مقدمه

یکی از مهمترین مراحل در سامانههای طیفنگاری، شکلدهی پالس است. پالس خروجی یک آشکارساز به دلیل اینکه برای استخراج اطلاعات ذره فرودی مناسب نیست، لازم است پس از تقویت، شکلدهی شود.[۱] پالسها را میتوان در فرمهای مختلف شکلدهی کرد که سادهترین و مؤثرترین این روشها شکلدهی پالس تکقطبی، دوقطبی و شبهگوسی است که متناسب با آهنگ شمارش و قدرت تفکیک مورد نیاز از آنها استفاده میشود. شکلدهی تکقطبی نسبت به دوقطبی دارای نسبت سیگنال به نویز بیشتر و کاهش بالستیکی کمتر است و برای پالسهای با عرض یکسان خطای پایل آپ یکسانی دارند اما مزیت شکل پالس دوقطبی عدم نیاز به بازیابی خط مبنا است. شکلدهی شبهگوسی نسبت به تکقطبی و دوقطبی دارای نسبت سیگنال به نویز بیشتر، کاهش بالستیکی کمتر و خطای پایل آپ مشابه میباشد. از معایب آن میتوان به پیچیدگی مدار، افزایش قیمت و فضای مورد نیاز بیشتر اشاره کرد۲]و.[۳

روش کار

۹۲۱

-۱ ملاحظات کلی

برای شبیه سازی مدارهای شکلدهی پالس و تحلیل خطای پایل آپ و نسبت سیگنال به نویز از نرم افزار شبیهسازی Orcad استفاده شده است که یکی از قدرتمندترین نرم افزارها در زمینه تحلیل سیگنال آنالوگ و نویز است.

شکل (۱) طبقه جمعآوری بار و تقویت کننده طراحی شده را نشان میدهد.[۴] پالسهای خروجی آشکارساز توسط منبع جریان و مدار جمعآوری بار مدل میشوند. انتگرال زمانی پالسهای منبع جریان، متناسب با انرژی بهجا گذاشته شده در آشکارساز و عرض پالس متناسب با زمان جمعآوری بار میباشد. برای اینکه ولتاژ حاصل از طبقه جمعآوری بار، متناسب با بار جمعآوری شده باشد باید ثابت زمانی آن خیلی بزرگتر از زمان جمعآوری بار باشد.[۳] برای این منظور با انتخاب Ri=47k و Ci=1nfاولاً کاهش بالستیکی به کمترین مقدار خود میرسد و ثانیاً عرض پالس ورودی به طبقه شکلدهی برابر با عرض پالس یک آشکارساز سوسوزن NaI نوعی میباشد. پالسهای طبقه جمعآوری بار به منظور افزایش نسبت سیگنال به نویز، قبل از شکلدهی طی چند مرحله تقویت میشود.

خروجی تقویت کننده

مدار معادل آشکارساز و طبقهی جمعآوری بار

شکل : ۱ طبقه جمعآوری بار و تقویت کننده

-۲ شکلدهی تکقطبی

مدار شکلدهی تک قطبی در شکل (۲) نشان داده شده است. طبقه اول یک مدار مشتقگیر با ثابت زمانی ۱ است که با مشتقگیری از شکل پالس ورودی عرض آن را محدود میکند (کاهش اثر خطای پایل آپ). طبقه دوم یک مدار انتگرالگیر با ثابت زمانی ۲ است که باعث افزایش عرض مؤثر پالس میباشد (کاهش اثر بالستیکی). برای ۱ و ۲ های مختلف، مشاهده شده است که در حالت ۱ = ۲ کمترین کاهش بالستیکی، کمترین خطای پایل آپ و بیشترین نسبت سیگنال به نویز حاصل میشود. برای حذف قطب ناشی از مدار

۹۲۲

جمعآوری بار، یک مقاومت R11 با خازن C1 موازی شده است که مقدار این مقاومت از رابطه R11C1 = RiCi به دست میآید.[۳]