DE1213915B

DE1213915B - Device for registering and storing electrical impulses

Info

Publication number: DE1213915B
Application number: DEL43951A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Adolf Trost
Original assignee: Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
Current assignee: Laboratorium Prof Dr Rudolf Berthold GmbH and Co KG
Priority date: 1959-11-23
Filing date: 1959-11-23
Publication date: 1966-04-07

Description

Vorrichtung zur Registrierung und Speicherung Verschiedene Strahlendetektoren, wie Szintilla- elektrischer Impulse tionszähler oder Proportionalzählrohre, erzeugen Impulse, deren Amplitude der Strahlungsenergie proportional ist, so daß man mit ihnen Energien messen bzw. durch Amplitudenspektroskopie die Energieverteilung bestimmen kann.Device for registration and storage Various radiation detectors, such as scintilla electrical impulse counters or proportional counter tubes Pulses, the amplitude of which is proportional to the radiant energy, so that one with measure their energies or determine the energy distribution through amplitude spectroscopy can.

Zu diesem Zweck werden üblicherweise die vom Strahlungsdetektor gelieferten Impulse linear verstärkt, z. B. auf ein Impulshöhenspektrum zwischen 0 und 100 V. Dieses Spektrum kann man durch Verschieben eines Kanals abtasten und alle angebotenen Impulshöhen sortieren.For this purpose, the ones supplied by the radiation detector are usually used Pulses amplified linearly, e.g. B. on a pulse height spectrum between 0 and 100 V. This spectrum can be scanned by moving a channel and all offered Sort pulse heights.

Bei diesem sogenannten Einkanalverfahren wird nur der jeweils in den Kanal fallende kleine Bruchteil der insgesamt angebotenen Impulse erfaßt. Um die Messung zu beschleunigen, müssen alle angebotenen Impulse gleichzeitig nach ihrer Höhe sortiert und erfaßt werden, z. B. in hundert aneinander anschließenden, gleich großen Intervallen. Jedem Impulshöhenbereich oder Kanal ordnet man dann je eine Speicherzelle zu, deren Inhalt am Ende der Messung abgelesen wird.In this so-called single-channel process, only the Small fraction of the total offered pulses falling on the channel. To the To speed up the measurement, all the pulses offered must follow theirs simultaneously Height can be sorted and recorded, e.g. B. in a hundred contiguous, the same large intervals. One then assigns one to each pulse height range or channel Memory cell, the content of which is read at the end of the measurement.

Die Realisierung eines derartigen Vielkanal-Diskriminators erfordert einen erheblichen Aufwand. Um nämlich genügend genaue Ergebnisse zu erzielen, dürfen die einzelnen Intervalle, d. h. Kanalbreiten, nicht mehr als 1% voneinander abweichen. Dies wird üblicherweise erreicht, indem man die Impulse verschiedener Höhe in Impulse gleicher Höhe, jedoch verschiedener Dauer umformt, die der Höhe proportional ist. Läßt man nun gleichzeitig mit dem Beginn eines Impulses einen Oszillator anschwingen und zählt die Perioden der Oszillatorschwingungen während der Dauer des Impulses, so erhält man aus der Zahl der Oszillatorschwingungen während eines Impulsablaufs ein Maß für die Impulsdauer und damit für die Impulshöhe. Wegen der leicht einzuhaltenden Konstanz der Oszillatorfrequenz erreicht man auf diese Weise eine hohe Konstanz und Genauigkeit der einzelnen Kanalbreiten; nachteilig ist jedoch, daß durch die Amplituden-Zeit-Umformung die Totzeit, während der ankommende Impulse nicht verarbeitet werden, vergrößert wird, und zwar in Abhängigkeit von der Impulshöhe. Das bedeutet eine impulshöhenabhängige Verschlechterung des Auflösungsvermögens durchschnittlich um eine Größenordnung gegenüber einer Impulszählung ohne Amplituden-Zeit-Umformung.The implementation of such a multi-channel discriminator requires a considerable effort. In order to achieve sufficiently accurate results, it is allowed the individual intervals, d. H. Channel widths do not differ from each other by more than 1%. This is usually achieved by converting the pulses of different heights into pulses of the same height, but of different duration, which is proportional to the height. Let an oscillator start to oscillate at the same time as the start of a pulse and counts the periods of the oscillator oscillations during the duration of the pulse, so one obtains from the number of oscillator oscillations during a pulse sequence a measure for the pulse duration and thus for the pulse height. Because of the easy to comply with Constancy of the oscillator frequency, a high degree of constancy is achieved in this way and accuracy of the individual channel widths; However, it is disadvantageous that by the Amplitude-time conversion the dead time during which incoming pulses are not processed are increased, depending on the pulse height. That means a pulse height-dependent deterioration in the resolution on average by an order of magnitude compared to pulse counting without amplitude-time conversion.

Die geordneten Impulse werden dann elektrischen Speichern zugeführt, deren Anzahl den gewählten Impulshöhenbereichen entspricht. Um nicht durch den Speicher mit seiner zusätzlichen Totzeit das Auflösungsvermögen der Gesamtschaltung weiter zu verschlechtern, benutzt man bei hochwertigen Vielkanal-Diskriminatoren sogenannte Magnetkernspeicher mit einem Auflösungsvermögen von etwa 10 Mikrosekunden, von denen man je Kanal etwa fünf Dekaden benötigt; diese Vielzahl von Dekaden verursacht die hohen Aufwendungen.The ordered impulses are then fed to electrical storage devices, the number of which corresponds to the selected pulse height ranges. In order not to go through the store with its additional dead time, the resolving power of the overall circuit continues to worsen, one uses so-called in high-quality multi-channel discriminators Magnetic core memory with a resolution of about 10 microseconds of which one needs about five decades per channel; this variety of decades causes that high expenses.

Um den Vorgang der Sortierung zu vereinfachen und gleichzeitig das Auflösungsvermögen wesentlich zu erhöhen, wurde bereits vorgeschlagen, die Einzelimpulse getrennt nach ihrer Amplitude auf den Schirm einer Elektronenstrahlröhre zu verteilen, der mit einzelnen, parallel zueinander verlaufenden, elektrisch leitenden Streifen versehen ist, die gegeneinander isoliert sind und elektrisch durch die Rohrwand nach außen geführt werden, und an jede dieser Durchführungen einen Verstärker und ein elektromechanisches Registriergerät anzuschließen. Bei einer derartigen Anordnung ist zwar die Sortierung gegenüber den üblichen Einrichtungen erheblich vereinfacht, jedoch ist der Aufwand für die Registrierung und Speicherung der Impulse in der Meßzeit immer noch sehr hoch, da jedem Kanal ein Verstärker und ein Registriergerät zugeordnet werden müssen.To simplify the process of sorting and at the same time that It has already been proposed to increase the resolving power significantly, the individual impulses to be distributed separately according to their amplitude on the screen of a cathode ray tube, the one with individual, parallel, electrically conductive strips is provided, which are isolated from each other and electrically through the pipe wall to the outside, and to each of these bushings an amplifier and connect an electromechanical recorder. With such an arrangement The sorting is considerably simplified compared to the usual facilities, however, the effort involved in registering and storing the pulses in the Measurement time is still very high, since each channel has an amplifier and a recording device must be assigned.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Impulse, bei der die einzelnen Impulse getrennt nach ihrer Amplitude auf den Schirm eines Elektronenstrahlrohres verteilt werden, der in parallel zueinander verlaufende, elektrisch leitende Streifen aufgeteilt ist, die gegeneinander isoliert und deren elektrische Anschlüsse durch die Rohrwand nach außen geführt sind.The invention relates to a device for storing electrical energy Impulse, in which the individual impulses are shown separately according to their amplitude on the screen an electron beam tube are distributed, which in parallel to each other, is divided electrically conductive strips that insulate from each other and their electrical connections are routed through the pipe wall to the outside.

Erfindungsgemäß wird bei dieser Vorrichtung der Aufwand dadurch entscheidend herabgesetzt, daß die Streifen an Meßkondensatoren angeschlossen sind und daß die Kondensatoren mit Abgleichmitteln ausgestattet sind, die es ermöglichen, die geometrischen Abweichungen der Streifen auszugleichen, und daß die Aufladungen der Streifen am Ende der .Speicherzeit gemessen werden.According to the invention, the outlay is therefore decisive in this device Reduced that the strips are connected to measuring capacitors and that the Capacitors are equipped with balancing means that allow the geometric To compensate for deviations in the stripes, and that the charges the strip can be measured at the end of the storage time.

Die am Ende der Meßzeit erreichte Aufladung jedes Speicherkondensators ist ein Maß für die während der Meßzeit in den betreffenden Kanal gefallene Zahl von Impulsen. Bei einer derartigen Speichermethode ist lediglich Voraussetzung, daß jeder Impuls die gleiche Ladungsmenge in den betreffenden Meßkondensator gibt. Dies kann mit den üblichen elektronischen Mitteln leicht dadurch erreicht werden, daß der Elektronenstrahl -während des Anstiegs und Abfalls des Impulses elektrisch unterdrückt und mit einem an sich bekannten Impulsverlängerer eine definierte Zeit auf der dem Maximum des Impulses entsprechenden Ablenkung gehalten wird. Etwaige geometrische Abweichungen der Streifen können beispielsweise dadurch ausgeglichen werden, daß die Meßkondensatoren geeignet abgestimmt werden. Die Ladung der Meßkondensatoren kann am Ende der Meßzeit abgetastet werden, beispielsweise durch ein einziges Röhrenvoltmeter, an das ein Schreiber angeschlossen ist und das nacheinander automatisch an die einzelnen Meßkondensatoren angelegt wird. Eine derartige Einrichtung erfordert nur ein einziges Röhrenvoltmeter mit Schreiber und ist deshalb sehr viel einfacher als die früher vorgeschlagene Einrichtung, bei der zu jedem Kanal ein Verstärker und ein Registriergerät gehören.The charging of each storage capacitor reached at the end of the measuring time is a measure of the number that fell into the relevant channel during the measurement period of impulses. The only prerequisite for such a storage method is that each pulse gives the same amount of charge in the relevant measuring capacitor. This can easily be achieved with the usual electronic means by that the electron beam is electrical during the rise and fall of the pulse suppressed and a defined time with a known pulse extender is held at the deflection corresponding to the maximum of the pulse. Any geometric deviations of the strips can be compensated for, for example that the measuring capacitors are suitably matched. The charge of the measuring capacitors can be sampled at the end of the measuring time, for example by a single tube voltmeter, to which a recorder is connected and that one after the other automatically to the individual Measuring capacitors is applied. Such a device only requires a single one Tube voltmeter with recorder and is therefore much simpler than it used to be proposed device in which an amplifier and a recording device for each channel belong.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch das beschriebene Elektronenstrahlrohr; dabei ist 1 das System zur Strahlerzeugung und Fokussierung, Z ist eine Ablenkplatte zur Auslenkung des Strahlers, 3 ist der Schirm mit dem Kollektorsystem. Vor dem Kollektor wird zweckmäßigerweise ein Auffänger 4 angebracht, um an den Kollektorstreifen ausgelöste Sekundärelektronen aufzufangen. F ig. 2 zeigt den Kollektorschirm allein; 5 sind die leitenden Kollektorstreifen, die über die Zuleitung 6 durch das Glas der Elektronenstrahlröhre nach außen geführt werden. An jede Zuleitung ist ein einstellbarer, in der Zeichnung nicht dargestellter Meßkondensator angeschlossen. Am Ende der Meßzeit werden die Meßkondensatoren nacheinander an ein Röhrenvoltmeter angeschlossen, das die Aufladungen mißt und die Meßwerte einem Schreiber zuführt.F i g. 1 shows schematically a section through the electron beam tube described; where 1 is the system for beam generation and focusing, Z is a deflection plate for deflecting the radiator, 3 is the screen with the collector system. Before the Collector, a catcher 4 is expediently attached to the collector strip catch released secondary electrons. Fig. 2 shows the collector screen alone; 5 are the conductive collector strips, which are via the lead 6 through the glass the cathode ray tube to the outside. An adjustable, Connected measuring capacitor, not shown in the drawing. At the end of the measuring time the measuring capacitors are connected one after the other to a tube voltmeter, the measures the charges and feeds the readings to a recorder.

Claims

Claims: 1. Device for registration and storage electrical impulses, e.g. B. in amplitude spectroscopy, in which the individual Pulses separated according to their amplitude on the screen of an electron beam tube are distributed in parallel, electrically conductive strips is divided, which are isolated from each other and their electrical connections through the pipe wall are led to the outside, characterized in that the strips on Measuring capacitors are connected and that the capacitors with balancing means that allow the geometric deviations of the strips equalize, and that the charges of the strips are measured at the end of the storage time will.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the scanning of the charges is carried out at the end of the storage time by means of a tube voltmeter to which a recorder is connected. References Considered: U.S. Patents No. 2 560166, 2 700151.