A sugárforrásokat teljes felelősséggel aláírás ellenében kaphatják meg az oktatóktól, és mérés befejeztével szintén aláírással kell visszaadni.

A félév elején a sugárvédelmi kioktatásban elmondottakat az izotópos munkáknál feltétlenül be kell tartani!

Kapcsoljuk be a szcintillációs fej tápfeszültségét, és ezután az IBM számítógépet. Ellenőrizzük a nagyfeszültség értékét. A kezdeti érték mindig a lehető legkisebb legyen, majd lassan növeljük a nagyfeszültséget, miközben később leírt módon, ellenőrizzük detektorból kijövő jeleket.

FIGYELEM: a generátorból az impulzusokat mindig csak a K és I egység bemeneteire kapcsolhatjuk! A vizsgálandó áramkörökre (D, Tu, Tr) a jeleket csak a K és I kimeneteiről (késl.+ és -, imp.+ és -) adhatjuk be!

 

Mérési feladatok:

1. Felbontási idő mérése (t f)

t f az a bemenőjelek közötti azon maximális időkülönbség, amikor a kimeneten még koincidencia jelet észlelünk. Négyszögjelek esetén t f = t 1+t 2 . Ha a jelek felfutása lassú (pl. trapéz alakú impulzusok), akkor természetesen : t f > t 1+t 2 . (2. ábra )

Van ezzel ellentétes hatás is, pl. amikor egy kisfrekvenciás, vagy túlvezérlés (töltéstárolási - kiürítési effektus) miatt lelassult tranzisztor csak késleltetéssel követi az impulzusokat. Ekkor előfordulhat olyan eset is, amikor : t f < t 1+t 2.

 

    1. A TI (tranzisztoros) egység 1-es bemenetére adjunk az impulzus generátorból (I) közvetlenül, a 2-es bemenetére a késleltető áramkörön (K) keresztül negatív logikai szintű kb. azonos szélességű és amplitúdójú impulzusokat. A 3-as bemenetre ne kössünk semmit.

 

 

( Ilyenkor a 3-as bemenetnél lévő tranzisztor nem vezet, így nem befolyásolja az áramkör működését). Mérjük meg a felbontási időt úgy, hogy az impulzusgenerátorból kapott jelek késleltetésének ( " Delay " ) változtatásával időben egymáshoz képest tologatjuk a jeleket.

1.2. Ugyanezt a mérést ismételjük meg (most pozitív logikai szintekkel kell dolgoznunk!) a tunnel diódás áramkörrel is. A jeleket a két bemenetre vezetve mérjük meg - az előző feladatnál már leírt módon - a felbontási időt.

 

1.3. Végezzük el az előbbi vizsgálatokat a diódás egységen is.

(Gondoljuk meg, ide milyen polaritású jelek szükségesek?)

 

 

2. Antikoincidencia áramkör vizsgálata

2.1. Periodikus jelekkel

Az TI egység 1-es bemenetére negatív logikai szintű impulzusokat, a 2-es bemenetre pedig egyidejűleg az impulzusgenerátorból a késleltető egységen keresztül körülbelül kétszeres szélességű pozitív impulzusokat adjunk. A késleltetéssel tologatva egymáson a két jelet, mérjük meg a felbontási időt (itt természetesen a felbontási idő az a bemenőjelek közötti maximális időkülönbség, amíg éppen nincs kimenőjel!)

 

 

 

2.2. Véletlenszerű jelekkel. (Az előbbi összeállítás marad, kivéve, hogy a trigger bemenetre, most a “véletlen kimenetet” kötjük, és számlálóval mérjük az impulzusszámot!)

Helyezzünk radioaktív izotópot a sugárzást érzékelő detektor ( GM-cső, vagy szcintillációs fej stb.) közelébe. (Az izotóppal nagy körültekintéssel dolgozzunk!). Állítsunk be akkora nagyfeszültséget, hogy K egység kimenetein (az ellenőrző oszcilloszkópon nézve) megjelenjenek a véletlenszerű impulzusok.

 

 

Kössük az impulzusszámlálót az áramkörünk megfelelő kimenetére, és igyekezzünk mérésenként, - a pontosság érdekében - legalább ezer beütést összegyűjteni.

Először adjunk az impulzusgenerátorból az egység bemenetére kb. 2 kHz frekvenciájú és 250m s széles pozitív jeleket. Másodszor viszont hagyjuk üresen az egység bemenetét, azaz nem adjunk rá jelet. (Ilyenkor természetesen az antikoincidencia nélküli impulzus számot kapjuk.)

Antikoincidencia esetében a beütésszámok a kitöltési tényezővel csökkentett értékét kell mérnünk (kitöltési tényező: d = f t ). Gondoljuk meg, hogy " d " egy dimenzió nélküli szám, ( a %-os kitöltési arány = 100* d ) amely esetünkben megmondja, hogy az idő hány százalékában van letiltva (antikoincidencia ! ) a kimenő jel.

 

 

 

 

 

3. Koincidencia mérés statisztikus jelekkel

(Az 1.1 pontban leírt összeállítás szükséges, kivéve, hogy a trigger bemenetre, most a “véletlen kimenetet” kötjük, és számlálóval mérjük az impulzusszámot!)

A véletlen koincidenciák száma: Nvk= 2 N1N2t f , ahol N1 és N2 a csatornák beütésszáma másodpercenként, t f a felbontási idő [ sec ] . Ezt az összefüggést úgy lehet szemléletesen megérteni, ha elképzeljük, hogy másodpercenként N2t f idejű nyitott kapunk van az N1 - et adó csatorna részére, s mivel a rendszer szimmetrikus ( N1 és N2 - re nézve ), így az előbbi gondolatmenet fordítva is igaz, így érthető meg a 2 - es szorzó.

Mérjük meg az időegységre (1 sec.) vonatkoztatott

a./ véletlen koincidenciák számát ( Nvk )

b./ N1 beütésszámot ( 2 és 3 bemenetekre "0" -t, 1-es bemenetre impulzusokat adva )

c./ N2 beütésszámot ( 1 és 3 bemenetekre "0" -t, 2-es bemenetre impulzusokat adva )

A fenti képletből számoljuk ki a t f -et.

 

 

 

 

 

 

 

 

Megjegyzés: Statisztikus méréseknél célszerű olyan beütésszámot kell begyűjteni, hogy a számolt eredmény legalább 10% pontos legyen. Ennél a mérésnél a hibaszámítást is el kell végezni.

A később megtanulandó valószínűség számítási és hibaanalízisre vonatkozó ismeretekből,
( most nem részletezett és bizonyított módon ) kénytelenek vagyunk felhasználni néhány összefüggést. Ilyen, pl. az előző oldalon már említett képlet, kissé átrendezett formában:

Valamint a hibaszámításból megismerhető összefüggés, - nevezetesen - az "N" beütésszám hibája ( egyszeres szórása ):

ezért t f relatív hibája, a hibaterjedés következtében:

A H=1 azt jelenti, hogy a hiba megegyezik magával az értékkel, azaz ekkor a hiba 100 %. Mivel azt szeretnénk elérni, hogy a hiba legyen kisebb, mint 10 %, ezért a "H"-nak kisebbnek kell lennie, mint 0.1 .