Применение быстрых Flash-АЦП в спектрометрической аппаратуре.

АО «ТЕХНОФИНАНСТРЕЙД», инженер, Гавриленко О.И.
ООО «Центр АЦП», директор, П.И Руднев
ООО «МАРАФОН», директор, А.С. Чепурнов

Современные спектрометры ионизирующих излучений основаны на цифровом преобразовании аналоговых выходных сигналов с детекторов, их последующей обработке и интерпретации в виде энергетического спектра. В большинстве коммерческих спектрометров реализован классический спектрометрический тракт, состоящий из зарядочувствительного предусилителя, усилителя-формирователя, дискриминатора базовой линии и спектрометрического АЦП, который запоминает максимум амплитуды входного импульса. Это значение и используется для расчета энергии зарегистрированной частицы и построения амплитудных гистограмм, где каждому каналу соответствует количество импульсов определенной амплитуды. Амплитудные гистограммы используют для последующего вычисления спектра с учетом калибровочных данных, данных о фонах и т.д.
Появление микросхем Flash-АЦП с частотами дискретизации до нескольких ГГц при разрешении до 14 бит, а так же скоростных ПЛИС, позволило разработать принципиально новый подход к аналогово-цифровой обработке импульсных сигналов (ЦОИС) с детекторов ионизирующих излучений и новый класс устройств. Непрерывная оцифровка сигнала происходит на выходе детекторного узла (если уровень сигнала достаточен) или на выходе линейного широкополосного или зарядочувствительного предусилителя. Были проанализированы и проверены коммерчески доступные Flash АЦП в настольном и магистрально-модульном исполнении. Наиболее готовыми и перспективными для спектрометрии и дозиметрии ионизирующих излучений были признаны приборы фирмы CAEN. Во встроенном программном обеспечении Flash АЦП фирмы CAEN реализованы три алгоритма ЦОИС: DPP-PHA (амплитудный анализ), DPP-PSD (дискриминация по форме импульса) и DPP-CI (интегрирование заряда). Алгоритм DPP-PHA является цифровой реализацией аналогового спектрометрического тракта. Алгоритм DPP-PSD, позволяет отличить тип ионизирующих частиц при равных выделенных в детекторе энергиях по форме импульса. С использованием алгоритма DPP-PSD на основе модуля CAEN DT5730 в России разработана одна из модификаций прибора SDMF -1206С спектрометр-дозиметр смешанных гамма-нейтронных полей.