Спектрометр заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)307695

Союз Советских

Социалистин вских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.04.70 (21) 1427534/26-25 с присоединением заявки (32) ПриоритетОпубликовано 05.10.74. Бюллетень № 37

14.05.7 5

Дата опубликования описания (51) М. Кл. (. O 1 t: 7/00

Гасударственный иамитет

Саввта Миниатрав СССР па делам изааретений и аткрытий (53) УДК

62 1.384.2 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

А. А. Климащов и Б. В. Поленов (71) Заявитель (54) СПЕКТРОМЕТР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИГ1

Устройство предназначено для измерения потоков заряженных частиц в космическом пространстве.

При исследовании радиации в космическом пространстве значительный объем занимают измерения спектральных распределений потоков заряженных частиц малой энергии (электронов, протонов и тяжелых ионов). Обычно для таких измерений применяются спектрометры заряженных частиц, 10 содержащие электростатический анализатор, детектор (например, сцинтилляционный счетчик, ВЭУ или канальный умножитель), широкодиапазонный регистратор (например логарифмический измеритель скорости сче- 15 та или УПТ). Последовательность смены энергетических зон, в которых измеряются заряженные частицы, определяется генератором импульсов. Импульсы генератора (как правило, малой частоты) посту« 20 пают на триггер счетного устройства, ко1торый управляет цифро-аналоговым преобразователем. Ток на выходе преобразователя,, изменяемый по определенному закону с изменением состояний триггеров счетного 25 устройства (например, линейно), воздействует в качестве задающего на генератор отклоняющих напряжений. Величина отклоняющих напря::.ений Q пропорциоотклнальна току 1, цифро-аналогового препр. образователя.

При измерении спектральных распреде» лений заряженных частиц такими устрой- ствами напряжение на отклоняющих пластинах анализатора 11, пропорциооткл. нальное,значению энергии регистрируемых частиц Е, последовательно меняется от мин макс. до Ц . Соответственно и откл. откл, величина энергии частиц измеряемых потоков меняется от Емин до E" " . Типичные величины энергий для таких устройств лежат в диапазоне от 0,03-0,1 кэв до

10-30 кэв. Процесс получения спектрального распределения принципиально последователен во времени.

Для измерений заряженных частиц ма лых энергий в космическом пространств» характерны значительные вариации плот307695 ностей потоков, составляющие несколько ! десятичных порядков. Это принуждает использовать в качестве регистраторов широкодиапазонные устройства (чаще все, го логарифмические измерители средней, скорости счета).

Точность определения энергетических, временных и пространственных распреде-.

; лений потоков частиц, которые определя, ются, после обработки полученной информа ции на земле, оказывается невысокой.

Это связано с тем, что энергетический диапазон реальных потоков частиц существенно меньше диапазона аппаратуры, и при последовательном процессе получения спектрального распределения прибор большую часть времени передает показания собственного фона (например, обусловленные шумо- :, выми и фоновыми импульсами детектора), Отношение времени полезного измерения ко времени .цикла @ „ невелико (порядка 0,03-0,5).

Предлагаемый спектрометр отличается тем, что регистратор соединен с реверсивным счетным устройством цепью из порого вого устройства, ключевой схемы и .триггера, соединенного с пороговым устройством, причем ключевая::схема соединена с реверсивным счетным устройством и через схему сравнения — с регистратором.

Это позволяет повысить точность и ускорить измерение спектров заряженных частиц.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 — графики распределения напряжений.

Спектрометр состоит иэ анализатора 1, детектора 2, широкодиапазонного регистра:тора 3, генератора тактовых импульсов 4, реверсивного счетного устройства 5, линейного цифро-аналогового преобразователя 6, генератора отклоняющих напряжений

; 7, схемы сравнения 8, порогового устрой- ства 9, триггера 10 управления реверсом счетного устройства, ключевой схемы 11.

Узлы 1«7 работают так же, как в прототипе. В устройство дополнительно введены узлы 8-1 l. Пороговое устройство 9 (например триггер Шмитта) выдает сигнал постоянного тока при превышении напряжением Q порогового напрявых жения Ц . Напряжение П, выпор пор бирают равным выходному напряжению при сигнале с детектора, превышающем пример но на один десятичный порядок сигнал фона.

Если сигнал-с детектора при измере- ниях не превышает значения, которому соответствует выходное напряжение, рав-. ное напряжению Ц, т. е. спектральпор

5 ное распределение не имеет сильно выра-. женных максимумов (кг. 2а), устройст-: во работает в . режиме, аналогичном режиму работы прототипа. Узлы 8-11 в этом случае на работу устройства не

10 влияют.

При наличии в спектре сильно выраженного максимума напряжение Ц вых оказывается больше напряжения Ц

15 пор. (фиг. 2б, энергия Е ), и выходной сигнал

Ф

„порогового устройства 9 открывает ключе:.вую схему 11, через которую сигнал со схемы сравнения 8 или со счетного устрой20 ства 5 проходит на триггер 10 и изменяет . его состояние.

Состояние триггера IO определяет ре, :жим работы (прямой или обратной) счетного устройства 5. Схема сравнения 8 выда-

25 ":ет сигнал при уменьшении выходного напряi жения П до опорного напряжения вых

И (фиг. 2б, энергия E ). Этот сигнал оп перебрасывает триггер, и счетное устройст30:во переходит в обратный режим счета, в результате чего меняется направление про хождения энергетических зон (фиг. 2б, от энергии Еи до энергии Е ). Напряжение выбирают из условия (J )

on пор on

35 фон

pU фон, где Ц выходное напряжение, вых вых соответствующее сигналу собственного фона.

Если выходное напряжение 1) вых.

40 больше напряжения Ц вплоть до крайоп I него значения энергии диапазона прибора (фиг. 2в, г энергии Емин или Ема"с), сиг- нал на реверс счетного устройства попада4 ет .на вход триггера 10 через открытую ключевую схему 11 с самого счетного устройства 5 при соответствии его состо» яния максимальной или минимальной энергии,диапазона прибора.

Триггер 10 также сбрасывает пороговое устройство 9 в момент реверса счетного устройства 5 для следующего цикла измерения, аналогичного описанному.

Предмет изобретения

Спектрометр заряженных частиц, содержащий анализатор, детектор, широкодиапа3v7695

3 зонный регистратор, генератор импульсов, реверсивное счетное устройство, линейный цифро-аналоговый преобразователь и гене» ратор отклоняющего напряжения, о т л и« ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и ускорения измерения спектров заряженных частиц, регистратор соединен с реверсивным счетным устройством посредством цепи из порогового устройства, ключевой схемы и триггера, соединенного с пороговым устройством, причем ключевая схема соединена с ревер- сивным счетным устройством и через схему сравнения — с регистратором.

307695

Ьых

Улор.

Uîï.

g мин макс

Ъпор.

Uîï. мин

Е макс

EE Вых.

Ъор.

Uîï, О ми

Е„

Е макс

Е F

Uïîð. 0Ï 0 . Мми

Еи

Е Е.Макс

Составитель E.Hèweëaåâ

Редактор Я.федотов Техред M.KaÐaH ×1oððåêòîðû: Ц.5Гчакина заказ ф/ф изд. м Тираж 678 Подписное

Ю

Ьых.

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская иаб., 4ф

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская иаб 24