Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf

имеет /Сп.ш= 1,075, т. е. такой же, как у однополярного, но в от­ личие от последнего стабилизирует положение базовой линии. Правда, длительность биполярного импульса превышает дли­ тельность треугольного (при /Сп.ш= 1,075) в несколько раз и, что еще более существенно, значение Дп.ш= 1,075 получено автором при условии, что входные сигналы имеют форму 6 -функции.

Разброс времени нарастания сигнала требует формирова­ ния весовой функции трапецеидальной формы. Возможности по­ строения таких фильтров были рассмотрены в работах [6 8 , 70, 71]. Однако и эти системы не отвечают практическим требова­

В случае А фильтр состоял из дифференцирующей и интегри­ рующей CR—7?С-цепей с постоянными времени п и т2 соответ­ ственно, причем вход интегратора подключали к выходу диф­ ференцирующей цепи на время измерения [0, f„]. В варианте Б дополнительно на время [0 , fn] изменяли постоянную п, так что ti- э-оо. Расчетные шумовые характеристики фильтров приведены в табл. 2.4, причем они нормированы на величину шумового за-

ряда Qmo, создаваемого зарядом, равным q, при обычном CR—7?С-формировании с оптимальной постоянной времени то (идеальный формирователь сигнала «сизр»-формы имеет Qu,= = 0,736Qmo). Данные табл. 2.4 получены для времени нараста­

равны нулю. В варианте Б сигнал отличен от нуля ввиду того, что Ti^oo в интервале времени [0, ?и]. Отношение сигнал/шум

1 1 2

в такой системе на 1 ,6 % хуже, чем у «идеального» формиро­ вателя.

В табл. 2.5 приведены данные, показывающие влияние вре­

щая ДС-фильтры с переключаемыми постоянными времени, и

11 3.

Рис. 2.21. Формирующее устройство с переключаемыми ЯС-фильтрамп.

ствие предыдущих цепей, так что импульс на его выходе по фоп-

1.14

ме близок к прямоугольному. Поэтому емкость второго ин­ тегратора 8 С% заряжается постоянным током. Произведение CxRx выбирают, исходя из величины оптимальной постоянной времени, и она составляет несколько микросекунд. Площадь импульса на выходе узла 8 пропорциональна энергии сигнала. Узел 9 осуществляет интегрирование этого импульса, и выход­

ский тракт содержал также режектор наложений и логическую часть для управления электронными ключами Кл\—Кл&. По экспериментальным данным, выигрыш в энергетическом разре­ шении составил 29% по сравнению с CR—^С-формированием, оптимизированным по постоянной времени то.

к теоретическому пределу, что было достигнуто в результате ис­ пользования электроннооптической импульсной обратной связи, фильтров с переменными временными параметрами, примене­ нием гальванических связей и режектора наложений. Для при­ мера в табл. 2 . 6 приводятся данные, показывающие несомнен­ ные преимущества такой системы.

Таблица 2.6

Энергетическое разрешение системы, содержащей фильтры с переменными временными параметрами (линия FeKa )

§ 2.4, предполагает измерение энергии сигнала (шума); она является паилучшей с точки зрения максимальной разрешаю­ щей способности. Однако большинство линейных устройств рас­ считано па измерение амплитуды сигнала, а не его энергии. В работе [75] дан анализ возможностей обычных амплитудных измерений по сравнению с оптимизированной процедурой. По­ казано, что относительное ухудшение энергетического разреше­ ния при амплитудных измерениях по сравнению с процедурой

115

измерения энергии сигнала пренебрежимо мало, если относи­ тельная ширина линии составляет 1 0 —2 0 % или менее.

временными параметрами.

Эти фильтры теоретически обладают следующими преиму­ ществами:

1. Весовая функция всей системы имеет минимальную дли­ тельность при заданном времени измерения tH, тогда как дли­ тельность импульса, например, при CR—/?С-формировании в несколько раз превышает время измерения in.

2. В отсутствие сигнала весовая функция системы равна пулю, так что шумовое напряжение на выходе фильтра в ин­ тервале [0 , £„] меньше, чем у фильтров с постоянными пара­ метрами, так как определяется шумами, действующими на входе системы только во время измерения.

В практических системах с формированием па линиях за­ держки или ДС-цепях улучшение характеристик осуществ­ ляется применением специальных схем — стретчеров и режекторов наложений.

Сигналы, поступающие с выхода формирующего усилителя, имеют обычно колоколообразную форму, причем их длитель­ ность в зависимости от оптимальной постоянной времени может изменяться от одной до нескольких десятков микросекунд. Входные устройства многоканальных анализаторов рассчитыва­ ют на импульсы фиксированной длительности, так что необхо­ димо обеспечить нормировку сигналов, поступающих от форми­ рующих усилителей, по длительности и форме. Эта нормировка осуществляется амплитудным стретчером, если измеряется ам­ плитуда сигнала, и интегральным, если измеряется энергия сигнала. Выше уже отмечено, что с точки зрения отношения сигнал/шум оба типа стретчера одинаковы. Однако их характе­ ристики не являются идентичными по возможности искажения информации, обусловленной наложением импульсов.

Соответствующий анализ выполнен в работе [76] при усло­ вии, что импульсы симметричны и искажение информации обус­

116