Устройство для обработки сигналов нейтронного детектора активационного типа

Использование: В ядерной физике для обработки и регистрации сигналов нейтронного детектора активационного типа в условиях мощных потоков электромагнитного излучения плазмы при наличии интенсивных электрических и магнитных помех.

Существо: Устройство содержит нейтронный детектор 1, электронный блок 2, включающий импульсный формирователь 3, счетчик импульсов 4, узел 5 индикации, формирователь 6 сигнала времени экспозиции, при этом выход нейтронного детектора 1 соединен со входом импульсного формирователя 3, выход которого подключен к счетному входу 4 счетчика 5 импульсов, информационные выходы 6 которого соединены с узлом 7 индикации, формирователь 8 сигнала времени экспозиции, выход которого подключен ко входу 9 разрешения счета упомянутого счетчика 5, при этом электронный блок 2 содержит оптоэлектронный элемент 10 развязки, вход которого является входом 11 запуска от внешнего устройства, формирователь 12 импульса сброса, связанный с элементом 13 ручного запуска устройства и узел 14 управления, один из входов которого подключен к выходу 15 сигнала переполнения счетчика 5 импульсов, а другой - к первому выходу 16 формирователя 12 импульса сброса, второй 17 и третий 18 выходы которого соединены соответственно с установочным входом 19 счетчика 5 импульсов и управляющим входом 20 формирователя 8 сигнала времени экспозиции, причем выход узла управления подключен к управляющему входу 21 узла 7 индикации. Устройство содержит также высоковольтный источник 22 питания, подключенный через разъем 23 к детектору 1.

1 н.п.ф.п.м., 2 ил.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в ядерной физике для обработки и регистрации сигналов нейтронного детектора активационного типа в условиях мощных потоков электромагнитного излучения плазмы при наличии интенсивных электрических и магнитных помех.

Известен узел детектирования нейтронного излучения (патент РФ 95413, МПК ООН 1/16 от 29.01.2010), содержащий расположенный в зоне облучения счетчик нейтронов, электрически связанный с источником электропитания, соеди-ненным линией связи с внешним источником энергии, и систему передачи электрических сигналов нейтронного счетчика посредством линии связи к регист-ратору, выведенному за пределы зоны облучения, причем источник электропи-тания организован так, что внешним источником энергии для него служит мощный лазер, соединенный с источником электропитания волоконно-оптической линией через фотопреобразователь, система передачи сигналов нейтронного счетчика к регистратору содержит соединенный с нейтронным счетчиком формирователь электрических сигналов, к выходу которого подключен светопреобразователь, связанный посредством волоконно-оптической линии с регистратором, оснащен-ным фотоприемником, причем источник электропитания, нейтронный счетчик, формирователь электрических сигналов и светопреобразователь электрически связаны между собой. При этом электрически связанные между собой источник электропитания, формирователь электрических сигналов, счетчик нейтронов и светопреобразователь конструктивно объединены в электронный блок.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием лазера, волоконно-оптической линии связи, фотопреобразователя и светопреобразователя, а также невозможность измерения пространственной анизотропии нейтронного излучения.

Известна также система для регистрации нейтронного излучения одновре-менно от несколькихдетекторов активационного типа (Krokhin O.N., Nikulin V.Ya.,

and Volobuev I.V., 2004, Compact Activation Detectors for Measuring of Absolute Neutron Yield Generated by Powerful pulsed Plasma Installations, Czech. J. Phys., 54, and 21nd Symposium on Plasma Phys. And Techn., June 2004, Praga, Czech/ Rep.).

Сигналы от каждого нейтронного детектора поступали на индивидуальное перес- чётное устройство типа. Внешний запуск системы осуществлялся с задержкой от момента запуска установки, чтобы устранить влияние на работу приборов разли-чных помех, возникающих в момент запуска и работы импульсной установки.

Недостатками такой системы являются невысокая точность измерений и большое количество соединительных кабелей и значительное время на настройку регистрирующей системы, что усложняло условия эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известное устройство для регистрации нейтронного излучения (патент РФ 119895 МПК СОИ 1/16 от 04.05.2012), содержащее нейтронные детекторы, соединенные со входами электронного блока, выведенного за пределы зоны облучения и содержащего формирователь импульса запуска, линию задержки, счетчики электрических импульсов и узел индикации, при этом электронный блок выполнен трехканальным и содержит узел экспозиции, переключатель каналов и установленные на входе каждого канала элементы И, выходы которых подключены к счетным входам счетчиков электрических импульсов, информа-ционные выходы которых соединены со входами переключателя каналов, выход которого подключен ко входу узла индикации, выход формирователя импульса запуска подключен ко входу линии задержки, выход которой соединен с установочными входами счетчиков импульсов и входом узла экспозиции, выход которого подключен к соответствующим входам элементов И. При этом нейтронные детекторы расположены по трем координатным осям X, У, 2.

Недостатками известного устройства являются сложность схемы электронного блока, обусловленная наличием трех каналов измерения, а также неудобством в эксплуатации, обусловленная необходимостью соединения электронного блока с детектором протяженными электрическими кабелями.

Технический результат, заключающийся в упрощении схемы электронного блока и повышении удобства эксплуатации, достигается в предлагаемом устройстве для регистрации нейтронного излучения, содержащем импульсный

формирователь, счетчик импульсов, узел индикации, формирователь сигнала времени экспозиции, при этом вход импульсного формирователя является входом устройства, а выход подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с узлом индикации, формирователь сигнала времени экспозиции, выход которого подключен ко входу разрешения счета упомянутого счетчика, тем, что электронный блок содержит оптоэлектронный элемент развязки, вход которого является входом запуска от внешнего устройства, формирователь импульса сброса, связанный с элементом ручного запуска устройства и узел управления, один из входов которого подключен к выходу сигнала переполнения счетчика импульсов, а другой - к первому выходу формирователя импульса сброса, второй и третий выходы которого соединены соответственно с установочным входом счетчика импульсов и управляющим входом формирователя сигнала времени экспозиции, причем выход узла управления подключен к управляющему входу узла индикации. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлена функциональная схема устройства с подключенным к нему детектором активационного типа;

на фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства.

На фиг. 1 показан детектор 1, являющийся внешним по отношению к заявляемому электронному устройству 2 регистрации нейтронного излучения, содержащему импульсный формирователь 3, подключенный к счетному входу 4 счетчика 5 импульсов, выход 6 которого подключен к узлу 7 индикации, формирователь 8 сигнала времени экспозиции, выход которого подключен ко входу 9 разрешения счета упомянутого счетчика 5, оптоэлектронный элемент 10 развязки, вход которого является входом 11 запуска от внешнего устройства, формирователь 12 импульса сброса, связанный с элементом 13 ручного запуска устройства и узел 14 управления, один из входов которого подключен к выходу 15 сигнала переполнения счетчика 5 импульсов, а другой - к первому выходу 16 формирователя 12 импульса сброса, второй 17 и третий 18 выходы которого соединены соответственно с установочным входом 19 счетчика 5 импульсов и управляющим входом 20 формирователя 8 сигнала времени экспозиции, причем выход узла управления подключен к управляющему входу 21 узла 7 индикации.

Устройство содержит также высоковольтный источник 22 питания, подключенный через разъем 23 к детектору 1.

Устройство работает следующим образом.

На вход 11 блока 2 поступает сигнал «Запуск» положительной полярности (фиг. 2а) и далее через оптоэлектронный элемент 10 развязки на вход формиро-вателя 12 импульса сброса. Формирователь 12 формирует импульс, поступаю-щий на вход 19 счетчика 5, подготавливая его к работе. Через задержку (фиг. 2Ъ) сигнал с выхода 18 формирователя 12 запускает формирователь 8 сигнала вре-мени экспозиции экспозиции, который посылает сигнал на вход 9 разрешения счета счетчика 5. Формирователь 8 формирует с высокой точностью сигнал дли-тельностью 10 сек. (фиг. 2с), в течение которого счётчик 5 принимает импульсы нейтронного детектора 1, сформированные формирователем 3. Поступившие от датчика 1 и зафиксированные счётчиком 5 количества импульсов выводятся под управлением сигнала с узла 14 управления на узел 7 индикации. По полученным значениям оператор судит об интенсивности нейтронного излучения .

Показания, выведенные на узел индикации, позволяют объективно оценивать интенсивность нейтронного излучения.

Поскольку устройство 2 расположено и крепится непосредственно на датчике 1, то это позволяет обойтись без протяженных электрических кабелей и связей, облегчая эксплуатацию приборов и обеспечивая, вместе с тем, доста-точную помехозащищенность устройства при упрощении электронной схемы.

При этом обеспечивается высокая точность измерений за счёт того, что время измерения (экспозиции) задаётся кварцевым генератором (на чертежах не показан), расположенным в формирователе 8 сигнала времени экспозиции.

Кроме того, в отличие от прототипа, существенно уменьшен вес и габариты устройства, обеспечивается сокращение времени на настройку, в результате чего устройство стало более удобным в эксплуатации.

Нейтронный детектор в комплекте с электронным блоком позволяет регистрировать нейтронное излучение от импульсных плазменных источников нейтронов, например, типа «Плазменный фокус».

Предлагаемое устройство (вместе с датчиком) можно использовать и в дозиметрических целях, так как имеется возможность запускать устройство «вручную» с помощью элемента 13 ручного запуска устройства в любой точке экспериментального зала (или комнаты).

Устройство реализовано на цифровых микросхемах.

Устройство для регистрации нейтронного излучения, содержащее импульсный формирователь, счетчик импульсов, узел индикации, формирователь сигнала времени экспозиции, при этом вход импульсного формирователя является входом устройства, а выход подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с узлом индикации, формирователь сигнала времени экспозиции, выход которого подключен ко входу разрешения счета упомянутого счетчика, отличающееся тем, что электронный блок содержит оптоэлектронный элемент развязки, вход которого является входом запуска от внешнего устройства, формирователь импульса сброса, связанный с элементом ручного запуска устройства, и узел управления, один из входов которого подключен к выходу сигнала переполнения счетчика импульсов, а другой - к первому выходу формирователя импульса сброса, второй и третий выходы которого соединены соответственно с установочным входом счетчика импульсов и управляющим входом формирователя сигнала времени экспозиции, причем выход узла управления подключен к управляющему входу узла индикации.