Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике и устройство для его осуществления

по делам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 300182, бюллетень Юо 4 Дата опубликования описания 30,01. 82(72) Авторы изобретения ИностранцыХейкки Йоханнес Сипиля и Эркки Сакари (Финляндия) ностранная фир"Очтокумпу ОЙ"Финляндия) а аявитЕ СПОСОБ УИЕНЬ 111 ЕНИЯ ЭФФЕКТА СТЕНКИВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОМ СЧЕТЧИКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2импульсов которог е граничное знакоп ния заряд чем задан мень ени о" т Изобретение относится к способу ньшения эффекта стенки в пропорнальном счетчике .и к устройству его осуществления и может найти применение при регистрации рентгеновского излучения.Известен способ уменьшения влияния фоновой радиации при регистрации рентгеновского излучения Г 11 .Однако для осуществления способа требуются детекторы со сложной конструкцией,Известен способ уменьшения фонвой радиации в пропорциональном счечике, вызванной гамма-лучами при регистрации рентгеновского излучения,путем анализа времени накоплениязаряда импульса пропорциональногосчетчика, заключающийся в том, чтоизмеряют время накопления зарядаимпульса пропорционального счетчика,затем сравнивают полученную величинус заданным граничным значением, послесравнения, дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время В известном способе при измерении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсыпоследнего усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и од"нократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с ну левой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорциональиого счетчика.Известно устройство для осуществления известного способа, содержащее пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа временинарастания включающий блок формиро)вания сигнала, пропорциональноговремени накопления заряда импульса902 б 7пропорционального счетчика, и логический блок, амплитудный анализатор,выход пропорционального счетчика сое"динен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом канала анализа времени нарастания, выход которого соеди.нен со входом совпадения амплитудногоанализатора, информационный вход ко"торого соединен с выходом канала из Омерения энергии,При использовании известного способа исключаются из анализа толькоте импульсы. пропорционального состояния, которые образовались при поглощении рентгеновского кванта вблизи стенок пропорционального счетчика,Радиальная порция места поглощения рентгеновского кванта определя- оется по времени накопления зарядаимпульса пропорционального счетчикаили, соответственно, по времени нарастания импульса пропорционального счетчика Г 2). 25Недостатком известного способаявляется то, что при его использовании влияние фоновой радиации, вызванной эффектом стенки, исключается лишь частично. Последнее объясняется тем, что существует 3 определенная вероятность того, что одинрентгеновский квант может вызватьнесколько следов поглощения в разных частях пропорционального счетчика, поскольку при фотоэлектрическом поглощении атом газа может излучать собственные характеристические кванты, которые, в свою очередь,вызывают появление новых следов пог.лощения, Наличие же двух следов поглощения приводит к искажению информации о времени нарастания импульса пропорционального счетчика. 9 4нального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные величины с заданными граничными значениями, посл . сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопле" ния заряда импульсов которого меньше, чем первое заданное граничное значение, и интервал времени между которыми больше, чем второе заданное граничное значение.При измерении времени накоплениязаряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал, пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика,Для формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пропорционального счетчика усиливают в предварительномусилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика.В устройстве для осуществления способа уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике, содержащем пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания, включающий блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, и амплитудный анализатор, выход пропорционального счетчика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока формирования сигнала, пронор50 55 Цель изобретения - повышение эффективности способа уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике.Для достижения поставленной цели в способе уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, вызванного электронной диффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающемся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорциоционального времени накопления заряда импульса пропорциональногосчетчика , канала анализа времени нарастания , введена линия задержки , а в канал анализа временинарастания - блок формирования сигналев, соответствующих граничным значениям,и дискриминаторный блок,входы которого соединены с выходамиблоков формирования сигналов, соответствующих граничным значениям, и свыходом блока формирования сигнала,пропорционального времени накопления заряда импульса пропорциональ5 9026ного счетчика, который соединен совходомблока формирования сигналов,соответствующих граничным значениям, выход дискримкнаторного блокасоединен со входом совпадения амплитудного анализатора, информационныйвход которого соединен через линиюзадержки с выходом канала измерения энергии.,Блок формирования сигнала, пропорционального времени накоплениязаряда импульса пропорциональногосчетчика, содержит последовательносоединенные, два устройства дифференцирования, интегратор и устройство выделения времени пересечениясигнала с нулевой линией.. На фиг, 1 приведена блок-схемаустройства для уменьшения фоновогошума пропорционального счетчика; 20на фиг. 2 - принципиальная схема канала анализа времени нарастания;на фиг. 3 и 4 - диаграммы работыканала анализа времени нарастания;на фиг. 5 - экспериментальные спектры.Устройство для уменьшения фонового шума пропорционального счетчикасодержит пропорциональный счетчик1, предварительный усилитель 2, ка- зонал 3 измерения энергии, канал 4 анализа времени нарастания, включающий блок 5 формирования сигнала,пропорционального времени накоплениязаряда импульса пропорциональногосчетчика, блок 6 формирования сигналов, соответствующих заданным граничным значениям, дискриминаторныйблок 7, линию Я задержки, амплитудный анализатор 9 со входом 10 сов-,падения и информационным входом 11,блок 5 формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, содержит два устройства 5-1 и 5-2дифференцирования, одно устройство5-3 интегрирования и устройство 5-4выделения времени пересечения сигнала с нулевой линией. Выход пропорционального счетчика 1 соединен через предварительный усилитель 2 со входом канала 3 измерения энергии и через последовательно соединенные устройства 5-1- 5-4 со входом блока 6 формирования сигналов, соответствующих заданным граничным значениям, выходы и вход :которого соединены со входами диск 79 6риминаторного блока , выход когорого соединен со входом 1 О совпадения, амплитудного анализатора 9, информационный вход 11 которого соединен через линию 8 задержки с выходом канала измерения энергии,Влияние эффекта стенки в пропорциональном счетчике в предлагаемом способе уменьшается за счет исключенияиз регистрации тех импульсов, интервалы времени между которыми корочезаданного периода ожидания. Этот период, по крайней мере, равен временипрохождения электрона от катода пропорционального счетчика до его анода.Устройство для уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике работает следующим образом.Импульс с выхода пропорционального счетчика 1, пройдя .через предварительный усилитель 2, поступаетв канал 3 измерения энергии и в канал 4анализа времени нарастания,в которомон, пройдя через устройства 5-15-3, преобразуется в биполярныйсигнал, время пересечения с нулевойлинии (1,) которого пропорциональновремени накопления заряда импульса,в устройстве 5-4 формируется сигнал, длительность которого равнаСигнал с выхода устройства 5-4поступает на вход блока 6 формирования граничных значений С и Ф ивход дискриминаторного блока 7, Навыходе дискриминаторного блока появляется сигнал, разрешающий энергетический анализ импульса пропорционального счетчика амплитудным анализаторам 9 только в случае, когда 1 С 1и когда интервал времени между импульсами пропорционального счетчика 1 больше, чемПоскольку информация в канале 4анализа времени нарастания принципиально задержана на период ожида:ния 1 необходимо обеспечить такую1же задержку сигнала в энергетическом канале либо при анализе высотыимпульсов, либо использованием внешней линии 8 задержки.Предусилитель 2, канал 3, линия8 задержки и амплитудный анализатор9 блок-схемы (фиг. 1) могут представлять собой известные, имеющиеся в продаже блоки, например: предусилитель ОВТЕС 109 РС, энергетический канал ОКТЕС 716, линия задержки ИаййЬеу ОИ 006 анализатор высо- т2679 890ты импульсов йо 11 а ( Р 4840 с блокомсовпадения Р 4844.Канал 4 анализа времени нарастания (фиг. 2) функционирует следующим образом,Входное сопротивление канала( 500 Ом) обеспечивается резистором12, Сигнал усиливается в усилителе13, усиление которого определяется резисторами 14 и 15 и равно 1 О,После этого сигнал поступает на цепьконденсатора 16- резистор 17.Усиление усилителя 18 также равно 10и определяется резисторами 19 и 20. Коэффициент усиления усилителя 21 также равен 10 и определяется резистор-.рами 22 и 23,5 1 О 15 сигная, совпадения будет "1", а в противном случае - "0". Двойные следы гасятся, когда переключатель 54 находится в нижнем положении, Если второй импульс пропорционального счетчика поступает для обработки до окончания периода й 2, он вновь перебрасывает первый триггер схемы и продлевает период второго. На выходе О второго О -триггера схемы 53 с приходом переднего фронта синхросигнала появляется "О, который, в свою очередь, через установочный вход первого триггера меняет сигнал на выходе совпадения "0" (фиг. 4).Конденсаторы 55-60 служат для фильтрации опорных и питающих напряжений,20 25 30 35 45 50 55 В данном случае верхняя граничная частота усилителя 21 соответствует одному ВС -интегратору. Конденсаторы24-26 являются стабилизирующими. С помощью резистора 19 напряжение смещения усилителя 21 устанавливается равным нулю. На фиг. За, Зв, 4 а, 4 в показаны формы импульсов в блоке преобразования импульсов,Сигнал передается на компараторы 27 и 28 через разделительные резисторы 29 и ЗО. Диоды 31-34 совместно с цепью - резисторы 35-42, конденсаторы 43 и 44; диоды 45 и 46, создающей опорные напряжения, защищают входы компараторов от слишком больших напряжений. Сигналы на выходах компараторов имеют формы, изображенные на фиг. Зг, Зд, 4 г, 4 д.Передним фронтом импульса на выходе компаратора 27 опрокидывается первый триггер схемы 47Длительность импульса С на выходе этого моностабильного триггера может регулироваться цепочкой: конденсатор 48- резисторы 49 и 50. Первый триггер далее перебрасывает второй триггер, имеющий длительность импульса определяемую конденсатором 51 и резистором 52, Импульсы на выходе первого триггера служат синхросигналами для О -триггера схемы 53. Когда переключатель 54 находится в верхнем положении, исключение двойных следов не происходит. Первый О-триггер устанавливается в состояние "1" такочто информация с О-входа передается на переднем фронте синхросигнала к выходу совпадения. Следовательно, если на выходе компаратора 28 перед1 концом периода гимеется О , т о На Фиг. 5 показан пример влиянияустройства на Фон (энергией, вызвавшей фон,был МОК 1 б, 7 кэВ), облученный источником), На графикеФиг. 5 а показано влияние на Фондискриминации времени нарастания.Измерения производят в первоначальном спектре в течение 1 ч, На графике фиг. 5 б показан спектр, измеренный в течение 18 ч с настройкой на5 ОЕ излучения Гемощностью 5,9 кэВ.Из спектров видно, что отношениесигнал/Фон улучшено примерно в 20раз, значительно улучшена разрешающая способность, что достигаетсяблагодаря исключению неполностью накопленных зарядов по причине большого времени нарастания. Формула изобретения 1. Способ уменьшения эффекта стенки в пропорциональном счетчике путем анализа времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, вызванного электронной диффузией, и интервала времени между импульсами пропорционального счетчика, заключающийся в том, что измеряют время накопления заряда импульса пропорционального счетчика и интервал времени между импульсами пропорционального счетчика и затем сравнивают полученные величины с заданным граничными значейиями , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, после сравнения дискриминируют те импульсы пропорционального счетчика, время накопления заряда импульсов ко9 90267 торого меньше, чем первое заданное граничное значение,и интервал временимежду которыми больше, чем второе заданное граничное значение.2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что при измеении времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика формируют сигнал пропорциональный времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика.3. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что для Формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика, импульсы пронорционального счетчика усиливают в предварительном усилителе и преобразовывают путем двойного дифференцирования и однократного интегрирования в биполярный сигнал, время пересечения с нулевой линией которого пропорционально времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика. 254Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее пропорциональный счетчик, предварительный усилитель, канал измерения энергии, канал анализа времени нарастания, включающий блок Формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика , и амплитудный анализатор, выход пропорционального счет 35 чика соединен через предварительный усилитель со входом канала измерения энергии и со входом блока формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса 91 Опропорционального счетчика, каналаанализа времени нарастания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введена линия задержки, а в канал анали-.за времени нарастания - блок формирования сигналов, соответствующихграничным значениями дискриминаторный блок, входы которого соединены с выходами блоков формированиясигналов, соответствующих граничнымзначениям, и с выходом блока формирования сигнала, пропорциональноговремени накопления заряда импульсапропорционального счетчика, которыйсоединен с входом блока формирова"ния сигналов, соответствующих граничным значениям, выход дискриминаторного блока соединен с входом совпадения амплитудного анализатора,информационный вход которого соединен через линию задержки с выходомканала измерения энергии.5. Устройство по и. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала, пропорционального времени накопления заряда импульса пропорционального счетчика,содержит последовательно соединенные два устройства дифференцирования интегратор и устройство выде 1ления времени пересечения сигналас нулевой линией.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГпЕ В. Я. Асовс 1 ппег-Зле 1Ргосеььеь. Асадеп 1 К Ргеьь, И 1 сЬар 5,975.2. МесЬе 1 ьоп Нагг 1 ь.-йцсеаг1 пьсгцаепь апд ИеЬодь. 971, Ч.96,р. 397-403.9026794Составитель А. Рановдактор С. Оскс ТехредА,Бабинец Корректор М. Шар Заказ 12463/76ВНИИ е С 113035 аб д. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, ПроектнаяФ Тираж 718 Государственногоелам изобретений Москва, Ж, Р ХЬРЯ Подпи митета открыт ская н