Устройство для идентификации частиц

; "ЯЖМсьИЯ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ья к областиименно к устя е ного и Изобретение относ жет повышение дов измерения и а функциодля идентикциопреГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 826826, кл. С 01 Т 1/38, 1982,Авторское свидетельство СССР В 991839, кл. С 01 Т /38, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к области ядерной электроники, а именно к устройствам для измерения ядерного и рентгеновского излучений. Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения и быст,родействия. В устройство, содержаядерной электроники, аройствам для измерения д ррентгеновского излучений, и мобыть использовано в спектрометпредназначенных для космическиисследований.Цель изобретениятоверности реэультатобыстродействия.На фиг, 1 представленнальная схема устройствафикации частиц; на фиг. 2 - фунальная схема логарифмическогообразователя,гщее дЕ-детектор 1, Е-детектор 2,элемент И 8, сумматор 16 и блок индикации 22, введены аналоговый ключ3, логарифмические преобразователи4 и 5, компараторы 6 и 7, элементыИ 9, 10 и 11, генераторов импульсов12, счетчики импульсов 13 и 14,счетчик адреса 15, элемент ИЛИ 19,формирователь заднего фронта импулсов 20, триггер 18, блок памяти 21и цифровой блок сравнения 17, чтообеспечивает повышение достоверности результата измерения за счет исключения сбоев в случае регистрациидетекторами новой частицы в периодобработки предыдущего результатаизмерения и повышение быстродействияза счет совмещения во времени операций логарифмического преобразованияи определения номера нуклона, замены операций умножения суммированием.1 з,п. ф-лы, 2 ил,Устройство для идентификации частиц содержит А Е-детектор 1, Е-детектор 2, аналоговый ключ 3, логарифмические преобразователи 4 и 5,компараторы 6 и 7, элементы И 8,9,10,11 и генератор импульсов 12, счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15, сумматор 16, цифровой блок сравнения 17, триггер 8, элемент КПИ 19, формирователь заднего фронта импульсов 20, блок памяти 21, блок индикации 22, три выходные шины 23,24, 25, шину окончания измерения 26, шину начальной установки 27, общую шину (на чертежах не показана) и йс 13822101 О 15 20 25 30 35 ц(й)ц;е 40 45 50 55 точник опорного напряжения Ц. Первый и второй входы аналогового ключаЭ подключены соответственно к выходам ь Е-детектора 1 и Е-детектора 2. Первый и второй выходы аналогового ключа 3 подсоединены соответственно ко входам логарифмическихпреобразователей 4 и 5, выходы которых подсоединены к одним входамсоответственно компараторов 6 и 7,подключенных другими входами к выходу источника опорного напряженияц а выходами - к одним входам соответственно элементов И 8 и 9, выходы которых соединены со счетнымивходами соответственно счетчиков импульсов 13 и 14. Другие входы элементов И 8 и 9 подключены к выходу генератора импульсов 12, Выходы счетчиков импульсов 13 и 14, являющиеся соответственно первой 23 и второй 24 выходными шинами устройства, подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 16. Элемент И 10 соединен одним входом с выходом генератора импульсов 12, другим входом - с выходом цифрового блока сравнения 17, а выходом - со счетным входом счетчика адреса 15, подключенного выходами к адресным входам блока памяти 21, к информационным входам блока индикации 22 и к третьей группе выходов устройства,АЕ-детектор 1 подключен выходом к первому информационному входу аналогового ключа 3, Е-детектор 2 подсоединен выходом ко второму информационному входу аналогового ключа Э, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19 с входом формирователя заднего фронта импульсов 20, выход которого соединен с шиной окончания измерения 26. Сумматор 16 подключен выходами к однойгруппе входов цифрового блока сравнения 17, соединенного другой группой входов с выходами блока памяти 21, подключенного управляющим входом к выходу единичного сигнала триггера 18, вход установки в "1" которо-. го соединен с выходом элемента И 11, подключенного входами к выходам соответственно первого 6 и второго 7кЬмпараторов и к соответствующимвходам элемента ИЛИ 19. Входы обнуления счетчиков импульсов 13 и 14,триггера 18 н счетчика адреса 15соединены с шиной начальной установки 27. Логарифмический преобразователь 4 (5) содержит (см, фиг, 2) усилитель 28, повторитель напряжения 29, два выпрямителя 30 и 31 в виде диодов, две КС-цепи 32 и 33 каждая в виде параллельно соединенных резисторов и конденсатора 34. Усилитель 28, прямой вход которого является входом логарифмического преобразователя, подключен через выпрямитель 30 ко входу повторителя напряжения, выход которого, являющийся выходом преобразователя, соединен через КС-цепь 33 с инверсным входом усилителя 28, подключенного через выпрямитель 31, эашунтированный конденсатором 34, к выходу усилителя 28. Вход повторителя напряжения 29 соединен через КС-цепь 32 с общей шиной,дЕ-детектор 1 и Е-детектор 2 служат для преобразования энергии частиц в электрические импульсы пропорциональных амплитуд.Логарифмические преобразователи 4 и 5, идентичные по функциональной схеме и характеристикам, осуществляют преобразование амплитуд входных сигналов по логарифмическому закону.Получение логарифмической функции в логарифмическом преобразователе 4 (5) реализуется (см. фиг. 2) с помощью КС-цепи 32 путем разряда ее конденсатора С на постоянный резистор К , что можно выразить в следующем виде: где ц - амплитуда измеряемого импульса,Таким образом, интервал времениспада АС напряжения ц(й) до уровня,определяемого нижним порогом динамического диапазона напряжения Ця, будет характеризовать амплитуду ц; следущим выражением;ц; 4, цл- - еф; 1 п д;й СКцр Э Э Интервал ьй заполняется тактовыми импульсами с выхода генератора импульсов 12 и в устройстве осуществляется подсчет из количестве К, так как 1 пЦ е КУстройство для идентификации частиц работает следующим образом.Импуль сы с выхода Е-де тек тора 2 обрабатываются аналогично, Выходные значения счетчиков импульсов 13 и 14 соответствуют амплитудам энергий частиц, зарегистрированных ьЕ-детектором 1 и Е-детектором 2, В ьЕ-детекторе 1 регистрируются протоны, а в Е-детекторе 2 - электроны. 30 35 5 13822Импульс с выхода Ь Е-детекторачерез нормально замкнутый аналоговый ключ 3 поступает на логарифмический преобразователь 4, выходное экспоненциально спадающее напряжение которого сравнивается в компараторе 6 с напряжением источникаопорного напряжения Б. При П Ъ П сигнал с выхода компаратора 6 подается на один вход элемента И 8,на другой вход которого подаютсятактовые импульсы с выхода генератора импульсов 12, подсчитываемые счетчиком импульсов 13 в период 15 наличия сигнала на выходе компаратора 6.Аналоговый ключ 3 закрываетсясигналом с выхода элемента ИЛИ 19 на время наличия сигнала на выходе 20 компараторов 6 (И/ИЛИ 7), При этом параметры элемента ИЛИ 19 выбираются из условия обеспечивания запирания аналогового ключа 3 после заряда конденсатора КС-цепи 32 логариф 25 мического преобразователя 4 или 5 до напряжения Б;. о6ти 21 и извлекается следующее числодля сравненияКроме того, на время преобразования амплитуды в код сигналы с выходов компараторов 6 и 7 через элемент ИЛИ 9 размыкают аналоговыйключ 3, чтобы предотвратить поступление на входы логарифмических преобразователей 4 и 5 новых импульсов. Задний фронт выходного импульса элемента ИЛИ 19 выделяется формирователем заднего фронта импульсов 20 и служит сигналом окончанияработы устройства по идентификациичастиц,На группах выходов 23, 24, 25устройства будут присутствовать коды, характеризующие соответственноспектр протонов, спектр электронови номер нуклона,После окончания преобразованиявнешний блок управления (на чертежах не показан) выдает сигнал нашину начальной установки 27, которым устанавливаются счетчики импульсов 13 и 14, счетчик адреса 15 итриггер 16 в исходное состояние.1Использование изобретения обеспечивает повьппение достоверности результата измерения и быстродействия, а также расширение функциональных возможностей устройства засчет воэможности определения спектра протонов и электронов.Одновременная регистрация частицдетекторами 1 и 2 вызывает срабатывание обоих компараторов 6 и 7, выходные импульсы которых через эле- аОмент И 11 поступают на триггер 18,устанавливая его в единичное состояние, что является сигналом разрешения съема кода из блока памяти 21,Адреса блока памяти 21 формируются 45счетчиком адреса 15 из тактовых импульсов, поступающих от генератораимпульсов 12 через элемент И 10,Число адресов определяется числомидентифицируемых частиц. Числа с50выходов счетчиков импульсов 13 и 14суммируются в сумматоре 16, выходной сигнал которого сравнивается вцифровом блоке сравнения 17 с числом, записанным в блоке памяти 21,Если сигнал с выхода сумматора 16превысит величину числа, записанногов блоке памяти 21, то устанавливается новый адрес ячейки блока памяФормула изобретения 1. Устройство для идентификации частиц, содержащее ьЕ-детектор, Е- детектор, источник опорного напряжения, сумматор, первый элемент И, шину начальной установки, шину окончания измерения, общую шину и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности результатов измерения и быстродействия, в него введены два логарифмических преобразователя, аналоговый ключ, два компаратора, второй, третий и четвертый элементы И, генератор импульсов, два счетчика импульсов, счетчик адреса, цифровой блок сравнения, триггер, элемент ИЛИ, формирователь заднего фронта импульсов н блок памяти, а сумматор выполнен цифровым и подключен первой и второй группами входов соответственно к выходам первого ивторого счетчиков и выходной шиной к одной группе входов цифрового блока сравнения, подсоединенного другой группой входов к выходной шине бло 5 ка памяти и выходом - к одному входу первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с одними входами второго и третьего элементов И, подключенных другими входами соответственно к выходам первого и второго компараторов, к соответствующим вхозам элемента ИЛИ и четвертого элемента И, выход которого соединен с 15 входом установки в "1" триггера, подключенного входом обнуления к входам обнуления обоих счетчиков импульсов, счетчика адреса и к шине начальной установки, единичный вы О ход триггера соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого подсоединены ко входам блока индикации и к выходам счетчика адреса, подключенного счетным вхо дом к выходу первого элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с шиной окончания измерения через формирователь заднего фронта импульсов и с управляющим входом аналогового ключа, соединенного первым и вторым информационными входами с выходами соответственно ь Е-детектора и Е-детектора, первый и второй выходы аналогового ключа подключены через первый и второй логарифмические преобразователи к одним входам соответственно первого и второго компараторов, другие входы которых соединены с выходом источника опорногонапряжения, выходы второго и третьего элементов И соединены со счетнымивходами соответственно первого ивторого счетчиков импульсов,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что логарифмический преобразователь содержит повторитель напряжения, два выпрямителя, две КС-цепи, каждая из параллельно соединенных конденсатора ирезистора, третий конденсатор и усилитель, Положительный вход которогоявляется входом логарифмическогопреобразователя и выход которогоподключен через первый выпрямителько входу повторителя напряжения,подсоединенного выходом, являющимсявыходом логарифмического преобразователя, через первую КС-цепь к инверсному входу усилителя, соединенного с его выходом череэ второй выпрямитель, эашунтированный третьимконденсатором, а вход повторителянапряжения соединен через вторуюКС-цепь с общей шиной.1382210 фио 2 Составитель В. Костюхин Техред М.Моргентал Корректор Т. Колб Редактор В. Фельдман Подписное Тирам 483 Заказ 490 ВНИИПИ Государственного комитета по,изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/5