Схемы включения газоразрядных счётчиков

При питании газоразрядных счётчиков постоянным напряжением могут быть применены схемы, представленные на рисунке ниже.

Рисунок 1 – Схемы включения газоразрядных счётчиков питаемых постоянным напряжением

Схема, представленная на рисунке а) считается классической. Резистор Rн снижает напряжение на счётчике при возникновении газового разряда, обеспечивая гашение несамогасящихся счётчиков. Величина напряжения питания должна превышать напряжение зажигания U заж. У этой схемы есть два недостатка. Для корректной работы требуется высоковольтный разделительный конденсатор и входное сопротивление последующего усилителя должно быть достаточно большим. Его величина существенно влияет на протяженность плато. С увеличением Rн протяжённость плато увеличивается и уменьшается его наклон. При малой величине входного сопротивления напряжение на конденсаторе будет препятствовать гашению счётчика. Значение сопротивленияRн галогеновых счётчиков типично 5-10 МОм, а входное сопротивление измерительной схемы может быть 1-2 МОм. Собственные и монтажные ёмкости счётчиков в среднем 15-20 пФ, а разделительные ёмкости могут быть до 100 и более пФ.

Так как эта ёмкость заряжена до напряжения питания, то потенциал анода удерживается высоким и создаются условия для повторных вспышек. При этом повторные разряды в счётчике могут продолжаться до перезаряда этой ёмкости. [2]. Для борьбы с этим явлением следует повышать входное сопротивление до 5 и более МОм или/и снижать разделительную ёмкость до 5 -10 пФ. Чувствительность измерительной схемы также влияет на наклон плато (рисунок 2).

Рисунок 2 – Влияние чувствительности измерительной схемы на протяжённость плато

Влияние измерительной цепи можно снизить в схеме включения 1б. Резистор нагрузки в этом случае разделён на две части. При этом R_Н1 обеспечивает эффективное выключение счётчика. Входную цепь (усилитель) подключают к точке соединения резисторов нагрузки. При этом R_Н1должен иметь меньшую величину сопротивления.Однако емкость нагрузки совместно с R_Н1 приводит к уменьшению крутизны импульса.В некоторой степени это компенсируется шунтированием резистора R_Н1дополнительным конденсатором С_Р1рисунок 1д.

Амплитуда тока, как отмечалось ранее, зависит от внутреннего сопротивления газоразрядного счётчика в момент разряда. Значение сопротивления для некоторых счётчиков приведены в таблице [2].

Таблица - Сопротивления некоторых счётчиков в момент разряда

Тип счётчика	Внутреннее сопротивление, ком
СГС- 6 СИ-2БГ СИ-3БГ СТС-6 ВС-4

В схеме 1в исключается необходимость в использовании высоковольтного разделительного конденсатора, т.к. высокое отрицательное напряжение подаётся на катод газоразрядного счетчика, а анодная цепь заземляется через резистор нагрузки. Следует учитывать, что в данной схеме выходной импульс имеет отрицательную полярность. Кроме того, усилитель по-прежнему должен иметь высокое входное сопротивление. Данная схема может вызывать проблемы связанные с перегрузкой усилителей высоким напряжением. При этом применять схемы ограничения на входе нельзя в связи с резким снижением величины сопротивления в области ограничения и нарушением условий гашения счётчика без самогашения.

В схемах 1г, 1е усилитель может иметь любое входное сопротивление. Функции гашения выполняются резистором в цепи анода, а нагрузкой является резистор в цепи катода. В схемах с биполярными транзисторами его функции может выполнять цепь базового делителя. При применении транзисторов обратной проводимости не требуется установка специальных ограничительных цепей, т.к. по существу газоразрядный счётчик со стороны катода работает в режиме короткого замыкания. Схема 1е по сути идеализированная, т.к. емкость катода относительно общего провода значительна и может меняться при изменении конструкции прибора.

Для схемы 1г на рисунке 3 приведены диаграммы выходных сигналов.

а)	б)	в)
Рисунок 3 – диаграммы выходных сигналовгазоразрядных счётчиков

На рисунке 3а кривая 1 соответствует одной лавине, 2 – нескольким лавинам в несамогасящемся счётчике.

На рисунке 3б форма импульсов самогасящегося счётчика. 3- при регистрации частицы в начале, 4 - в конце счётчика.

На рисунке 3в показано влияние мёртвого времени на реакцию счётчика.

Скорость нарастания выходного напряжения зависит от превышения напряжением питания Е напряжения зажигания U заж, внутреннего сопротивления счётчика сопротивления и ёмкости в точке подключения нагрузки:

, (1)

Величина внутреннего сопротивления определяется размерами счётчика, составом и давлением газа и может достигать 10⁷ Ом.

При высоких интенсивностях потоков ионизирующих частиц влияние мёртвого времени на скорость счёта становится доминирующей. Выходом может быть применение пропорциональных счётчиков, имеющих малую величину мёртвого времени. При этом скорость счёта может достигать сотен тысячимп./с. Рабочее напряжение должно устанавливаться ближе к началу пропорциональной области, что способствует повышению разрешающей способности счётчика. Однако амплитуда импульсов становится слишком малой, что требует большого усиления. Кроме того, высокая чувствительность приводит к регистрации фоновых частиц, а это требует применения защиты из свинца, чугуна или методов дискриминации (схем антисовпадений, компенсации).

Коронные счётчики должны работать в начальной области плато, т.к. их плато имеет отрицательный наклон. Для отделения импульсов коронного разряда и фона от регистрируемого излучения следует использовать амплитудную дискриминацию, без чего применение коронных счётчиков бессмысленно.

Дата добавления: 2014-01-04