Метод регистрации частиц, сопровождающих деление тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

ДУНАЕВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ ЧАСТИЦ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ДЕЛЕНИЕ

Специальность 01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Обнинск - 2005

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации Физико-энергетическом институте им. А.И.Лейпунского, г. Обнинск.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук Хрячков

Виталий Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Трыков

Лев Алексеевич

кандидат физико-математических наук

Еремин

Николай Владимирович

Ведущая организация: Государственный Научный Центр Российской Федерации Троицкий Институт Инновационных и Термоядерных Исследований

Защита диссертации состоится 29 апреля 2005 года в_на

заседании диссертационного совета Д 201.003.01 при ГНЦ РФ - ФЭИ по адресу: 249033, г. Обнинск Калужской обл., пл. Бондаренко, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ - ФЭИ

Автореферат разослан_марта 2005 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

Прохоров Ю.А.

1(6 ГЛ?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В ходе ядерно-физического эксперимента информацию о типе и свойствах регистрируемой частицы физик-экспериментатор получает из сигнала, снимаемого с детектора Сигнал - это обнаруживаемая или измеряемая физическая величина, которая может быть сообщением или информацией Долгое время в экспериментальной ядерной физике доминировал аналоговый способ обработки сигналов (АОС), в этом случае каждой переменной величине в системе ставится в соответствие один из плавно меняющихся параметров определенного участка электрической цепи (ток. напряжение, частота и тд) Функциональные зависимости между различными переменными в системе реализуются путем построения соответствующих электрических цепей Принципиальной особенностью аналогового способа обработки информации является возможность, в известных пределах, плавного изменения величин электрических сигналов, соответствующих переменным системы Все преобразования осуществляются практически мгновенно

В настоящее время физики начали успешно применять технологии цифровой обработки сигналов (ЦОС) при проведении ядерно-физических экспериментов Цифровая обработка сигнала, по сравнению с аналоговой, имеет ряд преимуществ -слабая зависимость от факторов внешней среды, гибкость, компактность, большая информативность, повторяемость, а также возможность использования мощных математических методов Эти методы позволяют не только повысить, по сравнению с аналоговыми приборами, метрологические показатели, но и максимально автоматизировать процесс измерения и обработки Факторы, стимулирующие применение ЦОС технологий в экспериментальной ядерной физике, следующие

1) Увеличение снимаемой со спектрометра информации - в аналоговой электронике практически все имеющиеся ресурсы уже задействованы С использованием цифровых технологий появляется возможность на новом уровне проводить анализ формы импульса и извлекать из нее дополнительную информацию с помощью мощных математических методов

2) Повышение стабильности работы спектрометра - электронные элементы, входящих в состав модулей аналоговых спектрометров меняют свои характеристики в зависимости от условий окружающей среды (температура, влажность, напряжение сети) и времени их эксплуатации Применяя цифровые технологий, используя программные приложения, заменяющие электронные модули, стабильность работы спектрометра возрастает

3) Подавление фоновых событий - в методиках, базирующихся на аналоговой электронике, развиты мощные методы подавления фоновых событий В то же время, используя такие свойства цифровой обработки сигналов как программируемое^ и повторяемость, можно выделить фоновые сигналы, детально изучить их отличия от обычных сиг налов и создать алгоритм их подавления, оптимально подходящий для данной спектрометрической установки

4) Улучшение энергетического разрешения спектрометра - эта задача всегда является актуальной Нелегко средствами аналоговой электроники улучшить этот параметр Средствами цифровой обработки сигналов, ск льиый

фильтр, можно улучшить энергетическое разрешение, например за счет подавления помех

5) Улучшение функции отклика детектора - средствами цифрового анализа формы сигналов можно попытаться выделить разные группы событий и за счет этого \ простить функцию отклика спектрометра

6) Обратимость обработки - аналоговый процесс обработки данных выполняется непосредственно в течение измерений и необратим В случае ошибки при выборе параметров электронных блоков, из которых набирается спектрометр, происходит потеря информации Цифровые технологии позволяют разнести во времени процесс накопления информации и ее обработки и экспериментатор может проводить обработку неограниченное количество раз

7) Выделение наложенных импульсов - в аналоговой электронике существуют различные схемы подавления наложенных импульсов А цифровые технологии, кроме больших возможностей по поиску наложенных сигналов, при повторяемости обработки, учитывая индивидуальную для данного детектора форму сигналов, дают в руки экспериментатора возможность значительно повысить загрузочную способность спектрометра

8) Изучение «предыстории» события - для экспериментатора становится доступна для анализа не только область самого сигнала, но и поведение нулевой линии в интервале времени, непосредственно предшествующего моменту наступления события

Цель работы: Целью настоящей работы являлась разработка, создание и тестирование цифровых спектрометров предназначенных для регистрации частиц сопровождающих деление ядер Исследования такого редкого явления, каковым является тройное деление, накладывает особые требования к надежности идентификации событий Разработка методов цифрового подавления фонов особенно актуальная при проведении экспериментов в интенсивных полях быстрых нейтронов Внедрение цифровых методов в экспериментальную ядерную физику позволило не только увеличить объем получаемой от детектора информации, но и принципиально улучшить ее качество, что позволило успешно провести ряд практических измерений вероятности тройного деления

Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые методами цифровой обработки сигналов измерены люминесцентные свойства кристалла СбКП) Впервые метод цифровой обработки сигнала применен при детектировании длиннопробежных частиц, возникающих при тройном делении ядер Полученное цифровым меюдом качество разделения частиц по типу превосходит аналоговые методы в 1 5-2 раза Впервые разработан и использован метод корреляционного анализа цифровых сигналов от детектора на основе стильбена Создан уникальный цифровой спектрометр, позволяющий улучшить качество экспериментальных данных (временное и энергетическое разрешение и разделение п-у событий)

С практической точки зрения, отработанные методики могут быть использованы при проведении научных исследований, а также и в прикладных целях при регистрации и спектрометрии излучений различной природы

Личное участие автора. При непосредственном участии автора 1) Спроектирован и изготовлен сцинтилляционный детектор на основе кристалла

CsI(Tl) 2) Разработаны алгоритмы и написан ряд программ для накопления информации в ходе ядерно-физического эксперимента, с использованием оцифровшика формы импульса фирмы Le Сгоу 2262. фирмы Acqins DPI 11 и ВАЦП 3) Изучены люминесцентные свойства кристалла Csl(Tl) 4) Спроектирован и изготовлен сцинтилляционный детектор легких частиц на основе тонкого кристалла CsI(TI) большой площади Проведено изучение выходов тройного деления для спонтанного деления 252Cf и вынужденного деления 2j2Th 5) Спроектирован и изготовлен цифровой спектрометр на основе стильбена 6) Проведены тестовые измерения время-пролетных и амплитудных спектров нейтронов спонтанного деления 252Cf 7) Написана библиотека подпрограмм для анализа формы импульсов от сцинтилляционных детекторов

Достоверность результатов: В результате внедрения ЦОС технологий в экспериментальную ядерную физику, экспериментатор получает более подробную и достоверную экспериментальную информацию по сравнению с используемыми в настоящее время аналоговыми методами Разработанные методы были протестированы на общепринятых эталонных источниках, и было показано, что результаты измерений хорошо воспроизводят данные, известные из литературы

Основные результаты диссертации, выносимые на защиту.

1 Программное обеспечение для накопления экспериментальной информации от оцифровщиков разного типа, реализованное в разных операционных системах, с использованием возможностей локальных вычислительных сетей Библиотека подпрограмм для анализа формы импульсов от сцинтилляционных детекторов.

2 Метод определения люминесцентных свойств неорганических сцинтилляторов и результаты измерения времен высвечивания и вкладов различных компонент сцинтилляционной вспышки в кристалле CsI(Tl). Метод разделения частиц по типу, основанный на технологии цифровой обработки сигналов

3 Метод регистрации длиннопробежных частиц, основанный на использовании сцинтилляционного экрана из CsI(Tl) и оцифровщика формы импульса

4 Метод регистрации нейтронов при помощи органического сцинтиллятора, основанный на цифровой обработке сигналов

Апробация работы Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались на международной конференции в Братиславе (IYNC) 2000, на международных семинарах в Обнинске (International Workshop Nuclear Fission Physics) 1998, 2000, Дубне (ISINN) 2000, 2002, 2003, а также опубликованы в журналах, трудах конференций и препринтах института [30,33, 82, 84, 85, 89, 107,108]

Публикации: Основные результаты опубликованы в 24 статьях и докладах на международных конференциях

Объем и структура диссертации: Диссертация написана на 113 страницах машинописного текста, включающих в себя 51 рисунок. 11 формул и список литературы из 137 наименований Диссертация состоит из введения. 3 глав и заключения Каждая глава снабжена краткими выводами

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении определена актуальность выбранной темы, дано краткое представление о состоянии проблемы определена цель работы и методы ее выполнения Сформулированы положения, выносимые на защиту Приведены основные результаты Изложена структура диссертации, представлена информация об апробации полученных результатов и основных публикациях

В первой главе сравниваются два способа обработки сигналов от детектора ядерных излучений аналоговый и цифровой

При аналоговом способе обработки информации (АОС) каждой переменной величине в системе ставится в соответствие один из плавно меняющихся параметров определенного участка электрической цепи (ток, напряжение и тд ) Функциональные зависимости между различными переменными в системе реализуются путем построения соответствующих электрических цепей

При цифровой обработке сигналов (ЦОС) переменной аналоговой величине в системе ставится в соответствие ее цифровой код Функциональные зависимости в системе реализуются путем непосредственного решения уравнений системы теми или иными численными методами, по заранее заложенной программе (аналог электронных модулей) Данные функции реализуются цифровыми процессорными системами Цифровая обработка сигнала, по сравнению с аналоговой, имеет ряд преимуществ - слабая зависимость от факторов внешней среды, гибкость, компактность, большая информативность, повторяемость, а также возможность использования мощных математических методов.

В 80-х годах XX века была предпринята попытка использовать ЦОС технологии в ядерно-физическом эксперименте [1-5] В этих работах обработка информационного потока производилась с помощью аналоговой электроники, и только для получения дополнительной информации о форме сигнала в спектрометре использовались цифровые технологии Процессы, протекающие в детекторах, чрезвычайно быстрые -1нс - 5 мке, и не являются периодическими Для работы с такими сигналами необходимо иметь устройства дискретизации сигнала (оцифровщики), работающие на частотах 100 МГц-2 ГГц Подобные устройства были созданы лишь в последние 10 лет В процессе выбора оцифровщика формы импульса(ОФИ) экспериментатору необходимо хорошо представлять как процессы, протекающие в детекторе, так и технические характеристики оцифровщика необходимо учитывать шумы квантования (Разрядность), время протекания переходного процесса в детекторе (Длина выборки), быстродействие детектора (Частота дискретизации)

Блок схема цифрового спектрометрического тракта изображена на рисунке 1 В состав схемы входят детектор излучений, аналоговая электроника предварительного усиления и обработки сигналов, аналоговый фильтр

высоких частот,

логическая схема отбора

V = ^

о 2 в Э о х

Компьютер, упавляющий экспериментом

□

ЦОС компьютер

Рисунок 1 Блок схема цифрового спектрометрического

событий, блок задержки стопового сигнала, оиифровшик импульсов, компьютер, управляюший экспериментом, и ЭВМ, исполняющая роль ЦОС процессора

Предварительный усилитель необходим для того, чтобы увеличить амплитуду сигналов, снимаемых с детектора, до величин, которые способны воспринимать оиифровшик и блок логики

Аналоговый фильтр высоких частот - необходимый элемент схемы при цифровой обработке сигналов Он не пропускает на вход оцифровщика те частоты, которые тот не способен корректно оцифровать (соблюдение условий теоремы Котельникова-Найквиста [6])

В любой момент времени во внутренней памяти оцифровщика хранится история поведения входного сигнала Длина цифрового сигнала определяется объемом внутренней памяти используемой модели оцифровщика При поступлении на специальный, стоповый, вход сигнала от схемы отбора событий, оцифровшик останавливается, после чего данные пересылаются в оперативную память ЭВМ Логика работы схемы отбора событий индивидуальна для каждого конкретного эксперимента, и схема собирается экспериментатором из стандартных электронных блоков [7]

Для того, чтобы информативная часть сигнала (переходной процесс, происходящий в детекторе) находилась в середине цифровой осциллограммы, стоповый сигнал необходимо задержать на некоторое время При этом для анализа становится доступным поведение нулевой линии до и после появления сигнала

В зависимости от типа детектора и технических характеристик оцифровщика некоторые элементы цифрового спектрометра могут не присутствовать в явном виде Так, например, при работе со сцинтилляционным детектором роль предварительного усилителя может выполнять ФЭУ [8]

Программы для накопления данных от оцифровщика имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при проектировании системы накопления.

Основная их функция - обнаружение и обслуживание запросов, поступающих от оцифровщика, передача данных из внутренней памяти оцифровщика в ОЗУ ЭВМ, сохранение этих данных на жестком диске Кроме этого программа отвечает за оперативный контроль за качеством набираемой информации, визуализацию данных, разрешение штатных аварийных ситуаций и предоставляет оператору возможность оперативно изменять параметры накопителя

Чтобы свести к минимуму искажения формы сигнала при передаче его по кабелю, ОФИ и ЭВМ, обслуживающий его, должны находится рядом с детектором излучений Задача накопления данных и управления экспериментом в таких условиях реализуется на компьютерах, объединенных в локальную вычислительную сеть При этом один компьютер выполняет функции по сбору данных, а другой служит в качестве терминала оператора и предоставляет свое дисковое пространство для хранения данных (см рис 1)

Поскольку в цифровой спектрометрии, в отличие от аналоговой, происходит накопление больших объемов экспериментальных данных, то от программ накопления требуется большое быстродействие при передаче и сохранении данных В данной ситуации целесообразно использовать оцифровшик с высокоскоростной шиной передачи данных и программно использовать блочный способ передачи данных в ЭВМ

Опыт реализации программ накопления данных с организацией псевдопараллельных процессов показал, что корректное выполнение нескольких

залам в режиме реального времени возможно при использовании мультипрограммной и многозадачной ОС Использование ОС Windows 95/98 повысило эффективность работы ЭВМ в системе сбора информации Кроме возможности доступа по сети к конфигурационным и экспериментальным данным [9]. появилась возможность контролировать загрузку процессора, наблюдать количество пользователей, подсоединенных к файловому пространству компьютера, контролирующего эксперимент, управлять программой накопления данных с помощью специально

написанной программы

ЦОС ЭВМ

Экспериментальная установка

ЭВМ. управляющая экспериментом

Программа удаленного

Измерительная

аппаратур* эксперимента

II

Программа

удаленного 4-\

управления у-/

(Клиент)

(см рис 2) Модульное

построение

Программа управляющая экспериментом

Сценарии задач

ЗП.

Л-Л

w

ЗГ

ЦОС

Рисунок 2 Модульная схема программы управления экспериментом

программного измерительного комплекса повышает отказоустойчивость системы накопления информации и дает возможность модернизировать программное обеспечение по частям, а так же добавить независимый программный модуль, который

работает определенное пользователем время. Поскольку в процессе обработки сигналов часто приходится

выполнять действия, сходные с работой аналоговых блоков, была написана библиотека подпрограмм DiSPLEUS (Digital Signal Processing Library for Electronic Units Simulation) Библиотека включает в себя подпрограммы, имитирующие работу наиболее часто используемых модулей ядерной электроники (усилители,

дискриминаторы, сумматоры, задержки, A DC, TDC и другие) При сложной реализации на аппаратном уровне электронных блоков, соответствующие им подпрограммы имеют

простейший вид Так работа АЦП сводится к простому поиску максимума в цифровом сигнале (см рис 3), а работа ВЦП к вычислению разницы между двумя числами, соответствующими времени наступления сигналов «стоп» и «старт»

Вторая глава посвящена созданию и эксплуатации цифровых спектрометров на основе CsI(TI) Сцинтилляционный детектор на основе Csl(Tl) получил широкое применение в различных областях науки и техники [10, 11] На базе данного

Начало A(N), 1, N, МАХ МАХ=0

Рисунок 3 Блок-схема алгоритма, моделирующего АЦП А() - цифровая осциллограмма, МАХ -оцифрованное значение амплитуды входного сигнала

кристалла реализовано множество дозиметрической аппаратуры в медицине и промышленности Аналоговая обработка сигнала ставит ряд принципиальных ограничений на качество получаемой от этих детекторов информации Популярность этого кристалла обусловлена высокой эффективностью регистрации, негигроскопичностью и чувствительностью к типу регистрируемых частиц Изучение формы токовых импульсов показало, что высвечивание кристалла CsI(TI) есть комбинация нескольких экспонент [12.13]

- JL ' '

!{t) = Axe Tf+Bxe Г'+(А + В)хе {])

где i(t) - интенсивность светового излучения в момент времени t, А и В -первоначальные интенсивности светового излучения быстрой и медленной компонент, соответственно, Тг, т5 - среднее время их высвечивания, ат„- постоянная нарастания токового импульса В зависимости от ионизирующей способности заряженной частицы изменяется отношение величин быстрой и медленной компонент А/В Данное свойство кристаллов было использовано для аналоговой дискриминация частиц по типу Основные способы идентификации заряженных частиц можно свести к следующим операциям

1 Метод, основанный на определении амплитуды анодного импульса ФЭУ после дифференцирования При соответствующем подборе времени формирования (RC) можно добиться того, что амплитуда продифференцированного импульса будет пропорциональна площади начальной части импульса [14]

2 Методом дифференцирования анодного импульса формируется биполярный сигнал Затем измеряется временной интервал между началом сигнала и точкой пересечения нуля [15]

3.Метод идентификации заряженных частиц путем интегрирования и сравнения сигналов в двух временных окнах [12,13]

Первый этап работы изучение люминесцентных свойств имеющегося кристалла Csl(Tl) Для этого была изготовлена сборка из кристалла CsI(Tl) диаметром 12 5 мм, толщиной 3 мм и ФЭУ-176 («Калуга») Тот же источник (~106 нейтронов/с) использовался для изучения реакции детектора на облучение его быстрыми нейтронами (см рис 4)

Блок-схема электроники показана на рис 5 На вход оцифровшика подавались импульсы тока с анода ФЭУ после быстрого усилителя (в режиме int-out, dif-out) Остановка оцифровшика

осуществлялась сигналами с одного из динодов ФЭУ после быстрого усилителя, дискриминатора со следящим порогом и задержки 4 мкс Конвертированные в цифровой вид события записывались на

жесткий диск компьютера для Рисунок 4 Схема установки для последующего анализа Каждое событие испытания спектрометра' с кристаллом характеризовалось массивом из 512 чисел в CsI(Tl) диапазоне от 0 до 1024

Дннод ФЭУ

Рисунок 5 Блок-схема электроники СР - дискриминатор со следящим порогом, \\'РО - оцифровшик формы импульса

Пример цифровых осциллограмм показан на рис 6

Обработка оцифрованных сигналов разделена на несколько этапов

1) Сначала производится поиск наложенных импульсов, для чего исходный сигнал дифференцируется и осуществляется поиск дополнительных к основном) пиков на временной шкале Производится анализ поведения нулевой линии на предмет обнаружения наложения от сигнала, имеющего начало за пределами наблюдаемого временного интервала

2) Определяется момент возникновения события Анализ переднего фронта сигнала с использованием процедуры, основанной на методе наименьших квадратов (МНК), позволяет определить истинное время возникновения события с точностью -10 не

3) В сигнал вносится поправка, связанная с особенностями поведения нулевой линии, определяются истинные значения сигнала

4) Определяется площадь токового импульса (энергия, оставленная частицей в кристалле) Энергетическое разрешение, определенное по а-частицам 226Ra составило 180 кэВ

5) Участок сигнала от момента возникновения импульса до конца диапазона измерения (4 мке) описывается тремя

экспонентами, одной нарастающей и двумя спадающими (см уравнение 1) В результате подгонки, для каждого сигнала получаем значения вкладов и распадных времен для всех трех экспонент Пример разложения анодного сигнала показан на рис 6

Для сопоставления результатов, получаемых с использованием ОФИ и полученных традиционным способом, рассчитали так же интегралы сигналов в заданных временных окнах (0 4 мке)

Анализ разложения токовых импульсов на экспоненты показал, что время заселения высвечиваемых центров для а-частиц (тшр=11 не) меньше, чем для электронов (tMp=50 не) Результаты данных исследований были опубликованы в работе [16] В публикации китайских авторов, сделанной пятью годами

1.25 2 50

Время, икс

позже [17], приведены величины тн;

соответствующие а-частицам электронам =261 не

= 203 не. и

Рисунок 6 Пример разложения спадающей части сигнала с анода ФЭУ на две экспоненты Верхний рисунок - сигнал от электрона, нижний от а-частицы

ю

относ единицы

В работе [17] приведены значения для быстрой компоненты - 540 не. и для медленной - 2020 не С и стем ати ч ее кую разницу с работой [16] на 200 не можно объяснить следующим образом для оцифровки сигнала от Сь1(Т1) использовался ОФИ с частотой дискретизации 20 МГц (временная дискретизация 50 не) и для выполнения условий теоремы Котельникова-Найквиста [6] аналоговый сигнал был заинтегрирован (с постоянной времени 200 не) еще до поступления на оцифровшик

Имеющиеся данные позволили определить отношение световыходов быстрой и медленной компонент для а частиц с энергией 6 МэВ быстрая компонента исчерпывает 69.5% общего световыхода (данная величина может быть чувствительна к типу светоприемника), для электронов вклад быстрой компоненты существенно меньший, чем для а-частиц

На рисунке 7 показан двумерный спектр с осями полная площадь анодного импульса - площадь быстрой компоненты Три хорошо разделенные линии соответствуют а-частицам, протонам и электронам Стоит обратить внимание на тот факт, что вклад быстрой компоненты в импульсах от электронов практически нулевой Электроны прекрасно отделяются от следующей по плотности ионизации частицы - протона во всем доступном нам диапазоне энергий На рисунке 7 приведены интегральный спектр и разделенные спектры а-частиц, протонов и электронов Подробно метод разделения частиц по типу описан в [16, 18. 19]

Далее была проведена процедура сравнения достигнутого качества разделения частиц по типу с аналоговыми методами Для этого был построен двумерный спектр с осями полная плошадь анодного импульса - площадь анодного импульса во временном окне 0 4 мке Полученный спектр аналогичен тем, что позволяют получить аналоговые методы обработки сигнала Для сравнения разрешающей способности этих двух методов, использовался параметр, определенный как

Я N» сечение Мв1 р ' «X

20 h

16

12 S

4 •

ь ю ia 20 24 31

N сечение №2

100

10- * , /

<• 1 а

Ргм, отн единицы

Рисунок 7 Двумерный спектр с осями площадь анодного импульса - площадь быстрой компоненты Получен для случая, когда детектор облучался а-частицами, протонами и электронами

R =

-S.

(2)

где ст(.

стр - ширина а и протонной линий при фиксированной энергии, соответственно 5„ и 5Р - положение ос- и протонного пиков при фиксированной энергии, соответственно Значения параметра Я в зависимости от энергии падающих частиц для цифрового и "аналогового" способов разделения, показаны на рис 8

Метод, основанный на анализе вклада быстрой компоненты, дает в 1 5 - 2 раза лучшее разрешение, чем классический ДЕ метод

Для проверки работоспособности спектрометра на основе СвКТ!) в полях быстрых и тепловых нейтронов. был поставлен специальный эксперимент с использованием Ри-Ве источника нейтронов, интенсивность которого составляла 106 п/(см*с) Поток нейтронов сопоставим с типичными значениями для ускорительных источников нейтронов Фон не превышал нескольких отсчетов в секунду Нейтроны, посредством

Ь 05 03-

а>

X

8. 02

■ "«"Я

• -ЛЕ (л*=400пь) метод

• • •

Рд, каналы

Рисунок 8 Сравнение разрешения, достигаемого для частиц различной энергии Кружки - метод, использующий определение площади импульса в начале, квадраты - метод площади быстрой компоненты

радиационного захвата, конвертируются в СэКТ!) в электроны, которые прекрасно отделяются от других заряженных частиц (см рис 7)

Хорошие спектрометрические свойства сцинтилляционного счетчика на основе СбКТО были успешно применены в спектрометре для изучения тройного деления Детектор, рисунок 9, представляет собой комбинацию из двойной ионизационной камеры с сетками Фриша и сцинтиляционного детектора с кристаллом Сб1(Т1) [20]

Для регистрации легких частиц использовался сцинтилляционный детектор с тонким кристаллом Сз1(Т1) и ФЭУ-110 При толщине кристалла в 1 мм тормозятся а-частицы с энергией до 50 МэВ, тритоны - 20 МэВ, протоны - 14 МэВ Сцинтилляционный экран был изготовлен путем распиловки большого кристалла Сб1(Т1) и последующей шлифовкой полученных пластин Полученные пластины были приклеены канадским бальзамом к кварцевому стеклу [21], которое уплотнялось на фланец камеры и служило световодом к ФЭУ. находящемуся вне газового объема камеры

При создании спектрометра был использован минимальный набор Рисунок 9 Схема устройства ионизационной аналоговой электроники (см рис 10) камеры 1) тефлоновый изолятор, 2) катод, 3) Она использовалась для подготовки сетка фРиша- 4> анол- 5) Делитель высокого сигналов детекторов к оцифровке и для напряжения, 6) слой делящегося вещества, 7) создания триггера предварительного кРисталл С5КТ1)

отбора событий Токовые импульсы переводились в цифровой вид оцифровшиком формы импульса (ЬеСгоу 2262) Данная модель позволяет принимать до четырех входных сигналов одновременно В таком режиме частота цифрования составляет 40 МГц (25 не) По окончании преобразования четыре массива из 256 чисел каждый

Аиод

Дииод

га-пШЙ!

"Катод

БД

=Г А2

БУ 1

БУ

спонтанному делению 252СП

Рисунок 10 Блок схема электроники ОФИ оиифровшик формы импульса, ПУ зарядочувствительный предусилитель, БУ - быстрый усилитель, СС - схема совпадений, БЗ - блок задержки, БД - быстрый дискриминатор

корреляции между появлением события в камере и кристалле СбЦТ!) Тестирование спектрометра было произведено при помощи реакции спонтанного тройного деления 252СГ Данная реакция хорошо изучена и уже опубликованные данные могут быть использованы для проверки рабочих качеств установки

Двумерный спектр сигналов от сцинтиллятора, полученный в

(временной интервал ~7 мкс) считываются в память компьютера Пример

сигналов, соответствующих

тройному показан на рис 11 Данная схема системы накопления информации позволяет, по анодным сигналам, для каждого события

определять энергии, массы и углы вылета осколков деления, энергию и тип частицы, сигнал с ФЭУ, и анализировать временные

--500 1

- -с*1ГП) ■----

—— -Анод 1

— -Анод 2

-Клод I т.

\ь

ь

Энергия, каналы

Рисунок 12 Двухмерный спектр с осями плошадь анодного сигнала - плошадь быстрой компоненты, полученный для легких частиц, сопровождающих

спонтанное деление "3"СГ

Время, мкс

Рисунок 11 Пример сигналов спектрометра

совпадении с осколками, показан на рисунке 12 В спектре наряду с а-частицами наблюдаются тритоны, протоны и электроны Выходы частиц, энергетические и угловые распределения находятся в хорошем согласии с данными других авторов [22, 23]

На определенном этапе нашей деятельности возникла необходимость измерения тройного деления 2ЛТИ Эта задача была мотивирована тем. что для ряда ядер полная кинетическая энергия осколков в некоторых вибрационных резонансах испытывает локальное уменьшение на величину до ~1 МэВ [24] В качестве одного из объяснений этого эффекта было предположено, что вероятность тройного

деления в этих может

значительные

резонансах испытывать изменения Как

инструмент для исследования использовался описанный выше спектрометр Специфика

измерений поток нейтронов 10 п/(см~хс). малая масса делящегося вещества ~1мг, малое сечение реакции деления "'"'ТЬ в этой области-100 мб, потребовала изменить в схему отбора событий (см рис 13) В качестве критерия отбора событий взяли появление катодного импульса ИИК,

Рисунок 13 Блок схема экспериментальной установки ОФИ - оиифровшик формы импульса, ПУ -зарядочувствительный предусилитель, БУ - быстрый усилитель, БЗ - блок задержки, БД - быстрый дискриминатор

015-,

ё

С 0,05.

163,5

Ш о

£ 162 5-Ш

5С 162,0

I 1 I ' I ' I 1 I 1,3 14 1,5 1,6 1,7 1,8

1,9 2,0 2,1 22 2.3 2,4 2,5

превышающего пороговое значение Вследствие этого все события деления, независимо от того, сопровождались они вылетом третьей частицы или нет, подвергались оцифровке Выбор тройных событий из общего массива данных осуществлялся на стадии обработки

В работе использовался _ . .1 _/ ■'

- 232-п.

спектрометрический слои Тп, диаметром 3 см и толщиной 200 мкг/см , на прозрачной для осколков подложке из А1203. Для обеспечения электропроводности катода по всей поверхности слой был запылен золотом (-50 мкг/см2) Измерения проводились на пучке ускорителя ЭГ-1 Физико-Энергетического Института Для получения быстрых нейтронов использовалась Т(р,п)1Не реакция Средний ток на мишени составлял 10 мкА Были проведены измерения выходов тройного деления 232ТЬ быстрыми нейтронами с энергией 1 6 МэВ, 1 8 МэВ и 2.2 МэВ Эффективность регистрации

длиннопробежных частиц

определялась тремя независимыми методами В полученные данные вводилась поправка, основанная на измеренном угловом распределении осколков деления Полученная зависимость нейтронов

1,3 1 4 1,5 16 1 7 1 8 1,9 20 21 2,2 23 24 25

3.0 2.5 20 1.5 1 0 0.5 00

1.3 1 4 1,5 1 6 1.7 1 8 1 9 2,0 2 1 2.2 2.3 2,4 25 Энергия нейтронов, МэВ Рисунок 14 Верхний рисунок - сечение деления 2згТЬ. средний рисунок - поведение полной кинетической энергии осколков [50], нижний рисунок - значения вероятности тройного деления "^ТЪ в зависимости от энергии падающих

233-тч.

вероятности тройного деления Тп от энергии падающих нейтронов показана на рисунке 14 Среднее значение вероятности тройного деления в диапазоне 1 6 - 2.2 МэВ составляет (1 7±0 3)*10'3 Наблюдаемое в эксперименте изменение вероятности тройного деления составляет 0 0012. что приблизительно в 40 раз меньше ожидаемого Таким образом, эксперимент позволяет сделать однозначный вывод о том. что природа локального уменьшения полной кинетической энергии в вибрационных резонансах иная, нежели локальное увеличение вероятности тройного деления

Третья глава посвящена разработке методики цифрового канала регистрации нейтронов и у-квантов при помощи стильбена, при использовании быстрого (1 ГГц) оцифровщика формы импульса модели Acqins DPI 11 В последнее время особую роль начинают играть эксперименты, проводимые на интенсивных импульсных пучках быстрых нейтронов В таких экспериментах к детектору вторичных нейтронов

предъявляются очень

жесткие требования низкий порог регистрации, хорошее энергетическое разрешение и надежная дискриминация фона от у-лучей в условиях высокой скорости счета Интенсивное развитие ЦОС технологий привело к тому, что в последние 3 года сразу в нескольких лабораториях мира были предприняты попытки создания цифровых методов регистрации быстрых нейтронов [25-28] Теоретически ЦОС методы могут реализовать все требования, предъявляемые к современным спектрометрам нейтронов При создании установки использовалось несколько сборок из различных ФЭУ (RCA8575, ФЭУ-143 и ХР2041) и кристаллов стильбена (диаметр 30 мм, высота 5 мм и диаметром 10 см, высота 5 см) Сигналы снимались с анодов и последних динодов ФЭУ Блок-схема установки показана на рисунке 15 Напряжение на ФЭУ выбиралось таким, чтобы амплитуда снимаемых сигналов находилась в рабочем диапазоне оцифровщика То отпадала необходимость использовать дополнительные усиливающие каскады, и сигнал с анода подавался непосредственно на вход оцифровщика Сигнал с последнего динода, после формирования быстрым усилителем и прохождения дискриминатора со следящим порогом, использовался как "стоп" В работе использовался оцифровшик формы импульса DPI II (фирмы Acqins Digitizer) [29] с полосой пропускания 500 МГц Это устройство способно преобразовывать уровень входного напряжения в последовательность 8-ми битовых чисел с частотой 1 ГГц В работе использовался режим, при котором диапазон напряжений входного сигнала от +0 1 В до -0 4 В преобразовывался в цифровые коды от -128 до +128 Каждый цифровой сигнал представлял собой выборку из 1024 значений

Подробное исследование формы импульса сцинтиллятора выполнено для малого кристалла стильбена (диаметр 30 мм и высота 5 мм) и ФЭУ RCA8575 Детектор облучался у-лучами от мСо, 137Cs, 241 Am, нейтронами и у-квантами от 2,2Cf и РиВе источников Имеющие одинаковую площадь импульсы для электрона и протона (соответствует энергии электронов ~1 МэВ). полученные путем усреднения по -1000 событий, показаны на рисунке 16

Рисунок 15 Блок-схема спектрометра БУ - быстрый усилитель, СГО - дискриминатор со следящим порогом, ОР 111— оцифровшик формы сигналов

Форма сигналов от детектора существенно искажена функцией отклика ФЭУ В этих условиях трудно рассчитывать на успех при применении методов прямого разложения сигналов на составляющие экспоненты [30] Однако заметная разница в форме сигналов от электронов и протонов все же наблюдается (см рис 16) Усредненные сигналы, полученные для данной конкретной установки, использовались как целевые для проведения корреляционного анализа Такой подход имеет ряд преимуществ 1) Анализ позволяет унифицировать обработку для всех детекторов данного класса При замене ФЭУ, кристалла, или изменении характера поведения шума необходимо лишь измерить целевой сигнал, который отразит все нюансы реальной экспериментальной ситуации. 2) Анализ корреляционных пиков позволяет ответить сразу на два ключевых вопроса' в какой момент наступило событие (положение максимума корреляционного пика) и какого типа была частица (значение максимума корреляционного пика) Используя технику корреляционной свертки, удается получить корреляционный сигнал (см рис 17)

Проверка качества получаемых энергетических распределений была выполнена для у-квантов юСо Полученный спектр показан на рисунке 18 Для той же сборки были выполнены измерения при помощи спектрометрического усилителя с временем формирования 1 мкс и стандартным АЦП

На рисунке 19 показан двухмерный спектр нейтронов и у-квантов испускаемых 252СГ Наблюдается прекрасное разделение нейтронов и у-квантов вплоть до энергий -60 кэВ (энергия частицы при калибровке, соответствующей электронам)

Сравнение полученных результатов с аналоговым методом, примененным к тому же детектору, показало, что цифровой метод обладает в 1 2 раза лучшей избирательностью

Эксперимент по времени пролета был выполнен с 252СГ нейтронным источником с активностью -22000 с"', установленным внутри

плоскопараллельной ионизационной камеры [31 ] Кристалл стильбена с диаметром 10 см и высотой 5 см вместе

время, не

Рисунок 16 Импульсы для электронов и протонов, полученные усреднением по 1000 сойытий

200-, 180160140! 120-| 100' ! 80 р 604020' 02800

к 2000-

х

5? 16008.1200-о.

£ 800-

400-

200

800

1000

400 600 Время, не

Рисунок 17 Осциллограмма с двумя сигналами а) и их корреляционная функция

Ь)

sooo

20 30 40

Амплитуда, каналы

Рисунок 18 Энергетическое распределение электронов,

возникающих при облучении детектора у-лучами от "'Со

дискриминатора использовался как пусковой сигнал на ВАЦП, он также запускает модуль совпадения, который открывет временное окно (-200 не) для выбора стоповых сигналов

Импульс от ионизационной камеры, задержанный на -250 не коаксиальным кабелем, проходя быстрый предусилитель и

дискриминатор, приходит во второй канал модуля совпадения Выходной сигнал модуля совпадения, строго коррелированный с запаздывающими импульсами осколков деления, используется как столовый сигнал для ВАЦП и внешнего триггера DP 111 Временная диаграмма модуля совпадения показывается во вставке рисунке 20 Времяпролетные спектры

с ФЭУ ХР2041 был применен как нейтронный и гамма детектор Схема экспериментальной установки показана на рисунке 20 Импульс с анода ФЭУ был подан коротким кабелем (-1 м) на вход оцифровщика DPI 11 Импульс с динода ФЭУ после быстрого усилителеля подавался на вход дискриминатора со следящим порогом

Выходной сигнал с

Рисунок 19 Демонстрация качества разделения при использовании метода корреляции Двухмерное распределение с осями энергия (калибровка взята по электронам, еекэВ) -максимум корреляционной функции

Рисунок 20 Блок схема для проведения времяпролетных измерений БПУ - быстрый предусилитель, БУ -быстрый усилитель, СС - схема совпадений, ВЦП -время - код преобразователь, СИР - дискриминатор со следящим порогом Временная диаграмма демонстрирует алгоритм работы схемы совпадений

были измерены одновременно ВАЦП и ОРП1 Для получения стартовой

временной отметки в канале ВАЦП использовался

динодный импульс, а в канале оцифровщика - анодный Для определения влияния

анодного и динодного импульса на временное разрешение был поставлен специальный эксперимент, который позволил оценить возможную погрешность

N

10000-

• -ВЦП -----ОФИ

V

Используя канал ВАЦП, были проведены два измерения времяпролетного спектра от калифорниевого источника В одном случае в качестве стопового сигнала использовался анодный импульс, в другом динодный Временное

разрешение оценивалось по ширине у-пика, она составила 1 5 не для анодного импульса, и 2 9 не для динодного импульса

Спектры времени пролета для источника 2 2СГ, полученные при помощи оцифровщика и ВЦП, показаны на рисунке 21 Наблюдаемая ширина у-пика на полувысоте для оцифровщика составляет 1.5 не Эта величина связана с погрешностью определения момента возникновения деления в ионизационной камере

150 200 260 300 350

Время, не

Спектры времени пролета, полученные источника ^Оф) Точки ВЦП, линия -

Рисунок 2 для оцифровщик

N

10000

--Все

-—-— - у - кванты :

мящрщт

] : * ■ 1

250 Время, не

На рисунке 22 приведено интегральное распределение событий по времени пролета и парциальные спектры для нейтронов и у-квантов. Амплитуда у-пика в нейтронном спектре позволяет сделать оценку вероятности ошибки в идентификации частиц, она составляет ~10"3 в измеряемом энергетическом диапазоне

В полученном у спектре наблюдается хвост, тянущийся от пика мгновенных у-квантов в область больших времен пролета. В эксперименте не использовалась специальная защита сиинтилляционного детектора от внешних фонов Нейтроны, рожденные при делении 252СП могут рассеиваться на стенах экспериментального зала, и за счет реакций (п,п"у) и (п.у) производить дополнительные у-кванты, которые будут достигать детектора за времена, характерные для быстрых нейтронов.

Основным преимуществом, полученном при применении ЦОС технологий применительно к органическому сцинтилляционному детектору для регистрации нейтронов и у-квантов, является возможность работы в условиях высоких загрузок полная информация о событии, включая энергию частицы, время прихода частицы и тип частицы может быть получена при загрузках до 5 МГц, а в счетном режиме цифровой спектрометр способен работать при пиковой загрузке до 100 МГц

Рисунок 22 Интегральный времени пролета

и парциальные спектры

В заключении подводится итог выполненных работ, кратко излагаются основные результаты и выводы

Основные результаты настоящей работы сводятся к следующему

1 Показаны основные преимущества цифрового метода обработки сигналов по сравнению с аналоговым Обоснована возможность создания цифровых спектрометров при современном уровне развития вычислительной техники и устройств дискретизации аналоговых сигналов Сформулированы основные критерии, необходимые для правильного подбора оцифровщика Показана общая схема цифрового спектрометрического тракта Рассмотрены особенности программного обеспечения, используемого для накопления информации и для обработки цифровых сигналов Разработана библиотека алгоритмов, позволяющих программным путем воспроизвести работу наиболее часто применяемых электронных модулей

2 Создан цифровой спектрометр для регистрации заряженных частиц на основе сцинтиллятора Сб1(Т1) Создана методика анализа сцинтилляционных импульсов путем разложения их на составляющие экспоненты Показано, что данный метод эффективен при изучении люминисцентных свойств неорганических сцинтилляторов Были найдены вклады и средние времена высвечивания для быстрой и медленной компонент, составляющих сцинтилляционную вспышку Сб1(Т1) Показано, что использование вклада быстрой компоненты как критерия разделения частиц по типу приводит к 1 5-2 раза лучшему, чем для аналоговых методов разрешению Полученный опыт был использован для создания спектрометра продуктов тройного деления ядер Детектор осколков деления - двойная ионизационная камера с сетками Фриша Тонкий сцинтилляционный экран использовался для регистрации длиннопробежных частиц Испытания спектрометрической установки, проведенные для спонтанного тройного деления 252С£ показали, что ее рабочие характеристики позволяют с высокой точностью измерять выходы длиннопробежных частиц разного типа С помощью данного спектрометра были выполнены измерения вероятности тройного деления 232ТЪ под действием быстрых нейтронов

3 Разработан алгоритм, основанный на корреляционном анализе цифровых сигналов от органического сцинтиллятора, позволяющий определять энергию и время появления нейтронов, а также эффективно разделять нейтроны и у-кванты Показано, что достигнутое энергетическое разрешение не уступает аналоговому методу Точность временной отметки составила меньше 1 5 не Предложенный метод разделения частиц по типу обеспечивает п-у разделение при пороге регистрации 60 кэВ, при этом вероятность ошибки в определении типа частиц не превышала 10"3 Показано, что цифровой спектрометр способен работать при пиковых загрузках до 10* событий/с

Список публикаций с основными результатами диссертации

1) N V Komilov, V A Khryachkov, М V Dunae\ et al Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer //NIM, 2003. A497. p 467

2) В А Хрячков. M В Дунаев. В В Кетлеров. Н Н Семенова. М 3 Тараско Новый метод разделения заряженных частиц с использованием кристаллов CsI(T!) //ПТЭ, 2000. №3. с 29

3) В А Хрячков, М В Дунаев, ИВ Дунаева. А И Сергачев, Н Н Семенова Спектрометр для исследования тройного деления ядер //ПТЭ, 2002, №5. с 34

4) В А Хрячков, М В Дунаев. И В Дунаева, Н Н Семенова Новый метод измерения удельных ионизационных потерь осколков деления //ПТЭ, 2003, № 1, с 24

5) В А Хрячков, М В Дунаев. И В Дунаева, Н Н Семенова. А И Сергачев Метод оперативного измерения свойств рабочего газа в импульсной ионизационной камере //ПТЭ, 2003, №6, с 86

6) В А Хрячков, М В Дунаев, И В Дунаева, Н Н Семенова. А И Сергачев Изучение выходов осколков деления ^U при аномально больших значениях полной кинетической энергии //ЯФ, 2003,т 66, №5, с 830

7) В А Хрячков, И В Дунаева, М В Дунаев и др Измерение вероятности тройного деления 232Th под действием быстрых нейтронов //ЯФ, 2004. т.67, №7

8) V A Khryachkov, М V Dunaev, 1V Dunaeva et al Fission fragment mass-energy distribution for 5 MeV neutron fission of 238U //ISINN-8, Dubna-2000, p 392

9) V A Khryachkov, M V Dunaev, I V Dunaeva, N N Semenova, New possibilities of the ionization chamber without Frisch grid //ISINN-8, Dubna-2000, p 416

10) V A Khryachkov, M V Dunaev, IV Dunaeva, N N Semenova, Methods of fission fragments energy losses corrected in thick targets //ISINN-8, Dubna-2000, p 358

11) V A Khryachkov, M V Dunaev, IV Dunaeva, N N Semenova, Methods of a digital spectrometry of radiations //ISINN-8, Dubna-2000, p 363

12) V A Khryachkov, A I Sergachev, M V Dunaev et al. Research of 252Cf ternary fission //ISINN-10, Dubna-2002, p 210

13) NV Kornilov, VA Khryachkov, M V Dunaev et al Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer //ISINN-10, Dubna-2002, p 463

14) В А Хрячков, И В Дунаева, М В Дунаев и др Измерение вероятности тройного деления 232Th под действием быстрых нейтронов //1SINN-11, Dubna-2003

15) V A Khryachkov, М V Dunaev, V V Ketlerov. N N Semenova, М Z Tarasko Investigation of the CsI(TI) Scintillator Properties for Registration Low-Energy Charge Particles Proceeding International Workshop Nuclear Fission Physics, //International Workshop Nuclear Fission Physics. Obninsk 2000. p 158

16) В А Хрячков, И В Губарева, М В Дунаев. Н Н Семенова. А И , Измерение удельных ионизационных потерь осколков деления фиксированных масс и энергий Препринт № 2740, г Обнинск, ГНЦ РФ-ФЭИ, 1998 г

17) А И Сергачев, В А Хрячков, MB Дунаев и др Спектрометр для измерения свойств продуктов тройного деления ядер Препринт № 2867. г Обнинск, ГНЦ РФ-ФЭИ, 2000 г

18) N V Komilov, V A Khryachkov. М V Dunaev et al Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer Preprint № 2930, Obninsk. IPPE. 2002

19) V A Khryachkov. M V Dunaev. I V Dunaeva, N N Semenova, A I Sergachev /Fission Fragment Mass-Energy Distribution for 5 MeV Neutron Fission of 238U //IPPE Nuclear Physics Department, Annual Report. 2000. p 6

20) V A Khryachkov. M V Dunaev. A I Sergachev et al Fission Fragment Mass-Energy ^Distribution at 1 2 MeV and 5 MeV Neutron Induced Fission of 232Th /ЛРРЕ Nuclear Physics Department. Annual Report, 2000. p 11

21) В А Хрячков. MB Дунаев. ИВ Дунаева. H H Семенова A И Сергачсв Массовые и энергетические распределения осколков деления 23íiU нейтронами с энергией 5 МэВ */Избранные труды ФЭИ. 2000 с 3

22) В А Хрячков. M В Дунаев. ИВ Дунаева. А И Сергачев, H H Семенова Спектрометр для измерения свойств продуктов тройного деления ядер */Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук, выпуск 2.

„ Калуга, издательский дом "Эйдос", 2001, с 194

23) В А Хрячков, M В Дунаев. И В Дунаева, А И Сергачев, H H Семенова Исследование роли длиннопробежных частиц в механизме деления ядер через вибрационные резонансы /Труды регионального конкурса научных проектов в

■ области естественных наук, выпуск 3, Калуга, издательский дом "Эйдос", 2002

24) В А Хрячков, M В Дунаев, И В Дунаева, А И Сергачев, H H Семенова i Изучение спонтанного тройного деления 252Cf /Труды регионального конкурса

научных проектов в области естественных наук, выпуск 3, Калуга, издательский дом "Эйдос", 2002, с 170

ЛИТЕРАТУРА

1 М Calvetti etal NIM. 176( 1980). p 255

2 В Hallgren and H Verweij New dewelopment in time and pulse height digitizers IEEE Trans On Nuclear Science VNS-27.N 1. 1980. p 333

3 W Farr. R -D heuer. A Wagner Readour of drift chamber with a 100 MHz fast ADC system IEEE Trans On Nuclear Science V NS-30, N 1. 1983, p 95

4 P Bosk. J Heintze. T Kunst. et al Drift chamber readout with flash ADCs NIM. A242( 1986). p 237

5 RAIeksan et al Pulse shape discrimination with a 100 MHz flash ADC system NIM. A237(1988), p 303

6 Steven W Smith The scientist and engineer's guide to digital signal processing California technical publishing 1999

7 X Шмидт, Измерительная электроника в ядерной физике, "Мир" 1989

8 Н Соболева, А Мамеламид, Фотоэлектронные приборы, "Высшая школа" 1974

9 А Фролов, Г Фролов, Операционная система Windows 95 для программиста, БСП, т 22, Диалог-МИФИ, 1996

10 М Parlog, В Bordene, М F Rivet et al Response of CsI(Tl) scintillator over a large range in energy and atomic number of ions NIM, A482 (2002), p 674

11 L N Trefilova, A M.Kudin, L V Kovaleva et al Concentration dependence of the light yield and energy resolution of Nal Tl and Csl T1 crystals excited by gamma, soft X-rays and alpha particles NIM, A486 (2002), p 474

12 D Horn, G С Ball, A Galindo-Uribarri et al A model of a tow-component pulse shape of CsI(Tl) Nucl. Instr and Meth., A320,1992, p 273.

13 W Wagner, HG Ortlepp, C-MHerbach et al // Preprint of the JINR, El 3-97-118, Dubna, 1997

14 J A Biggerstaflf, R L Becker and M T McEllistrem // Nucl Instr and Meth , v 10, 1961, p. 327.

15 PKreutz, A Kuhmichel, С Pinkenburg et al // Nucl Instr and Meth, A260, 1987, p 120

16 Хрячков В A , Дунаев M В , Кетлеров В В , Семенова Н Н , Тараско М 3 Новый метод разделения заряженных частиц с использованием кристаллов CsI(Tl) ПТЭ, 2000, №3, с 29.

17 Q Yue, W Р Lai, W С Chang et al Effective dynamic range in measurements with flash analog-to-digital converter NIM, A511 (2003), p 408

18 Хрячков В A , Семенова H H , Дунаев М В Использование кристаллов Csl(Tl) для регистрации заряженных частиц, сопровождающих деление Отчет ФЭИ Инв №9754 От 29 06 1998

19 V A Khryachkov. М V Dunaev, V V Ketlerov, N N Semenova, М Z Tarasko Investigation of the CsI(Tl) Scintillator Properties for Registration Low-Energy Charge Particles Proceeding International Workshop Nuclear Fission Physics, Obninsk 2000, p 158

20 Сергачев А И . Хрячков В A , Дунаев MB и др Спектрометр для измерения свойств продуктов тройного деления ядер Препринт ФЭИ-2867, 2000

21 Ю Егоров, Сцинтилляционный метод спектрометрии гамма-излучения и быстрых нейтронов, Атомиздат, Москва 1963

22 W Loveland Alpha particle energy spectrum associated with 252Cf spontaneous fission Phys Rev C9, 395, 1974

23 SCosper, J Cemy, RGatti Long range particles of Z=1 to 4 emitted during the spontaneous sission of252Cf Phys Rev 154. 1193,1976

24 Кузьминов Б Д. Сергачев А И . Митрофанов В Ф и др Proceeding of the IX-th International Symposium on the Interaction of Fast Neutrons with Nuclei. Gaussig. p 145. 1982

25 Marrone, DCano-Ott, N Colonna et al Pulse shape analysis of liquid scintillators for neutron studies NIM. A490 (2002). p 299

26 H saito, Y Nagashima, T Kurihara, T Hyodo A new positron lifetime spectrometer using a fast digital oscilloscope and BaFi scintillators NIM, A487 (2002), p 612

27 Kornilov N V , Khryachkov V A, Dunaev M V et al Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer Preprint FEI - 2930. 2002

28 Kornilov N V , Khryachkov V A, Dunaev M V et al Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer NIM, A497, (2003), p 467

29 Waveform digitizer DPI 11, http //www acqiris com

30 S Marrone, D Cano-Ott, N Colonna et al Pulse shape analysis of liquid scintillators for neutron studies NIM, A490 (2002), p 299

31 V Ya Bariba, N V Kornilov, N N Semenova, Journal Yadernye Konstanty Ser Nucl Constants 5 (19)( 1977)45

Подписано к печати 04.04.05 г. Формат 60x84 1/16. Усл.п.л. 0.7. Уч.-изд.л. 1,5. Тираж 45 экз. Заказ Отпечатано на ротапринте методом прямого репродуцирования с оригинала автора. 249033, Обнинск Калужской обл., ФЭИ

€13363

РНБ Русский фонд

2006-4 11118

Введение

1. Общие принципы цифровой обработки сигнала

1.1 Аналоговые и цифровые методы обработки сигнала

1.2 Аппаратные средства ЦОС систем для IBM PC

1.3 Программное обеспечение ЦОС систем для IBM PC

1.4 ЦОС-алгоритмы, для эмуляции работы наиболее распространенных в эдерно-физическом эксперименте электронных блоков

1.5 Выводы к главе

2. Цифровой спектрометр для регистрации легких заряженных частиц, сопровождающих деление

2.1 Свойства CsI(Tl)

2.2 Изучение люминесцентных свойств кристалла

CsI(Tl) цифровыми методами

2.3 Применение кристалла CsI(Tl) в спектрометре для регистрации тройного деления

2.4 Изучение тройного деления 232Th

2.5 Выводы к главе

3. Цифровой спектрометр для регистрации мгновенных нейтронов деления

3.1 Установка для отработки алгоритмов получения амплитудных распределений и n-у разделения

3.2 Изучение отклика спектрометра

3.3 Разделение нейтронов и у-квантов

3.4 Время-пролетные измерения

3.5 Выводы к главе 4 Заключение Список литературы

Почти все события деления сопровождаются эмиссией легких частиц, если принять во внимание нейтроны, испаряющиеся из осколков. Этот процесс вызывает наибольший интерес для понимания динамики процесса деления. Эмиссия легких частиц является поставщиком уникальной информации о ранних стадиях эволюции делящейся системы. Энергетические и угловые распределения частиц, сопровождающих деление, несут в себе наиболее прямую информацию о деформации и взаимном расположении осколков непосредственно в момент разрыва делящейся системы.

Для исследования данных событий традиционно используются системы из двух или более (АЕ+Е) полупроводниковых детекторов [1, 2]. Такая схема эксперимента обладает низкой светосилой, и нашла свое применение при спонтанном делении и делении под действием тепловых нейтронов, где можно обеспечить необходимую для анализа статистику. Кроме того, очевидным недостатком такой системы является высокий порог регистрации легкой частицы, который определяется полным ее поглощением в АЕ детекторе. Другим примером установок данного типа являются сложные многодетекторные устройства с большой эффективностью регистрации легкой частицы [3]. Детекторы этого типа прекрасно зарекомендовали себя, однако громоздкость и сложность таких установок делает невозможным их использование на пучках не только быстрых, но и тепловых нейтронов, а надежность и стабильность существующего на данный момент электронного оборудования ставят на этом пути принципиальный предел.

В то же время целый ряд ядер, делящихся исключительно быстрыми нейтронами, до сих пор остаются за рамками исследований. Особый интерес также вызывает зависимость выхода тройного деления от энергии возбуждения делящегося ядра, что возможно только при использовании быстрых нейтронов. В сотни раз более низкое сечение деления быстрыми нейтронами в сочетании с большим гамма фоном от нейтронной мишени и жесткими геометрическими ограничениями при работе на ускорителе приводит к необходимости разработки новых детекторных систем, отвечающих поставленным условиям.

При разработке новых методов регистрации частиц, сопровождающих деление, было осознано, что за последние годы не появлялось принципиально новых детекторов или электроники, которые позволили бы добиться качественного прогресса в экспериментальной ядерной физике. Наряду с этим происходит бурное развитие вычислительной техники и устройств дискретизации аналоговых сигналов, что позволяет принципиально изменить схему сбора и обработки экспериментальной информации. Кроме того, использование хорошо развитых математических методов, таких как Фурье анализ и метод наименьших квадратов, позволяет выделять из формы сигнала дополнительную, недоступную на сегодняшний день аналоговым методам информацию. Цифровые технологии были удачно применены в связи, звукозаписи, радиолокации. В настоящее время физики начали успешно их применять при проведении ядерно-физических экспериментов. Как аналоговый, так и цифровой методы направлены на получение определенной информации, содержащейся в форме сигнала. При аналоговой обработке сигнал проходит ряд электронных модулей, выполняющих с ним определенные манипуляции. Процесс обработки в этом случае необратим. С другой стороны, цифровые технологии позволяют воспроизвести алгоритмы работы аналоговых электронных модулей. К тому же цифровая обработка сигнала, по сравнению с аналоговой, имеет ряд преимуществ - слабая зависимость от факторов внешней среды, гибкость, компактность, большая информативность, повторяемость.

Некоторые прикладные задачи требуют аналоговых решений, так как быстродействие аналоговой электроники выше. Но, несмотря на меньшее быстродействие, при изучении таких редких событий, таких как тройное деление, применение цифровых технологий может оказаться эффективным.

В настоящей работе представлены результаты деятельности автора по разработке новых методов регистрации частиц сопровождающих деление, с использованием цифровых технологий обработки сигнала. А также опыт эксплуатации цифровых спектрометров в ядерно-физических экспериментах. Цель работы. Целью настоящей работы являлось разработка, создание и тестирование цифровых спектрометров предназначенных для регистрации частиц сопровождающих деление ядер. Исследования такого редкого явления, каковым является тройное деление, накладывает особые требования к надежности идентификации событий. Разработка методов цифрового подавления фонов особенно актуальная при проведении экспериментов в интенсивных полях быстрых нейтронов. Внедрение цифровых методов в экспериментальную ядерную физику позволило не только увеличить объем получаемой от детектора информации, но и принципиально улучшить ее качество, что позволило успешно провести ряд практических измерений вероятности тройного деления. Актуальность работы:

1) На основе технологии цифровой обработки сигналов разработан спектрометр, пригодный для регистрации частиц сопровождающих деление. Спектрометр обладает большой светосилой и способен эффективно работать в полях быстрых и тепловых нейтронов, позволяет получать информацию об энергиях и углах вылета и типе легкой частицы.

2) Повышение стабильности работы спектрометра - электронные элементы, входящих в состав модулей аналоговых спектрометров меняют свои характеристики в зависимости от условий окружающей среды (температура, влажность, напряжение сети) и времени их эксплуатации. При использовании цифровых технологий, используя программные приложения, заменяющие электронные модули, стабильность работы спектрометра возрастает.

3) Увеличение снимаемой со спектрометра информации — в аналоговой электронике практически все имеющиеся ресурсы уже задействованы. С использованием цифровых технологий появляется возможность на новом уровне проводить анализ формы импульса и извлекать из нее дополнительную информацию, с помощью математических методов.

4) Подавление фоновых событий - в методиках, базирующихся на аналоговой электронике, развиты мощные методы подавления фоновых событий. В то же время, используя такие свойства цифровой обработки сигналов, как программируемость и повторяемость, можно выделить фоновые сигналы, детально изучить их отличия от обычных сигналов и создать алгоритм их подавления, оптимально подходящий для данной спектрометрической установки.

5) Улучшение энергетического разрешения спектрометра - эта задача всегда является актуальной. Средствами аналоговой электроники нелегко улучшить этот параметр. Средствами цифровой обработки сигналов, сконструировав индивидуальный фильтр, можно улучшить энергетическое разрешение, например, за счет подавления помех.

6) Улучшение функции отклика детектора - средствами цифрового анализа формы сигналов можно попытаться выделить разные группы событий и за счет этого упростить функцию отклика спектрометра.

7) Обратимость обработки - аналоговый процесс обработки данных выполняется непосредственно в течение измерений и необратим. В случае ошибки при выборе параметров электронных блоков, из которых набирается спектрометр, происходит потеря информации. Цифровые технологии позволяют разнести во времени процесс накопления информации и ее обработки, и экспериментатор может проводить обработку неограниченное количество раз.

8) Выделение наложенных импульсов - в аналоговой электронике существуют различные схемы подавления наложенных импульсов. А цифровые технологии, кроме больших возможностей по поиску наложенных сигналов, при повторяемости обработки, учитывая индивидуальную, для данного детектора, форму сигналов, дают в руки экспериментатора возможность значительно повысить загрузочную способность спектрометра.

9) Изучение «предыстории» события - для экспериментатора становится доступна для анализа не только область самого сигнала, но и поведение нулевой линии в интервале времени, непосредственно предшествующий моменту наступления события.

Личный вклад автора: При непосредственном участии автора: 1) Спроектирован и изготовлен сцинтилляционный детектор на основе кристалла CsI(Tl). 2) Разработаны алгоритмы и написан ряд программ для накопления информации в ходе ядерно-физического эксперимента, с использованием оцифровщика формы импульса фирмы Le Cray 2262, фирмы Acqiris DPI 11 и ВАЦП. 3) Изучены люминесцентные свойства кристалла CsI(Tl). 4) Спроектирован и изготовлен сцинтилляционный детектор легких частиц на основе тонкого кристалла CsI(Tl) большой площади. Проведено изучение выходов тройного деления для спонтанного деления 252Cf и вынужденного деления 232Th. 5) Спроектирован и изготовлен цифровой спектрометр на основе стильбена. 6) Проведены тестовые измерения время-пролетных и амплитудных спектров нейтронов спонтанного деления Cf. 7) Написана библиотека подпрограмм для анализа формы импульсов от сцинтилляционных детекторов. Диссертация состоит из 3 глав.

В первой главе описаны основные требования, которыми руководствуются при выборе частоты и разрядности оцифровщика, а также длины цифровой осциллограммы в зависимости от конкретной физической задачи, стоящей перед экспериментатором. Приведены требования к программно-аппаратному обеспечению. Проанализированы и описаны требования к программированию систем сбора информации, обоснованы требования к модульности разрабатываемого программного оснащения. Описано созданное программное обеспечение для оцифровщика формы импульса LeCroy 2262 (стандарт САМАС), реализованное на ПК IBM PC с процессорами Intel 386, 486, Pentium, для различных операционных систем. Изложено созданное программное обеспечение к оцифровщику модели Acqiris DPI 11 (PCI стандарт), для операционной системы Windows 98, в программных средах Visual Basic и Visual С++. Определены алгоритмы, моделирующие принцип работы наиболее распространенных модулей, используемых при аналоговой обработке сигналов.

Во второй главе подробно описана конструкция изготовленного сцинтилляционного детектора на базе кристалла CsI(Tl). Приведена блоксхема электроники, включающая оцифровщик формы импульса модели LeCroy 2262. Приведены измеренные люминесцентные свойства кристалла CsI(Tl). Показано, что разработанный алгоритм анализа вклада быстрой компоненты позволил достичь в 2-3 раза лучшего разделения частиц по типу, по сравнению с аналоговым методом. Приводится описание канала регистрации длиннопробежных частиц сопровождающих деление, на базе кристалла CsI(Tl). Сцинтилляционный детектор использовался в качестве детектора длиннопробежных частиц, возникающих при тройном делении. Описана схема спектрометра, технология его сборки и тестирование. Приведены результаты детального изучения спектров легких частиц при

25 2 г* спонтанном тройном делении Сг, приведены результаты измерения выходов тройного деления 232Th быстрыми нейтронами с энергией 1,6 МэВ, 1,8 МэВ и 2,2 МэВ.

Третья глава посвящена разработке методики цифрового канала регистрации мгновенных нейтронов и у-квантов, сопровождающих деление, при помощи стильбена, с использованием оцифровщика формы импульса модели Acqiris DPI 11. Было показано, что созданный цифровой спектрометр позволяет проводить как амплитудные, так и временные измерения. Показано, что форма и качество сигналов сильно зависит от типа ФЭУ. Описана методика разделения нейтронов и у-квантов с помощью корреляционного анализа. Проведены тестовые измерения спектра мгновенных нейтронов, при спонтанном делении Cf Показано, что созданная по данной методике спектрометрическая установка, в счетном режиме, эффективно работает при пиковых загрузках до 100 МГц. Точность временной отметки составила 1 не.

Научная новизна: Впервые метод цифровой обработки сигнала применен при детектировании длиннопробежных частиц возникающих при тройном делении Cf и при вынужденном делении Th. Полученное цифровым методом качество разделения частиц по типу превосходит аналоговые методы в 1.5-2 раза. Впервые, с применением технологии цифровой обработки сигналов, измерены люминесцентные свойства кристалла CsI(Tl). Впервые разработан и использован метод корреляционного анализа цифровых сигналов от детектора на основе стильбена. Создан цифровой спектрометр, позволяющий улучшить качество экспериментальных данных (временное и энергетическое разрешение и разделение п от у - квантов). Впервые, с применением технологий цифровой обработки сигнала, были проведены измерения спектра мгновенных нейтронов, сопровождающих спонтанное деление 252Cf На защиту выносится:

1. Метод регистрации длиннопробежных частиц, основанный на использовании сцинтилляционного экрана из CsI(Tl) и оцифровщика формы импульса.

2. Метод регистрации нейтронов при помощи органического сцинтиллятора, основанный на цифровой обработке сигналов.

3. Метод определения люминесцентных свойств неорганических сцинтилляторов и результаты измерения времен высвечивания и вкладов различных компонент сцинтилляционной вспышки в кристалле CsI(Tl). Метод разделения частиц по типу, основанный на технологии цифровой обработки сигналов. I

4. Программное обеспечение для накопления экспериментальной информации от оцифровщиков разного типа, реализованное в разных операционных системах, с использованием возможностей локальных вычислительных сетей. Библиотека подпрограмм для анализа формы импульсов от сцинтилляционных детекторов. Апробация работы. Результаты, представляемые в диссертационной работе, докладывались на международной конференции в Братиславе (IYNC) 2000, на международных семинарах в Обнинске (International Workshop Nuclear Fission Physics) 1998, 2000, Дубне (ISINN) 2000, 2002, 2003, а также опубликованы в журналах, трудах конференций и препринтах института [33, 36, 68-75, 93, 95, 96, 100, 115-122, 126, 127, 137].

Примечание: В дальнейшем изложении диссертации, в спектрах ошибки являются статистическими и, во избежание загромождения рисунков, графически отображаться не будет.

Основные результаты настоящей работы сводятся к следующему:

1. Показаны основные преимущества цифрового метода обработки сигналов по сравнению с аналоговым. Обоснована возможность создания цифровых спектрометров при современном уровне развития вычислительной техники и устройств дискретизации аналоговых сигналов. Сформулированы основные критерии, необходимые для правильного подбора оцифровщика. Показана общая схема цифрового спектрометрического тракта. Рассмотрены особенности программного обеспечения, используемого для накопления информации и для обработки цифровых сигналов. Разработана библиотека алгоритмов, позволяющих программным путем воспроизвести работу наиболее часто применяемых электронных модулей.

2. Создан цифровой спектрометр для регистрации заряженных частиц на основе сцинтиллятора CsI(Tl). Создана методика анализа сцинтилляционных импульсов путем разложения их на составляющие экспоненты. Показано, что данный метод эффективен при изучении люминисцентных свойств неорганических сцинтилляторов. Были найдены вклады и средние времена высвечивания для быстрой и медленной компонент, составляющих сцинтилляционную вспышку CsI(Tl). Показано, что использование вклада быстрой компоненты как критерия разделения частиц по типу приводит к 1.5-2 раза лучшему, чем для аналоговых методов разрешению. Полученный опыт был использован для создания спектрометра продуктов тройного деления ядер. Детектором осколков деления служила двойная ионизационная камера с сетками Фриша. Тонкий сцинтилляционный экран использовался для регистрации длиннопробежных частиц. Испытания спектрометрической установки, проведенные для спонтанного тройного деления Cf, показали, что ее рабочие характеристики позволяют с высокой точностью измерять выходы длиннопробежных частиц разного типа. С помощью данного спектрометра были выполнены измерения вероятности тройного деления 232Th под действием быстрых нейтронов.

3. Разработан алгоритм, основанный на корреляционном анализе цифровых сигналов от органического сцинтиллятора, позволяющий определять энергию и время появления нейтронов, а также эффективно разделять нейтроны и у-кванты. Показано, что достигнутое энергетическое разрешение не уступает аналоговому методу. Точность временной отметки составила меньше 1.5 не. Предложенный метод разделения частиц по типу обеспечивает n-у разделение при пороге регистрации 60 кэВ, при этом вероятность ошибки в определении типа л частиц не превышала 10". Показано, что цифровой спектрометр способен работать при пиковых загрузках до 108 событий/с.

Предложения автора имеют пионерский характер и ранее в исследованиях не использовались.

Благодарность

Выражаю глубокую признательность научному руководителю, идеологу применения ЦОС технологий в экспериментальной ядерной физике -ведущему научному сотруднику Хрячкову В. А.

Выражаю благодарность сотрудникам, с которыми проведены все эти исследования: Семеновой Н. Н., Сергачеву А. И., Дунаевой И. В., Тараско М.З.

Отдельно выражаю благодарность Еремину Н. В. (НИИЯФ МГУ), за помощь в работе.

Благодарю доктора Говердовского А. А., профессора Кузьминова Б.Д, Фурсова Б. И., за интерес проявленный к работе. Сотрудников лаборатории ускорителей, за обеспечение необходимых режимов работы.

Хочу поблагодарить Dr. Ir Aijan Plompen из Института Стандартных Материалов и Измерений (Бельгия), за помощь в организации работ по применению ЦОС технологий к органическим сцинтилляторам.

Благодарю Кагаленко А.Б., доктора Корнилова Н.В. и доктора Деменкова В.Г., за огромную помощь в работе по спектрометрии нейтронов.

Хочу поблагодарить самых близких мне людей - жену Ирину и сына Владимира — за терпение и понимание, проявленное ими на протяжении многих месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Light charged particle emission in the spontaneousfission Fm and "'Fm.

2. J.F.Wild, P.A.Baisden, RJ.Dougan et al. //Phys. Rev.-1985, v.32, n.2, p. 488.

3. C. Wagemans, E. Alleart, F. Caitucoli et al. //Nuclear Physics.-l981, A369, n. 1, p. 1.

4. Nobles R.A. //Phys. Rev.-1962, v. 126, n.4, p. 1508.

5. Большая советская энциклопедия.-Москва. 1987.

6. Денисов К., Аналоговые и цифровые методы обработки информации.-СпбГУ ИТМО, http://ets.ifmo.ru:8101/denisov/lec/oglavlen.htm.

7. М. Calvetti et al. //NIM.-1980, А176, р 255.

8. Hallgren В. and Verweij H. New dewelopment in time and pulse height digitizers. //IEEE Trans. On Nuclear Science.-V.NS-27, N.l, 1980, p. 333.

9. Farr W., R.-D.heuer, Wagner A. Readour of drift chamber with a 100 MHz fast ADC system. //IEEE Trans. On Nuclear Science.-V.NS-30, N.l, 1983, p. 95.

10. Drift chamber readout with flash ADCs. /Р. Bosk, J. Heintze, T. Kunst, et al. //NIM.-1986, A242, p. 237.

11. Aleksan R. Pulse shape discrimination with a 100 MHz flash ADC system. //NIM.-1988, A237, p. 303.

12. П.Гвоздак A., DSP-системы для IBM PS. //Современные технологии автоматизации.-1998, № 1,стр. 18.

13. Блейхут Р., Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. "Мир" 1989.

14. Сергиенко А. Б., Цифровая обработка сигналов, "Питер" 2002.

15. Шмидт X., Измерительная электроника в ядерной физике, "Мир" 1989.

16. Соболева Н., Мамеламид А., Фотоэлектронные приборы, "Высшая школа" 1974.

17. Quad waveform digitizer 2262, http://www.lecroy.com/lrs/dsheets/2262.htm.

18. Steven W.Smith. The scientist and engineer's guide to digital signal processing. /California technical publishing.-1999.

19. Калашников В., Козодоев M., Детекторы элементарных частиц, 1966г

20. Янсен И., Курс цифровой электроники, Мир, т.4., 1987 г.

21. Хоровиц П., Хилл У., Искуство схемотехники, Москва, Мир, т. 2. 1993 г.

22. Waveform digitizer DPI 11, http://www.acqiris.com.

23. САМАС Updated Speecifications. /Report No.EUR 8500en., Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg.-1983.

24. Ribas R.V. A CAMAC data acquisition system based on PC-Linux. //NIM,-2002, A483, p. 830.

25. PC-совместимая станция сбора данных Н-2000, http://www.lcard.ru.

26. Певчев Ю., Финогенов К., Автоматизация физического эксперимента, "Энергоатомиздат". 1986.

27. Никоненко Д., Visual С++ 6, "Наука и техника". 2001.27. .Лукас П, С++ под рукой, Киев НИИП "ДиаСофт". 1993.

28. Арушанов X., Visual Basic для Windows, "Москва". 1996.

29. N1, LabWindows/CVI, http://www.ni.com/cvi.

30. Zero dead time spectroscopy without full charge collection. /D.M.C. Odell, B.S. Bushart, L.J. Harpring et al. //NIM,-1999, A422, p. 363.

31. Лазарев С., Рогожкин E., Захарчук Ф., Быстрое преобразование Фурье для обработки сигналов в устройствах автоматизации, //Современные технологии автоматизации,-1999, № 1, стр. 64.

32. Khriatchkov V.A., Goverdovski A. A., Ketlerov V.V. Direct experimental determination of Frisch grid inefficiency in ionization chamber. //NIM-1997,A394, p.261.

33. Новый метод измерения удельных ионизационных потерь осколков деления. В.А. Хрячков, М.В. Дунаев, И.В. Дунаева, Н.Н. Семенова. //ПТЭ-2003, №1, с.24.

34. Фролов А., Фролов Г., MS-DOS для программиста, БСП т. 18, Диалог-МИФИ. 1995.

35. Фролов А., Фролов Г., Локальные сети персональных компьютеров. Монтаж сети, установка программного обеспечения, БСП т. 7, Диалог-МИФИ.-1995.

36. Fission fragment mass-energy distribution for 5 MeV neutron fission of U. / V.A. Khryachkov, M.V. Dunaev, I.V. Dunaeva et al. /IS1NN-8, Dubna-2000, p.392.

37. Фролов А., Фролов Г., Операционная система Windows 95 для программиста, БСП, т. 22, Диалог-МИФИ, 1996.

38. Фролов А., Фролов Г., Microsoft Windows для программиста, БСП т. 11-14, Диалог-МИФИ, 1995.

39. Фролов А., Фролов Г., Локальные сети персональных компьютеров, БСП т. 8, Диалог-МИФИ, 1995.

40. Анохин А., Острейковский В., Организация взаимодействия человека с ЭВМ, ИАТЭ, Обнинск, 1990.

41. М. P. de Albuquerque, E. Lelievre-Berna, Remote monitoring over the Internet, //NIM-1998, A412, p. 140.

42. Фролов А., Фролов Г., Web-сервер своими руками, БСП т. 29, Диалог-МИФИ, 1997.

43. Тарасов B.C., Основы теории и конструирование математических машин непрерывного действия, 1961.

44. Цитович А. П., Ядерная электроника, Москва, Энергоатомиздат 1984.

45. Arandjelovic V., Koturovic A., Vukanovic R. A generalization of preset count moving average algorithm for digital rate meters. //NIM-2002, A481, p.769.

46. Gordanov V.T. Real time digital pulse shaper with variable weighting function. //NIM-2003, A505, p.347.

47. Correlation techniques for the improvement of signal-to-noise ratio in measurements with stochastic processes. /V. Raghavendra Reddy, Ajay Gupta, T.Goverdhan Reddy et al. //NIM-2003, A501, p.559.

48. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Наука, 1973.

49. Кисель В.А. Аналоговые и цифровые корректоры. Радио и связь, 1986.

50. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры. Советское радио, 1980.

51. Гольденберг JI.M., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. Радио и связь, 1990.

52. Мизин И.А., Матвеев А.А. Цифровые фильтры. Связь, 1979.

53. Geraci A., Ripamonti G., Pullia A. An automatic initialization procedure for realtime digital radiation spectrometry. //NIM-1998, A403,p. 455.

54. Gatti E., Geraci A., Ripamonti G. Optimum filter from experimentally measured noise in high resolution nuclear spectroscopy. //NIM-1998, A417, p. 131.

55. Rizzo P. A. Reduction of ENC in presence of a series inductor, an ideal transformer and a finite-width filter. *//NIM, 1998, A403, p. 465.

56. Gatti E., Geraci A., Guazzoni C. Multiple read-out of signals in presence of arbitrary noises optimum filters. //NIM-1998, A417, p. 342.

57. Pullia A. Impact of non-white noises in pulse amplitude measurements a time-domain approach.//NIM-1998, A405, p. 121.

58. S. Riboldi, A. Geraci, E. Gatti, G. Ripamonti. A new digital auto-tracking pole-zero compensation technique for high-resolution spectroscopy. //NIM, 2002, A482, p.475.лло

59. Fission Fragment Mass-Energy Distribution for 5 MeV Neutron Fission of U. IPPE Nuclear Physics Department, Annual Report, 2000, p.6. V. A. Khryachkov, M. V. Dunaev, I.V. Dunaeva, N. N.Semenova, A. I. Sergachev.

60. Массовые и энергетические распределения осколков деления 238U нейтронами с энергией 5 МэВ. /ВА. Хрячков, М.В. Дунаев, И.В. Дунаева и др. Избранные труды ФЭИ-2000. с. 3

61. Response of CsI(Tl) scintillator over a large range in energy and atomic number of ions. /М. Parlog, B. Borderie, M.F. Rivet et al. //NIM-2002, A482, p. 674.

62. Concentration dependence of the light yield and energy resolution of NaI:Tl and CsI:Tl crystals excited by gamma, soft X-rays and alpha particles. /L.N. Trefilova, A.M. Kudin, L.V. Kovaleva et al. //NIM-2002, A486, p. 474.

63. Бирке Д., Сцинтилляционные счетчики, ИЛ, Москва 1995.

64. Егоров Ю., Сцинтилляционный метод спектрометрии гамма-излучения и быстрых нейтронов, Атомиздат, Москва 1963.

65. Рехин Е., Чернов П., Басиладзе С., Метод совпадений, Атомиздат 1979.

66. Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зайдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы. Москва, Радио и связь, 1988. стр. 85.

67. Детектор "Кедр", 2002. http://kedr.inp.nsk.su/DETECTOR/ATC/

68. J Gal, Paticle discriminator for the identification of light charged paticles with CsI(Tl) scintillator+PIN photodiode detector, //NIM-1995, A366, p. 120.

69. Grassmann H., Lorenz E„ Moser G. //NIM-1985. A228. p. 423.

70. Вяземский B.O., Ломоносов И.И., Рузин В.А. Сцинтилляционный метод в радиометрии. М.,Госатомиздат, 1961.

71. J. Alaria, A. Dauchy, A. Giomy et al., //NIM, 1986,A242, p. 352.

72. Leo W. R. Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987, p. 149.

73. A model of a tow-component pulse shape of CsI(Tl). /D. Horn, G.C. Ball, A. Galindo-Uribarri et al. //NIM-1992, A320, p. 273.

74. W. Wagner, H.G. Ortlepp, C.-M. Herbach et al. Preprint El3-97-118, JINR, Dubna, 1997.

75. Biggerstaff J.A., Becker R.L. and McEllistrem M.T.//NIM-1961, A10, p. 327.

76. P. Kreutz, A. Kuhmichel, C. Pinkenburg et al. //NIM-1987, A260, p.120.

77. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З., Физические величины. Справочник. Энергоатомиздат, Москва, 1991.

78. Новый метод разделения заряженных частиц с использованием кристаллов CsI(TI). /В.А. Хрячков, М.В. Дунаев, В.В. Кетлеров и др. //ПТЭ-2000, №3, с. 29.

79. Effective dynamic range in measurements with flash analog-to-digital converter. /Q. Yue, W.P. Lai, W.C. Chang et al. //NIM-2003, A511, p. 408.

80. Использование кристаллов CsI(Tl) для регистрации заряженных частиц, сопровождающих деление: Отчет о НИР /ГНЦ РФ-ФЭИ. Инв. №9754, г.Обнинск, 1998. Хрячков В.А., Семенова Н.Н., Дунаев М.В.

81. Alpha-gamma pulse shape discrimination in CsI:Tl, CsI.Na and BaF2 scintillators. /L.D. Dinca, P. Dorenbos, J.T.M. de Haas et al. //NIM-2002, A486, p. 141.

82. Energy calibration of CsI(Tl) scintillator in pulse-shape identification technique. /V. Avdeichikov, R. Ghetti, P. Golubev et al. //NIM-2003, A501, p. 505.

83. Balloon flight test of pulse shape discrimination (PSD) electronics and background model performance on the HIREGS payload. /S.E. Boggs, P. Jean, S. Slassi-Sennou et al. //NIM-2002, A491, p. 390.

84. Спектрометр для измерения свойств продуктов тройного деления ядер. /А.И. Сергачев, В.А. Хрячков, М.В. Дунаев и др. Препринт № 2867, г.Обнинск, ГНЦ РФ-ФЭИ, 2000 г.

85. Energy resolution and energy-light response of CsI(Tl) scintillators for charged particle detection. J A. Wagner, W. P. Tan, K. Chalut et al. //NIM-2001, A456, p. 290.

86. Loveland W. Alpha particle energy spectrum associated with 252Cf spontaneous fission. //Phys. Rev.-1974,C9, p.395.

87. Wagemans C. /Particle Emission from Nuclei, v.III, CRC Press, Boca Ration, FL, 1988.

88. Cosper S., Cerny J., Gatti R. Long range particles of Z=1 to 4 emitted during the spontaneous sission of 252Cf. //Phys. Rev.-1976, C154, p.l 193.

89. Search for Spontaneous Pion Emission in 252Cf. /D.Bucurescu, M.Brehui, M.Haiduc et al. //Roum. Phys.-1987, T.32, 8, p. 849.

90. Ермагамбетов С.Б., Смиренкина Л.Д., Смиренкин Г.Н., //АЭ-1967,23,20.

91. Энергетический баланс подбарьерного деления ядер. / А.А.Говердовский, Б.Д. Кузьминов, В.Ф. Митрофанов, А.И. Сергачев //Proceeding of the International Conference "Fiftieth Anniversary of Nuclear Fission", 1989, Leningrad, p. 360.

92. Rubchenya V. and Yavshits S„ //Z.Phys.-1988, A329, p. 217.

93. Wagemans C. //Particle Emission from Nuclei, 1988, v.III, CRC Press, Boca Ration, FL.

94. Cosper S., Cerny J., Gatti R. Long range particles of Z=1 to 4 emitted during the spontaneous sission of 252Cf. //Phys. Rev.-1976, 154, 1193,.

95. Wagemans C., Asghar M., D'hondt P., //Nucl.Phys.-1977, A285,32.

96. Спектрометр для исследования тройного деления ядер. /В.А. Хрячков, М. В. Дунаев, И.В. Дунаева, А.И. и др. //ПТЭ-2002, №5, с. 34.

97. Изучение спонтанного тройного деления 252Cf. /В.А. Хрячков, М. В. Дунаев, И.В. Дунаева и др. /Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук, выпуск 3, Калуга, издательский дом "Эйдос", 2002, с. 170.

98. Измерение вероятности тройного деления Th под действием быстрых нейтронов. /В.А. Хрячков, И.В. Дунаева, М.В. Дунаев и др. //Ядерная физика, 2004, т.67, №7.949

99. Измерение вероятности тройного деления Th под действием быстрых нейтронов. /В.А. Хрячков, И.В. Дунаева, М.В. Дунаев и др. //ISINN-11, Dubna-2003.

100. Fission Fragment Mass-Energy Distribution at 1.2 MeV and 5 MeV Neutron Induced Fission of 232Th. /1РРЕ Nuclear Physics Department, Annual Report, 2000, p. 11. V.A. Khryachkov, M.V. Dunaev, A.I. Sergachev et al.

101. Колеватов Ю. И., Семенов В. П., Трыков JI. А. Спектрометрия нейтронов и гамма-излучения в радиационной физике. Москва, Энергоатомиздат, 1990.

102. Pulse shape analysis of liquid scintillators for neutron studies. /S. Marrone, D. Cano-Ott, N. Colonna et al. //NIM-2002, A490, p. 299.

103. A new positron lifetime spectrometer using a fast digital oscilloscope and BaF2 scintillators. /Н. Saito, Y. Nagashima, T. Kurihara, T. Hyodo. //NIM-2002, A487, p. 612.

104. Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer. /N.V. Kornilov, V.A. Khryachkov, M.V. Dunaev et al. Preprint № 2930, Obninsk, IPPE, 2002.

105. Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer. /N.V. Kornilov, V.A. Khryachkov, M.V. Dunaev et al. //NIM-2003, A497, p. 467.

106. Kuchnir F.T., Lynch F.J., /ЛЕЕЕ Trans. Nucl. Sci. NS-15 (3) (1968), p. 107.

107. Doolin V. A., Litaev V. M. On the problem of minimal threshold of a pulse discrimination circuit. //NIM-1970, A82, p. 178.

108. Doolin V. A., Litaev V. M. On the minimal threshold of pulse-shape discriminators. //NIM-1973, A108, p. 157.

109. Pulse shape analysis of liquid scintillators for neutron studies. /S.Marrone, D.Cano-Ott, N. Colonna et al. //NIM-2002, A490, p. 299.

110. Бартеньев O.B. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL. Т. 1-3. Москва, Диалог МИФИ, 2001.

111. Measurements of the response function of an NE213 organic liquid scintillator to neutrons up to 800 MeV. /М. Sasaki, N. Nakao, T. Nakamura et al. //NIM-2002, A480, p. 440.

112. Neutron/y-ray pulse-shape discriminator. /P.D. Zecher, A. Galonsky, D.E. Carter, Z. Seres. //NIM-2003, A508, p. 434.

113. Bariba V.Ya., Kornilov N.V., Semenova N.N., //Journal Yadernye Konstanty. Ser.Nucl.Constants, 1977, 5 (19)45.

114. Деменков В. Г., Нестеренко В. С. Временной аналого-цифровой преобразователь в стандарте КАМАК: Препринт № 1939, г. Обнинск, ГНЦ РФ-ФЭИ, 1988 г.

115. Neutron spectroscopy with fast waveform digitizer. /N.V. Kornilov, V.A. Khryachkov, M.V. Dunaev et al. //ISINN-10, Dubna-2002, p.463.