Circuit de coincidences rapides utilisant des transistors en régime

Circuit de coincidences rapides utilisant des transistors
en régime saturé
J. Dufournaud
To cite this version:
J. Dufournaud. Circuit de coincidences rapides utilisant des transistors en régime saturé. J.
Phys. Phys. Appl., 1963, 24 (S10), pp.189-191. <10.1051/jphysap:019630024010018900>.
<jpa-00212936>
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Submitted on 1 Jan 1963
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LE JOURNAL DE
PHYSIQUE
SUPPLÉMENT
PHYSIQUE
APPLIQUÉE
TOME
24,
CIRCUIT DE COINCIDENCES RAPIDES UTILISANT DES TRANSISTORS EN
Par
NO 10.
189 A.
RÉGIME SATURÉ
J. DUFOURNAUD,
Institut du Radium, Laboratoire
Résumé.
AU
1963,
OCTOBRE
Physique Nucléaire, Orsay.
Description d’un circuit transistorisé qui, par sa conception, garantit une bonne
mise au point facile, et permet des combinaisons multiples s’adoptant aux expériences utilisant des dispositifs télescopiques de détecteurs à scintillations plus ou moins complexes. Temps de résolution (2r), en expérience, réglable de 3 X 10-9 s à 10-8 s pour un circuit
double.
stabilité,
2014
une
Abstract.2014 Description of a transistorised fast circuit, working in the saturated region, giving
good resolution, high stability and capable of being combined and used with more or less complicated systems of scintillation detectors.
d’une utilisation autour du synchronous avons mis au point un
circuit de coïncidence rapide, d’une bonne stabilité, permettant les combinaisons les plus variées
de coïncidences multiples, un comptage rapide
(10 mc), avec un temps de résolution réglable entre
~.0"8 et 3 X 10-9 (dans les conditions expérimentales réelles).
Il est d’une conception classique simple, ne présentant aucune difficulté de réglage ou de choix de
matériel, et ne nécessite pas de source d’alimentation stabilisée pourvu que sa résistance interne
soit de l’ordre de 1 Q.
Ce circuit peut évidemment être utilisé pour tout
type d’expérience, mais il est particulièrement
adapté pour le travail autour d’un accélérateur, les
conditions expérimentales nécessitant alors des
combinaisons multiples de coïncidences suivant la
disposition des détecteurs (télescopes).
En
vue
cyclotron d’Orsay,
Principe du circuit.
a) Un circuit écrêteur
impulsions à la même amplitude.
b) L’impulsion de courant des écrêteurs est mise
en forme et additionnée dans un transformateur.
c) Un seuil variable règle le temps de résolution
-
ramène les
du circuit.
d) Un trigger adapte la forme de
pour en permettre le comptage.
l’impulsion
Un transistor préalaCIRCUIT ÉCRÊTEUR.
blement bloqué est amené à la saturation par l’impulsion à coïncider.
Le courant collecteur dépend en première approximation de la résistance des charges et de la
tension d’alimentation, si RQ « R, R~ étant la résistance collecteur en courant continu et régime saturé
du collecteur. En pratique, on réalise RIR, 30 à 40.
La stabilité de l’amplitude de l’impulsion de courant est ainsi suffisante.
-
FORMATION
ET ADDITION.
-
Pour obtenir
une
impulsion suffisamment étroite, on différencie l’impulsion écrêtée au moyen d’une self, constituée par
le primaire d’un transf ormateur ; ce qui permet en
même temps d’inverser l’impulsion et de faire la
somme, chaque circuit écrêteur attaquant un primaire. La stabilité de l’amplitude de l’impulsion
fournie, dépend des fluctuations de temps de
montée des impulsions écrêtées. Or, ce temps de
montée est le temps d’établissement du courant
dans le transistor ; il suffit qu’il soit légèrement
plus grand que le temps de montée de la partie de
l’impulsion qui sature le transistor pour que les
fluctuations de celle-ci deviennent négligeables.
Actuellement, nous utilisons des 2 N 1500.
LE
C’est un transforseule spire. Ses primaires sont des fils
parallèles, et le secondaire est constitué par le tube
en cuivre qui le contient. Pour augmenter la self,
on entoure ce transformateur d’un tube en ferrite.
C’est cette disposition qui permet de multiples
combinaisons et une grande souplesse de transformation.
Les impulsions formées et
SEUIL ET TRIGGER.
additionnées qui apparaissent au secondaire du
transformateur, débloquent la base du transistor
T2 dont l’émetteur est à un potentiel réglable. Le
courant collecteur de T2 s’ajoute alors au courant
base du transistor T3 et fait apparaître une impulsion positive qui déclenche le trigger constitué
par T3 et T4.
Pour conserver une sensibilité suffisante pour
une plage de réglage identique en simple, double,
triple, etc..., on fait varier le potentiel émetteur
de T2 en conservant une différence de potentiel
constante sur le potentiomètre du seuil au moyen
de R, et R2. Le choix du temps de résolution se
fait évidemment par le choix du seuil.
TRANSFORMATEUR.
mateur à
--
une
-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysap:019630024010018900
190 A
Remarque. Une variation de tension d’alimentation, qui apparaîtrait sur les écrêteurs, serait pratiquement sans effet si l’on a pris soin de placer le
potentiomètre de seuil dans le même circuit d’alimentation, et à condition de choisir convenablement le gain du transistor de seuil.
--
Réalisation pratique et résultats. --- La figure_1
donne le schéma d’une unité de coïncidences à
n voies. Tous les transistors qui constituent ce
circuit fonctionnent au régime saturé sauf le transistor de seuil dont les fluctuations de courant ne
représentent qu’un faible pourcentage de l’amplitude nécessaire au déclenchement du trigger.
montée est 2 X 10-8 s (1), l’amplitude est environ
5 volts (pratiquement la tension d’alimentation).
II. La différenciation inversée sur le secondaire
FIG. 2.
- a :
inversé.
-
b : Signal
Signal écrêté.
Signal II après le seuil.
-
I
différencié,
c :
La courbe a donne la forme des impulsions en
différents points du circuit :
I. La courbe a représente l’écrêtage. Le temps de
FiG. 4.
(1) Vue à l’oscillographe tektronix (545).
191 A
du transformateur est enregistrée en b; sa largeur
est de 2 X 10-8 et son amplitude 0,5 volts (1),
III. Le signal résultant de l’addition de courant
dans la résistance de base de T3 se voit en c.
La figure 3 donne un exemple de combinaison
des unités de coïncidences pour un type de montage
expérimental, où on exigeait, d’après le schéma, les
combinaisons de coïncidences suivantes :
1-4 ;
1-2 ;
1-4-5.
1-2-3 ;
1, 2, 3, 4, 5, représentant les impulsions provecinq détecteurs utilisés.
La figure 4 donne une courbe de coïncidences
obtenue en cours d’expérience, les impulsions
nant de chacun des
LE
JOURNAL DE
PHYSIQUE
de photomultiplicateurs
d’entrée provenant
56 AVP et de scintillateurs plastiques traversés par
des protons d’environ 150 MeV du synchrocyclotrodes protons d’environ 150 11eV du synchrocyclotron d’Orsay, protons perdant dans chaque
scintillateur environ 1 MeV. Le temps de résolution de 3 X 10-9 s, avec un rendement de 100 %
a été obtenu sans qu’il soit pris aucune précaution
spéciale quant au montage des photomultiplicateurs et scintillateurs.
Ce circuit pratique et à grande souplesse présente
des performances largement suffisantes pour l’utilisation courante.
SUPPLÉMENT AU N° 10.
PHYSIQUE
APPLIQUÉE
TOME
LETTRE A LA
RÉALISATION D’UNE CAVITÉ
POUR
Manuscrit reçu le 29 Mars 1963.
HYPERFRÉQUENCES
Par M.
DORLAND,
Faculté des Sciences,
Dijon.
24,
OCTOBRE
1963,
RÉDACTION
pendante de la loi de décroissance du champ électrique
et de la loi d’absorption
acousti~ue dans le cristal,
aussi longtemps que ces phénomenes restent petits
pour une longueur d’onde acoustique.
L’effet inverse, c’est-à-dire, la reconversion de l’énergie acoustique en énergie électromagnétique, peut être
observé, et il constitue une méthodes de détection senLes plus hautes fréquences acoustiques produites sible pour les ondes ultrasonores.
Il est donc nécessaire pour produire des ultrasons de
par les moyens classiques, c’est-à-dire la réson- haute
fréquence, de localiser un champ électrique de
nance d’une lame de quartz convenablement taillée,
haute fréquence dans un volume réduit. On utilise à
de
1
300
Ces
les
environs
MHz.
atteignent
perfor- cet effet des cavités du type rentrant possédant la
mances furent obtenues en 1947 par G. R. Rings [1]
configuration du schéma 1 :
et C. Ya. Sokolov [2] en 1950. Ces fréquences élevées
sont d’ailleurs obtenues à partir d’un harmonique de
la fréquence de résonance d’une lame de quartz très
mince. Au delà de ces fréquences, les lames de quartz
doivent être si fines que leur emploi est utopique.
En 1957, Baranskii [3] en opposition avec ces
méthodes de génèse des ultrasons, place une plaque de
quartz épaisse de taille X, et de plusieurs milliers de
longueurs d’onde d’épaisseur, dans un champ de haute
fréquence. Il observe ainsi des ondes acoustiques de
fréquences supérieures à 2 000 MHz.
En 1958, Bommel et Dransfeld [4], [5], [6], reprennent aux Bell Telephone Laboratories les expériences
de Baranskii montrent qu’elles peuvent être expliquées
en supposant que des ondes progressives acoustiques
sont excitées à la surface du cristal piézoélectrique
placée dans le champ de haute fréquence. Une telle
surface libre peut être considérée dans un champ électrique de haute fréquence, comme un transducteur
ultrasonore, alors que le reste du cristal joue le rôle
FIG. 1.
de milieu de transmission. Ces auteurs montrent que
l’énergie électrique transformée en ondes acoustiques
La résonance de ce type de cavité suivant le mode
est équivalente au travail d’une couche superficielle
d’épaisseur une longueur d’onde, et qu’elle est indé- TEM évite la coexistence d’autres modes parasites en