Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux H. Guillon

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Submitted on 1 Jan 1958

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Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux

H. Guillon

To cite this version:

H. Guillon. Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux. J. Phys. Radium, 1958, 19 (1),

pp.100-102. �10.1051/jphysrad:01958001901010000�. �jpa-00235739�

100.

RÉCENTS

PROGRÉS

SUR LES SÉLECTEURS EN TEMPS MULTICANAUX

Par

H. GUILLON,

Service des constructions électriques, ^{C. E.} N., Saclay.

Résumé. - On examine divers perfectionnements susceptibles d’apporter des améliorations concernant la précision ^et la sécurité de fonctionnement des sélecteurs en temps. Les difficultés relatives aux sélecteurs rapides ^à grand ^{nombre de canaux sont} ensuite examinées.

Abstract. ²⁰¹⁴ The author investigates ^various improvements ^to get ^a better result in the accuracy and reliability ^{of time} analyzers. ^{Comments are made on} the difficulties relative to multichannel fast analyzers.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM} TOME 19, ^JANVIER 1958,

Les efforts actuels

accomplis

^{dans le} domaine des sélecteurs en

temps,

^{tendent à} obtenir des

appareils comportant

^{de nombreux canaux}

capables

^de

fournir,le

maximum de données dans ^un

temps

relativement

court,

^{et à accroitre le}

pouvoir

^de

résolution de ces instruments en réduisant de

plus

en

plus

^leur

largeur

^{de bande. La référence}

[1]

donne l’état de la

question

^{en 1955.}

Nous examinerons en

premier

^{lieu les}

perfec-

tionnements

qu’il

^est

possible d’apporter

^aux

appareils

actuellement en usage, ^et ensuite les _pro- blèmes

posés

par les sélecteurs

rapides.

I. Perfectionnements concernant les

appareils

actuels. ^- Le

diagramme

fonctionnel le

plus

^rudi-

mentaire d’un sélecteur en

temps

^est

représenté

^par

la

figure

^1.

10 HORLOGE. - L’utilisation d’un oscillateur déclenché

classique,

pour

remplir

^la fonction « hor-

loge

», conduit à’ une

précision

^de l’ordre de 10-4

sur la

fréquence,

^et

présente

l’inconvénient d’une altération de

largeur

^des

premiers

^{canaux en raison}

du

régime

transitoire d’établissement de l’oscil- lation. De

plus

^la

fréquence

doit être

vérifiée,

^et

éventuellement

corrigée,

^de

temps

^{à autre.}

Un oscillateur

piloté

par

quartz

^est

capable

d’une

précision

^de

10-6,

^{mais doit être utilisé en}

régime permanent.

^{Dans ces}

conditions,

^{en raison}

de la relation de

phase quelconque

^{existant entre}

l’oscillation et

l’impulsion

a, la

première impulsion

du

train-horloge

^{survient au} hasard dans l’inter- valle de

temps

^At

qui

^suit to

( 1).

^Cette difficulté est

partiellement

^surmontée

si, partant

d’un oscil- lateur fonctionnant sur une

fréquence égale

^à

n JAt (n

entier voisin de

10),

^on obtient la

fréquence 1 làt

par l’intermédiaire ^d’un

démultiplicateur d’impul-

sions fonctionnant à

partir

de l’instant to

(fig. 2).

Certains circuits

permettent d’effectuer,

^d’une

façon sûre,

^la

démultiplication

^de

fréquence jusqu’à

au moins 50

Mc/s.

2° COMMUTATEUR. - Pour la construction de.cet organe, les tubes commutateurs décimaux du

type

« trochotron ^» sont d’un

grand

secours en raison de la

simplicité qu’ils apportent

^à l’établissement des

circuits,

^de leur vitesse de commutation élevée

(1 Mc/s

^et

plus),

^{de leur}

longue

durée de vie et de leur

grande

sécurité de fonctionnement.

(1) ^{At étant la} largeur de la bande.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01958001901010000

101

Lorsque

^nous désirons obtenir des

largeurs

^de

bandes d’une durée inférieure à

1lLS,

^{nous utilisons}

des distributeurs

à lignes

^à

retard,

^{selon un}

principe qui

^a

déjà

^été

exposé [2].

^{Il semble que cette}

méthode, qui

^a

déjà

^été

expérimentée jusqu’à 0,25

ys, ^soit

susceptible

^{d’être encore}

applicable

à

0,1

ys ^et même moins.

30 DISPOSITIF D’ENREGISTREMENT _ET, DE PRÉ-

SENTATION DES RÉSULTATS. ^-

L’emploi

^de

mémoires

arithmétiques

^est

justifié

pour des sélec- teurs à

plusieurs

^{centaines de canaux et est}

d’autant

plus avantageux

que ^ce nombre est

plus

élevé. Tous les

types

^{de mémoires}

peuvent

^être

utilisés,

^{mais on}

préfère

^celles

permettant

^l’accès

au hasard. ^°

Les mémoires utilisant des tores

magnétiques

^à

cycle d’hystérésis rectangulaire

^{sont très en faveur}

à l’heure actuelle mais elles

imposent

^un

temps

mort de ¹⁰ à 15 ys

après chaque

^{événement enre-}

gistré,

^ce

qui

^{est un} inconvénient sérieux _pgur des sélecteurs à faible

largeur

^{de bande. Nous avons}

à l’heure

actuelle,

^en

projet,

^un sélecteur à 256 canaux de 5 ys de

largeur

^{de bande}

minimum,

utilisant une mémoire à

ferrites,

^{et un sélecteur}

FIG. 4.

en sorte que les

impulsions

^b

représentant

^les

événements à

analyser

donnent naissance à des

impulsions b’ légèrement

^décalées pour

apparaître toujours

^{au centre d’une}

bande ;

^{nous dénom-}

merons cette dernière

opération

^{mise en}

phase (fig. 4).

^{Cette solution}

présente

l’intérêt de

reporter

à 2 000 canaux de

0,1

ys à tubes à mémoire élec-

trostatique

^{dont le}

temps

^mort doit être de l’ordre

de 1 03BCs.

II. Problèmes

posés

par les sélecteurs

rapides

^à

grand

^{nombre de canaux. - Deux}

problèmes prin- cipaux

^se

posent

^{lors de} l’étude de sélecteurs dont la

largeur

^{de bande est} de l’ordre de 10-7 s : celui de la

précision

^{obtenue sur les} frontières entre canaux ; celui du

temps

^mort introduit par

l’emploi

d’une mémoire

arithmétique.

10 PRÉCISION OBTENUE SUR LA FRONTIÈRE

ENTRE DEUX CANAUX. MISE EN PHASE. ^- D’une

façon générale

l’ouverture d’une voie

particulière

d’un sélecteur en

temps

^{se traduit} par

l’application

d’une

impulsion,

que ^nous

appellerons impulsion- porte,

^{en un} endroit déterminé de cette voie. Il est relativement aisé d’obtenir que les flancs de cette

impulsion

^ne durent pas

plus

^de

0,1

yS § dans l’intervalle de

temps

^de

commutation,

^{existe une}

zone d’incertitude à l’intérieur de

laquelle l’impul-

sion incidente b

risque,

^{soit d’être}

éliminée,

^soit

d’être

comptée

^{dans les deux canaux}

adjacents (fla. 3).

^Pour

échapper

à cette zone, ^on

peut

^faire

la difficulté sur un seul circuit

qui

^{assure en liaison}

avec

l’horloge

^{toute la}

précision

du sélecteur.

Il est facile de voir par la

figure 5a, qui repré-

sente les instants de sortie en fonction des instants d’entrée pour ^un circuit de mise ^en

phase idéal, qu’un

fonctionnement

rigoureusement parfait

^ne

peut

^{être obtenu}

puisqu’il

nécessiterait des dis- continuités

physiquement impossibles

^{à obtenir.}

Pratiquement

^{les courbes}

expérimentales

^se

pré-

sentent ^sous la forme

indiquée

par la

figure

^5b

dans

laquelle

^{on a}

exagéré

les défauts. Pour des raisons

de simplicité

^nous

apprécierons

^la

qualité

d’un

circuit

de mise en

phase d’après

la valeur de l’intervalle de

temps

^8t

qui sépare

^{la fin d’un}

palier

et le début du suivant. Un circuit relativement

-

, simple permet

^{d’obtenir 8t = 10- 8 s ; nous avons}

pu, à l’aide d’un circuit

plus élaboré,

^atteindre

8t ⁼ 2.10- 9 _{s ;} en

disposant

^{deux de ces circuits}

en cascade ût n’est pas

mesurable,

mais sùrement très inférieur à 10- 9 _{s ;} dans-ce dernier _cas, ^nous n’avons pas décelé

d’impulsions

^{de sortie se pro-}

duisant entre les ^instants désirés et il est

probable

102

que 10

%

^{environ des}

impulsions apparaissant

^dans

un intervalle de ^10-9 _{s, à} la limite entre deux

canaux sont

perdues.

20 TEMPS MORT INTRODUIT PAR LES MÉMOIRES.

- Le

temps

^mort introduit par les mémoires ^est d’autant

plus gênant

que la

largeur

^{de bande est}

plus étroite,

c’est-à-dire _que le nombre de canaux

qu’il

^{couvre est}

plus grand.

On

peut

gagner ^sur le

temps

^{mort en}

enregistrant

les ^« adresses »

(2)

^à la suite les unes des autres et

en remettant à

plus

^{tard les} additions. Cette méthode

exige

^des

capacités

^{de mémoire considé-}

rablement

plus grandes

que

d’ordinaire ;

^on

peut

calculer _{que pour}

enregistrer

10 000 événements en

moyenne par

canal,

^{il est} nécessaire de

disposer

de 2.107

digits

pour ^un sélecteur à 250 canaux et de _{108 pour} un sélecteur à 1 000 canaux, alors

qu’il

en faudrait

respectivement

^{4 000 et 16 000} par la méthode habituelle. Seule la bande

magnétique,

dont la

capacité

^est de l’ordre de

plusieurs

^dizaines

de millions de

digits peut

^{convenir. Cette bande}

magnétique

^est par la suite introduite dans un cal- culateur

électronique qui

réalise les additions par- tielles d’adresses

identiques.

Ce calculateur

peut

(2) ^{L’adresse est le} numéro, présenté ^{sous forme} codée, du registre ^{de la} mémoire, ^{affecté à un canal.}

être commun à

plusieurs

sélecteurs de ce

type qui

sont des

appareils

relativement

simples puisque complètement dépourvus

des organes de calcul

arithmétique.

Nous avons

développé

^un

système

^de

codage rapide capable

^de fonctionner

jusqu’à

⁵⁰

Mc/s, qui permettrait

^{donc de réaliser} des sélecteurs de 2.10-8 s de

largeur

^{de bande avec un nombre}

pratiquement

illimité de canaux et fonctionnant

sur le

principe indiqué précédemment.

^{Une unité}

expérimentale

^{est en cours}

d’étude, qui comporte

120 canaux de 5.10-8 s de

largeur

^{de bande. Le}

principal problème

^{à résoudre est celui de la mise}

en

phase ;

^{il est en effet} essenticl que le

prélèvement

des

impulsions

constituaot l’adresse codée ait lieu à des instants

rigoureusement déterminés,

^toute

impulsion

^{omise ou}

ajoutée

^{dans le nombre codé}

risquant

^de

produire

^une

grossière

^{erreur. C’est la}

raison pour

laquelle

^{nous avons cherché à obtenir}

des

performances exceptionnelles

des circuits de mise en

phase.

^{Le second}

problème

^{concerne le}

temps

^mort

apporté

par la durée nécessaire à

l’enregistrement

^sur

bande,

^{mais il} semble devoir être résolu par

l’emploi

^d’un

jeu

^de

mémoire- tampons

^{à faible}

capacité, capables

de retenir chacune une adresse et de la restituer ^au moment voulu.

BIBLIOGRAPHIE

[1] HIGINBOTHAM (W. A.), ^{Time of} flight instrumentation for neutron spectrometers. Rapport A/CONF.

8/P/806

(Conférence Internationale sur l’utilisation

pacifique ^de

l’Énergie

Atomique, ^Genève, 1955).

[2] ^THÉNARD (J.) ^{et GUILLON} (H.), ^{Sélecteur en} temps ^à lignes ^à retard. J. Phys. Rad., 1956, 17, 6, 57A.-59A,