Устройство для измерения малых вариаций интенсивности потока ядерных частиц

Номер патента: 1131333

Авторы: Ерозолимский, Хахан, Мостовой

Скачать ZIP архив.

Текст

союз советснихСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН(9) (3) 4(51) С 01 Т 1 16 Й;.,13 Я Гр": ОПИСАН ЗОБРЕТЕН госудю ственный комитет сссР пО делАм изоБРетений и ОтнРыти АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Ерозолимский Б., Спивак П,Эталонирование нейтронных источниковв графитовой призме реактора. М.,Атомная энергия, 1957, с.327,2. Авторское свидетельство СССРУ 404032, кл, С 01 Т 1/17, 197 1(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯМАЛЫХ ВАРИАЦИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТО 1(АЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее два детектора ядерных частиц, двухканальныйусилитель-формирователь, интегратор,ключ, источник питания, общую шинуи измерительный блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше ния достоверности и точности измерения, в него введены генератор импульсов, коммутатор и датчик внешнего воздействия в виде переключателя,а измерительный блок выполнен в видедвух счетчиков импульсов, счетныевходы которых подключены к выходугенератора импульсов и к управляющему входу ключа, соединенному своимвыходом с общей шиной, а информационным входом - с выходом интегратора,причем детекторы ядерных частиц,подключенные к выводам противоположной полярности источника питания,соединены своими выходами с входоминтегратора, выход которого подсоединен к входу двухканального усилителяформирователя, подключенного своимивыходами к соответствующим входамкоммутатора, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих счетчиков импульсов, а управляющий вход коммутатора подключенчерез датчик внешнего воздействия кобщей шине.Изобретение относится к области ядерной электроники, а именно к измерению малых вариаций интенсивностиядерного излучения, возникающих под действием внешних воздействий. Такие 5 измерения обычно осуществляются путем определения возникающей при это 1. ва 1 цациц асимметрии в количестве событий, регистрируемых детектором ядерного излучения при наличии и от 1, -К, сутствии воздействия; где 11й,й счет детектора при наличии воздействия; л - счет детектора при отсутствии воздействия. Нзвестно устройство 1, содержащее два детектора ядерных частиц,усилитель ц стрелочный прибор В коФтором цля определения малых вариацийицтецсипности потока ядерных частициэмерлетсл раэностный ток детекторов.Оба детектора находятся в поле цзлу -чеция одного и того же источника:однц в области, где ццтечсивностьпотока ядер;цлх частиц иэменяетсл подвнешним воздействием, другой - внеэтой области.Непостатком известного устройствалвллется невысокая достоверность и 30точность измерений, обусловленнаятем, что нестабильность измерительной аппаратуры правьшгает величиныизмеряемых вариаций интенсивностиядерного излучения . 35Наиболее близким техническим ревением лнляется разнос гный интенсиметр 2, содержащий два де гектораядерных частиц, двухканальный усилитель-формирователь, интегратор, ключ,4 Оисточник питания, общую шину и измерительный блок,Недостатком данного устройстваявляется невысокая достоверность иточность измерений, обусловленнаятем, что погрешность измерительногоблока превышает величины измеряемыхвариаций интенсивности ядерного излучения.Целью изобретения является повьше-оние достоверности и точности измерения малых вариаций интенсивностиядерного излучения, возникающих подвлиянием внешних воздействий,Поставленная цель достигается тем,Ычто в устройство, содержащее два детектора ядерных частиц, двухканальный усилитель-формирователь, интегратор, к.пюч, источник питания, общую шину и измерительный блок, введены генератор импульсов, коммутатор, датчик внешнего воздействия в виде переключателя, а измерительный блок выполнен в виде двух счетчиков импульсов, счетные входы которых подключены к выходу генератора импульсов и к управляющему входу ключа, соедийенного своим выходом с общей шиной и информационным входом - с выходом интегратора, причем детекторы ядерных частиц, подключенные к выводам противоположной полярности источника питания, соединены своим выходами с входом интегратора, выход которого подсоединен к входу двухканального усилителя-Формироваеля, подключенного своими выходами к соответствующимвходам коммутатора, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих счетчиков импульсов, а управляющий вход коммутатора подключен через датчик внешнего воздействия к общей шине.На Фиг, 1 представлена блок-схема устройства для измерения малых вариаций интенсивности потока ядерных частиц; на фиг. 2 " функция интеграла вероятности мгновенного значения Флуктуирующего наг 1 ряжения на конденсаторе интегратора; на фиг. 3 - зависимость коэффициента усиления от постоянной времени интегратора.Устройство для измерения малых вариаций интенсивности потока ядерных частиц содержит (фиг. 1) два детектора 1 и 2 ядерных частиц интегратор 3, двухканальный усилитель-формирователь ч, коммутатор 5, два счетчика 6 и 7 импульсов, генератор 8 импульсов, ключ 9 и датчик 1 О внешнего воздействия.Выходы детекторов 1 и 2 ядерных частиц, расположенные соответственно в варьируемой зоне и вне ее, подсоединены своими выходами к входу интегратора 3, выход которого подключен к информационному входу ключа 9и к входу двухканального усилителяФормирователя 4, подсоединенногосвоими выходами к соответствующимвходам коммутатора 5, управляющийвход которого соединен через датчик10 внешнего воздействия к общей шинеи выходы - к управляющим входамсчетчиков б и 7 импульсов, подключенных своими счетными входами к11313выходу генератора 8 импульсов и к управляющему входу ключа 9, выход которого соединен с общей шиной.Устройство работает следующим образом. 5Детекторы 1 и 2 ядерных частиц находятся под воздействием одного и того же источника ядерного излучения, так что нестабильность самого источника во времени оказывается 1 О практически исключенной. Разностный ток с выхода детекторов 1 и 2 ядерных частиц поступает на вход.интегратора 3, напряжение на выходе которого в каждый момент времени будет 15 определяться разностью зарядов, прйшедших с выходов обоих детекторов 1 и 2 ядерных частиц, и постоянной времениинтегратора 3. Напряжение на выходе интегратора 3, флуктуирую щее относительно нуля, поступает на вход двухканального усилителя-формирователя 4, стабильность рабочей точки которого поддерживается за счет введения глубокой отрицательной об ратной связи с его, выхода на вход с постоянной времени, много большей постоянной времени интегратора 3 и периода внешнего воздействия, На выходах двухканального усилителя-форми- ЗО рователя 4 в моменты, когда входное флуктуирующее напряжение переходит через нуль, устанавливаются соответственно потенциалы +0,2 В и -10 В для положительного значения входного напряжения и -10 В и +0,2 В для отрицательного значения. Выходы двухканального усилителя-формирователя 4 через коммутатор 5, управляемый сигналом с выхода датчика 10 внешнего 4 О воздействия, подключены к управляющим входам счетчиков 6 и 7 импульсов.На счетные входы счетчиков 6 и 7 импульсов постояннопоступают импульсы с выхода генератора 8 импульсов. 45 Период импульсов, поступающих от ге.нератора 8 импульсов, меньше постоянной времени интегратора 3. Тогда прак тически на каждое изМенение полярности напряжения на выходе интегратора . 5 О 3 будет приходиться не менее одного импульса от генератора 8 импульсов. В зависимости от полярности напряжения на выходе интегратора 3 эти иь- пульсы будут считаться счетчиком 55 6 или 7 импульсов. С помощью коммутатора 5 синхронно с появлением и исчезновением сигнала с выхода датчика 33 410 внешнего воздействия управляющие входы ечетчиков б и 7 импульсов меняются местами. Это позволяет исключить возможную асимметрию в счете счетчиков 6 и 7 импульсов, не связанную с измеряемой вариацией. При этом измет Ь т 7р яема я асимметрия х = -в счетейб+ М 7импульсов счетчиками 6 и 7 ймпульсов81 ы ы оказывается усиленной в- " по сравнению с асимметрией начал 1,ной вариации потока ядерных частиц в области, регистрируемой детектором 1 ядерных частиц.В вышеприведенных выражениях: Нь, Н 7 - число импульсов сосчитанныхсоответственно счетчиками6 и 7 импульсов;Ь - количество ядерных частиц всекунду, регистрируемых в каждом иэ детекторов 1 и 2 ядерных частиц;ь - постоянная интегрирования интегратора 3.В основу получения усиления положено следующее. Если имеются два детектора ядерных частиц, один из которых расположен в варьируемом потоке и регистрирует О, +д 7 пчастиц в секунду, а другой - в постоянном потоке и регистрирует 7 п частиц в секунду, то разностный ток от двух включенных/навстречу друг другу детекторов ядерных частиц создаст на емкости интегратора с р КС напряжение Йв - в;п 1 а-ай где б - емкость интегратора;- заряд, возникающий в детекторе ядерных частиц при регистрации одной частицы, Если в,:п то среднееЪ значение напряжения д = + в Ьго 7С однако существует флуктуаЦия этого напряжения относительно среднего, так как величины М, и 7 п имеют статистический разброс. Величина этой флуктуации определяется в виде в,щет и мовет быть сосьвой во сравнению с эффектом Ьъ, однако проявление эффекта на ее фоне оказывается усиленным по сравнению с проявлением его на фонеи., Оценим это усилие. Рассмотрим вклад в флуктуирующеенапряжение ь в момент времени г, =О, создаваемый статистическим разбросом частиц, пришедших в интервале времени1 -1 времени тому назад. Этот вкла вызван флуктуацией (гп,г)т, лот) б 1 Ж 2 п 4 событий. Среднеквадратичное значение потенциала, связанного с этой флуктуацией - 2 д к моментул=0 уменьшится вУ " раз. Таким образом, будет иметь место среднеквадратичный вкладА 1 в значение Ьч от интервала времени, отстоящего наот момента 1 =О. За время от 1.-и) до т =0 эти вклады складываются квадратичцо7 ЦЪ)- пт( (лРС, Сг" С 7ооОтсюда абсолютное среднеквадратичноег -отключение будет равно с, - о". ЬЧ С 7 г) Ч относительное= . где О )Чл) 0 г = - п 7 . С Измеряемые через равные промежутки времени мгновенные значения флуктуирующего напряжения на емкостиинтегратора должны подчиняться нормальному закону распределения:,Ж = - начальная асимметрия21вариации потока частиц,На фиг, 2 приведена функция интеграла этого распределения от в оо(6-Ю,дд Р,кА 1= к "которая позволяет получить асимметрию Х суммы количества событий с60 и еМ(01 =25 - 1.Отсюда можно определить коэффициент усилениядх ЭЯК= - =2а акприВВ ЭЯ ГГ 1 2, Г 8 Если иметь загрузки детекторов ядерныхчастиц щ 10 +10 шт/с, то о = 10спозволяет получить коэффициенты усиления г: =160-1600, Экспериментальныезначения отношений получаемой асимметрии Х к исходной асимметрии3 Г=0,9 д 10" и зависимость коэффициен"Бта усиленя К . 1(ь) от постояннойлвремени ь интегратора приведены на 1 О фиг. 3.Введение ключа 9, периодическиразряжающего емкость интегратора 3,позволяет получить возможность оперативного определения точности полу чаемого результата, так как точностьизмерений при этом определяется пол- .ным числом сосчитанных импульсов отгенератора 8 имп льсов.Если после каждого импульса от 20 генератора 8 импульсов через ключ 9(фиг, 1) разряжать емкость интегратора 3, то коэффициент усиления будетиметь вид:4 вТ25где Т - период следования импульсовот генератора 9 импульсов,В этом случае при поступлении импульса от генератора 8 импульсов будет определяться знак напряжения навыходе интегратора 3, накопившегосяза период между импульсами. Для этогопостоянная времени интегратора должна быть много больше периода Т . Приэтом статическая ошибка измерения 35прямо связана с количеством импульсовР, сосчитанных за время измерения, иимеет вид - - а величина относиу40 ельцой статистической погрешности визмерении искомого эффекта45 Использование изобретения позволяет измерять асигиетрию в счете двухдетекторов ядерного излучения поряд ка 10 -10 доли полного счета каждого детектора с помощью простой счет ной техники, При этом отпадает необходимость в использовании дорогостоящего и прецизионного оборудования,такого, как аналогоцифровые преобразователи, электронно-вычислительные 55 устройства с памятью большой емкости,устройства ввода-вывода информациив цифровых кодах, которые обычно используются для измерения малых асимметрий в счете детекторов ядерныхчастиц. Требования к стабильностии точности измерительной аппаратуры снннаютсн в 1:,62 рраа вс сравненИюс существуницими устройствами аналогичного назначения.

Смотреть

Заявка

3606093, 16.06.1983

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1758

ЕРОЗОЛИМСКИЙ Б. Г, МОСТОВОЙ Ю. А, ХАХАН О. В

МПК / Метки

МПК: G01T 1/16

Метки: интенсивности, потока, частиц, малых, ядерных, вариаций

Опубликовано: 07.07.1985

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-1131333-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-malykh-variacijj-intensivnosti-potoka-yadernykh-chastic.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения малых вариаций интенсивности потока ядерных частиц</a>

Похожие патенты