Súhrn
Impulzný signál z detektora poskytuje informáciu nielen svojou amplitúdou alebo tvarom impulzov ale aj okamihom výskytu impulzov. Časová informácia o okamihu výskytu častice alebo kvanta je zakódovaná do tvaru čela impulzu z detektora (resp. do ťažiska impulzu). Úlohou “rýchleho” zosilňovača je v čo najmenej predĺžiť trvanie čela impulzu, ako aj samotný impulz, teda parametre, ktoré odrážajú rýchle zmeny pri zbere náboja v detektore. Trvanie reakcie v polovodičových detektoroch a časová reakcia rýchlych scintilátorov ležia v oblasti od niekoľko nanosekund do niekoľko desiatok nanosekund. Aby sa táto informácia pri zosilňovaní nestratila , je dôležité, aby vlastný príspevok zosilňovača k skresleniu impulzu bol minimálny.
Na získanie informácie o výskyte udalosti sa analógový signal - impulz konvertuje na logický impulz unifikovaného tvaru, trvania a amplitúdy. Pre meranie časových súvislostí medzi rôznymi udalostíami je hlavným kritériom presnosť odvodenia časovej informácie o vzniku udalosti zo vstupného impulzu a nezávislosť takto získanej informácie od amplitúdy a trvania čela impulzu.
Amplitúda impulzu kolíše vplyvom šumu a štatistických fluktuácii signálu z detektora a tým vznikajú nepresnosti pri určovaníí referenčnného okamihu. Šumové fluktuácie amplitúdy spôsobujú nepresnosť určenia času - jitter, vplyv fluktuácii vstupnej amplitúdy na kolísanie rýchlosti nárastu čela impulzu spôsobuje neistotu časovej informácie – walk. Z hľadiska minimalizovania vplyvu rozptylu vstupnej amplitúdy vplyvom šumov (jitter) by mal byť prah nastavený omnoho vyššie ako základná úroveň - 0V a z hľadiska minimalizovania vplyvu kolísania amplitúdy (walk) by mala byť poloha prahu čo najbližšie k základnej úrovni - 0V. Teda sú to evidentne protichodné požiadavky. Z hľadiska presnosti určenia referenčného okamihu z tvaru čela impulzu je najvhodnejšie nastavenie diskriminačnej hladiny pri najstrmšom náraste amplitúdy, teda v okolí ~ tretiny amplitúdy impulzu. Voľba vhodnej metódy získania referenčného časového impulzu závisí od tvaru signálu – od trvania čela impulzu a veľkosti kolísania amplitúdy impulzu. Pre spresnenie určenia referenčného okamihu výskytu impulzu sa používa:
Koincidenčný obvod je súčinové logické hradlo, ktorého úlohou je špecifikovať časový vzťah vstupných impulzov, počas ich krátkodobej prítomnosti. V rozličných experimentálnych zariadeniach vzniká často potreba potlačiť koincidenčný signál ak sa, v určitom okamihu, súčastne vyskytne blokovací antikoincidenčný impulz.
Časová rozlišovacia schopnosť diskriminátorov a koincidenčných obvodov sa charakterizuje schopnosťou rozlíšiť dva za sebou sledujúce impulzy. Mŕtva doba diskriminátora je minimálny interval oneskorenia medzi impulzmi, pri ktorom diskriminátor ešte registruje impulzy ako oddelené udalosti. Ak je interval medzi dvoma impulzami už o niečo kratší, tak diskriminátor prestane registrovať impulzy ako oddelené udalosti.
Presnosť s akou koincidenčný obvod umožňuje rozhodnúť o súčasnom výskyte registrovaných udalostí je určená časovým rozlíšením. Pre amplitúdovo štandardizované obdĺžnikové impulzy sa používa tzv. elektronické časové rozlíšenie. Obvod pokladá výskyt 2 impulzov za súčastný, ak sa vzájomne predbiehajú alebo oneskorujú maximálne o interval ich trvania.. Pre impulzy, ktoré nemajú obdĺžnikovitý tvar, poprípade nemajú jednotnú veľkosť amplitúdy, tak ako to býva pri impulzoch z rozličných detektorov, sa používa tzv. fyzikálne časové rozlíšenie, určené na polovičnej výške závislosti oneskorených koincidencii. V dôsledku konečného trvania intervalu časového rozlíšenia sa registrujú koincidenčným obvodom nielen skutočné (pravé) koincidenčné udalosti NC ale aj náhodné koincidenčné udalosti, ktoré spôsobujú impulzy, ktoré sa náhodne vyskytujú v rámci intervalu rozlíšenia. V tých prípadoch, keď je početnosť náhodných koincidencii porovnateľná s početnosťou skutočných koincidencii nemožno ich existenciu zanedbať, resp. je treba s nimi počítať. Pre meranie s vysokou štatistickou dôveryhodnosťou treba mať:
Ak sledované udalosti vznikajú následne, hoci veľmi rýchlo, za sebou, časové rozlíšenie nemôže byť príliš krátke, aby sa bez strát mohli zaregistrovať všetky korelované udalosti. Okrem tohoto základného fyzikálneho ohraničenia treba mať ešte na zreteli aj špecifiká detekčného systému: oneskorenie signálu na výstupe detektora voči inicializačnej udalosti, ktoré je charakteristické štatistickými fluktuáciami, ako sú napr. trvanie zberu elektrónov a dier, trvanie dosvitu scintilátora, trvanie preletu elektrónov cez fotonásobič a pod. Stupeň vplyvu týchto fluktuácii (walk) na presnosť určenia časového okamihu závisí od spôsobu tvarovania signálu z detektora. Druhou príčinou zvyšujúcou nepresnosť definovania okamihu vzniku udalosti ( jitter) je oneskorenie spôsobené kolísaním amplitúdy impulzu.
Časové rozlíšenie koincidenčného obvodu možno skontrolovať na základe:
Najjednoduchší spôsob merania časových intervalov dlhších ako 500ns je priamou metódou štart-stop, založenou na meraní počtu N periód T0 známej hodinovej (a tiež aj stabilnej) frekvencie f0 =1/T0 , ktoré sa uložia medzi príslušný štart - stop impulzmi. Konečná rýchlosť preklápania obvodov v počítadlách ohraničuje zvyšovanie časovacej frekvencie. Preto pre meranie veľmi krátkych časových intervalov namiesto priameho t/D prevodu sa používajú nepriame metódy prevodu, založené na: