Детекторна система ЕКТ
Найважливішими частинами детекторної системи є власне детектор, куди входять сцінтіллірующій кристал, світлопроводи, ФЕУ, а також різні аналогові вузли, з яких найбільш відповідальними можна вважати резисторні координатні матриці й вузли ФЕУ. При їх проектуванні застосовують імовірнісний підхід і методи оптимізації за різними критеріями. Ці методи досить складні. Значне місце в цій книзі займає аналіз впливу різних фізичних факторів: взаємодії g-квантів з кристалом сцинтилятора, оптичні явища в кристалі і световодах та ін Обговорення ці питань вимагає спеціальної підготовки. Тому тут в основному розглядається перетворення різних сигналів на рівні структурних і електричних схем, а також фрагменти конструкцій. Крім основних вузлів, показаних у структурній схемою ріс.129, будуть розглянуті також деякі пристрої, зумовлені специфікою сцинтиляційних детекторів. p> Електричне перетворення сигналів починається з фотоелектронних помножувачів (ФЕУ). Їх велика кількість пред'являє підвищені вимоги до їх ідентичності та стабільності параметрів. Але навіть після їх ретельного відбору в процесі роботи параметри та характеристики ФЕУ можуть змінюватися, тому необхідна періодична корекція їх режиму, яка проводиться автоматично. p> Найважливішим параметром ФЕУ є його коефіцієнт підсилення. Він являє собою відношення струмів анода і фотокатода і визначається формулою
,
де m - кількість дінодов,
s i - коефіцієнт вторинної емісії i-го дінода,
g i - коефіцієнт збирання.
Вважаючи s i однаковими і g i = 1, отримаємо M = s m . Зазвичай в детекторах гамма-камер застосовують ФЕУ з числом дінодов, рівним 8. При s = 3 - 4 коефіцієнт посилення ФЕУ становитиме близько 50000. Коефіцієнт посилення можна регулювати, змінюючи напруга на катоді ФЕУ або між окремими дінодамі. При цьому змінюється коефіцієнт вторинної емісії дінодов. Спочатку, із зростанням напруги між сусідніми дінодамі, він збільшується, а потім досягає максимуму і починає зменшуватися. Однак це відбувається при дуже великій напрузі, що не використовуються на практиці. Такий спосіб управління режимом ФЕУ застосований у схемі, наведеної на рис.1. На цій схемі показаний також попередній підсилювач вихідних сигналів ФЕУ.
Регулювання коефіцієнта посилення ФЕУ здійснюється шляхом зміни напруги між дінодамі Д5 - Д7. Для цього від ЦАП на керуючий транзистор VT5 подається напруга, яке встановлює струм транзисторів VT1, VT2, VT5 (маються на увазі струми колекторів, які практично рівні між собою). Транзистор VT5 включений за схемою ПРО, і тому його ток пропорційний керуючому напрузі ЦАП: I 5 = U цап /R6. Так як потенціал дінода Д5 може бути досить великим (за абсолютною величині), застосовується послідовне включення щодо низьковольтних транзисторів VT1 і VT2.
Малюнок 1. Вузол ФЕУ детекторної системи
В
Опору резисторів дільника ФЕУ зазвичай беруться досить високоомними (0,5 - 1 Мом). Однак струм дільника повинен бути порівнянним (або більше) з струмом анода. Опору резисторів R7 і R8 порівняно невеликі (близько 10 кОм), тому потенціали дінодов Д7 і Д8 практично рівні годує напругою U Д7 і U Д8 . p> З'ясуємо, як залежить від керуючого струму I 5 потенціал точки а , тобто дінода Д12 Для цього скористаємося еквівалентною схемою, зображеної на рис.2. Тут R Д1 і R Д2 - відповідно сумарні опору дільника вище і нижче точки а . Струмами дінодов нехтуємо. p>В
Малюнок 2. Еквівалентна схема для розрахунку потенціалу точки а .
З рівнянь I 1 - I 2 = I 5 R Д1 I 1 + R Д2 I 2 = Е < sub> до і знаходимо
і U a .
В
В В
Малюнок 3. Форма
імпульсу вихідного сигналу ФЕУ. /Td>
br/>
Для оцінки діапазону регулювання U a покладемо Е К = 1000 В, R Д1 = 4 МОм, R Д2 = 2 МОм. U a дорівнюватиме нулю при керуючому струмі I 5 = 170 мкА. У середньому напруги між дінодамі встановлюють близько 100 В. Отже, потенціали дінодов Д7 і Д8 будуть рівними відповідно -200 і -100 В. Регулюючи потенціал точки а від - 300 до - 210 В, змінюють коефіцієнт посилення ФЕУ в 1,5 - 2 рази. Якщо ж його підвищити до - 200 В, то напруга між дінодамі Д6 і Д7 стане рівним нулю, і ФЕУ закриється (невеликий струм всі...
