Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01T1/20 

пропорционального счетчика, и логический блок, амплитудный анализатор выход пропорционального счетчика со динен через предварительный усилитель со входом канала измерения эне гии и со входом канала анализа врем ни нарастания, выход которого соеди нен со входом совпадения амплитудно анализатора, информа15ионный вход ко торого соединен с выходом канала из мерения энергии. При использовании известного спо соба исключаются из анализа только те импульсы-пропорционального состо яния, которые образовались при поглощении рентгеновского кванта вблизи стенок пропорционального счетчика. Радиальная порция места поглощения рентгеновского кванта определиется по времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика или, соответственно, по времени нар тания импульса пропорционального сче чика 2 . Недостатком известного способа является то, что при его использовании влияние фоновой радиации, вызванной эффектом стенки, исключается лишь частично. Последнее объясняется тем, что существует О определенная вероятность того, что один рентгеновский квант может вызвать несколько следов поглощения в разных частях пропорционального счетчика, поскольку при фотоэлектрическом поглощении атом газа может излучать собственные характеристические кванты, которые, в свою очередь вызывают появление новых следов поглощения. Наличие же двух следов поглощения приводит к.искажению информации о времени нарастания импульса пропорционального счетчика. Цель изобретения - повышение эффективности способа уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счет чике. Для достижения поставленной цели в способе уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления наряда им пульса пропорционального, счетчика, вызванного электроннойдиффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающемся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорцио нального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные величины с заданными граничными значениями,послз сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов которого меньше, чем первое заданное граничное значение, и интервал времени между к.оторыми больше, чем второе заданное граничное значение. При измерении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. Для формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пропорционального счетчика усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. В устройстве для осуществления способа уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике, содержащем пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания, включающий блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, и амплитудный анализатор, выход пропорционального счетчика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика , канала анализа времени нарастания , введена линия задержки , а в канал анапиза времени нарастания - блок формирования сйгналс в, соответствующих граничным значениям, и дискриминаторный блок,входы которого соединены с выходами блоков формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, и с выходом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорциопальногр счетчика, который соединен со входом блока формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, выход дискриминаторного блока соединен со входом совпадения ампли тудного анализатора, информационный вход которого соединен через линию задержки с выходом канала измеренкя энергий. Блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит последовательно соединенные, два устройства дифференцирования, интегратор и устройст во вьщеления времени пересечения сигнала с нулевой линией. На фиг. приведена блок-схема устройства для уменьшения фонового шума пропорционального счетчика; на фиг. 2 - принципиальная схема ка нала анализа времени нарастания; на фиг. 3 и 4 - диаграммы работы канала анализа времени нарастания; на фиг. 5 - экспериментальные спект ры. . Устройство для уменьшения фоново го шума пропорционального счетчика содержит пропорциональный счетчик 1, предварительный усилитель 2, канал 3 измерения энергии, канал 4 ан лиза времени нарастания, -включающий блок 5 формирования сигнала, пропорционального времени накоплени заряда импульса пропорционального счетчикаj блок 6 формирования сигналов, соответствующих-заданным гра ничным значениям, дискриминаторный блок 7, линию 8 задержки, амплитудный анализатор 9 со входом 10 совпадения и информационным входом 11, блок 5 формирования сигнала, пропор ционального времени накопления заря да импульса пропорционального счетч ка, содержит два устройства 5-1 и 5 дифференцирования, одно устройство 5-3 интегрирования и устройство 5-4 выделения времени пересечения сигна ла с нулевой линией. Выход пропорционального счетчика соединен через предварительный усилитель 2 со входом канала 3 измерения энергии и через последовательно соединенные устройства 5-15-4 со входом блока 6 формирования сигналов, соответствующих заданным граничным значениям, выходы и вход .которого соединены со входами дискриминаториого блока 7, выход которого соединен со входом 10 совпадения, амплитудного анализатора 9, информационный вход 11 которого соединен через линию 8 задержки с выходом канала измерения энергии. Влияние эффекта стенки в пропорциональном счетчике в предлагаемом способе уменьшается за счет исключения из регистрации тех импульсов, интервалы времени между которыми короче заданного периода ожидания. Этот период, по крайней мере, равен времени прохождения электрона от катода пропорционального счетчика до его анода. Устройство для уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике работает следующим образом. Импульс с выхода пропорционального счетчика 1, пройдя через предварительный усилитель 2, поступает в канал Зизмерения энергии и в канал 4 анализа времени нарастания,в котором он, пройдя через устройства 5-15-3, преобразуется в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линии (to) которого пропорционально времени накопления заряда импульса, в устройстве 5-4 формируется сигнал, длительность которого равна tQ. Сигнал с выхода устройства 5-4 поступает на вход блока 6 формирования граничных значений t. и t и вход дискриминаторного блока 7. На выходе дискриминаторного блока появляется сигнал, разрешающий энергетический анализ импульса пропорционального счетчика амплитудным анализатором 9 только в случае, когда t(,t., и когда интервал времени между импульсами пропорционального счетчика 1 больше, чем t. Поскольку информация в канале 4 анализа времени нарастания принципиально задержана на период ожидания t,, необходимо обеспечить такую же задержку сигнала в энергетическом канале либо при анализе высоты импульсов, либо использованием внешней линии 8 задержки. Предусилитель 2, канал 3, линия 8задержки и амплитудньй анализатор 9блок-схемы (фиг. 1) могут представлять собой известные, имеющиеся в продаже блоки, например: пред-, усилитель ORTEC 10.9 PC, энергетический канал ORTEC 716, линия задержки Matthey UN 006, анализатор высоты импульсов Nokia .Р4840 с блоком совпадения Р484Д. Канал 4 анализа времени нарастания (фиг. 2) функционирует следзпощим образом Входное сопротивление канала (500 Ом) обеспечивается резистором 12,Сигнал усиливается в усилителе 13,усиление которого определяется резисторами 14 и 15 и равно 10. После этого сигнал поступает на цеп конденсатора 16- резистор 17. Усиление усилителя 18 также равно и определяется резисторами 19 и 20. Ко эффициент усиления усилителя 21 так же равен 10 и определяется резистор рами 22 и 23. В данном случае верхняя гранична частота усилителя 21 соответствует одному RC-интегратору. Конденсаторы 24-26 являются стабилизирующими. С помощью резистора 19 напряжение смещения усилителя 21 устанавливается равным нулю. На фиг. За, Зв, 4а, 4в показаны формы импульсов в блоке преобразования импульсов. Сигнал передается на компараторы 27 и 28 через разделительные резисторы 29 и 30. Диоды 31-34 совместно с цепью - резисторы 35-42, койденсаторы 43 и 44, диоды 45 и 46, созд ющей опорные напряжения, защищают входы компараторов от слишком больших напряжений. Сигналы на выходах компараторов имеют формы, изображен ные на фиг. Зг, Зд, 4г,- 4д. Передним фронтом импульса на выходе компаратора 27 опрокидывается первый триггер схемы 47. Длительность импульса ц на выходе этого моностабильного триггера может регу лироваться цепочкой: конденсатор 48 резисторы 49 и 50. Первый триггер д лее перебрасывает второй триггер, имеющий длительность импульса t , определяемую конденсатором 51 и резистором 52.. Импульсы на выходе первого Триггера служат синхросигналами для D -триггера схемы 53. Когда переключатель 54 находится в верхнем положении, исключение двойных следов не происходит. Первый D-триггер устанавливается в состояние 1 так что информация с D-входа передается на переднем фронте синхросигнапа к выходу совпадения. Следовательно, ес ли на выходе компаратора 28 перед концом периода t имеется О, то сигналу совпадения будет 1, а в противном случае - О. Двойные следы гасятся, когда переключатель 54 находится в нижнем положении. Если второй импульс пропордионального счетчика поступает для обработки до окончания периода t2, он вновь перебрасывает первый триггер схемы и продлевает период второго. На выходе Q второго D-триггера схемы 53 с приходом переднего фронта синхросигнала появляется О, который, в свою очередь, через установочный вход первого триггера меняет сигнал на выходе совпадения О (фиг. 4). Конденсаторы 55-60 служат для фильтрации опорных и питающих напряжений. На фиг. 5 показан пример влияния устройства на фон (энергией, вызвавшей фон, был УЮКО(.(6, 7кэВ), облученный источником). На графике фиг. 5а показано влияние на фон дискриминации времени нарастания. Измерения производят JB первоначальном спектре в течение I ч. На графике фиг. 56 показан спектр, измеренный в течение 18 ч с настройкой на 50% излучения Ге-55 мощностью 5,9 кэВ. Из спектров видно, что отношение сигнал/фон улучшено примерно в 20 раз, значительно улучшена разрешающая способность, что достигается благодаря исключению неполностью накопленных зарядов по причине большого времени нарастания. Формула изобретения I. Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, вызванного электронной диффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающийся в том. Что измеряют время накопления заряда импульса пропорционального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные (Величины с заданным граничными значениями , отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности, после сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов ко9торрго меньше,чем первое заданное граничное значение,и интервал времени меж ду которыми больше, чем второе заданное граничное значение. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при измeJэ.gнии времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пропорционального счетчика усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. 4.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, каиал анализа времени нарастания, включающий блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика , и амплитудный анализатор, выход пропорционального сче чика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока фор мирования сигнала, пропорциональног времени накопления заряда импульса 9 пропорционального счетчика, канала анализа времени нарастания, о т л и « чающееся тем, что в него введена линия задержки, а в канал анали- за времени нарастания - блок формирования сигналов, соответствующих граничным значениям,.и дискриминаторный блок, входы которогосоединены с выходами блоков формирования сигналов, соответствующих граничтлм значениям, и с выходом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, который соединен с входом блока формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, выход дискриминаторного блока соединен с -входом совпадения амплитудного анализатора, информационный вход которого соединен через линию задержки с выходом канала измерения энергии. 5. Устройство по п, 4, отличающееся тем, что блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит последовательно соединенные два устройства дифференцирования, интегратор и устройство выделения времени пересечения сигнала с нулевой линией. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Fink R. W. Atomic Inner-Shell Processes. Acadenik Press, VllchapS, 1975, 2. Metheison Harris.-Nuclear Instruments and Methods. 1971, V.96, p. 397-403.

(Риг.

6

/л

r. ГУ

/ г

1

Ж

(раг.З

t.

ij

фи.Ч

500

% : Л

« «.

V..

.--«су; /.-; т t,..v

.VV/..-Л

т

xf

А 0

.. I

4 /

I .