175351. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és kapcsolási elrendezés széles energia és intenzitástartományban rádioaktív sugárzások mérésére
3 175351 4 mintegy 50 keV és MeV energiatartományban az energiafüggetlen kijelzést a nukleáris méréstechnikában megvalósítható hibahatárokon belül (±10%). A találmány szerinti eljárást és annak megvalósítására szolgáló kapcsolás példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzban az 1. ábra az amplitúdó és a terület (V sec) függvényében ábrázoljuk a találmány szerinti eljárással elérhető jelformálási karakterisztikát szemlélteti. A 2. ábra az ismert kapcsolási elrendezés blokkvázlata, 3. ábra a találmány szerinti jelformáló áramkör kapcsolási rajza. A berendezés átviteli karakterisztikáját az 1. ábra mutatja, ahol az energia, illetve impulzus-amplitudó függvényében az impulzusterületet (V sec) ábrázoltuk. Látható, hogy az átviteli görbe két szakaszból áll. A D amplitúdóküszöböt meghaladó impulzusok egy meghatározott energiának megfelelő hosszúságú impulzust keltenek a monostabil multivibrátorhoz hasonló módon működő kapcsolásban. Ez a görbe A—B szakasza, hol a kimenő impulzusok függetlenek a detektált részecske energiájától. Ezen a szakaszon a kijelzés csak az időegység alatt detektált részecskék számával arányos, azaz ez a szakasz megfelel az impulzusszámlálási üzemmódnak. Ha az impulzusok amplitúdója meghaladja a B ponthoz tartozó energiának megfelelő értéket, a berendezés amplitúdó- impuizusszélességmodulátor kapcsolása lesz hatásos, és ekkor az amplitúdóval (azaz az energiával) arányosan hosszabbodó impulzusokat ad a kimenetre. Ez a görbe B-C szakasza, ahol a kimenő impulzusok hossza arányos a detektált részecske-energiával. A kijelzés itt detektált részecskék számának és energiájának szorzatával arányos, ami a lineáris kijelzés jellemzője. Az ismert sugárzásmérők kapcsolásának tömbvázlatát a 2. ábra szemlélteti. Az 1 sugárdetektor a 2 erősítőhöz csatlakozik, amely a 6 bemenettel rendelkező 3 jelformáló áramkörhöz csatlakozik. Az utóbbi a 22 kimenetén át a 4 integráló áramkörhöz csatlakozik, amelynek kimenetéhez az 5 kijelzőszerv van kötve. A találmány szerinti 3 jelformáló áramkör működésének módját a 3. ábra alapján ismertetjük. A 7 integráló kondenzátor állandó árammal való kisütését a telep felé a kollektoron keresztül a 8 emmitterellenállással rendelkező 9 kisütő tranzisztor végzi. A 9 kisütő tranzisztor bázisának előfeszítéséről a impulzusleválasztó komplementer 10 tranzisztor emittere gondoskodik. A 10 tranzisztor nagy 11 emitterellenállása és a 12-13 ellenállásokból alkotott kisellenállású feszültségosztóra kötött bázisa révén mint földelt bázisú erősítőfokozat dolgozik, kollektorárama pedig a 15 ellenállással lezárt földelt emitteres 16 kapcsolótranzisztor nyitóirányú bázisáramát biztosítja. E három tranzisztorból álló impulzusszélesség-modulátor kapcsolás működése a következő: Ha a 6 bemenetre a 2 erősítőből impulzus nem érkezik, a 7 integráló kondenzátor ki van sütve az impulzusleválasztó 10 tranzisztor 12—13 ellenállásokból alkotott bázisosztója által meghatározott feszültségre. A 9 kisütő tranzisztor kollektor-emitter feszültsége és kollektor árama zérus, a teljes emitteráram mint bázisáram a 10 tranzisztor 11 emitterellenállásán folyik át. Emiatt a 10 tranzisztor emittere olyan negatív potenciálra kerül, hogy zárva van, így lezárva tart a 16 kapcsolótranzisztor is. Ha a 2 erősítőből a 6 bemenetre érkező impulzus feltölti a 7 integráló kondenzátort a 9 kisütő tranzisztor kollektora magasabb feszültségre kerül és megindul a kollektor árama, így bázisárama lecsökken a kollektoráram ß-ad részére. Ekkor az impulzusleválasztó 10 tranzisztor kinyit — tekintve hogy emitterfeszültsége lecsökkent — és kollektorárama nyitja 16 kapcsolótranzisztort is. Mindaddig tart ez az állapot, míg ki nem sül a 7 integráló kondenzátor. Ekkor mindegyik fokozat alapállapotba tér vissza. A kisütés időtartama, mivel állandó árammal történt, arányos azzal a feszültséggel, melyre a 7 integráló kondenzátort feltöltöttük, ez pedig 1 sugár detektor impulzusamplitudójával arányos. A kisütés alatt az impulzusleválasztó 10 tranzisztor mint emitterkövető a 9 kisütő tranzisztor bázisát állandó feszültségen tartja és annak 8 emitterellenállásával együtt gondoskodik a kisütőáram állandó értéken tartásáról. Az 1. ábra szerinti A és B pontok közötti energiatartományban hatásos monostabil multivibrátorhoz hasonló időzítő fokozat a következők szerint működik: A differenciál erősítőt alkotó 20—21 tranzisztor-pár vezérlése a szokásos felépítésű fázisfordító impulzuserősítő 17 tranzisztorral történik. A kimenő impulzust a 18 időzítő kondenzátoron keresztül a 20 tranzisztor bázisára adjuk, melyet a tápfeszültség felé a 19 ellenállással sütünk ki. A 21 tranzisztor bázisa a 12-13 ellenállásokból alkotott feszültségosztóra, kollektora pedig a 14 vezérlőbemenetre csatlakozik. Alaphelyzetben a 20 tranzisztor a 19 ellenállás révén vezet és a tranzisztorpár másik tagját a 21 tranzisztort zárva tartja. Ha a kimeneten impulzus jelenik meg (az impulzusszélesség-modulátoron keresztül részecskét detektálunk) a 20, 21 tranzisztorpár átbillen, most a 21 tranzisztor vezet és kollektorárama nyitva tartja a 16 kapcsolótranzisztort, függetlenül attól, hogy az impulzusleválasztó 10 tranzisztor már lezárt. Ez az állapot addig tart, amíg a 18 időzítő kondenzátor a 19 ellenálláson a 21 tranzisztor bázisfeszültségéig ki nem sül. Ekkor a 20-21 tranzisztorpár alaphelyzetébe billen vissza és a kimenő impulzus megszűnik. Ezzel a kapcsolási elrendezéssel elértük, hogy kis bemenő impulzusamplitúdók esetén (1. 1. ábra A—B szakasz) egy adott időzítésnek megfelelően állandó impulzusszélességet ad az erősítő, ha pedig a modulátorból ennél hosszabb jelek érkeznek (1. 1. ábra B—C szakasz), az előbbi időzítés hatástalanná válik és a modulátor által kiadott impulzushossz (V sec) jut a 22 kimenetre. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
