Детекторная система ЭКТ (стр. 2 из 3)
; 
. (3)Как видно из формул (3), энергетическая зависимость координатных сигналов исключена. Теперь они в основном зависят от геометрических констант и электрических параметров (сопротивлений матриц и масштабных коэффициентов делителей). Кроме того, как уже отмечалось выше, погрешности в их вычисление вносит дискретность фотоприемников.
Если известны весовые коэффициенты ai , bi , то сопротивления координатной матрицы определяются по формулам
; 
; 
; 
, (4)здесь R0 – сопротивление резистора в цепи обратной связи сумматора.
Наиболее простой способ определения весовых коэффициентов состоит в линейной аппроксимации их зависимости от координат. Рассмотрим, как это делается на примере группы ФЭУ, расположенных на оси X матрицы, состоящей из 19 ФЭУ (см. рис.3). Эта группа изображена на рис 5 Коэффициент а+ изменяется слева направо от нуля до единицы, а коэффициент а– наоборот – от единицы до нуля. Это значит, что левый крайний ФЭУ (3) не вносит никакого вклада в координатный сигнал Х+, а правый крайний (4) – в Х–. Весовой коэффициент ФЭУ, расположенного в центре (1), равен 0,12 Поэтому его вклады в сигналы Х+ и Х– будут одинаковыми и при их вычитании они компенсируются.
и 
определяются по формулам (3). На рис. 5 их графики имеют вид гипербол, зеркально отраженных относительно оси симметрии. При этом сопротивления  |
Рисунок 6. Сумматор координатных сигналов
Кроме того, необходимо учитывать, что для исследований могут применяться РН с разными энергиями g-квантов. При этом выходной сигнал сумматора нужно изменять соответствующим образом, т.е. нормировать. Схема сумматора, учитывающая эти особенности, приведена на рис.6.
На резисторную матрицу через разделительные конденсаторы поступают положительные импульсы от предварительных усилителей ФЭУ. Эти импульсы заряжают конденсаторы, и на них появляется отрицательное (по отношению к общей точке) смещение. Оно будет тем больше, чем выше частота импульсов. В результате может сильно вырасти (вплоть до насыщения ОУ) постоянная составляющая выходного напряжения сумматора. Чтобы скомпенсировать смещение, сумматор охватывают нелинейной отрицательной ОС. Для этого его выходной сигнал еще раз инвертируют и подают на вход прецизионного выпрямителя (DA2, VD1, VD2). Он пропускает только положительные импульсы и при этом их инвертирует. Цепочка R3, C1 выделяет из них постоянную составляющую UCР, которая и компенсирует смещение, вызываемое средним уровнем входных импульсов (базовый уровень). Для нормирования выходного сигнала по энергии применяемого изотопа применен перемножающий ЦАП, играющий роль аттенюатора. На вход опорного напряжения (Ref) подают аналоговый сигнал, а на цифровые входы – код изотопа. Он зависит от энергии изотопа: чем больше энергия, тем меньше код.
Выходные импульсы сумматоров еще нельзя непосредственно использовать для дальнейшей обработки, так как их информационные параметры недостаточно определенны. Более объективную информацию дает интегрирование этих импульсов: площадь импульса пропорциональна энергии. Кроме того, при этом исходные импульсы сложной формы можно преобразовать в импульсы стандартной прямоугольной формы. Принцип интегрирования координатных и энергетических импульсов поясняет рис.7.
 |
Рисунок 7. Интегратор координатных и энергетических сигналов
Поскольку сцинтилляции имеют случайный характер (пуассоновское распределение), то интервалы между импульсами имеют большой разброс. Они могут быть настолько малыми, что интегратор может оказаться не готовым к интегрированию очередного импульса. В схеме рис.7 эта проблема решается применением двух интеграторов, включенных параллельно. Если к приходу очередного импульса один из интеграторов оказывается занятым, то функция интегрирования передается другому. Выходные сигналы интеграторов объединяются сумматором.
Работа каждого интегратора состоит из трех стадий. Допустим, что работает первый интегратор. На стадии I замкнут ключ S1, а S2 и S3 разомкнуты – производится интегрирование входного сигнала. На стадии II замкнут ключ S3, а S1 и S2 разомкнуты – стадия хранения; при этом на выходе сумматора возникает прямоугольный импульс. На стадии III ключи S1 и S3 разомкнуты, а S2 замыкается – происходит сброс интегратора. К моменту появления импульса 2 первый интегратор еще находится в стадии хранения, поэтому функция интегрирования передается второму интегратору. Работой устройства управляет специальная схема, формирующая импульсные последовательности с учетом амплитудно-временных параметров входных сигналов.
Еще одной проблемой, которую приходится решать в этом узле, представляет наложение импульсов (на рис.7 это импульс 4). Такие импульсы сливаются в один, но вызваны они могут быть вспышками с разными координатами. Поэтому наложенный импульс несет не информацию, а дезинформацию, и его лучше вовсе исключить из общей последовательности. Схема управления делает это на основе амплитудно-временных признаков.
Выходные сигналы координатных интеграторов поступают в корректор энергетической зависимости координатных сигналов. Это устройство является одним из самых оригинальных аналоговых устройств гамма-томографа ГКС-301Т и его преемника – томографа ОФЭКТ. Поэтому оно заслуживает более подробного рассмотрения. Как уже отмечалось, вместо энергетического сигнала Z в нем в качестве сигнала-делителя используются суммы составляющих координатных сигналов X = X+ – X– и Y = Y+– Y–
Рассмотрим вначале общую задачу аналогового деления двух сигналов. Она может быть решена различными способами. Один из них показан на рис.8. Делитель состоит из двух логарифмических преобразователей (логарифматоров) на операционных усилителях DA1, DA2 и транзисторах VT1.1, VT1.2. Эти транзисторы так же, как и транзисторы VT2.1 и VT2.2, представляют собой элементы микросхемы (транзисторной сборки). Поэтому они практически идентичны, что обеспечивает симметрию схемы и малый дрейф.
 |
или 
, (5)