Устройство для обработки данных при регистрации множественности заряженных частиц

(191 (11) А ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А го хо емента соединен с первым ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Курочкин С, С. и др. Специализированные устройства цифрового накопления и обработки информации.Ядерное приборостроение, Атомиздат, 1974, вып. 26, с. 127-135.Чагга 1. Бис 1 еаг 1 пзСгцшеп 1 з апй МеСЬойз, 1979, Чо. 163, р, 415.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ПРИ РЕГИСТРАЦИИ МНОЖЕСТВЕННОСТИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее формирователи прямоугольных импульсов, входы которых являются информационными входами устройства, прямой выход каждого формирователя прямоугольных импульсов соединен с первым входом соответствующего элемента И, второй вход первого элемента И соединен с входом логической единицы устройства, второй вход каждого элемента И, начиная с второго, соединес инверсным выходом предыдущего формирователя прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения регистрации частиц в спектрометрах-калориметрах с неограниченным количеством каналов регистрации, в него введены вычислительный блок, узел контроля четности и шифра 1 ор, входы которого и входы узла контроля четности соединены соответственно с выходами элементов И, выходы шифраторов соединены соответственно с информационными входами вычислительного блока, выходы которого(50 4 0 06 Р 15/20Я являются выходами устройства, а вход контрольного сигнала подключен к вы-, ходу узла контроля четности, причем вычислительный блок содержит сумматор, дешифратор, элементы И,. ИЛИ, элемент НЕ, вход которого соединен с входом контрольного сигнала блока, входы сумматора являются информациФонными входами блока, выходы сумматора соединены соответственно с входами дешифратора, первый выход которого соединен с первым выходом блока и с первым входом первого , элемента ИЛИ, второй выход дешифратора подключен к первым входам О второго и третьего элементов ИЛИ, третий выход дешифратора соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и с первым входом первого элемента И, четвертый выход дешифратора подключен к третьему вхо- Б ду третьего элемента ИЛИ и к первому входу второго элемента И, пятый выход дешифратора соединен с четвертым входом третьего элемента ИЛИ выход коЗафи торого подключен к первому входу третьего элемента И, выход второ дом четвертого элемента И, вторыевходы первого и четвертого элемента И соединены с выходом элемента НЕ,вторые входы второго и третьего эле"ментов И соединены с входом контролького сигнала блока, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, с первымвходом четвертого элемента ИЛИ и свторым выходом блока, выход третьегоэлемента И соединен с третьим входомпервого элемента ИЛИ, с вторым вхо1181426 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 0 00 0 0 1 0 О 1 О 1 0 1 О 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 10 0 0 1 0 О 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 0 0 0 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 дом четьертого элемента И и с третьим выходом блока, выходы первогои четвертого элементов ИЛИ, первого Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в электронных схемах детекторовзаряженных частиц, используемых вядерной физике.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет обеспечения регистрации частицв спектрометрах-калориметрах с неограниченным количеством каналов регистрации.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для случая, когдачисло п=6 и И=15; на фиг. 2 - схемавычислительного блока; на фиг. 3схема формирователя прямоугольныхимпульсов.Устройство содержит формирователи 1 - 15 прямоугольных импульсов,выходы 16 устройства, вход 17 устройства, узел 18 контроля четности,вычислительный блок 19, шифратор 20,элементы 21 - 32 И, элементы 33 -38 ИЛИ, сумматор 39, дешифратор 40,элемент 41 НЕ, элементы 42 - .45 ИЛИ,элементы 46 - 49 И, выходы 50 - 56блока 19, входы 57 блока 19, резисторы 58 -60, диоды 61 и 62, конденсаторы 63 н 64, микросхему 65 типаК 500 ПП 116, микросхему 66 типаК 500 ПУ 125, одновибратор 67 типаК 155 АГЗ,Формирователь прямоугольных импульсов предназначен для усиления и второго элементов И являются соответственно четвертым, пятым, шестыми седьмым выходами блока. слабых сигналов, поступающих от детектора заряженных частиц, и формирования стандартных уровней, необходимых для срабатывания микросхем,С помощью микросхем 65 и 66 сигналусиливается по амплитуде, а с помощью одновибратора 67 сигнал формируется по длительности. Одновибратор имеет парофазный выход. О/Входы элементов ИЛИ шифратора 20подключены к выходам элементов И поопределенному прав /лу, которое нагляднее всего можно представить в ви де кодирующей матрицы (см. ниже).Допустим, что сигналы от многоканального детектора заряженных частицодновременно поступили на входы фор"мирователей 6, 7, 9 и 10. Другими 20 словами на вход устройства поступилкод 000001101100000. При этом на выходных элементах И сформируется код00000100100000, который поступаетна входы элементов 33 - 38 ИЛИ, навходах которых получается 6-разрядный код 100110, который несет в себеинформацию о количестве зарегистрированных в детекторе заряженных частиц. Назначение элементов ИЛИ состо ит в том, чтобы выполнять сжатие информации, и эффект сжатия существенно повысится с увеличением Б.При 0=15 кодирующая матрица Н имеет1следующий вид:20 Матрица Н имеет регулярную структуру и характеризуется следующимигпараметрами п=б - число строк; И=С =1ь=15 (.С. - число сочетаний из и по 2).Все столбцы матрицы можно разделить 5на А=п=5 групп. Первую группу обф разуют первые 5 столбцов, вторую -следующие 4 столбца (столбцы 6 - 9)и т.д, и последний 15 столбец образует 5 группу,.Позиции единицв строках в столбцах матрицы Н задают правило соединения выходов элементов И с входамиэлементов ИЛИ. Число столбцов в матрице Н соответствует числу элементов И, а число строк равно числу элементов ИЛИ. Важным параметром устройства является коэффициент сжатия информации К =Б/и. Для нашего примераК =2,5, при п=10, И=45 и К =4,5, апри п=40, И=780 и К,=20,Код, который поступает на входблока 19, имеет следующие свойства.Как это принято в теории кодирования,будем считать, что вес кодового слова У равен числу единиц в кодовомслове. Так, в матрице Н столбцы можно рассматривать как кодовые слова,у которых У=2 Операцию над кодовыми словами выполняют в нашем устройстве по схеме ИЛИ, т.е, берется бу-.лева сумма двух, трех, четырех и т,ц.всевозможных столбцов, Например,складывая столбцы 1 и 3 получимкод .101001. Практически это значит,что если на вход устройства поступилодин сигнал (детектирована одна частица), то на входах блока 19 сформируется код 001001. Код веса 2 сформируется при поступлении одного сиг Онала на любой вход устройства, и навыходах 16 выработается сигнал = 1При одновременном поступлении двухи трех сигналов на входы устройства,как это нетрудно проверить, спектрвесов будет 3, 4 и 3, 4, 5, 6 соответственно. Этот спектр, как это показывают расчеты на ЭВМ, не зависит отчисел Б и и, Таким образом, еслипредположить, что на вход устройства поступает не более трех сигналов,то, введя признак четлости, можноточно определить их количество довольно экономичным способом.Пусть на входы сумматора 39 посту пает вьшеупомянутый код 101001, соответствующий двум зарегистрированным частицам. Сумматор работает таким образом, что при подаче на еговходы кода веса У на его выходахформируется двоичный код, равный весу И, В нашем случае на выходах сумматора сформируется код, равный011=3 г (младший разряд справа), который дешифрируется и на выходе дешифратора 40 появляется сигнал, который поступает на входы элементов 42и 43 ИЛИ. Допустим, что сигнал "Нечет , поступающий на управляющийвход резистора 58 с выхода узла 18,соответствует логической единице, асигнал "Чет" будет поступать в виде уровня, соответствующего логическому нулю, Тогда высоким уровнем, поступающим с выхода элемента НЕ 41, открываются .элементы 46 и 48 И, Импульс с выхода элемента 42 ИЛИ проходит элемент 46 И и далее элементы ИЛИ 44 и 45. На выходе 51 формируется сигнал равный 2, а на выходах 53 и 54 сигналы больше 1 и больше 2 соответственно. Выходы дешифратора О, 1 и 7 в данном блоке не используются.1Аналогично можно проверить работу блока при других сочетаниях эарегист. рированных частйц не более трех. Так при детектировании одной частицы на входы. блока будут поступать коды веса 2, по значению которых на выходе 50 формируется сигнал равный 1, Матрица типа Н имеет регулярную структуру и поэтому нетрудно построить устройство при больших значениях чисел. Для этого в качестве столбцов матрицы Н необходимо взять всевозможные слова веса 2 и выполнить соединение выходов элементов И с входами элементов ИЛИ. Перестановка столбцов матрицы Н не меняет ее свойств, При больших значениях Б.и и возможности устройства существенно расширяются.По сравнению с известным устройством рассматриваемое устройство имеет более широкие возможности, что позволяет его использовать в качестве порогового устройства для регистрации каскадных ливней частиц в современных крупных спектрометрахкалориметрах, содержащих десятки тысяч каналов регистрации. Требуемое количество элементов ИЛИ для построения шифратора невелико и равно числу выходов и. Тот факт, что устройство не регистрирует точное количест 5 1 во частиц, не снижает его функциональные возможности, так как в калориметрах с целью уменьшения каналов регистрации проводным монтажом объединяются десятки и сотни элементарных детекторов, например сцинтилляторов, нитей, дрейфовых трубок и 181 А 26Ьпроч, Затеи по суммарному сигналуопределяется выделяемая ливнем частиц энергия и по заданному порогузатем вырабатывается запускающий импу-льс.В рассматриваемом устройстве имеется воэможность более точно регистрировать этот порог как сверху,так и снизу.:Л.Сердюков емчик екто одписное ний Раув Проектная изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород з 4845/1 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобре 113035, Москва, Ж