«Совпадений метод»

I

Совпаде́ний ме́тод

распространённый в ядерной физике (См. Ядерная физика) метод исследования, основанный на применении совпадений схем (См. Совпадений схема) и позволяющий устанавливать временные зависимости различных коррелирующих событий. Так, при изучении элементарных актов ядерных взаимодействий (например, частиц высоких энергий, получаемых в ускорителях заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц), с атомными ядрами) одним из основных методов установления последовательности появления вторичных частиц и гамма-квантов является регистрация совпадающих во времени электрических сигналов, которые поступают с детекторов ядерных излучений (См. Детекторы ядерных излучений). При этом совпадающими называются такие сигналы, которые полностью либо частично перекрываются во времени (рис.). Практическое использование С. м. предполагает знание кривой совпадений — зависимости числа выходных сигналов схемы совпадений от временного сдвига Δt между входными электрическими сигналами. В идеальном случае — для двухканальной (двухвходовой) схемы совпадений с прямоугольными входными сигналами длительностью τ — кривая совпадений также имеет прямоугольную форму. В реальных условиях из-за шумов и влияния различных статистических факторов кривая совпадений может приобретать форму кривой, характеризующей нормальное распределение. Ширина кривой на половине её высоты, называемая разрешающим временем Т_р, соответствует максимальной величине Δt между двумя событиями, удовлетворяющими условию одновременности, и определяется порогом срабатывания схемы совпадений.

С. м. позволяет резко уменьшить влияние на регистрацию ядерных взаимодействий т. н. случайных совпадений, возникающих в силу того, что наряду с изучаемыми событиями обычно имеет место большой поток фоновых сигналов. Если, например, появление фоновых сигналов носит чисто случайный характер и для одного детектора среднее число событий (сигналов) в единицу времени составляет ν₁, их длительность τ₁, а для др. детектора — ν₂ и τ₂, то число случайно совпадающих сигналов от двух детекторов равно n_cл ≅ ν₁․ν₂․(τ₁ + τ₂). Это число пропорционально времени взаимного перекрытия сигналов. Применение метода m-кратных совпадений даёт число случайных совпадений n_cл m․ν₁․... ․ν_m․τ^m–1 (при ν․τ ₁ = τ₂ =... = τ_m). Обычно интервалы времени τ лежат в пределах от 10^–9 до 10^–5 сек.

Лит.: Гольданский В. И., К уценко А. В., Подгорецкий М. И., Статистика отсчетов при регистрации ядерных частиц, М., 1959; Ковальский Е., Ядерная электроника, пер. с англ., М., 1972; Рехин Е. И., Чернов П. С., Метод совпадений, М., 1976.

И. В. Штраних.

τ.

Импульсы совпадения: а — входной импульс в 1-м канале; б — предельные положения входного импульса во 2-м канале, при которых импульсы в обоих каналах считают совпадающими; U — амплитуда импульса; τ — длительность импульса; t — время.

Совпаде́ний ме́тод

в метрологии, один из методов Сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют по совпадению отметок шкал или периодических сигналов. Примеры: измерение длины штангенциркулем с Нониусом, основанное на совпадении делений на шкалах штангенциркуля и нониуса; определение периода пульсаров (См. Пульсары) по совпадению максимумов импульсов излучения пульсара с отметками равных интервалов времени на ленте Хронографа.

СОВПАДЕНИЙ МЕТОД

экспериментальный метод яд. физики, состоящий в выделении определ. группы событий (рождение и распад ч-ц, их пролёт через детектор и др.), происходящих одновременно (в пределах фиксированного промежутка времени т). С. м. сводится к регистрации совпадающих во времени электрич. сигналов, к-рые поступают от детекторов частиц. Совпадающими наз. такие сигналы, к-рые полностью или частично перекрываются во времени (рис. 1). Временной отбор сигналов осуществляется схемами совпадений, к-рые срабатывают от импульсов с определ. длительностью и амплитудой. Схемы совпадения реализуют логич. ф-цию «И» (логич. умножение), т. е. на её выходе сигнал появляется лишь тогда, когда импульсы на всех входах имеют т. н. единичный уровень. Схемы совпадений характеризуются разрешающим временем (макс. временной сдвиг между входными сигналами, при к-ром они регистрируются как одновременные), чувствительностью (мин. уровень входных сигналов, поступающих на все входы С. с., при к-ром происходит её срабатывание), мёртвым временем (мин. время между двумя последоват. срабатываниями). Кроме собственно узла совпадения 2 (рис. 2), в состав большинства схем входят пороговые формирующие элементы 1 и выходной дискриминатор 3 (см. ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА).

Рис. l. — входной импульс в 1-м канале; б — предельные положения входного импульса во 2-м канале, когда импульсы регистрируются как совпадающие; (—амплитуда импульса; t — его длительность.

В современных схемах совпадений используются стандартные (интегральные) схемы с эмиттерно-связанной логикой.

Рис. 2.

Если на один из входов схем совпадения подать сигнал с инвертиров. полярностью, она превращается в схему антисовпадений. Эта схема регистрирует события, если одно (или неск.) из них произошло не одновременно с другими (в пределах разрешающего промежутка).

Рис. 3.

На рис. 3 приведена схема установки, в к-рой используются схемы совпадений и антисовпадений для разделения ч-ц по их пробегам. Событие регистрируется в тех случаях, когда в детекторах Д1 и Д2 вырабатываются совпадающие сигналы, а в детекторе Д3 сигнал не возникает. Такое событие вызовет ч-ца 1, остановившаяся в поглотителе П. При прохождении ч-цы 2 в электронной схеме (схема антисовпадений) вырабатывается сигнал запрета, и событие исключается. В результате регистрируются ч-цы с пробегами, различающимися на толщину поглотителя.