4. Анализирующие устройства

Амплитуда импульсов на выходе ФЭУ анализируется системой радиотехнических устройств, состоящей (см. блок-схему рис. 1) из усилителя-формирователя 3, спектрометрического усилителя 4 и собственно анализатора 5. Формирователь 3 служит для согласования выхода ФЭУ с последующим усилителем и позволяет вынести электронную аппаратуру на значительное расстояние от источника излучения и детектирующей головки (сцинтиллятор и ФЭУ). Усилители, применяемые в сцинтилляционных спектрометрах, имеют сравнительно небольшой коэффициент усиления (10–100), однако к ним предъявляется ряд особых требований:

  1. высокая стабильность коэффициента усиления;
  1. линейность амплитудной характеристики;
  1. достаточно широкая полоса пропускания (длительность импульса, поступающего с ФЭУ ~1 мкс, поэтому для передачи спектра импульсов без искажений необходима полоса пропускания до нескольких мегагерц);
  1. способность работать без искажения спектра при больших скоростях счета (до 104 – 105 имп/с).


Когда установка работает в режиме простого счетчика, импульсы с выхода формирователя 3 или усилителя 4 могут подаваться прямо на регистрирующее устройство. В этом случае требования 1) и 2) не являются столь существенными, как в спектрометрическом режиме.

Анализ спектра импульсов по амплитудам осуществляется специальными устройствами - амплитудными анализаторами. Амплитудный спектр импульсов тока на выходе ФЭУ подобен энергетическому спектру регистрируемого излучения, поэтому полученная с помощью анализатора зависимость числа импульсов от их амплитуды представляет собой зависимость числа зарегистрированных γ-квантов или частиц от их энергии.

Простейшим типом анализаторов является одноканальный анализатор (ОА). ОА регистрирует импульсы, амплитуды которых лежат в заданном интервале от υ до υ+∆υ. Величина ∆υ определяет интервал амплитуд регистрируемых импульсов в данном канале и называется шириной канала. С выхода анализатора импульсы поступают на счетчик. В настоящее время одноканальные анализаторы не используются, а широко применяются многоканальные анализаторы (МА), осуществляющие набор информации одновременно по многим каналам (N=1024 и более). Обычно ширина канала в МА выбирается равной промежутку между двумя отдельными каналами.

Основными требованиями, предъявляемыми к амплитудным анализаторам, являются:

1) стабильность положения канала и его ширины;

2) быстродействие, т. е. способность работать при больших скоростях счета;

3) линейность амплитудной характеристики N=f(E).

Современные МА включают в себя элементы ЭВМ (процессоры, микросхемы памяти, интерфейсы ввода/вывода и т. д.), позволяют более подробно и за меньшее время изучить спектр. В настоящее время разработаны весьма компактные МА, предназначенные как для работы в составе различных измерительных комплексов (блоки в конструктиве NIM и КАМАК), так и для установки в персональные компьютеры различных архитектур.

В многоканальных анализаторах используются специальные устройства - амплитудно-цифровые преобразователи (АЦП). Назначение АЦП – преобразование амплитуды сигнала на входе устройства в число (обычно в двоичном коде) на выходе.

В данной работе в качестве МА с АЦП используется плата AWF. Плата AWF разработана в соответствии с современными тенденциями разработки радиоэлектронной аппаратуры. Ее работа базируется на непрерывной дискретизации напряжения на входе, подобно цифровому осциллографу, и сохранении цифровых отсчетов, соответствующих форме сигнала, в буферной памяти. Далее, содержимое буферной памяти обрабатывается логической схемой, которая распознает наличие входного импульса и вычисляет его амплитуду. Результат вычислений считывается через интерфейс USB компьютером, с помощью управляющей программы. Полученное таким образом число – амплитуда, также является номером ячейки памяти. Тогда в соответствующую ячейку памяти (канал) добавляется единица (импульс). Таким образом, для входных импульсов разных амплитуд будут заполнятся разные ячейки памяти, т. е. разным амплитудам будут соответствовать разные каналы. Для наглядного представления статистических данных производится построение гистограммы распределения частот событий.

 

Далее
  • Полное содержание
  • Краткая теория
  • Выполнение работы
  • Контрольные вопросы
  • Библиографический список
  • Приложения