Устройство для регистрации рентгеновского и гамма-излучения в космическом пространстве

(19) (И) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ хо ерв 1ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельство СССР У 537350, кл, С 06 Р,.15/36, 1975.К.М. К 1 еЪевайе 1 ега 1. ТЬе РопеегЧепце ОгЫгег Савва Вцгвг Вейесйог.,1 ЕЕЕ Тгап. оп Оеовсх апй КешоТе Зеп".вопя Ч.О.Е.-18, 1(9 1, 1.980, р. 76. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯВ КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ, содержащее последовательно соединенныедетектор, первый двоичный счетчик,блок памяти, соединенный выходомс информационным входом ключа, выход которого подключен к выходу устройства, а выход детектора соединенс первым входом второго двоичногосчетчика, вйход которого подключенк первому входу порогового. элемента9, второй вход - к первому выходутаймера, подсоединенного своим вторым выходом к второму входу первогодвоичного счетчика и третьим выходомк первому входу формирователя поро-,га, выход которого соединен с вторым .входом порогового элемента, подклю.ченного своим выходом к управляющему входу ключа, о т л и ч а ю щ е .е" с я тем, что,. с целью повышения достоверности регистрации, в него введены компаратор, инвертор, блок управления, два мультиплексора, регистр, стековый регистр, сумматор, выход которого:подключен к второму входу формирователя порога и первый в д - к выходу стекового регистра, п ому входу компаратора, первого и второго мультиплексоров, первый мультиплексор подсоединен своим вторым входом к.выходу второго двоичного счетчика и выходом - к второму входу компаратора и второму входу второго мультиплексора, выход которого соединен с входом стекового регистра, при этом второй выход таймера соединен с первым входом блока управления, третий выход таймерас вторым входом блока управления, с вторыми входами регистра и стекового регистра, третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к выходу компаратора н второму входу формирователя порога, соединенному с управляющим входом устройства, первый выход блока управления соединен с третьим входом первого мультйплексора и через инвертор ,с третьим входом второго мультиплексора,. а второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к третьему входу регистра, третьему входу атекового ,регистра и второму входу сумматора.Изобретение относится к областиизмерения ядерных излучений, и можетбыть использовано при измеренииплотности потока ионизирующего излучения в космическом пространстве.Известно устройство для определе"ния среднего значения результатов измерений, содержащее блок преобразова"ния входной информации, блоки.усреднения по модулю два, элементы И,блок управления, блок памяти, счетчики и элементы ИЛИ.Недостатком данного устройстваявляется невысокая устойчивость к 15аномальным измерениям, вызванным либо наличием необнаруженньсх всплесковизлучения, либо наличием аппаратурных сбоев.Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам идостигаемому результату является устройство для обнаружения всплесковжесткого рентгеновского излучения,содержащее детектор излучения, три 25счетчика импульсов, таймер, пороговыйэлемент, формирователь порогового.уровня, блок памяти иключ на основетриггера, В этом устройстве второйсчетчик считает импульсы, поступающие 30с детектора, за интервал времени,определяемый таймером и равный, на-.пример, 1 б с. При поступлении импульса на второй вход второго счетчикаего показания поступают на входформирователя порога, который приводит (нормализует) их к меньшему интервалу. времени, определяемому выходными импульсами с третьего выходатаймера, например, 0,25 с.и формирует 40значение порога, которое устанавливается на выходе формирователя порогапо импульсу, поступающему.с таймерачерез 1 б с,Недостатком данного устройства является невысокая достоверность регистрации.,Это обусловлено тем, что в реальных условиях работы в космическом пространстве на детектор излучения вместе с фоновым излучением поступает излучение, обусловленное действием необнаруженных слабых всплесков излучения. При принятом способе под. 55 счета фоновых импульсов и формировании порогового значения, средняя частота фоновых импульсов оказывается завышенной, и завышенным оказывается значение порога обнаружения. Это приводит к тому, что вероятность правильного обнаружения слабых, всплесков излучения уменьшается. С другой стороны, при работе в экстремальных условиях, возможны аппаратурные сбои,приводящие к тому, что часть импульсов, обусловленных действием фоновогоизлучения, может быть не зарегистрирована детектором, В этом случаесредняя частота фоновых импульсов изначение порога обнаружения окажутсязаниженными, что приведет к увеличению вероятности ложного (за счет флуктуации фонового потока) обйаружения всплесков .Цель изобретения - повышение достоверности регистрации всплесков рентгеновского и гамма-излучения вкосмическом пространстве.Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные детектор, первый двоичный счетчик, блокпамяти, соединенный выходом с информационным входом ключа, вьосод которого подключен к выходу устройства,а вьвсод детектора соединен с первымвходом второго двоичного счетчика,выход которого. подключен к первомувходу порогового элемента И, второйвход - к первому выходу таймера, под"соединенного своим вторым выходом квторому входу первого двоичного счет"чика и третьим выходом к,первомувходу формирователя порога, выход которого соединен с вторым входом порогового элемента, подключенного своимвьпсодом к управляющему входу ключа,введены компаратор, инвертор, блокуправления, два мультиплексора, регистр, стековый регистр, сумматор,выход которого нодключенк второмувходу формирователя порога и первыйвход - к выходу стекового регистра,первому Входу компаратора, первогои второго мультиплексора, первыймультиплексор подсоединен своим вторым входом к выходу второго двоичногосчетчика и выходом - к второму входукомпаратора и второму входу второгомультиплексора,. выход которого соединен с входом стекового регистра, приэтом второй выход таймера соединенс первым входом блока управления,третий выход 1;таймера - с вторым входом блока управления, с вторыми входами регистра и стекового регистра,5 11010третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно квыходу компаратора и второму входуформирователя порога, соединенномус управляющим входом устройства, первый выход блока управления соедйненс третьим входом первого мультиплексора и через инвертор " с третьимвходом-второго мультиплексора а 10втррой, третий и четвертый выходыблока .управления подключены соответственно к третьему входу регистра,третьему входу стекового регистраи второму входу сумматора, .На фиг. 1 йриведена блок-схемаустройства для регистрации всплесковрентгеновского и гамма-излучения; нафиг. 2 - функциональная схема блокауправления; на фиг, Э - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство (фиг. 1) содержит детектор излучения 1, двоичные счетчики 2 и 3, таймер 4, блок управления5, регистр 6, стековый регистр 7,25формирователь порога 8, пороговыйэлемент 9, мультиплексор 10, блокпамяти 11, компаратор 12, мультиплексор 13, сумматор 14, .инвертор 15 иключ 16. Блок управления 5 имеет 30 входы 17-20 и выходы 21-24.Блок управления 5 содержит (фиг.2)счетчик 25 с коэффициентом пересчета, равным и (где и - число измерений),элемент И 26, генератор импульсов 27,элемент задержки 28-Р-триггер 29; . элементы И 30 и 31, счетчик 32 с коэффициентом пересчета, равным и, инвертор 33, элемент ИЛИ 34, компараторы 35 и 36, элемент Исключающее 40ИЗЖ" 37, элемент И 38.На фиг.,3 позициями 39-47 обозйачены последовательности импульсовна выходах блоков устройства. 45Выход детектора 1 соединен (фиг.1)с первым входом двоичного счетчика2 и первым входом. двоичного счетчика3. Первый выход таймера 4 соединен свторым входом двоичного счетчика 2 50второй выход таймера 4 соединен свторым входом двоичного счетчика 3и вторым входом 18 блока управления5, третий выход таймера 4 соединенс первым входом и блока управления5, вторым входом регистра 6, вторымвходом стекового регистра 7 и вторымвходом формирователя порога 8. Выход .двоичного счетчика 3 соединен с пер 08 6вым входом порогового элемента 9 и первым входом мультиплексора 10.Выход двоичного счетчика 2 соединен с входом блока памяти 7. Второй вход мультиплексора 1 О соединен с вторым входом компаратора 12, вторым входом мультиплексора 13, выходом сте кового регистра 7 и первым входом сумматора 14, Третий (управляющий) вход мультиплексора 10, соединен с входом инвертора 15 и первым выходом.21 блока управления 5, а выход мультиплексора 10 -. с первым входом регистра 6. Третий вход регистра 6 соединен с вторым выходом 22 блока уп- равления 5, а выход - с первым входом мультиплексора 13 и первым входом компаратора 12, Третий вход 19 блока управления 5 соединен с выходом компаратора 12, третий выход 23 с третьим выходом стекового регистра 7, четвертый выход 24 - с вторым входом сумматора 14, четвертый вход 20 - с третьим входом формирователя порога 8 и с управляющим входом устройства. Выход инвертора 15 соединен с третьим управляющим) входом мультиплексора 13, выход которого соединен с первым входом стекового регистра 7. Выход блока памяти 11 соединен с информацйонным входом ключа 16, выход которого подключен к выходу устройства, а управляющий вход ключа 6 соединен с выходом порогового элемента 9, Второй вход порогового элемента 9 соединен с выходом формирователя порога 8, первый вход которого соединен с выходом сумматора 14.Работает устройство следующим образом Детектор излучения 1 преобразует рентгеновское и гамма-излучение в поток электрических импульсов, поступающий на входы двоичных счетчиков 2 и 3. На второй вход двоичного счетчика 2 с первого выхода таймера 4 поступают импульсы с периодом, равным, например, 0,0156 с, по которым на выходе двоичного счетчика 2 устанавливаются показания, равные числу импульсов, поступивших с выхода детектора излучения 1 на первый вход двоичного счетчика 3 за интервал времени, определяемый периодом следования импульсов с второго выхода таймера 4 и равный, например, 0,25 с. Эти показания (измерения) поступаютна первый вход порогового блока 9 ипервый вход мультиплексора 10,Начало измерения потока фоновогоизлучения определяется временнымположением импульса, поступающего стретьего выхода таймера 4. По этомуимпульсу обнуляются показания регистра 6 и стекового регистра 7. На управляющем входе мультиплексора 10 10устанавливается напряжение, пропускающее код с,:первого входа мультиплексора 10 и выхода двоичного счет-чика 3 ня выход мультиплексора 1 0 и,следовательно, на вход регистра 6, 15На управляющем,входе мультиплексора13 устанавливается напряжение, пропус"кающее код с второго. входа мультиплексора и, следовательно, с выходастекового регистра 7 на выход мультиплексора 13 и, следовательно, навход стекового регистра 7.С приходом импульса с второго выхода таймера 4 блок управления 5 вырабатывает на втором выходе 22 импульс, эаписьвяющий код с выходавторого двоичного счетчика 3 (первоеизмерение Х и на фиг. 3, поэ. 42)в регистре б. Значение записанногокода с выхода регистра 6 подается 30на один иэ входов компаратора 12,на второй вход которого поступаетнулавой.код с выхода стекового регистра 7.Если значение первого измерения35 Х (поэ. 42 фиг. 3) отлично от нулевого, срабатывает компаратор 12, и на его выходе появляется перепад на-, пряжения, поступающий на третий вход 19 блока управлений 5. Блок управления 5 вырабатывает на первом выходе 21 напряжение, которое, поступая ня третий (управляющий) вход мультиплексора 1 0 ) подключает Второй Вход мул ь 4 типлексора 10 к его выходу и, поступая через инвертор 15 на третий (управляющий) вход мультиплексора 13, к подключает первый вход мультиплексора 13 к его выходу. Затем блок управ 50лений 5 вырабатывает импульс по вто-, рому и третьему выходам 22 и 23, которые, поступай на третьи (тактовые) входы регистра 7, выэьвают перемеще 41ние информации (измерения Х) иэ регистра 6 в первую ячейку стекового55 регистра 7. В регистре 6 зяписьвается нулевой код, поступивший с выхода стекового регистра 7 через второй вход мультиплексора 10. В регистре6 и в последней ячейке стековогорегистра 7 окажутся нулевые значения.Компаратор 12 возвращается в исходноесостояние, и по отрицательному перепаду напряженйя на его выходе, поступающему на третий вход 19.блока управления 5, последнее вырабатывает напряжение на первом выходе 20, кото" рое, поступая на третий (управляющий)вход мультиплексора 10, подключает:его первый вход к его выходу. Этоженапряжение поступает через инвертор15 на третий вход мультиплексора.13,и подключает второйвход мультиплек"сора 13 к его выходу, Этим обеспечи"вается попклМаение выхода стековогорегистра 7 к его входу, Затем блокуправлейия 5 вырабатывает на .третьемвыходе 23 имвульсов, продвигающихзначение измерения Х (поз, 42,фиг, 3) в последнююячейку стековогоре 1 истра 7.Спустя йекотарое время на выходе, двоичного. счетчика 3 образуетсй следующеезначение,Х, (поз. 42 фиг. 3), которое тактовьщ импульсом, посту- пающим с второго вьщода. таймера 4, записывается через первый вход Мудьтиплексора 10 в регистр 6, Цосле этого компаратор"12 сравнивает значение.измерения Х, хранящееся в последнейячейке стекового регистра 7, сб значением Х, записанным в регистре 6,Если:Х,сХ ,то процесс записи из-, мерения Х в стековый регистр 7 ана-.логичен описанному. После последовательности нз и тактовых импульсов, поступивших на третий вход стекового регистра 7 с третьего выхода 23 блока управления 5, информация в стеко" вом регистре 7 расположится следующим .образом," в последней и-ой ячейке стекового регистра 7,запишется значение Х , в предпоследйей (и)-ой. ячейке - значение Х в остальиьх ячейках - нулевые значения.Если Х Х, то компаратор. 12 не срабатьвает, и тактовым импульсом с второго выхода 22 блока управления 5 значение Х через второй вход мультиплексора 13 записывается в первую ячейку стекового регистра 7В последней ячейке стекового регистРа 7 окажутся нулевые значения, и процесс, записи значения Х в стеко" вый регистр 7 будет аналогичен описанному процессу записи значения Х,(2) Использование изобретения обесйечивает повышение. достоверности регистрации за счет того, что средняя частота фоновых импульсов измеряется , более точно и более точно устанавливается пороговое значение, что позволяет повысить вероятность правильного обнаружения всплеска (приблизительно в 4 раза).и стабилизировать вероятность ложного обнаружения всплеска. Это в свою очередь привело к увеличению чувствительности устройства за счет обнаружения более слабых всплесков излучения):и, следователь-. но, к экономии веса детектора, по" скольку чувствительность устройства определяется в основном активной площадью поверхности детектора. 9 1.1 010В этом случае после и тактовых импульсов, поступивших на третий входстекового регистра 7, информация внем распределится следующим образуйв и-ой ячейке значение Х 1, в (и)-ойячейке - значение Х, в остальныхячейках - нулевые значения,После записи, значения Хя блок управления 5 вырабатывает и импульсовна третьем выходе 23, которые, посту-пают на третий вход стекового регистра 7. Одновременно с этим на четвер"том выходе 24 блока управления 5 вырабатываются импульсы, поступающие 15на второй вход сумматора 14. Их общеечисло равно и (где 1 - число вдвоичном коде, поступающее на входустройства) причем 1 импульсов в начале и в конце импульсной последовательности не вырабатываются, По импульсам, поступающим на второй входсумматора 14, в нем происходит суммирование значений, записанных в стековом регистре 725Значение этой суммы поступает напервый вход формирователя порога 8;который вырабатывает пороговое зйаче.ние согласно следующему выражению:Б 8. 30Ь - +Х, р. (1)где Х - процентная точка нормаль(,.ного распределения, определяющая вероятность ложногообнаружения всплеска; . З 58 - значение суммы на выходе. сумматора 14.Значение порога, записанное в буфферный регистр формирователя порога8 импульсом, поступившим по третьему 40входу формирователя порога 8, поступает на второй вход порогового элемента 9.Если текущее значение измеренияс выхода.двоичнога счетчика 3, посту пающее на первый вход порогового эле;мента 9, превышает пороговое значение Ь, пороговшй элемент 9 вырабатывает перепад напряжения, поступающий на управляющий вход ключа 16 и открывающий его. Информация с выхода блока памяти 11 через открытый ключ 16 поступает на выход устройства, что свидетельствует о регистрации всплеска.Таким образом, в устройстве реализована о-усеченная статистика Тычки, имеющая вид и+ОХ-( Х;) /(п),-Е+1где Х. - вариационный .ряд, составленный по результатам измерений, причем Х с Х 6 с-Ха,л .а положительный эффект. достигается за счет того, что отбрасывается некоторое количество измерений, значение которых может быть вызвано либо необнаруженными всплесками излучения, либо аппаратурными, сбоями.3101008 к л К Ленина ектор Те Редак юкова ед ственн 1130го 5,"Патент", г. Ужгород,Гагарина, 1 О кий еп водст и да Заказ 826 ВНИИПИ Го е эС и аж 483 Подписноеомитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР осква, Ж, Раушская наб д. 4/5