2.6.10 Схемы совпадений и антисовпадений

Нередко встречается необходимость регистрировать только те импульсы, которые встречаются одновременно (точнее – в течение разрешенного промежутка времени) в двух или более детекторах излучения. В других случаях целесообразно регистрировать только те импульсы, которые появляются не одновременно в двух и более детекторах. Для решения этих задач применяются схемы совпадений или антисовпадений.

Схема совпадения. Это – устройство ядерной электроники, создающее выходной электрический сигнал при одновременном наличии на его входах двух или более импульсов. В общем, схема совпадений является нелинейной схемой пропускания, она выделена в связи с тем, что служит для работы с импульсами от детекторов ядерных излучений, имеющих разброс по амплитуде и статистическими распределениями во времени. Простейшая схема совпадений имеет два входа, если на оба входа импульсы поступают одновременно, то появляется импульс на выходе схем, точнее – речь идет об импульсе необходимых масштабов на выходе. Импульсы регистрируются как одновременные, если промежуток времени соответствующими точками импульсов меньше t - разрешающего времени схемы совпадений. При помощи быстродействующего детектора, например, сцинтилляционного счетчика и усилителя, можно получить разрешающее время малой величины, порядка 10^-9 с.

Пример схемы совпадений показан на рис. 47.

Рис. 47 Схема совпадений Росси

На рис. 47 показана схема с двумя лампами Л1, Л2. В исходном состоянии обе они проводят ток, в каждой из них он равен i , падение напряжение на общей анодной нагрузке равно 2Ri. Входной сигнал имеет вид отрицательного импульса. Одиночный отрицательный импульс уменьшает ток в одной из ламп и снижает падение напряжение на сопротивлении R. Если отрицательные импульсы появляются одновременно на обоих входах, то произойдет значительно большее изменение падения напряжения на сопротивлении R и возникнет больший положительный импульс. Если за приведенной схемой поставить дискриминатор, пропускающий входные импульсы, возникающие при их совпадении, но отключающий одиночные импульсы, то будут регистрироваться только случаи совпадений. На рис. 48 показана схема близкая к описанной, но здесь электромеханический счетчик М регистрирует импульсы, когда на сетку лампы Л3 поступит сигнал с напряжением большим - Uc, а это происходит когда счетчики одновременно регистрируют частицы.

Рис. 48 Пример схемы совпадений

Схема антисовпадений. Схема антисовпадений – это система, также состоящая из счетчиков ионизирующих частиц и электронной схемы. Схема регистрирует сигналы от одной определенной группы счетчиков, возникающие одновременно с точностью t и при отсутствии сигналов в другой группе счетчиков. Пример схемы антисовпадений показан на рис. 49. Она получена из схемы совпадений приведенной на рис. 47 путем добавления лампы Л4. Работает схема следующим образом. Если через счетчики I, II проходит частица (2), то лампы Л1, Л4 закрываются, а лампа Л2 открывается. В связи с этим потенциал в точке А изменится незначительно и его будет недостаточно для открытия лампы Л3, счетчик М не работает. Если частица (1) проходит только через, например, верхний счетчик, то лампа Л1 закроется и в точке А резко возрастет потенциал. Через конденсатор С3 положительный импульс передается на управляющую сетку лампы Л3, по лампе потечет ток, и счетчик М зарегистрирует импульс.

Рис. 49 Пример схемы антисовпадений