Lehrbuch der Nuklearelektronik

1. Meßtechnische Problemstellung.- 1.1. Strahlungsdetektoren als Quellen der Information.- 1.2. Impulszählung.- 1.2.1. Statistik der Impulshäufigkeit.- 1.2.2. Intervallverteilung zwischen statistischen Impulsen.- 1.2.3. Zählverluste.- 1.3. Messung von Impulsgrößenverteilungen.- 1.3.1. Statistik der Impulsgrößenverteilung.- 1.3.1.1. Szintillationsdetektoren.- 1.3.1.2. Ionisationsdetektoren.- 1.3.2. Impulshöhenspektrometer.- 1.3.2.1. Gegenüberstellung von integraler und differentieller Impulshöhenanalyse.- 1.3.2.2. Vielkanal-Impulshöhenanalyse.- 1.4. Korrelationsmessungen.- 1.4.1. Koinzidenzmessungen.- 1.4.2. Messungen von Zeitspektren.- 1.4.2.1. Einkanal-Zeitintervallmessungen.- 1.4.2.2. Vielkanal-Zeitintervallmessungen.- 1.4.3. Grenzen der elektronischen Kurzzeitmessung.- 1.4.3.1. Elektronische Beiträge.- 1.4.3.2. Jitter.- 1.4.3.3. Lebensdauermessungen.- 1.5. Teilchenidentifizierung.- 1.5.1. Impulsformdiskrimination.- 1.5.2. Messungen mit einem dE/dx-Ttetektor.- 1.6. Literatur.- 2. Grundlagen der Impulstechnik.- 2.1. Elementare Netzwerkanalyse.- 2.1.1. Allgemeine Grundlagen.- 2.1.2. Elektronische Systeme mit zwei Anschlüssen.- 2.1.2.1. Einfache, idealisierte Zweipole.- 2.1.3. Elektrodynamische Grundgesetze.- 2.1.3.1. Stationäre Probleme.- 2.1.3.2. Quasistationäre Probleme.- 2.1.4. Linearisierung von Netzwerken.- 2.1.4.1. Kennlinien.- 2.1.4.2. Arbeitspunkt und Arbeitsgerade.- 2.1.4.3. Generatoren.- 2.1.4.4. Theorem von Th6venin.- 2.1.4.5. Theorem von Norton.- 2.1.5. Verhalten von Vierpolen.- 2.1.5.1. Aktive Vierpole.- 2.1.5.2. Passive Vierpole.- 2.2. Transformationsmethoden der Netzwerkanalyse.- 2.2.1. Fourier-Transformation.- 2.2.2. Laplace-Transformation.- 2.3. Übertragungseigenschaften passiver Vierpole.- 2.3.1. Einfache iZOL-Kombinationen.- 2.3.1.1. Attenuatoren.- 2.3.1.2. Das differenzierende RC-Glied.- 2.3.1.3. Das integrierende RC-Glied.- 2.3.1.4. Die Shunt-Kompensation.- 2.3.1.5. Impulsformung durch RC-Glieder.- 2.3.2. Iterative Filterketten.- 2.3.2.1. Laufzeitketten.- 2.3.2.2. Attenuationsketten.- 2.3.3. Übertragungsleitungen.- 2.3.3.1. Impulskabel.- 2.3.3.2. Verzögerungskabel.- 2.3.3.3. Impulsformung durch Kabel.- 2.4. Literatur.- 3. Diskrete aktive Halbleiterelemente.- 3.1. Der Transistor.- 3.1.1. Niederfrequenzverhalten.- 3.1.2. Hochfrequenz verhalten.- 3.2. Der Feldeffekttransistor.- 3.2.1. Der Sperrschicht-FET.- 3.2.2. DerMOS-FET.- 3.3. Die Tunneldiode.- 3.4. Literatur.- 4. Analoge Schalteinheiten.- 4.1. Verstärker.- 4.1.1. Einteilung der Verstärker.- 4.1.1.1. Einteilung nach der Steuergröße.- 4.1.1.2. Einteilung nach dem Frequenzverhalten.- 4.1.1.3. Einteilung nach dem Arbeitspunkt.- 4.1.1.4. Verstärkergrundschaltungen.- 4.1.1.5. Zweistufige Transistorschaltungen.- 4.1.1.6. Differenz Verstärker.- 4.1.2. Rückkopplung.- 4.1.2.1. Gegenkopplung.- 4.1.2.2. Mitkopplung.- 4.1.2.3. Impedanzen in rückgekoppelten Verstärkern.- 4.1.2.4. Frequenzabhängige Rückkopplung.- 4.1.2.5. Übergangsverhalten eines gegengekoppelten Verstärkers.- 4.1.3. Operative Verstärker.- 4.1.3.1. Ideale operative Verstärker.- 4.1.3.2. Reale operative Verstärker.- 4.1.3.3. Gegengekoppelte operative Verstärker.- 4.1.3.4. Proportionale Operationsverstärker.- 4.1.3.5. Nichtlineare Operationsverstärker.- 4.1.3.6. Frequenzabhängige Operationsverstärker.- 4.1.3.7. Dynamische Impedanzen.- 4.1.4. Gegengekoppelte Transistorschaltungen.- 4.1.4.1. Einfache Gegenkopplungsanordnungen.- 4.1.4.2. Parallel-Parallel-Gegenkopplung über mehrere Stufen.- 4.1.5. Störsignale in elektronischen Systemen.- 4.1.5.1. Vermeidbare Störungen.- 4.1.5.2. Unvermeidbare Störeinflüsse (Rauschen).- 4.1.5.3. Rauschabstand und Rauschzahl.- 4.1.5.4. Das Rauschen elektronischer Bauteile.- 4.1.5.5. Allgemeine Prinzipien zur Verminderung des Rauschens.- 4.1.5.6. Beeinträchtigung der Impulshöhenauflösung durch das Rauschen.- 4.1.6. Harmonische Oszillatoren.- 4.1.6.1. RC-Oszillatoren.- 4.1.6.2. LC-Oszillatoren.- 4.2. Nichtlineare Verstärker.- 4.2.1. Schwellenverstärker.- 4.2.2. Komparatoren.- 4.3. Stromgeneratoren.- 4.3.1. Der Transistor als Stromgenerator.- 4.3.2. Steuerung von Stromgeneratoren.- 4.4. Lineare Gatter.- 4.4.1. Seriengatter.- 4.4.1.1. Diodengatter.- 4.4.1.2. Transistorgatter.- 4.4.1.3. FET-Gatter.- 4.4.2. Parallelgatter.- 4.4.2.1. Parallelgatter mit Transistoren.- 4.5. Lineare Änderungen an Impulsen.- 4.5.1. Impulsverzögerung.- 4.5.2. Impulsverlängerung (Impulsdehnung).- 4.5.3. Impulskürzung.- 4.6. Die Impulslänge als analoge Größe.- 4.6.1. Signale mit zeitproportionalen Anteilen.- 4.6.1.1. Integration von Spannungsstufen.- 4.6.1.2. Integration von Stromstufen.- 4.6.2. Impulslängen-Impulshöhen-Wandlung.- 4.6.3. Impulslängenmodulation.- 4.7. Literatur.- 5. Digitale Schalteinheiten.- 5.1. Grundlagen der binären Logik.- 5.1.1. Einfache logische Operationen.- 5.1.2. Zusammengesetzte logische Operationen.- 5.1.3. Logische Operationen unter Verwendung von Speichern.- 5.1.3.1. Das bistabile Grundelement.- 5.1.3.2. Zähler aus bistabilen Elementen.- 5.1.3.3. Register.- 5.1.3.4. Binäres Gedächtnis.- 5.2. Der elektronische Schalter.- 5.2.1. Die Halbleiterdiode als Schalter.- 5.2.1.1. Das Übergangsverhalten einer Schaltdiode.- 5.2.2. Der Transistor als Schalter.- 5.2.3. Der FET als Schalter.- 5.2.4. Die Tunneldiode als Schalter.- 5.2.5. Schaltzustände bei ferromagnetischen Elementen.- 5.2.6. Supraleitende Schalter.- 5.3. Erzeugung logischer Niveaus.- 5.3.1. Passive Klippschaltungen.- 5.3.2. Klippschaltungen unter Verwendung aktiver Elemente.- 5.3.2.1. Klippen durch Übersteuerung von Transistoren.- 5.3.2.2. Strombegrenzende Schaltungen.- 5.3.2.3. Aussteuerungsbegrenzung durch Dioden.- 5.3.3. Die Umkehrstufe.- 5.3.3.1. NICHT-Schaltung mit einem Transistor.- 5.3.3.2. NICHT-Schaltung mit einer Tunneldiode.- 5.3.3.3. Signalumkehr mit einem Impulstransformator.- 5.4. Logische Gatter.- 5.4.1. Passive Gatter.- 5.4.2. Gatter unter Verwendung aktiver Dreipole.- 5.4.3. Tunneldioden-Gatter.- 5.4.4. Sonstige Gatter.- 5.5. Kippschaltungen.- 5.5.1. Aufbau der grundlegenden Kippschaltungen.- 5.5.1.1. Bistabile Kippschaltungen.- 5.5.1.2. Monostabile Kippschaltungen.- 5.5.1.3. Astabile Kippschaltungen.- 5.5.2. Binäre Speieherung.- 5.5.2.1. Speicherelemente.- 5.5.2.2. Register.- 5.5.2.3. Gedächtnis.- 5.5.3. Untersetzung und Zählung.- 5.5.3.1. Binäre Zähler.- 5.5.3.2. BCD-Zähler.- 5.5.3.3. Ringzähler.- 5.5.3.4. Dekodierung.- 5.5.4. Auslösekreise (Trigger).- 5.5.4.1. Der Schmitt-Trigger.- 5.5.4.2. Der Sperrschwinger-Diskriminator.- 5.5.4.3. Der Tunneldioden-Trigger.- 5.5.4.4. Allgemeine Eigenschaften von Triggern.- 5.5.4.5. Trigger als Zeitmarkengeber.- 5.6. Änderungen im zeitlichen Verhalten binärer Signale.- 5.6.1. Impulsverzögerung.- 5.6.2. Impulsverlängerung.- 5.6.3. Impulskürzung.- 5.7. Digital-Analog-Wandlung.- 5.7.1. Parallel-DAC.- 5.7.1.1. DAC mit Stromgeneratoren.- 5.7.1.2. DAC mit Referenzspannungen.- 5.7.2. Serien-DAC.- 5.7.2.1. Treppengeneratoren.- 5.7.2.2. Serien-DAC zur Mittelwertbildung.- 5.8. Analog-Digital-Wandlung.- 5.8.1. Digitale Darstellung von Impulslängen.- 5.8.1.1. Impulslängenmessung durch direkten Vergleich mit einem Oszillator.- 5.8.1.2. ADC mit Zeitintervall-Dehnung.- 5.8.2. Direkte Digitalisierung von Signalgrößen.- 5.8.2.1. Serien-ADC.- 5.8.2.2. Parallel-ADC.- 5.8.2.3. ADC nach der Methode der schrittweisen Näherung.- 5.9. Literatur.- 6. Geräte zur Verarbeitung von Detektorimpulsen.- 6.1. Impulsverstärkung.- 6.1.1. Vorverstärker.- 6.1.2. Hauptverstärker (Linearverstärker).- 6.2. Impulszählung.- 6.2.1. Zeitgeber.- 6.2.2. Impulszähler.- 6.2.3. Zählratenmesser.- 6.2.3.1. Digitale Zählratenmesser.- 6.2.3.2. Analoge Zählratenmesser.- 6.3. Einkanal-Impulshöhenmessung.- 6.3.1. Integraldiskriminator.- 6.3.2. Einkanal-Impulshöhenanalysator.- 6.4. Einkanal-Zeitintervallmessung.- 6.4.1. Geräte zur Erzeugung von Zeitmarken.- 6.4.2. Koinzidenzmeßgeräte.- 6.5. Vielkanalmessungen.- 6.5.1. Gedächtniseinheit.- 6.5.2. Flugzeitanalysator (Start-Stopp-Zeitmessung).- 6.5.3. Impulshöhenanalysator.- 6.5.4. Vielfachzähler (Multiscaler).- 6.6. Literatur.