ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Совокупность методов яд. физики, в к-рых используются электронные приборы для регистрации, преобразования и обработки информации, поступающей от детекторов ч-ц. Малая длительность процессов и, как правило, высокая их частота, а также наличие посторонних процессов (фона) требуют от приборов Я. э. высокого временного разрешения (=10-9 с). Необходимость одновременного измерения большого числа параметров (амплитуды сигнала, времени его прихода, координаты точки его детектирования и др.) привела к тому, что именно в Я. э. впервые были разработаны схемы аналого-цифрового преобразования, применены цифровые методы накопления информации, многоканальный и многомерный анализ с использованием ЭВМ.

При регистрации ч-ц, а также фотонов рентг. и g-излучений задача Я. э. сводится к счёту импульсов от детектора; при идентификации типа ч-ц или при исследовании их спектра анализируются форма импульса, его амплитуда или относит. задержка между импульсами. В случае исследования пространств. распределения ч-ц регистрируются номера «сработавших» детекторов или непосредственно определяется координата точки детектирования.

В устройствах Я. э. используются методы антисовпадений и совпадений, амплитудные дискриминаторы, линейные схемы пропускания и сумматоры, многоканальные временные и амплитудные анализаторы, а также устройства для съёма информации с координатных детекторов (искровых камер и пропорциональных камер) и т. д.

Устройство для регистрации ч-ц содержит: детектор; усилитель сигнала; преобразователь, к-рый переводит сигнал детектора в стандартный импульс либо преобразует амплитуду или время прихода сигнала в цифровой код; регистрирующий прибор (счётчики импульсов, запоминающие устройства, ЭВМ, реже — самопишущие приборы или фотоаппаратура). .

Рис. 1. Схема спектрометра заряж. ч-ц.

На рис. 1 изображена упрощённая система для исследования спектра ч-ц. Заряж. ч-ца пересекает детекторы Д1— Д3 и останавливается в детекторе Д4. Сигналы с Д1—Д3 через формирователи Ф1 Ф2, Ф3 поступают на схему совпадений СС, к-рая отбирает те события, при к-рых сигналы на её входы приходят одновременно. Одновременность прихода импульсов обеспечивается согласующимися линиями задержки ЛЗ. Схема совпадения вырабатывает сигнал, к-рый «разрешает» преобразование исследуемого импульса от детектора Д4. Результат преобразования из аналого-цифрового преобразователя АЦП в виде цифрового кода заносится в оперативное запоминающее устройство ОЗУ или ЭВМ. Измеренный амплитудный спектр выводится на экран электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Часть системы, ограниченная пунктиром, представляет собой многоканальный амплитудный анализатор импульсов. Скорость счёта на выходе схемы совпадений, фиксируемая счётчиком СЧ, показывает число зарегистрированных событий. Временной отбор сигналов осуществляется схемами совпадений, к-рые срабатывают от импульсов с определённой длительностью и амплитудой.

Для амплитудного отбора используются дискриминаторы, к-рые генерируют выходной импульс, если амплитуда входного сигнала либо больше определённой величины (интегр. дискриминатор), либо заключена в определ. пределах (дифф. дискриминатор) . Дискриминаторы выполняются по схеме триггера Шмидта (спусковая схема) или с использованием схем сравнения (компараторов), выполненных в виде интегр. схем. Последние представляют собой высокочувствит. усилители — ограничители.

В совр. Я. э. блоки, реализующие одну логич. ф-цию («И», «ИЛИ» и др.), уступают место универсальным многофункциональным устройствам, логич. ф-ции к-рых можно задавать извне. Такие устройства реализуются на базе постоянных запоминающих устройств, программируемых логических матриц или матриц вентилей. Вычислит. техника позволила создать автоматизированную аппаратуру с программно регулируемыми параметрами: ЭВМ управляет по рогами срабатывания схем, временным разрешением, задержкой сигналов, логикой отбора событий, режимом работы измерит. системы и т. д. .

Рис. 2. Система накопления и обработки информации в ядерно-физ. эксперименте.

Внедряются в эксперимент микропроцессоры и спец. процессоры для распознавания образов, для накопления и предварит. обработки результатов измерений. Накопление эксперим. данных происходит в ЭВМ с последующей записью на магн. ленту. Результаты предварит. обработки выводятся на экран электронно-лучевой трубки, что позволяет оператору вмешиваться в ход измерений. ЭВМ управляет разл. исполнит. устройствами: моторами, перемещающими детекторы или мишени, реле, коммутаторами сигналов и т. д. (рис. 2).