Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В физике и электротехнике схема совпадений, или вентиль совпадений, — это электронное устройство с одним выходом и двумя (или более) входами. Выход активируется только тогда, когда схема принимает сигналы одновременно и параллельно на обоих входах в течение заданного временного окна. Схемы совпадений широко используются в детекторах частиц и других областях науки и техники. Вальтер Боте разделил Нобелевскую премию по физике в 1954 году «за открытие метода совпадений и последующие открытия, сделанные с его помощью». Бруно Росси изобрел электронную схему совпадений для реализации метода совпадений.
In physics and electrical engineering, a coincidence circuit or coincidence gate is an electronic device with one output and two (or more) inputs. The output activates only when the circuit receives signals within a time window accepted as at the same time and in parallel at both inputs. Coincidence circuits are widely used in particle detectors and in other areas of science and technology. Walther Bothe shared the Nobel Prize for Physics in 1954 " for his discovery of the method of coincidence and the discoveries subsequently made by it." Bruno Rossi invented the electronic coincidence circuit for implementing the coincidence method.
Боте и Гайгер, 1924-1925
В своей Нобелевской лекции Боте описал, как он реализовал метод совпадений в эксперименте по рассеянию Комптона в 1924 году. Целью эксперимента было выяснить, возникает ли при рассеянии Комптона электрон отдачи одновременно с рассеянным гамма-квантом. Боте использовал два точечных счетчика разрядов, подключенных к раздельно волоконным электрометрам, и регистрировал отклонения волокон на движущейся фотопленке. По записям на пленке он мог различать совпадения разрядов с временным разрешением около 1 миллисекунды.
In his Nobel Prize lecture, Bothe described how he had implemented the coincidence method in an experiment on Compton scattering in 1924. The experiment aimed to check whether Compton scattering produces a recoil electron simultaneously with the scattered gamma ray. Bothe used two point discharge counters connected to separate fibre electrometers and recorded the fibre deflections on a moving photographic film. On the film record he could discern coincident discharges with a time resolution of approximately 1 millisecond.
Боте и Кольхёрстер, 1929
В 1929 году Вальтер Боте и Вернер Кольхёрстер опубликовали описание эксперимента по совпадениям с использованием трубчатых счетчиков разряда, изобретенных Гансом Гейгером и Вильгельмом Мюллером в 1928 году. Эксперимент Боте — Кольхёрстера продемонстрировал наличие проникающих заряженных частиц в космических лучах. Они использовали тот же механический фотографический метод для регистрации одновременных разрядов, которые в данном эксперименте указывали на прохождение заряженной частицы космического луча через оба счетчика и сквозь толстую стену из свинца и железа, окружавшую их. Их статья под названием "Das Wesen der Höhenstrahlung" была опубликована в Zeitschrift für Physik, том 56, стр. 751 (1929).
In 1929, Walther Bothe and Werner Kolhörster published the description of a coincidence experiment with tubular discharge counters that Hans Geiger and Wilhelm Müller had invented in 1928. The Bothe Kohlhörster experiment showed penetrating charged particles in cosmic rays. They used the same mechanical photographic method for recording simultaneous discharges which, in this experiment, signalled the passage of a charged cosmic ray particle through both counters and through thick wall of lead and iron that surrounded the counters. Their paper, entitled Das Wesen der Höhenstrahlung", was published in the Zeitschrift für Physik v.56, p.751 (1929).
Росси, 1930 год
Бруно Росси, в возрасте 24 лет, работал на своей первой должности ассистента в Институте физики Флорентийского университета, когда он ознакомился со статьей Ботэ и Кольхёрстера. Она вдохновила его на проведение собственных исследований космических лучей. Он изготовил трубки Гейгера по опубликованной методике и изобрел первую практическую электронную схему совпадений. В ней использовалось несколько триодных вакуумных ламп, и она могла регистрировать совпадающие импульсы от любого числа счетчиков с десятикратным улучшением временного разрешения по сравнению с механическим методом Ботэ. Росси описал свое изобретение в статье под названием «Метод регистрации множественных одновременных импульсов от нескольких счетчиков Гейгера», опубликованной в журнале Nature, том 125, стр. 636 (1930). Схема совпадений Росси быстро нашла применение у экспериментаторов по всему миру. Это была первая практическая схема И (AND), предшественница логических схем И в электронных компьютерах. Для регистрации выходного напряжения, генерируемого схемой совпадений при возникновении события совпадения, Росси сначала использовал наушники и подсчитывал «щелчки», а вскоре – электромеханический счетчик для автоматического подсчета импульсов совпадений. Росси использовал тройную схему совпадений с различными конфигурациями счетчиков Гейгера в серии экспериментов, проведенных в период с 1930 по 1943 год, которые заложили важную основу для физики космических лучей и физики частиц. Примерно в то же время, и независимо от Росси, Ботэ разработал менее практичное электронное устройство совпадений, использующее одну пентодовую вакуумную лампу и способное регистрировать только двойные совпадения.
Bruno Rossi, at the age of 24, was in his first job as assistant in the Physics Institute of the University of Florence when he read the Bothe Kohlhörster paper. It inspired him to begin his own research on cosmic rays. He fabricated Geiger tubes according to the published recipe, and he invented the first practical electronic coincident circuit. It employed several triode vacuum tubes, and could register coincident pulses from any number of counters with a tenfold improvement in time resolution over the mechanical method of Bothe. Rossi described his invention in a paper entitled "Method of Registering Multiple Simultaneous Impulses of Several Geiger Counters", published in Nature v.125, p.636 (1930). The Rossi coincidence circuit was rapidly adopted by experimenters around the world. It was the first practical AND circuit, precursor of the AND logic circuits of electronic computers. To detect the voltage pulse produced by the coincidence circuit when a coincidence event occurred, Rossi first used earphones and counted the ‘clicks’, and soon an electro mechanical register to count the coincidence pulses automatically. Rossi used a triple coincidence version of his circuit with various configurations of Geiger counters in a series of experiments during the period from 1930 to 1943 that laid an essential part of the foundations of cosmic ray and particle physics. About the same time, and independently of Rossi, Bothe devised a less practical electronic coincidence device. It used a single pentode vacuum tube and could register only twofold coincidences.
Вероятность
Основная идея "детектирования совпадений" в обработке сигналов заключается в том, что если детектор обнаруживает импульс сигнала на фоне случайных шумовых импульсов, присущих детектору, существует определенная вероятность, P, что обнаруженный импульс на самом деле является шумовым. Но если два детектора обнаруживают импульс сигнала одновременно, вероятность того, что это шумовой импульс в обоих детекторах, равна P². Следовательно, вероятность ложного обнаружения снижается при использовании детекции совпадений.
The main idea of 'coincidence detection' in signal processing is that if a detector detects a signal pulse in the midst of random noise pulses inherent in the detector, there is a certain probability, , that the detected pulse is actually a noise pulse. But if two detectors detect the signal pulse simultaneously, the probability that it is a noise pulse in the detectors is Suppose Then Thus the chance of a false detection is reduced by the use of coincidence detection.