Устройство для измерения потоков заряженных частиц Советский патент 1974 года по МПК G01T1/00 G01T7/00 

(71) Заявитель

Изобретение относится к области измерений потоков заряженных частиц в космическом пространстве.

Известны спектрометры потоков заряженых частиц, состоящие из элек-гростатиче- ского анализа-тора, детектора, регистратора, генератора, счетного устройства, цифро-аналогового преобразователя и источника отклоняющих напряжений.

При измерении спектральных распреде- пений заряженных частиц такими устройствами напряжение на отклоняющих пластинах анализатора и пропорциональная ему величина энергии регистрируемых частиц ступенчато меняются, т. е. спектральное распределение получают последовательно во времени,

При этом точность определения энергии и плотности потока частиц оказывается невысокой, так как из-за ограниченного

числа ступеней и достаточно высокого разрешения анализаторов расстояния между измеряемыми интервалами значительны.

обходимость просмотра устройством широкого энергетического диапазона приводит к потере точности нзмерешп, увеличению времени снятия спектра, ухудшает разрещение устройства по энергии. В каждый конкретный момент энергетическое распределение потока частиц занимаег далеко не весь энергетический диапазон, и устройство определенную часть времени дает нулевыо показания.

Цель изобретения - увеличение точности и уменьшение времени измерения спектров заряженных частиц.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве выход регистратора через два пороговых устройства и ключевую схему соединен со входом линейного цифроаналогового преобразователя, выходы пороговых устройств через последовательно соединенные совпадений и релейный каскад соединены с источником питания анализирующей системы, выход счетного устройства соединен со входом ключевой схемы и входом схемы совпадений.I На чертеже представлена блок -схема устройства, Оно срдёржит анализирующую систему 1 , детектор 2, широкодиапазонный регистратор 3, генератор 4 тактовых импульсов, ; счетное устройство 5, тшнейный цифро-ана , логовый преобразователь 6, источник питания 7 анализирующей системы, пороговые устройства 8, 9, ключевую схему 10, схе му совпадений 11 и релейньп каскад 12. На клемму 13 подается сигнал переключе, НИИ в режим определения энергетического Л иапазона; с выхода 14 снимается сигнал на тетеметрию. Анализирующая система 1 содержит ц анализаторов. Поток частиц на выходе анализаторов регистрируется общим детекторо 2. Устройство работает в двух режимах: :В режиме определения энергетического ди- 1апазона измеряемого спектра и в режиме и мерения спектра. В начале измерений устройство включа ют в режим определения энергетического диапазона измеряемого спектра. В этом режиме питание анализаторов осуществляется так, что общая щирина энергетического канала системы анализаторов равна П Д Е {Д Е - ширина энергетического спектра одного анализатора). Больщая ширина энергетического канала достигается J за счет взаимного смещения центров энер гетических характеристик анализаторов на величину Д Е. Это осуществляется путем подачи на отклоняющие , пластины напряжений и , отличающихся одно от .другого на определенную величину (...lJL ; при Ug-U,::U3-U2 ... Un-Un.-i const ). . Величина отклоняющих напряжений Un в устройстве, пропорцио шльная среднему значению энергии регистрируемых частиц, последовательно меняется от J П макс JTO соответствует после- довательности измерений от Едо Пороговое напряжение 11выби пор рают равным выхрдному напряжению при сигнале с детектора, в 5-10 раз превышающем сигнал фона. При увеличении сигнала с детектора свое состояние и выходной сигнал с пороговсдао устройства 8 поступает на ключевую схему 1О и схему совпадений 11. Одновременно ток. с цифро-аналогового преобразователя, определяющий номер энергетической зоны, воздействует на лючевую сЗсему Ю, и сигнал с порогового, стройства 8 изменяет ее состояние так, то она подготавливается к изменению наряжения питания цифро-аналогового преоб- азовате.ля, обеспечивающему уменьшение верхней энергетической границы диапазона с Едо максимальной энергии из меряемого спектра Е. причем Е определяется по fX -му анализатору. Действие сигнала порогового устройства 8 на схему совпадений не изменяет ее состояния. При наличии в спектре ярко выраженного макси у1ума наступает момент, когда выходной сигнал уменьшается до величины опорного напряжения и изменяет состояние порогового устройства 9. Выходной сигнал с порогового устройства 9 воздействует на ключевую схему 10 и изменяет ее состояние так, что ее выходные сигналы изменяют питание цифро-аналогового преобразователя, и спектральное распределение измеряется только от Едо В, Едо с макс Одновременно сигналом порогового устройства 9 счетное устройство 5 сбрасывается в исходное состояние для начала работы устройства в режиме измерений спектра от верхней границы Е Условием появления сигналов на выходе ключевой схемы 10 в этом случае является одновременное действие на этот каскад сигналов с пороговых устройств 8 и 9. Минимальная энергия измеряемого спектра Е определяется по первому анализатору. Кроме того, при наличии сигналов на выходе пороговых устройств 8 и 9 срабатывает схема совпадений 11, и с помощью релейного каскада 12 источник питания 7 исключает взаимное смещение напряжений на отклоняющих пластинах (...-U,), что обеспечивает изменение ширины энергетического интервала с Н Л Е: до Д П. При этом за счет параллельной работы анализаторов в энерг-етическом интервале ДЕ чувствительность изменений увеличива.-тся в tl раз.

В режиме измерения спектра устройство действует в энергетическим диапазоне реального измеряемого спектра с сохранением внутри границ измерений определенного числа энергетических зон (ступеней), с высоким энергетическим разрешением (fil Е) и высокой чувствительностью, за счет чего существенно повышается точнрсть, уменьшается время из- мерепий и появляется возможность исследования более тонкой структуры измеряемых потоков. .Если выходное напряжение U, вых вплоть до минимал ше напряжения ной энергетической границы измерений, то сигнал на переключение ключевой схемы 1О и схемы совпадений 11 поступает со счетного устройства 5 при достижении им состояния, соответствующего минимальной энергии Е При этом энергетический диапазон изме рений находится в пределах от Е „ До .с макс Переключение устройства с режима измерения спектра в режим определения энер гетического диапазона производится по команде программного устройства (не показа но) действием на пороговые устройства. 8 и 9. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время измерения в 2-ЗО раз и существенно повысить точность изме рения прос транственных и спектральных распределений, а также временных вари-, аций потоков Наряженных частиц в космическом пространстве.

Информацию, получаемую в режиме определения энергетического диапазона, исполь.зуют для экспрессной оценки характеристик потоков.

10 Предмет изобретения Устройство для измерения потоков за ряженных частиц, содержащее анализирующую систему, последовательно соединенные детектор и регистратор, а также генератор тактовых импульсов, выход которого через счетное устройство и линейный цифро-аналоговый преобразователь соединен ср входом HCTQ4HHKa питания анализирующей системы, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и уменьшения времени измерения спектров заряженных | частиц, выход регистратора через два по- , роговых устройства и ключевую схему Соединен со входом линейрого цифро-аналогового преобразователя, выходы пороговых устройств через последовательно соединенные схему совпадений и релейный каскад соедине1Ш1 с источником питания анализирующей системы, выход счетного устройства .соединен со входом ключевой схемы и входом схемы совпадений. IJH 11 f

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ

ЧАСТИЦ