книги из ГПНТБ / Мазин П.Н. Основы ядерной электроники учеб. пособие

других законом распределения. Для их полного описания необходима многомерная функция распределения:

- дифференциальная (плотность вероятности)

>ift j ЕрЕ-2»• • ■» Е-м >N, N0) ,

- интегральная

F ( t r .........

Обычно энергия, моменты появления и число частиц не зависят друг от друга, так как Яй получается в результате отдельных актов распада системы ядер. Поэто­ му плотность вероятности сигнала в детекторе можно представить в виде

f(y) - ....... QfK»4(Vf(£)f(N'№ 3 -I -26 i

В зависимости от того, какая информация о ядерном излучении необходима, выбирается соответствующий метод и схема измерения того или иного параметра Яй. Так, для измерения активности радиоактивного изотопа в ис­ точнике Яй, ее изменения во времени, числа испущенных из источника ядерных частиц, потока и плотности потока ядерных частиц, потока и плотности потока их энергии, доз и мощностей доз Яй применяются счетные методы. Блок-схемы аппаратуры для счетного метода показаны на

Усилитель сигнала детектора необходим для создания

Ш

высокоомного сопротивления нагрузки детектора, согла­ сования выхода детектора с входом основной (измеритель­ ной) части прибора и усиления сигнала. Наиболее часто в качестве усилителя используются катодный (или эмиттерный) повторитель и обычные импульсные схемы усилите­ лей.

УН — п у — Р У

УН — а — ■ Р У

®— _ У — Р У

Рис. 3.2

Нормализатор служит для формирования стандартного сигнала определенной формы и величины. Его роль обыч­ но играет триггер Шмидта или одновибратор. Широко при­

рального амплитудного анализатора, предназначенного для снятия интегральной кривой энергетического спектра ящер­ ного излучения. Детектор SO в данном случае должен отвечать требованию создания импульса, амплитуда кото­ рого была бы пропорциональна энергии ядерной частицы, попавоей в него. Линейный усилитель ЛУ должен обеспе-

Ш

пульсов, амплитуда которых выше порега верхнегв дис­ криминатора, в блок-схему включается схема антисевпадений. Она посылает импульс на регистрмруещее устрой­ ство только в том случае, если амплитуда минульса на­ ходится в пределах окна.

Третья группа методов - методы совпадений, пред­ назначенные для осуществления связи между различными событиями. Так, регистрация совпадений во времени меж­ ду двумя ядерными частицами дает сведения о схемах распада ядер радиоактивных изотопов, периоде полурас­ пада ядер и т.д. Блок-схема аппаратуры для методов сов­ падений приведена на рис. 3.4.

Новым элементом в данном случае является схема сов­ падения СС , представляющая собой схему, которая вы­ ходной сигнет на выходе создает только в том случае, если на всех ее входах одновременно появятся входные сигналы. Понятие "одновременно" оценивается с опреде­ ленной точностью, которая определяется так называемым разрешающим временен схемы ^ . Величина разрешающе­ го времени может быть очень мала и достигает 10“^® сек у некоторых типов схем совпадений.

После выбора метода измерения происходит сам про­

143

цесс измерения , основной особенностью которого являет­ ся необходимость "набора статистики" в силу случайной природы измеряемого параметра. Следствием этого являет­ ся получение результатов измерения в виде таблиц, нуждащихся в последующей длительной обработке, либо сами измерения необходимо производить в течение довольно большого интервала времени Т (.используется эргодическое свойстве случайного процесса). Другими словами, на первый план при измерениях в ядерной электронике выхо­ дят статистические флуктуации сигнала, которые всегда в принципе имеют место, что требует усреднения резуль­ татов по ансамблю или во времени. При измерении на ре­ зультат могут влиять также оиибки за счет аппаратуры и наличия фона, в зависимости от степени учета факторов, влияющих на результат измерения, различают два подхода к измерению ЯИ: частный и общий.

Частный подход применяется в тех случаях, когда ооибками за счет контрольно-измерительной аппаратуры можно пренебречь, а условным законом распределения от­ счетов на выходе прибора является закон Пуассона. Наи­ более часто этот подход используется при счетном мето­ де и идеально работающей аппаратуре. 5 этом случае про­ изводят измерение числа импульсов за больяой интервал времени Г и считают, что это число N является приближенно, благодаря эргодическому свойству процесса,

сона является законом одного параметра, его математи­ ческое ожидание равно дисперсии). Чаще диапазон воз­ можных истинных значений А/ берут меньшим, а именно

± V W • Смысл такой записи ( m ± £ ) заклю-

144

чается в тон, что с вероятностью, равной приблизитель­

бО К & - -гг«уг .

\N

В большинстве случаев счетным методом измеряется средняя скорость счета, представляющая собой

п = LJт

т.е. среднее число импульсов, идущих по каналу прибора в единицу времени. Она же часто называется интенсивно­ стью. (В последние годы появилось понятие мгновенной интенсивности, т.е. числа импульсов в единицу времени). Средняя скорость счета импульсов от источника ядериых

В случае измерения как числа импульсов за время т , так и интенсивности часто необходимо учитывать наличие

фона, естественного и искусственного. Различают два

но меньше общей ошибки измерения фона и источника,т.е.

<f> « 6 06ш, * Л0<5ившись какого неравенства, фон боль­ ше не измеряют, а только время от времени контролируют.

2. Фон меняется от измерения к измерению. Тогда

иопределяется общая среднеквадратическая ошибка. За­ тем уже определяется скорость счета источника п

исреднеквадратнческая ошибка источника (£>ш :

задается. Встает вопрос об определении оптимального от­ ношения между значениями времени измерения фона и ис­ точника на этом фоне с точки зрения минимальных ошибок. Для этого составляют равенство для дисперсий

146

2

Находят дифференциал от обеих частей этого вырахения

Затеи используют условие постоянства общего времени, т.е.

Ы Т = сП 9 ч - Ы Т ^ - 0 ,

<*тг ~ - ытел,-

Получают условие для выбора оптимального соотношения

Тр и ~^общ

Прежде чем его применить, обычно приближенно определя­ ют значения обеих скоростей счета.

Общий подход к измерению сигнала детектора ЯИ ис­ пользуется, когда не известно, исправна ли аппаратура,

147

и представляет обычное измерение с последующей обработ­ кой результата посредством статистических методов, что является содержанием последнего пункта методики.

Ддея подхода заключается в наборе больного количе­ ства результатов независимых измерений параметров. По­ лученная статистическая совокупность анализируется, об­ рабатывается и осмысливается.

Вначале составляется простой статистический ряд в виде таблицы, в одной строке которой ставится номер из­ мерения, а в другой - отсчетное значение измеренной ве­ личины:

Если число измерений велико (десятки и сотни), про­ стой статистический ряд разбивается на разряды, т .е . осуществляется переход к статистическому ряду.

Весь интервал возможных отсчетннх значений X раз­ бивается на малые интервалы (разряды), подсчитывается число результатов, укладывающихся в данном разряде, и определяется частота появления того или иного результа­ та. Результаты также сводятся в таблицу:

148

Здесь iX - величина г -го разряда;

/т? ■ - число отсчетных значений измеряемой ве­ личина, попадающих в г -й интервал;

Рi* - частота появления отсчетного значения измеряемого параметра, равная

статистический ряд был нагляден, строят гистограмму приближенное изображение условного дв|)ференциального закона распределения значений (отсчетов) измеряемой ве­ личины X • Гистограмма представляет собой дискретный график, по оси абсцисс которого откладывается значения отсчетов измеряемой величины и разряды, а по оси орди­

ще всего определяют оценки математического ожидания и дисперсии:

к

В качестве примера рассмотрим процесс обработки ин­ формации от источника Яй [II ], измерение активности которого производилось 2608 раз, причем интервалы вре­ мени измерения Тг были одинаковы (7,5 сек). В тече­ ние каждого отдельного измерения регистрировалось число

149