Устройство для исследования параметров потоков частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09 б ПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСНО и 2 о что в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Физико-механический институтАН УССР и Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиволн АН СССР(54)(57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКОВ ЧАСТИЦ, содержащее сцинтиллятор, оптически соединенный с фотоэлектронным умно- жителем, выход которого подключен через иьпульсный усилитель к входам и-канального дифференциального анализатора амплитуд импульсов и интенсиметра, и каналов выделенияспектра, каждый из которых содержит (ш+1)-разрядный пересчетный блок, ш-входовый и (ш+1)-входовый элементы ИЛИ, причем каждый из и выходов дифференциального анализатора амплитуд импульсов соединен с входом пересчетного. блока соответствующего канала выделения спектра, а выходы (ш+1)-входовых элементов ИЛИ являются выходами измерения спектра устройства в целом, узел распознавания микровсплесков, содержащий управляемый одновибратор, счетчик и выходную схему И, причем управляющий вход управляемого одно-, . вибратора соединен с выходом интенсиметра, два входа выходной,.схемы И соединены с вьходами управляемого одновибратора и счетчика, а ее выход является выходом узла распознавания 351) 0 01 Т 1/16; 0 01,1080096 узел распознавания микровсплескондополнительно введены формирователипереднего и задгего фронтов, триггер, дополнительный элемент И, элементы ЗАПРЕТ и ИЛИ, причем выход того порогоного устройства, котороеопределяет среднюю интенсивность процесса для канала, в котором распознаются микровсплески, соединен свходами формирователя заднего фронта и дополнительного элемента И узла распознавания микровсплесков, свторым входом последнего соединенвыход дифференциального анализатора, соответстнующий каналу, в котором распознаются микровсплески, выход формирователя заднего фронта со 1Изобретение относится к ядерной радиоэлектронике и, в частности, предназначено для исследования тормозного рентгеновского. излучения аэроральных частиц в верхних слоях атмосферы в экспериментах по изучению магнитосферно-ионосферных связейа именно энергетического спектра частиц, интенсивности,и микро- всплесков (к ним относят резкое более чем в 3 раза - увеличение,интенс.:вности потока).Известна спектрометрическая система, содержащая усилитель, дискриминатор, счетное устройство, ампли- тудныУ анализатор импульсов, каждый из каналов которого пропускает на счетчик только импульсы с выбранным интервалом амплитуд. Такая система позволяет регистрировать спектр и интенсивность излучения, испускаемые различными изотопами 1. Однако укаэанная система не позволяет измерять микровсплески, что у меньшает ее функциональные возможности.Известен прибор для анализа спектра и для регистрации. импульсов, обусловленных радиоактивностью в детекторе излучений, содержащий несколько дискриминаторов, работающих в определенной области амплитуд, и устройство, индицирующее спектральное распределение энергий этих импульсов. Встроенные счетчики производят подсчет количества импульсов в некоторых заданных областях изменения амплитуд 2 (.Однако указанный прибор не позволяет исследовать микровсплески излучения.Наиболее близким к изобретению.по технической сущности. является устройство для измерения параметров потоединен с нулевым входом триггера ивходом сброса счетчика, единичныйвход триггера соединен через формирователь переднего фронта с выходомодновибратора, выход триггера соединен с запрещающим входом элементаЗАПРЕТ узла распознавания микронсплесков, прямой вход которого соединенс выходом дополнительного элемента Иэтого же узла и сигнальным входомсчетчика, а выход указанного элемента ЗАПРЕТ соединен с одним из входов элемента ИЛИ узла распознаваниямикровсплескон, второй вход которогосоединен с выходом счетчика, а ныходсоединен с входом запуска одновибратора. ков энергичных частиц, содержащеесцинтиллятор, оптически. соединенныйс фотоэлектронным умножителем (ФЭУ),выход которого, подключен через им .пульсный усилитель к входам и-канального дифференциального анализатораамплитуд импульсов и интенсиметра,и каналов выделения спектра, каждыйиз которых содержит (в+1)-разрядный 0 пересчетный блок, щ-нходоный и (в+1.)- входовый элементы ИЛИ, причем каждыйиз и выходов дифференциального анализатора амплитуд импульсов соединенс входом пересчетного блока соответ стнующего канала ныделения спектра,а выходы (в+1)-входовых элементов ИЛИявляются выходами измерения спектраустройства в целом, узел распознавания микровсплесков, содержащий управляемый одновибратор, счетчик и выход ную схему И, причем управляющий входуправляемого однонибратора соединенс выходом интенсиметра, два входа:выходной схемы И соединены с выходами, управляемого однонибратора и счетчи ка, а ее выход является выходом узлараспознавания микровсплесков устройства в целом. Это устройство содержиттакже в каждом .канале преобразователь числа импульсов в аналог, одно вибратор и схему И, а также временноеустройство, канальные блоки отношений, коммутатор, состоящий иэ генератора импульсовэлементов И и ИЛИ,формирователя реперного сигнала спек- Я г5 тра формирователь реперного сигналадисперсии, и+1 ключевых элементов ивыходных элементов ИЛИ. Укаэанноеустройство позволяет исследовать илиспектр тормозного рентгеновского излучения энергичных частиц при отаут ствии .микровсплесков или микровспле, "ки, а также вычислять отношения вепичин потоков по энергетическим каналам 33.10 15 20 25 блок, в- входовый и (в+1)-входовый элементы ИЛИ, причем каждый из и вы ходов дифференциального анализатора пересчетного блока соответствующегоканала выделения спектра, а выходы(в+1)-входовых элементов ИЛИ являются выходами измерения спектра устрой ства в целом, узел распознавания микровсплесков, содержащий управляемыйодновибратор, счетчик и выходнуюсхему И, причем управляющий вход управляемого одновибратора соединен с 40выходом интенсиметра, два входа выходной схемы И соединены с выходамиуправляемого одновибратора исчетчика, а ее выход является выходом узла раепознавания микровсплесков уст 50 Однако это устройство не позволяет одновременно исследовать спектр. и микровсплески при их появлении, а также изменять разрешающую способность измерения в реальном времени спектра и микровсплесков при заданной пропускной способности канала связи, что ограничивает область применения устройства.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения адаптивного изменения разрешающей способнос-ти при исследовании в реальном времени микровсплесков и энергетического спектра потока частиц при заданной пропускной способности каналасвязи. Поставленная цель достигается тем,что в устройство для исследования параметров потоков частиц, содержащее сцинтиллятор, оптически соединенный с фотоэлектронным умножителем, выход которого подключен через импульсныйусилитель к входам и-канального дифференциального анализатора амплитудимпульсов и интенсиметра, и каналоввыделения спектра, каждый из которых содержит (в+1)-разрядный пересчетный амплитуд импульсов соединен с входом ройства в целом, введены в элементов И и элемент ЗАПРЕТ в каждом каналеизмерения спектра и узел выделенияуровней интенсивности,.причем в каждом канале измерения спектра выходнулевого разряда (в+1)-разрядного пересчетного блока соединен с прямымвходом элемента ЗАПРЕТ, запрещающийвход которого соединен с выходомш-входового элемента ИЛИ, а выход -с одним из входов (в+1)-входовогоэлемента ИЛИ, каждый из п выходовстарших разрядов (щ+1)-разрядногопересчетного блока соединен с первымвходом соответствующего элемента И,вторые входы которых соединены с соответствующими входами ю-разрядногоэлемента ИЛИ, а выходы - с остальнымивходами (щ+1)-входового элемента ИЛИ.Кроме того, узел выделения уровнейинтенсивности содержит щ пороговых65 устройств и блок выделения высшего дискретного уровня интенсивности, причем сигнальные входы всех в пороговых устройств соединены с выходом интенсиметра, на пороговые входы подаются соответствующие пороговые сигналы, выход каждого из пороговых устройств соединен с соответствующим входом блока выделения высшего дискретного уровня интенсивности,в выходов которого дополнительно соединены с соответствующими входами щ-входовых элементов ИЛИ во всех каналах измерения спектра.Помимо этого, в узел распознавания микровсплесков дополнительно введены формирователи переднего и заднего фронтов, триггер, дополнительный элемент И, элементы ЗАПРЕТ и ИЛИ, причем выход того порогового устройства, которое определяет среднюю интенсивность процесса для канала, в котором распознаются микровсплески, соединен с входами формирователя заднего фронта и дополнительного элемента И узла распознавания микровсплесков, с вторым входом последнего соединен выход дифференциального анализатора, соответствующий каналу, в котором распознаются микровсплески, выход формирователя заднего фронта соединен с нулевым входом триггера и входом сброса счетчика, единичный вход триггера соединен через формирователь переднего фронта с выходом одновибратора, выход триггера соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ узла распознавания микровсплесков,прямой вход которого соединен с выходом дополнительного элемента И этого же узла и сигнальным входом счетчика, а выход указанного элемента запрет соединен с одним из входов элемента ИЛИ узла распознавания микровсплесков, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход соединен с входом запуска одновибратора.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для исследования параметров потоков частиц.Устройство содержит сцинтиллятор 1, фотоэлектронный умножитель 2, импульсный усилитель 3, и -канальный дифференциальный анализатор 4 амплитуд импульсов с и выходами 4.1-4.и, каналы измерения спектра 5.1-5.п, в каждом из которых имеется пересче,тный блок б с выходами б,О-б,.щ, элементы И 7.1-7 щ, элемент ЗАПРЕТ 8, элемент ИЛИ 9 с в+1 входами 91- 9.(в+1), элемент ИЛИ 10 с й входами, интенсиметр 11, узел 12 выделения уровней интенсивности, пороговые устройства 13.1-13.щ, блок 14 выделения высшего дискретного уровня интенсивности с выходами 14.1-14,й, а также узел 15 распознавания микровсплесков. В составе последнего содержатся фор 1080096ирователь 16 заднего фронта, триггер 17, элемент ЗАПРЕТ 18, дополнительный элемент И 19, счетчик 20, элемент ИЛИ 21, управляемый одновибратор 22, формирователь 23 переднего фронта, выходной элемент И 24.Сцинтиллятор 1 оптически соединен с Фотоэлектронным умножителем 2, выход которого через импульсный усилитель 3 подключен к входам анализатора 4 импульсов и интенсиметра 11. Каждый выход анализатора 4 импульсов соединен с входом пересчетного бло 10 ка 6 соответствующего канала 5. Выхователя 16 и одним из входов элементаИ 19. Выходы блока 14 являются дискретными выходами определения интенсивности устройства в целом и соединены сфвторыми входами элементо И7.1-7.ш и входами элементов ИЛИ 10всех каналов. Выход 4.г блока 4 до 40 полнительно соединен с вторым входомэлемента И 19. Выход формирователя16 соединен с нулевым. входом триггера 17 и входом элемента 18, прямойвход которого соединен с выходомэлемента 19 и сигнальным входом счетчика 20, выходы элемента 18 и счетчика 20 соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход счетчика 20, крометого, соединен с вторым входом элемента И 24, выход элемента 21 соединен с входом запуска одновибратора22. Выход посЛеднего соединенпервым входом элемента 24 и входом Формирователя 23, выход которого соединен с единичным входом триггера 17Выход элемента 24 является выходомузла распознавания микровсплесков 45 50 55 60 65 в г-м энергетическом канале. Устройство для исследования параметров потоков частиц работает следующим образом. Сцинтиллятор 1 преобразует тор.мозное рентгеновское излучение пото ды 6.1-6.в каждого блока 6 соединеныс одними из входов соответствующих 15элементов И 7.1-7,щ, а выход 6.0с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 8,запрещающий вход которого соединенс выходом элемента ИЛИ 10 данногоканала. Выходы элементов И 7.1-7.щи ЗАПРЕТ 8 соединены с в+1 входамиэлемента ИЛИ 9. Выход этого элемен-та является выходом соответствующего канала измерения спектра устройства в целом. Выход интенсиметра 11соединен с сигнальными входами пороговых устройств 13.1-13,щ и одновибратора 22, На пороговые входыустройств 13 подаются пороговые напряжения 0 1 в О , Выходы всех пороговых устройств соединены с входамиблока 14, а выход порогового устройства 13.1, которое определяет среднюю интенсивность процесса для г-гоканала, в котором распознаются микровсплески; соединен с входом Формиро ка аэроральных частиц в световыевспышки, которые далее преобразуются Фотоэлектронным умножителем 2 вэлектрические импульсы, амплитудакоторых пропорциональна энергии частиц, Указанные импульсы усиливаютсяблоком 3 и поступают на в-канальный диФференциальный анализатор 4 амплитуд импульсов и интенсиметр 11. Выходное аналоговое напряжениепоследнего пцрпорционально числу импульсов на заданном интервале времени, т,е. средней интенсивности потока 3 (С) на этом интервале. С выходов анализатора 4 селектированныепо амплитудам импульсы поступают навходы пересчетных блоков 6 каналов5.1-5.п измерения спектра. Блоки 6производят следящую компрессию сигнала: на их выходах, соответствующих отдельным разрядам счетчика, каждый импульс появляется лишь после поступления соответствующего количества импульсов на вход блока. Сигнал 01 блока 11 поступает на блоки 13,1-13.в с порогами Оп -Н,. На выходе 13,1, 1 е 1,щ 3 блока 13 при 01) Одпоявляется заданный уровень йапряжения 01, который сохраняется на всем протяжении времени превышения величиной Б уровня При Н( Она выходе блока 13. напряжение равно О. Блок 14 передает на соответствующий свой выход выходной сигнал порогового устройства13,1, для которого 01 е ОН д+1На остальных выходах блока 14 сигналравен О. При О 1 ( О на всех выходахблока 14 величины сйгналов равны О,из-за чего и на вторых входах элементов И 7 и на запрещающих входах элементов ЗАПРЕТ 8 всех каналов 5 величины сигналов также равны О, вследствие чего через элементы ИЛИ 9 данного канала на выход измерения спектра устройства поступают лишь сигналы О от наинизшего из заданных разрядов 6.0 пересчетного блока 6. Вслучае 01 Ю 0 0;+1 с 1-го выходаблока 14 отличный от нуля сигнал поступает на второй вход канального элемента И 7.1, подготавливая последний для пропускания импульса от 1-го разряда блока 6 через элемент ИЛИ 9 на выход, при этом сигнал 03 через элемент ИЛИ 10 каждого канала поступает на запрещающий вход элемента 8, предотвращая тем самым прохождение сигнала Нб на выход данного канала. Таким образом, осуществляется адаптивное изменение коэффициента пересчета к блока 6 в зависимости от пределов, в которых находится ЛС, что необходимо дляпредотвращения,перегрузки канала связи (для согласования его пропускной. способности) при высоких . интенсивностях процесса и обеспечения режима рвального времени. Благ; -