отличается тем, что регистратор соединен с реверсив ным счетным устройством цепью из порог вого устройства, ключевой схемы и .-триггера, соединенного с пороговым устройством, причем ключевая: .схема соединена с реверсивным счетным устройством и че рез схему сравнения - р регистратором. Это позволяет повысить точность и ускорить измерение спектров заряженных частиц. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - графики распределения напряжений. Спектрометр состоит из анализатора 1 детектора 2, широкодиапазонного регистра :тора 3, г.енератора тактовых импульсов 4 реверсивного счетного устройства 5, линейного цифро-аналогового преобразователя 6, генератора отклоняющих напряжений , 7, схемы сравнения 8, порогового устрой ства 9, триггера 10 управления реверсом счетного устройства, ключевой схемы 11. Узлы 1-7 работают так же, как в прототипе. В устройство дополнительно введены узлы 8-11. Пороговое устройство 9 (например триггер Шмитта) выдает сигнал постоянного тока при превышении напряжением Uпорогового напря жения 11 . Напряжение I I , выпор - пор j Если сигнал с детектора при измерениях не превышает значения, которому соответствует выходное напряжение, равт. е. спектральное напряжению Ное распределение не имеет сильно вБфа-; женных максимумов (фиг. 2а), устройство работает в,, режиме, аналогичном ре- жиму работы прототипа. Узлы 8-11 в этом случае на работу устройства не влияют. При наличии в спектре сильно выраженного максимума напряжение у оказьтается больше напряжения У (фиг. 26, энергия Е), и выходной сигнал ; порогового устройства 9 открывает ключе- i : вую схему 11, через которую сигнал со схемы сравнения 8 или со счетного устройства 5 проходит на триггер 10 и изменяет его состояние., , Состояние триггера 10 определяет ре- : жим работы (прямой или обратной) счетноГО устройства 5. Схема сравнения 8 выда- 1ет сигнал при уменьшении выходного напр$ьЖженияу до опорного напряжения i ,ВЫХII и (фиг, 26, энергия Е ). Этот сигнал ; S оп перебрасывает триггер, и счетное устройст- . во переходит в обратный режим счета, в результате чего меняется направление про- хождения энергетических зон (фиг, 26, от энергии Е до энергии Е ). Напряжение и„„,1Г,„ 1) выбирают из условия -оп пор - опфонI фон 1 ,шинI 1 фон /R,,,v ULiv -выходное напряжение. , где и ВЫХ соответствующее сигналу собственного фона. Если выходное напряжение уj больше напряжения вплоть до край- него значения энергии диапазона прибора j (фиг. 2в, г энергии дли ), сиг-} нал на реверс счетного устройства попадает на вход триггера 10 через открытую ключевую схему 11с самого счетного устройства 5 при соответствии его состояния максимальной или минимальной энергии ...диапазона прибора. Триггер 10 также сбрасывает пороговое устройство 9 в момент реверса счетного устройства 5 для следующего цикла измерения, аналогичного описанному.

зонный регистратор, генератор импульсов, реверсивное счетное устройство, линейный ци(}ро-аналоговый преобразователь и генератор ОТКЛОНЯЮЩЕГО напряжения, отличающийся тем, НТО, с целью повыщения точности и ускорения измерения спектров заряженных частиц, регистратор

соединён с реверсивным счетным устройством посредством цепи из порогового устройства, ключевой схемы и триггера, соединенного .с пороговым устройством, щзичем ключевая схема соединена с реверсивным счетным устройством и через бхему сравнения - с регистратором.

и,

вых.

FjlJf-r

11

CL

вь1х.