Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 143
Скачиваний: 0
/ ? 1 5 (см. рис. 2.25) «пролезание» управляющих импульсов на выход схемы незначительно (2—3 мВ при длительности помехи
0 , 1 мкс).
Режекторы наложений. Как уже указывалось в § 2.7, вероят ность наложений определяется длительностью весовой функции и ее формой (см. рис. 2.20). Импульсы, искаженные наложением сигналов, могут быть исключены из общего числа с помощью устройств, называемых режекторами наложений (возможные системы с коррекцией наложений, вносящие поправку в соот ветствующую часть информации, которая поступает на анали зирующие устройства, здесь не рассматриваются и интересую щиеся могут обратиться к оригинальным работам [79—81]).
В литературе [82, 83] подробно описаны различные схемы «инспекторов» наложений, которые проверяют сигналы, посту пающие от усилительного тракта, на отсутствие наложений. На
личие стретчера и линейного ключа позволяет упростить |
схем |
||||
но-техническое решение последующих |
устройств |
и сводится |
|||
к формированию логического |
сигнала, |
блокирующего |
схемы |
||
управления линейным ключом и формирования |
строб-импульса |
||||
стретчера. |
возможных случая |
искажений |
|||
Рис. 2.20 иллюстрирует два |
|||||
сигнала 1 (который будет считаться основным) |
мешающими |
||||
сигналами 2 и 3 с одинаковыми амплитудами. |
Если сигналы 2 |
||||
и 3 приходят в то время, когда весовая функция W(t„, t) от лична от нуля, то они вносят ошибку гг, гз соответственно в амплитуду измеряемого сигнала г\. Сигнал 2, появляющийся раньше основного, приводит к погрешности измерений, опреде ляемой спадающей частью весовой функции, а сигнал 3 — на растающей. Участок весовой функции от нуля до ta соответст вует главной части основного сигнала, так как измерение ам плитуды сигнала производится в момент tu. Таким образом, режектор должен обеспечить «защиту» основного импульса от мешающих как до, так и после момента появления основного сигнала 1 в течение интервалов времени Ai и Дг соответст венно.
Качественные характеристики режекторов — разрешающее время, собственное мертвое время и коэффициент режекции. Разрешающее время есть тот минимальный интервал между двумя событиями, при котором режектор идентифицирует пх как раздельные. Это время, а также собственное мертвое время,
обусловленное конечной длительностью процессов, |
протекаю |
щих в схеме режектора, должно быть значительно |
меньше не |
обходимого мертвого времени Д1 + Д2 . Коэффициент |
режекции |
показывает, какая доля от общего числа импульсов, искажен ных наложением, «отсекается» схемой режектора.
Эти параметры в общем случае зависят от вида аппаратур ного спектра и амплитуды поступающих сигналов, что может вызывать затруднения при обработке информации. Так, искаже
121
ние малых сигналов, как правило, регистрируется с меньшей ве роятностью (могут быть и обратные случаи), в результате чего изменяется спектральное отношение измеряемых линий.
Схемное решение режекторов весьма разнообразно. Они мо гут быть рассчитаны как на работу от «медленных» импульсов, поступающих с выхода формирующего усилителя, так и от «быстрых» сигналов ППД. В качестве примера схемы первого• типа можно указать на работы [84, 85]. Принцип, использован ный в работе [85], более совершенен и основам на дифферен цировании импульсов, имеющих гауссовскую форму, с после дующим суммированием основного сигнала и его второй про изводной. Относительные амплитуды суммируемых импульсов выбираются таким образом, что в отсутствие наложений вы ходной сигнал был равен нулю к моменту достижения пикового значения основного импульса. Этому условию не удовлетворяютсигналы, искаженные наложением, что идентифицируется по следующей схемой.
Прецизионный режектор, рассчитанный на работу как от ко ротких токовых сигналов, так и от импульсов напряжения,
описан в работе [85]. Схема имеет |
раздельные |
каналы для |
|
определения наложения |
мешающих |
импульсов, |
поступающих |
в отрезки времени Дь Д2 |
с динамическим диапазоном входных |
||
сигналов 400 и 200 соответственно. Полная принципиальная схе
ма, приведенная в работе |
[8 6 ], довольно сложна и интересую |
||||||||
щимся следует обратиться к первоисточнику. |
|
|
|
|
|||||
В качестве полезной |
практической |
схемы остановимся |
на |
||||||
режекторе, описанном в работе [87]. Структурная |
схема |
уст |
|||||||
ройства показана на рис. 2.26. Быстрый |
входной |
сигнал |
S (t) |
||||||
проходит по двум каналам. Первый содержит |
интегрирующий |
||||||||
усилитель |
и преобразует сигнал |
S(t) в |
однополярный |
импульс |
|||||
с экспоненциальным |
спадом— U^m(t) |
(постоянная |
времени |
||||||
равнялась |
1 0 мкс), второй канал состоит из линии задержки на |
||||||||
время t3, |
необходимое для «защиты» |
основного |
сигнала |
от |
|||||
мешающих, и быстрого инвертирующего усилителя, на |
входе |
||||||||
которого действует сигнал AS(t) |
( А — константа). Оба |
сигнала |
|||||||
складываются на входе суммирующего усилителя, |
причем в от |
||||||||
сутствие наложений |
в момент t — t3 разностный |
сигнал |
отрица |
||||||
тельный, и он составляет' |
долю |
р от |
амплитуды |
выходного |
|||||
сигнала элемента памяти: |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
и ыт (4) — А шах 5 (t) = — pUM. |
|
|
(2.33> |
|||||
При выполнении условия (2.33) срабатывает дискриминатор пересечения нулевого уровня, и на выходе схемы появляется сигнал, свидетельствующий об отсутствии наложений. Если в момент t = t 3 напряжение на элементе памяти от мешающих импульсов будет больше, чем величина pUM, то суммарный сигнал не пересекает нулевую линию, и дискриминатор не сра батывает.
1 22
Описанная схема с большей вероятностью блокирует им пульсы малой амплитуды, что удобно, если необходимо достичь минимального искажения аппаратурной кривой при максималь ном объеме выходной информации. Но это же может служить источником ошибок в том случае, если осуществляется сравне ние интенсивностей спектральных линий. Принципиальная схема режектора, приведенная в работе [87], содержит 12 транзисто ров и характеризуется разрешающим временем 5ч-15 нс в за висимости от выбранной величины коэффициента р (р — 0,05ч- 4-0,15).
А |
Интегрирую |
|
|
щий |
|
||
|
усилитель |
|
|
А№ |
Суммирующий |
Дискриминатор |
|
Входной |
пересечения |
||
каскад |
усилитель |
||
нулевого уровня |
|||
|
\ С „ |
|
|
|
■AS(t) |
|
Задержка t3
Рис. 2.26. Структурная схема режектора наложений.
Эффективность применения режекторов наложений иллюст рируется данными, представленными в табл. 2.7 (по данным работы [29]).
Т а б л и ц а 2.7
Эффективность применения режекторов наложений (источник 60Со)
Скорость сче |
А £^ е с режектором, |
Д £ ^ е без режектора, |
|
та, нмп/с |
кэВ |
кэВ |
|
1 0 |
600 |
2,17 |
2 , 2 2 |
25 700 |
2,29 |
2,32 |
|
51 400 |
2,39 |
2,41 |
|
1 0 1 |
0 0 0 |
2,64 |
2,93 |
Следует иметь в виду, что при больших загрузках примене ние режектора существенно уменьшает скорость регистрации. Так, согласно работе [29] при загрузке 105 с- 1 (источник 6 0 Со, детектор Ge(Li) 40 см3) и длительности сформированного им
123
пульса 8 |
мкс |
по уровню |
0 , 1 скорость регистрации |
падает' |
в 15 раз |
(до 5,5- 103 с-1). |
|
|
|
Помимо |
режекторов |
наложений, рассмотренных в |
настоя |
|
щем параграфе, имеется довольно обширный круг работ, посвя щенных расчету искажений аппаратурного спектра, обусловлен
ного эффектом наложений, и схемному решению |
соответствую |
|||
щих |
спектрометрических устройств [8 8 — 1 0 1 ]. |
|
||
|
С П И С О К Л II Т Е Р Л Т У Р ы |
|
||
1. |
Hartog D., Muller F. А.— «Physica», |
1947, у. 8 , |
No. 9, |
p. 571. |
2. |
Приборы для регистрации ядерных |
излучении |
и их |
применение. Пер. |
сангл. Под ред. Л. II. Паникова. М., Атомнздат, 1965.
3.Джиллеспи А. Б. Сигнал, шум и разрешающая способность усилителен. М., Атомнздат, 1964.
4. |
Bulger Н. Р.— «Nucl. Instrum. and Meth.», 1966, v. 40, No. .1, |
p. |
54. |
1964,. |
||||||||||||||||
5. |
Blankenship |
J. |
L., |
Pinasco |
S. |
F.— «IEEE |
|
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
||||||||||
|
v. NS-11, No. 3, p. 373. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
6 . Бровченко |
В. Г. и др.— «Приборы |
и техника |
эксперимента», |
1970, |
№ |
6 ,. |
||||||||||||||
|
с. 1 1 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Aitken |
D. W.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1968, |
|
v. NS-15, No. |
3, |
p. |
42. |
||||||||||||
8 . |
Bradley |
A. |
E.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
|
1966, |
v. |
NS-13, |
No. |
1, p. 611.. |
||||||||
9. |
Elad E. — «Nucl. |
Instrum. and Meth.», 1965, v. |
37, |
No. 2, |
p. |
327. |
|
|
||||||||||||
10. |
Blalock |
T. V,— «IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.», |
1966, |
v. NS-13, No. |
3, |
p. |
457. |
|||||||||||
11. |
Radeka |
V,— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1964, v. NS-11, |
No. 3, |
p. |
358. |
|
|
||||||||||||
12. |
Landis |
D. |
A. e. a. — «IEEE Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
1971, |
v. |
NS-18, |
No. |
1,. |
||||||||||
|
part 1, |
p. |
115. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. |
Elad Е,— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1972, v. NS-19, No. 1, p. |
403. |
|
|
||||||||||||||||
14. |
Подъячев |
В. H., |
Шатуновскии Р. М. — «Приборы |
и техника |
эксперимен |
|||||||||||||||
|
та», 1970, |
№ 4, с. 76. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
15. |
Harris |
R. |
J., Shuler N. В. — «Nucl. |
Instrum. |
and |
Meth.», |
|
1967, |
v. |
51. |
||||||||||
|
No. 2, p. |
341. . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
16. |
Dcsi S.— «Nucl. |
Instrum. and |
Meth.», |
1969, |
v. |
70. No. |
1, p. |
57. |
|
|
|
|||||||||
17. |
Radeka |
V,— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1966, |
v. |
NS-13. No. 3, |
p. |
477. |
|
||||||||||||
18. |
Дубровина |
Л. M. и др.— «Препринт |
ОИЯИ», |
№ |
13—4537. Дубна, |
1969. |
||||||||||||||
19. |
Goulding |
F. S., Walton Л. T., |
Malone |
D. E.— «Nucl. Instrum. and Meth.»,. |
||||||||||||||||
|
1969, v. 71, No. 3, p. 273. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
20. |
Goulding |
F. S., Walton J. T., |
Pehl P. H.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1970,. |
|||||||||||||||
21. |
v. NS-17, |
No. 1, part 1, p. 218. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
conferen |
||||||
Elad E., |
Williams C. W. Low-noise preamplifiers, Moscow trade |
|||||||||||||||||||
|
ce, May |
10—20, 1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
22.Kandiah K. e. a. Proc. of Intern. Symp. on Nucl. Electr., Paris, 1968, re port, No. 69.
23. Radeka V.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1970, v. NS-17, No. 3, p. 433.
24.Satterfield M. M., Dyer G. R., McClain W. J.— «Nucl. Instrum. and Meth.», 1969, v. 75, No. 2, p. 312.
25. |
Мак-Грегор и др.— «Приборы |
для научных |
исследований», |
1971, |
№ 1, |
|||||||||||
26. |
с. 37. |
R. D.— «Nucl. Instrum. and Meth.», |
1971, |
v. 93, |
No. 2, |
p. |
241. |
|
||||||||
Ryan |
|
|||||||||||||||
27. |
Arbel |
A. |
F. Proc. of |
Intern. |
Symp. |
on |
Nucl. |
Electr., |
Paris, |
1968, |
report |
|||||
28. |
No. 36. |
|
|
|
|
|
|
Nucl. |
Electr., |
Paris, |
1968, |
report |
||||
Radeka V. Proc. of Intern. Symp. on |
||||||||||||||||
29. |
No. 45. |
L. O., |
Heath |
R. |
L.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.», |
1970, |
v. NS-17r |
|||||||
Johnson |
||||||||||||||||
30. |
No. 1, |
p. |
276. |
Raddick |
R. |
G. — «IEEE Trans. |
Nucl. Sci.», 1970, |
v. NS-17, |
||||||||
Sherman |
I. S., |
|||||||||||||||
|
No. 1, |
part 1, p. |
252. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
124
31. |
Millard |
J. к., Blalock T. V., |
Hill |
N. W.— «IEEE |
Trans. Nucl. |
Sci.», I972r |
||||||
|
v. NS-19, No. 1, p. 388. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
32. |
McQuaid J. |
N.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1972, |
v. NS-19, |
p. |
397. |
|
|
||||
33. |
Goldsworthy |
W. W.— «Nucl. |
Inslrum. |
and |
Meth.», 1967, |
v. |
52, |
.No |
2r |
|||
|
p. 343. |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34. |
Radeka |
V.— «IEEE Trans. Nucl. |
Sci.», |
1970, v. |
NS-17, |
No. |
1, |
part |
2, |
|||
p. 269.
35.Letourneau R., Passerieux J. P., Quidort J .—«Nucl. Instrum. and Melh.», 1969, v. 70, No. 1, p. 106.
36.Lauch F. — «Kcrnlechnik», 1968, No. 19, S. 683.
37. |
David J., Kandis G., Richard A. Proc. of Intern. Simp, on |
Nucl. |
|
Electr., |
|||||||||||||||||||||||||||
|
Paris, |
1968, |
report, |
No. |
47. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
38. |
Katkiewicz W. Proc. of Intern. Symp. |
on |
Nucl. |
Electr., |
Paris, |
1968, |
|
re |
|||||||||||||||||||||||
|
port No. |
44. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
39. |
Radeka |
V.— «Nucleonics», |
1965, v. 23, No. 7, |
p. 52. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
40. |
Гольдин |
M. Л.— « И з б . |
вузов. |
Приборостроение», 1971, т. |
14, №.7, с. |
16. |
|||||||||||||||||||||||||
41. |
Radeka |
V. |
Proc. о[ |
|
Intern. |
Symp. |
on |
Nucl. |
|
Electr., |
Paris, |
1968, |
report |
||||||||||||||||||
|
No. 46. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42. |
Kern |
H. |
|
E„ McKenzie J. M .- «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
1968, |
v. |
NS-17, |
|||||||||||||||||||||
|
No. 3, |
p. |
425. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
43. |
Kern |
H. |
|
E.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.», |
1972, |
v. |
NS-19. |
No. |
1, |
p. |
|
345. |
|
||||||||||||||||
44. |
Elad |
T., |
|
Nakamura |
M. — «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», 1968, |
v. NS-15, |
No. 3. |
|||||||||||||||||||||
|
p. 477. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45. |
Elad E., |
|
Nakamura |
M.— «IEEE |
Trans. Nucl. Sci.», |
1968, |
v. NS-15, |
No. |
1. |
||||||||||||||||||||||
|
p. 283. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46. |
Келм.— «Приборы для научных исследований», |
1968, |
At |
5, |
|
с. |
143. |
|
159. |
||||||||||||||||||||||
47. |
Кингстон, |
|
Ли.— «Приборы для научных исследований», |
1968, № 4, с. |
|||||||||||||||||||||||||||
48. |
Hatch К.— «IEEE Trans. Nucl. Sci.», |
1968, v. NS-15, No. 1, |
p. |
303. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
49. |
Konrad |
M.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.». |
196S, |
v. NS-25. No. |
|
1, |
p. |
268- |
|
|
|||||||||||||||||||
50. |
Schwarz J. R., |
Friediand B. Linear Systems, N. Y., |
1965. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
51. |
Radeka |
V., |
Karlovac |
N.—«Nucl. |
Instrum. |
and |
Meth.», |
1967, |
v. |
52, |
No. 1, |
||||||||||||||||||||
52. |
p. 8 6 . |
|
F. T. e. a.— «Encrgia |
Nucieare», |
|
1960. |
v. 7, |
No. |
10, |
p. |
691. |
|
|
||||||||||||||||||
Arrechi |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
53. |
Karlson |
|
|
L.— «Nucl. |
Instrum. |
and |
Meth.», |
1971, |
v. |
96, |
No. 3, |
p. |
387. |
|
|
||||||||||||||||
54. |
Juckson |
|
|
G.— «IEEE |
Trans. |
Nucl. |
Sci.», |
1971, |
v. |
NS-18, No. |
1, |
|
part |
I, |
|||||||||||||||||
55. |
p. 96. |
|
J. |
E. |
Proc. |
of |
Intern. |
Symp. |
on Nucl. |
Electr., |
Paris, 1968, |
report |
|||||||||||||||||||
Sluiters |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
No. 78. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
56. |
Sallen |
R. |
|
P., |
Key E. |
L.— «IEEE |
Trans. Circuit |
Theory», |
1955, CT-2, March, |
||||||||||||||||||||||
57. |
p. 74. |
|
|
|
E., |
|
Hahn |
J.—«Nucleonics», |
1966, v. |
29, No. |
1, p. |
54. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
Fairstein |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
58. |
Nowlin |
С. |
H.—’«IEEE |
Trans. |
Nucl. Sci.», |
1970, |
v. NS-17, |
No. |
1, |
|
part |
1, |
|||||||||||||||||||
|
p. 226. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59. |
Robinson |
|
L. |
B.— «Rev. |
Sci. |
Instrum.», |
1961, v. 32, No. 9, p. |
1057. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
60. |
Chase |
R. |
|
L., |
Poulo |
L. |
R .— «IEEE |
Trans. |
|
Nucl.- |
Sci.», 1967, |
v. NS-14, |
|||||||||||||||||||
|
No. 1, |
p. |
83. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
61. |
Williams C. W.— «IEEE Trans. Nucl. |
Sci.», 1968, v. NS-15, |
No. |
1, |
|
p. |
297. |
||||||||||||||||||||||||
62. Балдин |
С. А., Иоаннесянц Л. M. В кн.: Ядерное приборостроение. Тру |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
ды Союзи. научи.-псслед. ин-та приборостроения. Вып. 15. М., Атомиздат, |
||||||||||||||||||||||||||||||
63. |
1971, с. |
34. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Trans. Nucl. Sci.», |
1967, |
v. NS-14, |
No. 1, |
||||||||||||||||
Gere Е. A., Miller G. L.— «IEEE |
|||||||||||||||||||||||||||||||
64. |
p. 89. |
|
|
|
|
M., Bussolati |
C., |
Gatti |
E. — «Nucl. |
Instrum. |
and Meth.», |
1966,. |
|||||||||||||||||||
Bertolaccini |
|||||||||||||||||||||||||||||||
65. |
v. 42, No. 2, p. 286. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1972, |
v. |
100, |
|||||||||
Bertolaccini M., Bussolati C.— «Nucl. Inslrum. and Meth.», |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
No. 2, |
p. |
349. |
|
|
|
для |
научных |
исследований», |
1967, |
|
№ |
10, |
с. |
|
38. |
|||||||||||||||
6 6 . Радека |
В.— «Приборы |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
67. |
Radeka |
V. Proc. of |
Intern. |
Svmp. |
on |
Nucl. |
Electr., |
Paris, |
|
1968, |
|
report |
|||||||||||||||||||
|
No. 61. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
125