Спектрометр рентгеновского и гамма-излучений Советский патент 1982 года по МПК G01T1/36 

СП

;о

00

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений, и в частности, относится к спектрометрам рентгеновского и гамма-излучений .на основе охлаждаемого полупроводнинового детектора (ППД).

Энергетическое и временное разрешение спектрометра с ППД в значительной степени определяется шумовыми свойствами его предусилителей, ив основном, зависит от величины последовательного шума типа 1/f где f частота в гц.

Величина последовательного шума может быть уменьшена уменьшением входной емкости головного каскада.

Известные спектрометры рентгеновского и гамма-излучений на основе ППД 1 -4. Ближайгаим техническим решением является спектрометр, ПП содержащий ППД с фильтром питания, предусилитель на полевом транзисторе (ПТ), конденсатор отрицательной обратной связи, на конденсаторе включенном между выходом и входом предусилителя, при этом, как правило, ПТ и конденсатор отрицательной обратной связи размещены в вакуумном криостате 51.

Существенным недостатком известнь1Х спектрометров на основе Ш1Д, является наличие высокого уровня последовательного шума предусилителя ухудшающего разрешение спектрометра изза того, что их конденсатор отрицательной обратной связи включен между выходом и входом предусилителя, т.е. параллельно к участку цепи токовывода ППД - затвор ПТ, вследствие чего общая входная емкость предусилителя спектрометра сравнительно

I

велика. В указанных известных cneKtрометрах дпя уменьшения паразитной (распределенной) входной емкости предусилителя их конденсатор отридательной обратной связи смонтирован в вакуумном криостате вблизи затвора ПТ, чем усложнена конструкция, Tf.K. требуется в них применять отдельный герметичный ввод.

Целью изобретения является улучшение энергетического разрешения спектрометра и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в пред ложенном спектрометре конденсатор отрицательной обратной связи размещен вне криостата и включен между

72

выходом предусилителя и выходом фильтра питания, при этом в цепь отрицательной обратной Связи включены также емкости фильтра питания и полупроводникового детектора. Следовательно изобретением, в предложенном спектрометре, сохранена емкостная отрицательная обратная связь, а входная емкость предусилителя спектрометра уменьшена на величину емкост конденсатора обратной связи.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема предложенного спектрометра, где обозначены: Ш1Д-1, резистор - 2 и емкость 3 фильтра питания, предусилитель 4, конденсатор отрицательной обратной связи - 5, вход - 6, и выход - 7 предусилителя и вход фильтра питания - 8.

На чертеже видно, что в предложенном спектрометре ППД - 1 подключен к выходу - 8 фильтра питания и к входу - 6 предусилителя - 4, содержащего ПТ во входном каскаде и цепь стабилизации этого ПТ (на чертеже не показаны). Между выходом - 7 предусилителя - 4 и входом В - фильтра питания ППД, включен конденсатор - 5 обратной Связи, образуя при этом цепь отрицательной обратной связи из: емкости конденсатора - 5 и дополнительно из емкостей ППД и фильтра питания.

В предложенном спектрометре в криостат помещается только его ППД и ПТ входного каскада предусилителя, а конденсатор - 5 отрицательной Обратной связи помещен вне криостата.

Предложенный спектрометр работает следующим образом: при регистрации кванта рентгеновского излучения полупроводниковым детектором 1, создаваемые им импульсы тока интегрируются на входной емкости предусилителя 4, превращаясь в импульсы заряда ( напряжения) , усиливаются предусилителем и подаются в тракт основного усиления и формирования спектро Метра.

Выходное напряжение предусилителя определяется по формуле: 3 5984 где Qgjj - входной заряд; Bbu амплитуда выходного напряжения сигнала; Cj - входная емкость предусилителя; 5 - емкость отрицательной обратной связи; р - коэффициент обратной связи. В предлагаемом спектрометре С с - CBX эет + Cf, , 74 где Сд - емкость детектора; С„ - eMkocTb полевого тр-ра; С„ - емкость монтажа распределения; емкость конденсатора обрач ной связи. В известных спектрометрах „ ,, .„ л. г j. г ы де-г -пт м Чс« . Следовательно, в предложенном спектрометре входная емкость С, уменьшена на величину емкости конденсатора обратной связи (С ) , вследствие чего величина последовательного шума значительно уменьшена и улучшено энергетическое разрешение спектрометра.

СПЕКТРОМЕТР РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЙ, содержащий полу-, проводниковый детектор с фильтром питания, предусилитель на полевом транзисторе, конденсатор отрицательной обратной связи и вакуумньй крио- стат, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетического разрешения спектрометра и упрощения конструкции, конденсатор отрицательной обратной связи размещен вне криостата и включен между выходом пред- усилителя и выходом фильтра питания, при этом в цепь отрицательной обратной связи включены также емкости фильтра питания и полупроводникового детектора.'(Л