Файл: Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
66 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного |
|
амплитудного отбора |
. Однако |
это |
не |
|
всегд а |
лучший |
||||||||||||||||
путь , т . к . |
он |
приводит |
к |
потере значительной части инфор - |
||||||||||||||||||||
нации . |
|
Можно понижать |
порог срабатывания, |
хотя |
он |
тоже |
не |
|||||||||||||||||
может |
быть |
слишком |
низким |
. При понижении |
порога |
во зр аста |
||||||||||||||||||
ют |
загрузки |
|
и з -за |
шумовых |
и фоновых |
импульсов, |
возр астает |
|||||||||||||||||
влияние |
|
предимпульсов |
( Бобйб, |
В о 6 4 в,Л а 6 7 а ). |
Кроне |
того |
, |
|||||||||||||||||
крутизна |
|
самого |
импульса |
на начальном |
участке |
заметно |
по |
|||||||||||||||||
нижается |
|
и з -за |
стати сти чески х |
процессов |
и |
особенно |
после |
|||||||||||||||||
прохождения |
систем с |
|
ограниченной |
полосой |
пропускания |
( |
уси |
|||||||||||||||||
лители, |
кабел и ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Как |
|
показано |
в |
|
ряде |
работ |
( |
Ма |
67 |
, |
|
Ха |
6 5 , Габ б .Б ебб , |
|||||||||
М е67а) лучшее |
временное |
разрешение |
можно |
получить |
при |
пороге, |
||||||||||||||||||
составляющем |
|
около |
1% |
от |
максимальной |
амплитуды |
|
для |
медлен |
|||||||||||||||
ных |
сцинтилляторов |
( |
типа |
|
N Q J ( T I ) |
) |
и около |
3^20^ |
для |
|||||||||||||||
быстрых |
пластических |
|
сцинтилляторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Это |
|
означает |
, |
что |
при |
постоянном |
пороге |
динамический |
||||||||||||||
диапазон |
|
достаточно |
|
узок |
|
(Е т а х |
Д |
т 1 п = |
1 ,5 ) |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Для |
|
расширения |
|
динамического |
диапазона |
предложены |
|
|||||||||||||||
схемы |
с |
|
автоматической |
регулировкой |
порога |
срабатывания |
||||||||||||||||||
С метод следящего п орога) |
( |
Ы е67). |
Анализ |
|
метода |
следяще |
||||||||||||||||||
го порога |
, |
произведенный |
в |
работе |
( |
Др69а), показал, |
что |
|
||||||||||||||||
временной |
разброс |
не |
|
превышает |
±70 п сек, |
если |
амплитуда |
|
||||||||||||||||
входного |
|
сигнала |
не |
меньше |
|
утроенной |
величины порога. |
|
|
|||||||||||||||
|
Для |
|
уменьшения |
|
амплитудной |
зависимости |
применяются |
|
||||||||||||||||
также |
различные |
методы |
предварительного |
|
формирования |
вход |
||||||||||||||||||
ных |
иш ульсов |
: усилители |
- |
ограничители |
, |
дифференцирова - |
||||||||||||||||||
вн е |
|
или |
|
обострение |
|
с |
помощью нелинейных |
|
элементов |
, |
а |
так |
||||||||||||
же |
метод |
пересечения |
нуля. |
При использовании |
последнего ме |
|||||||||||||||||||
тода |
|
входной |
импульо |
|
при |
помощи |
отрезков |
|
короткозамкнутых, |
|||||||||||||||
линий |
превращается |
|
в |
биполярный |
и временная |
привязка |
про |
|||||||||||||||||
изводится |
к |
точке |
|
пересечения |
нуля, |
положение |
которой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
67 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до некоторой степени не зависит |
от |
величины |
амплитуды |
(ЧебО, |
|||||||||||||||||||
К а70). |
|
Здесь минимально |
достижимое |
разрешающее |
время |
хуже, |
|||||||||||||||||
чем |
при |
. использовании |
метода |
пороговых |
схем |
( |
Ак68 |
, |
|||||||||||||||
Меб7а |
, |
Еебб" ) , |
поскольку |
в |
этом случае |
|
порог |
регистрации |
|||||||||||||||
обычно |
|
со ответствует |
половине |
полного |
|
заряда, |
|
образу® - |
|||||||||||||||
щегося |
на |
выходе |
|
фотоумножителя |
. Кроме то го |
, |
для |
устано в |
|||||||||||||||
ления |
момента |
перехода |
|
через |
нуль |
необходимо |
|
понижать . |
|||||||||||||||
порог |
чувствительности |
схемы |
, |
что |
приводит |
|
к |
перегрузкам |
|||||||||||||||
( щум , фон, прелишульсы ) . Конечное |
значение |
|
порога |
неиз |
|||||||||||||||||||
бежно |
"ч у в ств у е т " |
амплитудную |
зависимость. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Существует |
еще одна |
возможность |
уменьшения |
амплитудной |
||||||||||||||||||
зависимости. Она заклю чается в |
том |
, |
что |
при |
помощи |
так |
назы |
||||||||||||||||
ваемых |
|
амплитудных |
|
компенсаторов |
вырабатывается |
сигнал р ас |
|||||||||||||||||
согласования |
( |
компенсирующий |
сигнал |
) |
, |
который |
должен |
|
|||||||||||||||
скомпенсировать |
|
ошибку |
, |
возникающую |
и з-за |
амплитудной |
за |
||||||||||||||||
висимости. |
|
На |
рис. |
27 |
коивая |
2 |
показывает |
вид |
сигнала |
, не |
|||||||||||||
обходимого для полной компенсации. Кривая |
I |
( |
сигнал |
ошибки) |
|||||||||||||||||||
получена в предположении , что |
в |
диапазоне |
0 , 1 - |
0 ,9 |
амплиту |
||||||||||||||||||
ды передний |
Фронт |
импульса |
|
наоастает |
линейно. |
|
При |
пороге |
|||||||||||||||
срабатывания |
Ѵ0 |
|
запазднваяие |
|
определяется |
как |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
Ъ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гд е : |
|
|
|
|
Т |
-время |
нарастания импульса |
; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Ѵі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Ѵ[ -амплитуда входных импульсов . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
На |
выходе |
преобразователя |
VK = y t - g Z i t |
|
, |
т . е . |
||||||||||||||||
сигнал |
ошибки |
Ѵд^- = |
$ A t = |
g T |
- ^ r - . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
На |
рис. 27 |
сигнал |
ошибки |
|
|
представлен |
в |
единицах |
||||||||||||||
Т |
, |
как |
функция |
входного |
|
сигнала |
V j |
|
в |
единицах |
Ѵ0 . |
||||||||||||
|
Часто |
|
сигнал |
полной компенсации |
( |
кривая |
2 ) |
|
апрок - |
- 68 -
р и с.2 6 . Влияние амплитуды импульса на момент срабатывания.
Р и о.2 7 . Зависимость |
амплитуды компенсационного |
сигнала как |
I |
|||
функция амплитуды |
входного импульса |
при полной |
компенсации: |
|||
I ' - |
сигнал ошибки; 2 - сигнал |
полной |
компенсации в случае |
Ч ^ \ щ |
||
3 - |
сигнал полной |
компенсация |
в с л у ч а е , когда |
VKQMryConstCЛРб5) |
||
|
|
|
|
|
« |
|
|
|
|
|
- |
69 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
симируется |
|
линейной функцией |
амплитуды |
входного сигнала |
|
|||||||||
( Ад 6 4 а ) . |
В этой |
случае |
нельзя получить |
|
хорошую компен |
|
||||||||
сацию |
в большом |
динамическом |
диапазоне |
. Например, |
для |
|
||||||||
ІО - кратного |
динамического диапазона |
максимальное |
откло |
|
||||||||||
нение |
от |
сигнала |
полной |
компенсации |
составляет |
Д 1 = |
0 ,5 Т . |
|
||||||
Применение нелинейных методов |
компенсации |
может |
з н а - . |
|
||||||||||
чительно понизить |
это значение |
( |
логарифмирование |
вход - |
|
|||||||||
ного |
сигнала |
, двойное |
логарифмирование |
, |
кусочнолинейная |
|
||||||||
апроксимация , дифференциальный метод ) |
( |
Д р67,С и69,Л а6б). |
|
|||||||||||
При двойном |
логарифмировании |
й і — .0 |
<>$•?: |
( Д р 67), |
|
|
|
|||||||
|
Существенным |
недостатком амплитудных |
компенсаторов яв |
- |
||||||||||
л яется то , |
что они не обладают |
достаточным |
быстродействи |
- |
ем и универсальностью . Повидимому наиболее перспективным яв |
|
||||||||||||||
л яется метод следящего порога , в котором сочетаются преиму |
|
||||||||||||||
щества |
как |
пороговых |
схем, |
так |
и метода |
|
пересечения нуля . |
|
|||||||
Действительно, с одной стороны, осуществляя привязку к |
|
||||||||||||||
постоянной |
части импульса, |
|
можно добиться |
оптимального |
раз |
|
|||||||||
решения, связанного со статистическими процессами в |
д етекто |
|
|||||||||||||
ре . С другой |
стороны, |
как |
и в |
методе |
пересечения |
нуля - |
|
||||||||
уменьшить амплитудную |
зависимость . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В работе |
(£ а 7 0 ) |
сообщ ается, что |
использование |
этого |
|
||||||||||
метода |
обеспечило малое |
( 0 , 2 |
ч сех |
) смещение |
генераторно |
||||||||||
го пика |
в |
стократном |
диапазоне |
амплитуд |
импульсов |
от |
ген е |
- |
|||||||
ратора |
. В |
реальных условиях |
( ФЗУ-ЗО, |
Ф3 7 -6 3 ) |
с |
пластмас |
- |
||||||||
совыми |
сцинтилляторами 0 |
30x30 |
мм2 и 0 |
100x30 |
мн^ |
для |
/ - / |
|
|||||||
-совпадений |
|
получено |
разрешение |
1 ,6 |
|
нсек |
и |
2 |
нсек |
для |
|
совпадений C m |
|
при пороге |
90 |
кэв |
по JC - кван |
||
там. |
|
|
|
|
|
|
|
Выше были рассмотрены |
способы временной |
привязки |
к |
||||
импульсу , |
поступающему |
на |
преобразователь |
от |
детектора |
||
нейтронов |
. На второй |
вход |
преобразователя |
поступают |
им- |
- 70 -
пульсы |
|
от детекторов |
|
сопутствующих |
частиц |
или опорные |
|||||||||||||||
импульсы |
|
( ри’с . І ) |
. Чаще в се го |
в |
к ачестве |
детекторов |
|||||||||||||||
сопутствующих частиц |
используют |
тонкие |
сцинтилляторы |
||||||||||||||||||
* ( |
Х сб б ). |
в |
атом |
случае |
методы |
временной |
привязки анало |
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
гичны ■ |
разобранным выше. Если при |
этом |
желательно |
одновре |
|||||||||||||||||
менно |
получить |
также |
|
энергетический |
спектр |
|
сопутствую |
||||||||||||||
щих частиц, |
|
то |
используют |
полупроводниковые |
детектора |
||||||||||||||||
( Мо67а |
) , |
|
так |
как |
пластические |
сцинтилляторы |
имеют |
||||||||||||||
низкое энергетическое разрешение . Здесь появляются допол |
|||||||||||||||||||||
нительные |
трудности |
|
временной |
привязки |
|
и з -за |
низкого уров |
||||||||||||||
ня |
|
получаемого |
оигнала |
. Усилители |
должны |
удовлетворять |
|||||||||||||||
трудносочетаемым |
требованиям |
временного |
и амплитудного |
||||||||||||||||||
анали за. |
|
Некоторые |
схемные |
решения |
разделения указанных |
||||||||||||||||
каналов |
даны |
в |
работах |
( |
Др67а, |
Моб7, |
А к 7 І). |
|
|
|
|||||||||||
|
|
При работе |
нейтронного |
генератора |
в |
импульсном |
режи |
||||||||||||||
ме |
|
опорные |
|
импульсы |
наиболее |
просто |
|
сформировать |
и з . эле |
||||||||||||
ктрнческих |
|
|
сигналов |
от |
генератора |
, |
отклоняющего |
пучок. |
|||||||||||||
Этот |
метод |
|
|
применяется |
на |
т е х |
ускорителях, |
гд е генератор |
|||||||||||||
нарезания |
находится |
|
под потенциалом |
земли |
( |
нарезание |
|||||||||||||||
после |
ускорения |
, тандем ) . |
Если |
нарезание |
осущ ествляет |
||||||||||||||||
ся под высоким потенциалом , то метод |
|
становится |
неудоб - |
||||||||||||||||||
ным |
по двум |
причинам |
. Прежде в с е го |
затруднена |
привязка |
||||||||||||||||
к генератору нарезания . Для привязки |
|
используют |
еыкост - |
||||||||||||||||||
ную |
с в я зь , |
|
настроенные |
контура, |
и другие |
методы |
. Кроме |
||||||||||||||
то го , |
на |
временной |
шкале анализатора |
|
нуль |
времени |
смеща |
||||||||||||||
ется |
при |
|
изменении |
|
энергии частиц , |
а |
также |
появляется |
|||||||||||||
неопределенность |
привязки |
при |
недостаточной |
|
стабильно - |
||||||||||||||||
стж |
ускоряющего |
напряжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Свободны от |
этих |
недостатков |
методы |
снятия |
сигнала |
|
|
|
|
|
|
|
- |
71 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с мишени ( |
иш ульс |
то ка, |
импульс |
напряжения |
, |
импульс |
с в е |
|||||||||||||
т а , |
создаваемого |
пучком |
в |
сцинтилляторе на мишени или вбли |
||||||||||||||||
зи н ее) |
( |
ФибЗ). |
Однако, |
к сожалению, и эти методе либо |
|
|||||||||||||||
затрудняют |
измерение |
тока |
на |
мишени, |
либо |
не |
все гд а |
|
приме |
|||||||||||
нимы |
без |
значительных усложнений . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
В последние |
годы |
все |
эти |
методы |
вытеснила |
наиболее |
|
||||||||||||
удобная |
система |
индукционного |
|
( |
сигнального |
) |
электрода, |
|||||||||||||
применявшаяся |
ранее |
на |
ускорителях |
высоких |
энергий |
|
для |
|
||||||||||||
получения |
временной |
и пространственной информации о движе |
||||||||||||||||||
нии |
сгу стк а |
ускоряемых |
частиц |
|
( |
К а62,Б е62,И а65). |
|
|
|
|||||||||||
|
При прохождении |
сгу ст к а |
заряженных частиц |
ск во зь ци |
||||||||||||||||
линдрический |
электрод |
на |
нем |
|
индуцируется |
напряжение |
|
|||||||||||||
г д е : |
|
L -сила тока в |
импульсе; |
|
f |
- |
длительность |
импуль |
||||||||||||
с а ; |
Q. -величина |
наведенного |
|
заряда |
; |
С - |
емкость |
элект |
- |
|||||||||||
рода . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(максимальный |
импульс |
напряжения |
получается |
если |
ем |
- |
|||||||||||||
кость |
электрода |
С |
минимальна |
|
и |
если |
длина |
электрода |
|
|||||||||||
превышает |
длину |
ионного |
|
сгу ст к а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
В оптимальном |
случае |
длина |
электрода |
должна быть |
|
||||||||||||||
равной |
длине |
сгу ст к а |
, |
который |
имеет |
протяженность |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
L = lit = 0,042-t (Е/ггі)'/г (см) |
|
|
<21 |
) |
||||||||||||
гд е |
: Е |
- |
энергия |
частиц |
в |
кэв |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
/7 7 - |
масса |
частиц в |
атомных |
единицах. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
При длительности |
импульса |
|
7Г |
в |
несколько |
наносе |
|
||||||||||||
кунд |
ток |
в импульсе |
20 -3 0 |
мка уже обеспечивает до статоч |
|
|||||||||||||||
но малую временную |
неопределенность привязки |
- |
в се го |
око - |