Широкосмуговий спектрометр підвищеної точності

Широкосмуговий гамма-спектрометр, що містить сцинтилятор, фотоелектронний помножувач в 3 затора комбінаційних суматорів на віднімальні лічильники, генератор імпульсів, блок логічних елементів і блок лічильників інтеграторів. Пропонована функціональна схема амплітудного аналізатора сцинтиляційного спектрометра показана на Фіг., до складу якої входять: СхС - аналогова схема порівняння; ГТІ - генератор тактових імпульсів; mod2 - логічні елементи, що виконують підсумовування по модулю 2; ТTT - лічильні Т-тригери; ВЛ - віднімальнi лічильники з паралельним занесенням інформації; Рг - регістри пам'яті, які зберігають поправочні коефіцієнти в цифровому позиційному коді; ЛІ - лічильники-інтегратори. Процеси в схемі сцинтиляційного спектрометра протікають в наступній послідовності. Після подачі на схему електроживлення і програмування блоку L регістрів пам'яті (Рг) можна починати вимірювання. Іонізуюче випромінювання, взаємодіючи з речовиною детектора, викликає в ньому сцинтиляції, за інтенсивністю пропорційні енергії іонізуючих частинок. За рахунок оптичного зв'язку сцинтиляцій з катодом ФЕП, на останньому формуються електричні імпульси, амплітуда яких пропорційна інтенсивності окремих сцинтиляцій, тобто енергії іонізуючих частинок. Ці імпульси з виходу ФЕП посилюються передпідсилювачем, який, як і сцинтилятор і ФЕП, на схемі не показані, і передаються на вхід амплітудного селектора, що виконує функцію перетворювача амплітуди в унітарний L-розрядний двійковий код, де L - число піддіапазонів вимірювання. ГТІ, увімкнений в схему, працює з частотою, визначуваною такими параметрами: часом, необхідним для послідовного завантаження в лічильний інтегратор кількості імпульсів, визначуваним найбільшим коефіцієнтом поправки; вірогідною частотою появи одиниці на виході амплітудного аналізатора. Частота роботи генератора розраховується так, щоб за проміжок часу між можливими появами одиниці на виході амплітудного аналізатора, з урахуванням всіх затримок на логічних елементах і елементах пам'яті, в лічильний інтегратор встигав завантажитися найбільший поправочний коефіцієнт. Схема порівняння (СхС) і логічні елементи підсумовування по модулю 2 нічим не відрізняються від прототипу. Схема порівняння (СхС) на вході в амплітудний аналізатор є сукупністю двухвходових елементів порівняння (в ролі якої може виступати 93096 4 як компаратор, так і трігер Шмідта), на перший вхід і-го з яких подається опорна напруга Uoп, причому ця напруга відрізняється одна від одної на величину U, яка визначається відповідно до L піддіапазонів вимірювань і реалізується за допомогою резистивного подільника. Другі входи елементів порівняння об'єднані і на них подана напруга рівна амплітуді вхідного імпульсу Uвx. При виконанні умови Uoп=Uвx на виході відповідного елементу порівняння з'являється «1». Оскільки сусідні виходи елементів порівняння попарно подаються на входи суматорів по модулю 2, то одиничний сигнал з'явиться на виході того з них, на вхід якого будуть одночасне подані «1» і «0». Таким чином, останні, по суті, спрацьовують при попаданні імпульсу в певний піддіапазон напруги. Таким чином, кожній амплітуді імпульсу з виходу ФЕП відповідатиме «своя одиниця» на виході і-го суматора по модулю 2, де i=1,2,..,L. Ця «одиниця», проходячи через і-ну схему двовхідного «ІЛІ» перемикає і-й лічильний тригер (ТTT) в одиничний стан, дозволяючи проходження імпульсів від ГТІ на входи Si-гo лічильника-інтегратора (ЛІ) і через схему «ІЛІ» на L входів - на ЛІ SL+1. Та ж «одиниця» з виходу і-го суматора по модулю 2 дозволяє перепис вмісту з і-го регістра пам'яті (Рг) на паралельні входи і-го віднімального лічильника (ВЛ). Таким чином, у ВЛ опиняється значення компенсаційного коефіцієнта, заздалегідь записане в і-му Рг. Кожен імпульс з виходу ГТІ декрементує стан ВЛ і одночасно інкрементує стан Si-гo і SL+1 ЛІ. При обнулінні ВЛ сигнал обнуління з його виходу через двовхідну іну схему «ІЛІ» перекидає в нульовий стан і-й лічильний тригер (ТTT), закінчуючи тим самим підцикл вимірювання. Після закінчення вимірювань на паралельних виходах лічильників-інтеграторів S1-SL, відповідних кожному піддіапазону вимірювань, знаходитиметься енергетичний спектр вимірюваного сигналу, а на виході лічильника-інтегратора SL+1 - потужність його експозиційної дози. Техніко-економічна ефективність пропонованого сцинтиляційного спектрометра полягає в можливості вимірювання енергетичного спектру і потужності експозиційної дози іонізуючого випромінювання в реальному масштабі часу з одночасним зменшенням погрішності вимірювань і апаратного об'єму пристрою. Зменшення апаратного об'єму пристрою позволяє підвищити швидкодію роботи системи. 5 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 93096 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601