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Submitted on 1 Jan 1963
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Circuit de coincidences rapides utilisant des transistors
en régime saturé
J. Dufournaud
To cite this version:
189 A.
CIRCUIT DE COINCIDENCES RAPIDES UTILISANT DES TRANSISTORS EN RÉGIME SATURÉ
Par
J. DUFOURNAUD,
Institut du Radium, Laboratoire Physique Nucléaire, Orsay.
Résumé. 2014
Description d’un circuit transistorisé qui, par sa conception, garantit une bonne
stabilité, une mise au point facile, et permet des combinaisons multiples s’adoptant aux
expé-riences utilisant des
dispositifs
télescopiques de détecteurs à scintillations plus ou moinscom-plexes. Temps de résolution
(2r),
en expérience, réglable de 3 X 10-9 s à 10-8 s pour un circuitdouble.
Abstract.2014
Description
of a transistorised fast circuit, working in the saturated region, givinggood resolution, high stability and
capable
of being combined and used with more or lesscompli-cated systems of scintillation detectors.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE SUPPLÉMENT AU NO 10.
PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 24, OCTOBRE 1963,
En vue d’une utilisation autour du
synchro-cyclotron d’Orsay,
nous avons mis aupoint
uncircuit de coïncidence
rapide,
d’une bonnestabi-lité,
permettant
les combinaisons lesplus
variées de coïncidencesmultiples,
uncomptage
rapide
(10
mc),
avec untemps
de résolutionréglable
entre ~.0"8 et 3 X 10-9(dans
les conditionsexpérimen-tales
réelles).
Il est d’une
conception classique
simple,
nepré-sentant aucune difficulté de
réglage
ou de choix dematériel,
et ne nécessite pas de sourced’alimen-tation stabilisée pourvu que sa résistance interne
soit de l’ordre de 1 Q.
Ce circuit
peut
évidemment être utilisé pour touttype
d’expérience,
mais il estparticulièrement
adapté
pour le travail autour d’unaccélérateur,
lesconditions
expérimentales
nécessitant alors des combinaisonsmultiples
de coïncidences suivant ladisposition
des détecteurs(télescopes).
Principe
du circuit. -a)
Un circuit écrêteurramène les
impulsions
à la mêmeamplitude.
b)
L’impulsion
de courant des écrêteurs est miseen forme et additionnée dans un transformateur.
c)
Un seuil variablerègle
letemps
de résolution du circuit.d)
Untrigger adapte
la forme del’impulsion
pour enpermettre
lecomptage.
CIRCUIT ÉCRÊTEUR. - Un transistor
préala-blement
bloqué
est amené à la saturation parl’im-pulsion
à coïncider.Le courant collecteur
dépend
enpremière
appro-ximation de la résistance des
charges
et de la tensiond’alimentation,
si RQ «R,
R~ étant larésis-tance collecteur en courant continu et
régime
saturédu collecteur. En
pratique,
on réaliseRIR,
30 à 40.La stabilité de
l’amplitude
del’impulsion
decou-rant est ainsi suffisante.
FORMATION ET ADDITION. - Pour obtenir une
impulsion
suffisammentétroite,
on différenciel’im-pulsion
écrêtée au moyen d’uneself,
constituée parle
primaire
d’untransf ormateur ;
cequi
permet
enmême
temps
d’inverserl’impulsion
et de faire lasomme,
chaque
circuit écrêteurattaquant
unpri-maire. La stabilité de
l’amplitude
del’impulsion
fournie,
dépend
des fluctuations detemps
de montée desimpulsions
écrêtées.Or,
cetemps
demontée est le
temps
d’établissement du courantdans le
transistor ;
il suffitqu’il
soitlégèrement
plus
grand que le
temps
de montée de lapartie
del’impulsion
qui
sature le transistor pour que lesfluctuations de celle-ci deviennent
négligeables.
Actuellement,
nous utilisons des 2 N 1500.LE TRANSFORMATEUR. -- C’est
un
transfor-mateur à une seule
spire.
Sesprimaires
sont des filsparallèles,
et le secondaire est constitué par le tubeen cuivre
qui
le contient. Pouraugmenter
laself,
on entoure ce transformateur d’un tube en ferrite.C’est cette
disposition qui
permet
demultiples
combinaisons et unegrande souplesse
detransfor-mation.
SEUIL ET TRIGGER. - Les
impulsions
formées et additionnéesqui apparaissent
au secondaire dutransformateur, débloquent
la base du transistor T2 dontl’émetteur
est à unpotentiel réglable.
Le courant collecteur de T2s’ajoute
alors au courant base du transistor T3 et faitapparaître
uneimpul-sion
positive qui
déclenche letrigger
constitué par T3 et T4.Pour conserver une sensibilité suffisante pour une
plage
deréglage identique
ensimple, double,
triple,
etc...,
on fait varier lepotentiel
émetteurde T2 en conservant une différence de
potentiel
constante sur le
potentiomètre
du seuil au moyende
R,
etR2.
Le choix dutemps
de résolution sefait évidemment par le choix du seuil.
190 A
Remarque.
--Une variation de tension
d’alimen-tation, qui apparaîtrait
sur lesécrêteurs,
seraitpra-tiquement
sans effet si l’on apris
soin deplacer
lepotentiomètre
de seuil dans le même circuitd’ali-mentation,
et à condition de choisirconvena-blement le
gain
du transistor de seuil.Réalisation
pratique et
résultats. --- Lafigure_1
donne le schéma d’une unité de coïncidences à
n voies. Tous les transistors
qui
constituent cecircuit fonctionnent au
régime
saturé sauf letran-sistor de seuil dont les fluctuations de courant ne
représentent
qu’un
faiblepourcentage
del’ampli-tude nécessaire au déclenchement du
trigger.
FIG. 2. - a : Signal écrêté. - b :
Signal I différencié,
inversé. - c :
Signal II après le seuil.
La courbe a donne la forme des
impulsions
endifférents
points
du circuit :I. La courbe a
représente
l’écrêtage.
Letemps
demontée est 2 X 10-8 s
(1),
l’amplitude
est environ5 volts
(pratiquement
la tensiond’alimentation).
II. La différenciation inversée sur le secondaireFiG. 4.
191 A du transformateur est
enregistrée
enb;
salargeur
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 unexemple
de combinaisondes unités de coïncidences pour un
type
demontage
expérimental,
où onexigeait,
d’après
leschéma,
lescombinaisons de coïncidences suivantes : 1-2 ; 1-4 ; 1-2-3 ; 1-4-5.
1, 2, 3, 4, 5, représentant
lesimpulsions
prove-nant de chacun des
cinq
détecteurs utilisés.La
figure
4 donne une courbe de coïncidencesobtenue en cours
d’expérience,
lesimpulsions
d’entrée
provenant
dephotomultiplicateurs
56 AVP et de scintillateursplastiques
traversés par desprotons
d’environ 150 MeV dusynchrocyclotro-des
protons
d’environ 150 11eV dusynchro-cyclotron d’Orsay,
protons
perdant
danschaque
scintillateur environ 1 MeV. Letemps
deréso-lution de 3 X 10-9 s, avec un rendement de 100
%
a été obtenu sansqu’il
soitpris
aucuneprécaution
spéciale
quant
aumontage
desphotomultipli-cateurs et scintillateurs.
Ce circuit
pratique
et àgrande souplesse présente
desperformances largement
suffisantes pour l’utili-sation courante.Manuscrit reçu le 29 Mars 1963.
LETTRE A LA
RÉDACTION
RÉALISATION D’UNE CAVITÉ
POUR
HYPERFRÉQUENCES
Par M.DORLAND,
Faculté des Sciences, Dijon.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE SUPPLÉMENT AU N° 10.
PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 24, OCTOBRE 1963,
Les
plus
hautesfréquences acoustiques
produites
par les moyens
classiques,
c’est-à-dire laréson-nance d’une lame de
quartz
convenablementtaillée,
atteignent
les environs de 1 300 MHz. Cesperfor-mances furent obtenues en 1947 par G. R.
Rings [1]
et C. Ya. Sokolov
[2]
en 1950. Cesfréquences
élevéessont d’ailleurs obtenues à
partir
d’unharmonique
de lafréquence
de résonance d’une lame dequartz
très mince. Au delà de cesfréquences,
les lames dequartz
doivent être si fines que leuremploi
estutopique.
En
1957,
Baranskii[3]
enopposition
avec cesméthodes de
génèse
desultrasons, place
uneplaque
dequartz épaisse
de tailleX,
et deplusieurs
milliers delongueurs
d’onded’épaisseur,
dans unchamp
de hautefréquence.
Il observe ainsi des ondesacoustiques
defréquences
supérieures
à 2 000 MHz.En
1958,
Bommel et Dransfeld[4],
[5], [6],
repren-nent aux Bell
Telephone
Laboratories lesexpériences
de Baranskii montrentqu’elles
peuvent
êtreexpliquées
en
supposant
que des ondesprogressives acoustiques
sont excitées à la surface du cristal
piézoélectrique
placée
dans lechamp
de hautefréquence.
Une telle surface librepeut
être considérée dans unchamp
élec-trique
de hautefréquence,
comme un transducteurultrasonore,
alors que le reste du cristaljoue
le rôlede milieu de transmission. Ces auteurs montrent que
l’énergie
électrique
transformée en ondesacoustiques
est
équivalente
au travail d’une couchesuperficielle
d’épaisseur
unelongueur d’onde,
etqu’elle
estindé-pendante
de la loi de décroissance duchamp
électrique
et de la loi
d’absorption
acousti~ue
dans lecristal,
aussi
longtemps
que cesphénomenes
restentpetits
pour une
longueur
d’ondeacoustique.
L’effet
inverse, c’est-à-dire,
la reconversion del’éner-gie acoustique
enénergie
électromagnétique,
peut
êtreobservé,
et il constitue une méthodes de détectionsen-sible pour les ondes ultrasonores.
Il est donc nécessaire pour
produire
des ultrasons de hautefréquence,
de localiser unchamp électrique
dehaute
fréquence
dans un volume réduit. On utilise àcet effet des cavités du
type
rentrantpossédant
laconfiguration
du schéma 1 :FIG. 1.
La résonance de ce
