Wydział Fizyki I Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza



Pobieranie 12.62 Mb.
Strona82/94
Data27.10.2017
Rozmiar12.62 Mb.
1   ...   78   79   80   81   82   83   84   85   ...   94

Rys. 203. Schemat bipolarnej bramki równoległej [229]

W charakterze klucza SP, zwierającego do masy tor transmisji sygnału informacyj-nego, zastosowano tu równoległą parę tranzystorów komplementarnych T1 i T2. Pełnią one funkcję sterowanych wentyli zwrotnych, odpowiednio dla impulsów polarności dodatniej (T2) i ujemnej (T1). Są one przełączane działaniem prostego stopnia symetryzującego (T3), wymuszanym przez wejściowy impuls bramkujący, przyjmując alternatywne stany: odcię-cia - dla bramki otwartej, oraz nasycenia - dla bramki zamkniętej.


Charakterystyczną cechą bramek równoległych jest przeciwstawna zależność dwóch podstawowych parametrów znamionowych, to jest przesłuchu i piedestału, od wartości rezystancji szeregowej RS. Stąd też, zależnie od wymagań konkretnej aplikacji bramki, wartość RS dobierana jest na drodze kompromisu. Tak na przykład, w typowym przypadku prostej bramki równoległej [295] dla RS = Ro =1k i dynamice impulsów wejściowych rzędu 5 V przesłuch i piedestał kształtują się odpowiednio na poziomie 1% i 2% (tj. 50
i 100 mV)!.

3.5. Ekstrakcja informacji o rodzaju promieniowania

Odpowiedź detektora, jako produkt interakcji promieniowania z medium detekcyjnym, zależy w ogólności (w wymiarze jej wszystkich parametrów deskryptywnych) zarówno od charakterystycznych cech promieniowania jak i własności jego receptora. Formalnie jawi się zatem możliwość realizacji systemu identyfikacji rodzaju promieniowania. Efektem jej praktycznego wykorzystania są dwie grupy metod identyfikacyjnych


1) Metody identyfikacji według kształtu impulsów

2) Zasięgowe metody teleskopowe


Układy pomiarowe należące do pierwszej grupy zwane są dyskryminatorami według kształtu i oznaczane powszechnie, zaczerpniętym z terminologii anglosaskiej, skrótem PSD (Pulse Shape Discriminator). Nazwę identyfikatory cząstek (Particle Identifier) związano natomiast z urządzeniami pracującymi według metod zasięgowych.


3.5.1. Układy dyskryminatorów impulsów według kształtu

Początki tej techniki rozpoznawania rodzaju promieniowania wyznacza praca Wilkinsona [306]. Przedmiotem jej było oryginalne rozwiązanie układu detekcji kierunko-czułej, oparte na koncepcji scyntylatora złożonego (Multiple Phosphor)27). Strukturę takie-go scyntylatora, tworzy - w najprostszym przypadku - kaskada dwu scyntylatorów o róż-nych własnościach fizycznych i parametrach technicznych, a w szczególności o istotnie różnych stałych czasowych wyświetlania. Odpowiedź scyntylatora złożonego zawiera


w konsekwencji dwie składowe: szybką (f ) i wolną (s). Jej kształt, ukazany na rysunku 204, replikowany jest przez prądowy impuls wyjściowy fotopowielacza. Odpowiada on przypadkowi poosiowego (w stosunku do detektora scyntylacyjnego) kierunku promienio-

__________________________________



27) Według propozycji Autora określany mianem „phoswich” (phosphor sandwich)

wania, gdy trajektoria cząstki wzbudzającej przebiega poprzez obydwa scyntylatory skła-dowe. Odpowiedź „wolnego” scyntylatora stanowi wówczas piedestał, na którym osadzo-ny jest smukły impuls (fast spike) generowany w scyntylatorze „szybkim”.



Odpowiednie przetworzenie uzyskanego sygnału pozwala wyodrębnić i porównać obie jego komponenty i uformować sygnał akceptacji względnie wzbronienia rejestracji da-nego zdarzenia. Na rysunku 205 przedstawiono poglądowy schemat blokowy układu Wilkinsona, realizującego takie zadanie. Funkcje poszczególnych bloków układu zilustro-wano uproszczonymi - zawartymi w odnośnych ramkach schematowych - mikroschema-tami. W uzupełnieniu zamieszczono na nim również, istotne dla zrozumienia działania układu, dane techniczne.


Strukturę układu tworzą dwie równoległe gałęzie - górna i dolna, zawierające niemal identyczne, połączone w nieco zmienionej kolejności, bloki funkcjonalne. Są nimi: pełniący funkcję detektora szczytu [155] układ wydłużający (stretcher), filtr dolnoprzepustowy (in-


tegrator), oraz wzmacniacz inwertujący. W torze górnym formowany jest standaryzowany w czasie impuls o pełnej (sumowej) amplitudzie, natomiast w torze dolnym - wobec stłu-mienia składowej „szybkiej” działaniem filtru dolnoprzepustowego - tylko jego składowa „wolna”. Po odpowiednim wzmocnieniu sygnały wyjściowe obu torów porównywane są
w stopniu LTP (long tailed pair). Rezultat porównania w oczywisty sposób zależy od kie-runku promieniowania.
Literatura przedmiotu podaje wiele innych aplikacji metody Wilkinsona. Dla dos-trzeżenia ich różnorodności wystarczy wskazać choćby na dwie publikacje (Nagy i Rázgi [307] oraz Hiramoto i Tanaki [308]), dotyczące implementacji omawianej metody pomia-rowej w skrajnie odległych dziedzinach nauki. Szeroki zakres praktycznych zastosowań
w znacznej mierze wynikał z możliwości syntezy scyntylatora złożonego o celowo formo-wanych własnościach. Scyntylatory takie, na wczesnym etapie ich upowszechnienia, wyko-nywano samodzielnie dla potrzeb prowadzonego eksperymentu; później podjęto ich pro-dukcję seryjną w formie standardowych scyntybloków28) [309], [261]. Na rysunku 206 przedstawiono poglądowo szkic tego typu detektora dedykowanego do pomiarów nisko-energetycznego promieniowania X na wysokoenergetycznym tle gamma.
Podobnie przebiegała droga rozwojowa stowarzyszonych układów elektronicznych. Dobrą ilustracją poszukiwań optymalnych rozwiązań w tym zakresie (zorientowanych n.b.

______________________________



28) Scintiblock – zestaw: scyntylator +fotopowielacz w zamkniętej obudowie.
na potrzeby eksperymentów kosmicznych) jest publikacja S. Wilsona i współpracowników [310].

Spośród zaproponowanych technik rozpoznawania kształtu sygnału na szczególną uwagę zasługują dwie, określane powszechnie (według terminologii angielskiej) odpowied-nio mianem Leading Edge to Crossover oraz Crossover to Crossover. Okazały się one optymalnymi dla struktur „phoswich” złożonych z alkalicznych scyntylatorów halogenko-wych jak np. NaJ(Tl) czy CsJ(Tl). Obie techniki korzystają z napięciowego sygnału uformowanego w procesie kondycjonowania (całkowania) prądowego impulsu fotopo-wielacza w przedwzmaczniaczu ładunkowym. W ten sposób informacja o szybkości spadku intensywności wyświetlania scyntylatora, zawarta w części opadającej „pierwotnego” impulsu prądowego, zostaje przeniesiona do krawędzi wiodącej „wtórnego” impulsu napię-ciowego. Zadanie układu identyfikującego sprowadza się zatem do pomiaru znamionu-jącego parametru czasowego, określającego jednoznacznie stromość czoła tego impulsu.


Na rysunku 207 przedstawiono schemat blokowy bardziej zaawansowanej wersji układu realizującego to zadanie pierwszą techniką. Ukazano na nim również - na użytek ogólnej analizy sygnałowej układu - wejściowy stopień kondycjonujący. W charakterze parametru znamionującego przyjęto tu interwał T oddzielający moment t0 pojawienia się impulsu od momentu przejścia przez zero (zero-crossing time) tz, jego przebiegu uformo-wanego we wzmacniaczu (DDL)29) [6], [311], [312]. Jak pokażemy dalej, jest on ściśle określoną funkcją stałej czasowej narastania czoła impulsu napięciowego.

Właściwy układ rozpoznający tworzą dwie gałęzie równoległe odbierające sygnał ze stopnia kondycjonującego (przedwzmacniacza ładunkowego). Gałąź dolna zawiera dwa bloki funkcjonalne: wzmacniacz formujący DDL oraz detektor przejścia przez zero ZCD. Jej odpowiedzią na sygnał wejściowy jest impuls standardowy, markujący moment przejścia przez zero tz. Podzespoły gałęzi górnej: dyskryminator progowy LED (leading edge discriminator) oraz opóźniająca linia transmisyjna DL3, pełnią funkcję kluczowanego


wzorca parametru znamionującego T, kotwiczonego na współrzędnej t1, zadowalająco bliskiej początku impulsu t0 (współrzędnej czasu zdarzenia). Sygnał wyjściowy tej gałęzi
__________________

29) Double Delay Line Amplifier

stanowi opóźniony o (T-t1) impuls generowany przez dyskryminator progowy. Sygnały wyjściowe obu gałęzi przekazywane są do układu koincydencyjnego, w którym następuje sprawdzenie ich ewentualnej równoczesności. Pozytywny rezultat porównania czasowego daje


w efekcie sygnał akceptacji, zezwalający na rejestrację zdarzenia zgodnie z założonym kryterium selekcji. Opis struktury i funkcjonalności układu uzupełniono poglądowymi diagramami (b) przebiegów czasowych sygnałów w obu jego gałęziach.

Prześledźmy teraz, dla przypomnienia, proces kształtowania sygnału bipolarnego. Dla uproszczenia analizy rozważymy przypadek wymuszenia prostym impulsem prądowym niosącym ładunek Qi o zaniku eksponencjalnym ze stałą czasową i.



(306)


Pobieranie 12.62 Mb.

Share with your friends:
1   ...   78   79   80   81   82   83   84   85   ...   94




©operacji.org 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna
warunków zamówienia
istotnych warunków
przedmiotu zamówienia
wyboru operacji
Specyfikacja istotnych
produktu leczniczego
oceny operacji
rozwoju lokalnego
strategii rozwoju
kierowanego przez
specyfikacja istotnych
Nazwa przedmiotu
Karta oceny
ramach działania
przez społeczno
obszary wiejskie
dofinansowanie projektu
lokalnego kierowanego
Europa inwestująca
Regulamin organizacyjny
przetargu nieograniczonego
kryteria wyboru
Kryteria wyboru
Lokalne kryteria
Zapytanie ofertowe
Informacja prasowa
nazwa produktu
Program nauczania
Instrukcja obsługi
zamówienia publicznego
Komunikat prasowy
programu operacyjnego
udzielenie zamówienia
realizacji operacji
opieki zdrowotnej
przyznanie pomocy
ramach strategii
Karta kwalifikacyjna
oceny zgodno
Specyfikacja techniczna
Instrukcja wypełniania
Wymagania edukacyjne
Regulamin konkursu
lokalnych kryteriów
strategia rozwoju
sprawozdania finansowego
ramach programu
ramach poddziałania
kryteriów wyboru
operacji przez
trybie przetargu