ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА


ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
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).
ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА1.
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.
ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА2.
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).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

-совокупность эксперим. методов ядерной физики, в к-рых используются электронные приборы для получения, преобразования и обработки информации, поступающей от детекторов частиц. Эти методы применяются, помимо ядерной физики и физики элементарных частиц, всюду, где приходится иметь дело с ионизирующими излучениями (химия, биология, медицина, космич. исследования и т. д.). Малая длительность процессов и, как правило, высокая частота их повторения, а также наличие радиационного фона требуют от приборов

Я. э. высокого временного разрешения (10-9 с) и отбора регистрируемых событий с учётом их геометрии (пространств. распределения) и кинематики. Необходимость одноврем. измерения большого числа параметров (амплитуды сигнала, времени его прихода, координаты точки детектирования частицы, суммарного энерговыделения 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, использованы магистрально-модульные системы, ЭВМ в реальном масштабе времени (см. Информатика, ЭВМ )и, локальные вычислит. сети.

При регистрации частиц (или квантов) задача Я. э. сводится к счёту импульсов от детектора; при идентификации типа излучения и исследовании его спектра анализируется форма импульса, амплитуда или относительная задержка между импульсами. В случае исследования пространств. распределения излучения регистрируются номера "сработавших" детекторов или непосредственно определяется координата точки детектирования (см. Координатные детекторы).

В число устройств Я. э. входят: схемы совпадений и антисовпадений (см. Совпадений метод), амплитудные дискриминаторы, линейные схемы пропускания сигнала, сумматоры сигналов, многоканальные временные и амплитудные анализаторы, процессоры отбора событий, разл. устройства для съёма информации с координатных детекторов ( дрейфовых камер, пропорциональных камер, полупроводниковых детекторов), ионизационных калориметров и т. д. (сотни наименований). Системы отбора событий часто содержат десятки ЭВМ, тысячи процессоров и ~106-2•107 каналов измерения.

Устройство для регистрации частиц включает детектор, усилитель, преобразователь сигнала и регистрирующее устройство. Ф-ция усиления реализуется электронной схемой, фотоэлектронным умножителем или к.-л. др. прибором. Преобразователь переводит сигнал детектора в стандартный импульс или преобразует амплитуду или время прихода сигнала в цифровой код. Для записи результатов измерения применяются счётчики импульсов, запоминающие устройства или ЭВМ.

На рис. 1 изображена упрощённая система для исследования спектров излучения. Заряж. частица пересекает детекторы Д 1 Д 2, Д 3 и останавливается в детекторе Д 4. Сигналы с Д 1, Д 2, Д 3 через формирователи Ф 1 Ф 2, Ф 3 поступают на схему совпадений СС, отбирающую события, при к-рых сигналы на её входы приходят одновременно. Одновременность прихода импульсов обеспечивается согласующими линиями задержки ЛЗ. Схема совпадений вырабатывает сигнал, к-рый "разрешает" преобразование исследуемого импульса от детектора Д 4. 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 дисплея. Часть системы, ограниченная пунктиром, представляет собой многоканальный амплитудный анализатор. Скорость счёта на выходе схемы совпадений, фиксируемая счётчиком СЧ, показывает число зарегистрир. событий.

5134-8.jpg

Рис. 1. Схема спектрометра заряженных частиц.


Временной отбор сигналов осуществляется схемами совпадений, к-рые срабатывают от импульсов с определ. длительностью и амплитудой и реализуют логич. ф-цию "И" (логич. умножение, см. Логические схемы), т. е. на их выходе сигнал появляется лишь тогда, когда импульсы на всех входах имеют определ. уровень, называемый единичным. Если на один из входов схемы совпадения подать сигнал с инвертир. полярностью, она превращается в схему антисовпадений. В системах совпадений и антисовпадений используются интегральные схемы.

Амплитудный отбор осуществляется дискриминаторами, к-рые выполняются с использованием схем сравнения (компараторов) и формируют стандартный выходной импульс лишь в случае, если напряжение (или ток) на входе превысит заданный порог. Эволюция схем совпадений и амплитудных дискриминаторов типична для др. приборов Я. э. Вместо блоков, реализующих одну логич. ф-цию ("И", "ИЛИ" и т. д.), разрабатываются универсальные многофункциональные устройства, логич. ф-цию к-рых можно задавать извне. Такие устройства строятся на базе больших интегральных схем общего назначения или специально разработанных для решения данной задачи. Вычислит. техника позволила создать автоматизир. аппаратуру с программно-регулируемыми параметрами: ЭВМ управляет порогами срабатывания схем, временным разрешением, задержкой сигналов, логикой отбора событий, режимом работы измерит. системы и т. д.

В Я. э. используются приборы с зарядовой связью (см. ПЗС-детектор), схемы на переключающихся конденсаторах, транспьютеры, специализированные и оптоэлектрон-ные процессоры, нейронные сети и т. д. Накопление экспе-рим. данных происходит в ЭВМ (рис. 2) с последующей переписью на магн. ленту. Результаты предварит. обработки выводятся на экран дисплея, что позволяет оператору вмешиваться в ход измерений. ЭВМ управляет разл. устройствами: моторами, перемещающими детекторы или мишени, реле, коммутаторами сигналов, процессорами отбора событий и т. д.; выполняет калибровку измерит. аппаратуры, предварительную и окончательную обработку эксперим. данных.

5134-9.jpg

Рис. 2. Система накопления и обработки информации на детекторах ПЗС.


Лит.: Ковальский Е., Ядерная электроника, пер. с англ., М., 1972; Электронные методы ядерной физики, М., 1973; Колпаков И. Ф., Электронная аппаратура на линии с ЭВМ в физическом эксперименте, М., 1974; Современная ядерная электроника, т. 1-2, М., 1974-75; Шмидт Х.-У., Измерительная электроника в ядерной физике, пер. с нем., М., 1989. Ю. А. Семёнов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА" в других словарях:

  • ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — совокупность электронных устройств для получения, преобразования и обработки информации в ядерных экспериментах …   Большой Энциклопедический словарь

  • ядерная электроника — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN nuclear electronics …   Справочник технического переводчика

  • ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — совокупность методов ядерной (см.), в которых используют электронные приборы для регистрации, преобразования и обработки информации, поступающей от (см. (1)) частиц …   Большая политехническая энциклопедия

  • Ядерная электроника —         совокупность методов ядерной физики, в которых используются электронные приборы для получения, преобразования и обработки информации, поступающей от детекторов ядерных излучений (См. Детекторы ядерных излучений). Эти методы применяются… …   Большая советская энциклопедия

  • ядерная электроника — совокупность электронных устройств для получения, преобразования и обработки информации в ядерных экспериментах. * * * ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, совокупность электронных устройств для получения, преобразования и обработки… …   Энциклопедический словарь

  • ядерная электроника — branduolinė elektronika statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. nuclear electronics vok. Kernelektronik, f rus. ядерная электроника, f pranc. électronique nucléaire, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • ядерная электроника — совокупность электронных устройств для получения, преобразования и обработки информации в ядерных экспериментах при обнаружении, преобразовании и регистрации a – и b частиц, рентгеновского и g излучений, нейтронов, протонов и других элементарных… …   Энциклопедия техники

  • ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — науч. направление, связанное с применением электронных приборов и устройств для обнаружения, преобразования и регистрации а и бета частиц, рентгеновского и у излучений, элементарных частиц в науч. исследованиях и пром сти …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ЯДЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел эксперим. ядерной физики, объединяющий методы исследования ядерных излучений: a , b частиц, g квантов, электронов внутр. конверсии (см. Конверсия внутренняя), а также протонов, нейтронов и др. частиц, возникающих при радиоакт. распаде и в… …   Физическая энциклопедия

  • Совпадений схема —         электронное устройство, служащее для выделения из совокупности поступающих на него сигналов (электрических импульсов) только таких, которые полностью либо частично перекрываются (совпадают) во времени; представляет собой коммутирующее… …   Большая советская энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.