Способ измерения спектральной чувствительности фотоэлектрических счетчиков фотонов Советский патент 1983 года по МПК G01N21/84 

Изобретение относится к техничес кой физике, в частности энергетической фотометрии некогерентного излучения, и может быть использовано для градуировки фотоэлектрически счетчиков фотонов, измерения кванто вой эффективности фотокатодов и т.п Известен способ измерения спектральной чувствительности селективных приемников излучения, основанный на измерении относительной спек ральной чувствительности исследуемо го приемника и ее абсолютизации по :измерению интегральной чувствительности приемника с известным распределением энергии в спектре С ЗОднако этим способом удается из lЭPИть только спектральную характерис тику приемников, чувствительность которых сравнима с чувствительность тепловых приемников излучения. Наиболее близким к изобретению является способ, включакнций операции выделения из потока излучения сплошного спектра потока монохроматического излучения,.ослабления это го потока, измерения сигнала от ослабленного потока фотоэлектрическим счетчиком Фотонов и суждения о зна Чении спектральной чувствительности счетчика с учетом измеренного сигна ла. Согласно известному способу излучение светоизмерительной лампы на каливания, откалиброванной в единиц спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ), направляют на м нохроматор с известными зависимостя ми коэффициента пропускания и дисперсии прибора от длины волны, а выходящий из него поток монохроматического излучения ослабляют с помощью фотометрического ослабителя с известным коэффициентом ослабления. Фотометрический ослабитель образован системой диафрагм и рассеивакнцих сферических зеркал диаметром в несколько миллиметров. На определенных длинах волн регистрируют сигнал счетчикафотонов, установленного на выходе ослабителя, и по измеренному сигналу, а также по известным значениям СПЭЯ, коэффициента пропускания монохроматора, его дисперсий и коэффициента ослабления ослабителя судят о чувст вительности счетчика на данной длине волны Погрешность измерения спектральной чувствительности счетчика фотонов составляет примерно 20% и обусловлена тем, что при определении спектральной чувствительности не учитывается спектральное распределе ние потока на выходе монохроматора, и, кроме того, не исключается влияние характеристик монохроматора на измеряемую величину. Таким образом, известный способ не позволяет проводить высокоточные измерения спектральной чувствительности счетчика фотонов, поскольку для его реализации необходимо измерить коэффициент пропускания и дисперсию используемого монохроматора. Значения этих величин, определяемые целым рядом причин (свойствами оптических сред, потерями на отражение, виньетированием излучения, направлением поляризации входящего в монохроматор излучения, а также рядом причин случайного характера, например запыленностью помещения), существенно меняются в зависимости от длины волны и в пределах рабочего спектрального диапазона прибора могут изменяться во много раз. Измерение коэффициента, пропускания весьма трудоемко, требует наличия второго монохроматора, однотипного с основным, и не дает достаточно точных результатов. К тому же полученные результаты справедливы только для тех же условий 1освещения входной щели (т.е. для того же положения источника, ширины щелей и поляризации излучения), при которых проводились измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения спектральной чувствительности фотоэлектрических счетчиков фотонов за счет учета спектрального распределения вьщеленногб потока излучения и исключения влияния характеристик монохроматора на измеряемую величину. & Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения спектральной чувствительности фотоэлектрических счетчиков фотонов путем вьщеления из.сплошного спектра потока монохроматического излучения, ослабления потока этого излучения и измерения интенсивности ослабленного потока N исследуемым фотоэлектрическим счетчиком фотонов, дополнительно измеряют суммарное значение интенсивности вЕ еленного монохроматического потока излучения Ф(Д) и затем с постоянным шагом - из-; лучение в отдельных точках сечения, перпендикулярного, продольной оси йтого потока, определяя относительное спектральное распределение f() излучения по потоку и по полученным; данным находят искомый параметр по формуле jf (Д)ад (lo-10)hc; ГЛ (Л)йЛ где h - постоянная Планка; с - скоро-сть света в вакууме; Л - длина волны монохроматического излучения. На чертеже представлен вариант конструктивной реализации предлагаемого способа. Устройство содержит источник 1 излучения сплошного спектра, монохроматор 2, выходную щель 3 монохроматора, перекидное зеркало 4, фотометрический ослабитель 5, счё1гчик б фотонов, блок 7 фотоприемников, фотоприемник 8 с известной спектральной чувствительностью вертикальную щель 9 шириной поряд ка 0,1 мм, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 10, диафрагмы 11 и 12, диффузно рассеивающие поверхности 13 и 14,. Расстояние между поверхностями 13 и 14 равно B-I , коэффициенты яркости поверхностей 13 и 1 ;р и р2, диаметры диафрагм 11 и 1 соответственно б-,и dg, расстояние между диафрагмами 11 и 12-Р2« Способ осуществляют следующим образом. Из потока излучения от источ. ника 1 излучения сплошного спектра например светоизмерительной лампы накаливания, вьзделяют поток монохр матического излучения длины волны с помощью монохроматора. 2 (для это го по шкале длин волн монохроматора выставляют необходимую длину во ны). Выделенное излучение ослабляю для чего устанавливают перекидное зеркало 4 в положение, при котором излучение подают на вход,фотометри ческого ослабителя 5. Коэффициент ослабления ослабителя выбирают в пределах . Выбор этих значений обусловлен целью повысить точность измерений спектральной характеристики счетчика фот нов. В этом диапазоне значений коэф фициента Ослабления минимальны погрешности измерения потока излучения с помощью счетчика фотонов. При уменьшении коэффициента ослабления ниже Ю возрастают составляющие погрешности, обусловленные мертвьм временем счетчика (в первую очередь ухудшается линейность световой характеристики) , тогда как при его увеличении свыше 10 начинают возрастать составлякяцие, связанные с нестабильностью темнового тока ФЭУ и фоновЕзм излучением деталей, попадающих в поле зрения приемника. На выходе ослабителя 5 устанавли вают исследуемый счетчик 6 фотонов, который светогерметично стыкуют с вых дом ослабителя, и с помощью счетчика 6 измеряют сигнал N .от ослабленного .потока.. i Затем перекидное зеркало 4 переводят во второе положение, при ковтором излучение подают на блок 7 фотоприемников. В зависимости от области спектра, в которой проводят; измерения, в поток фото-, диод или фотоэлемент и, регистрируя .сигнал -1, определяют суммарное значение интенсивности потока Ф(А) на выходе монохроматора 2 где 1(Л) - спектральная чувствительность приемника. После этого блок 7 фотоприемников ориентируют (начертеже показано стрелкой) таким образом (показано стрелкой), чтобы плоскость фотокатода ФЭУ была перпендикулярна потоку излучения, при этом щель 9 выводят из потока. Для получения относительного спектрального распределен1гя потока (Д) блок фотоприемников перемещают с постоянным шагом, например 0,05-0,1 мм, перпендикулярно продольной оси потока излучения, вводят щель в поток и регистрируют сигнал ФЭУ в каждой точке. Для удобства осуществления аппаратурной реализации этой операции -используемые фотоприемники в светозащитных кожухах устанавливают на поворот- . ном столе с двумя ..фиксированными положениями и, кроме того, кожух с ФЗУ дополнительно устанавливают на направляняцую, обеспечивающую одновременное плавное перемещение кожуха и щели 9. . По полученным данным определяют чувствительность исследуемого счетчика на выделенной длине волны по формуле 5СА)Ц1о7мо9}11с-:. tA.)t3A AfU)c3A Для определения спектральной чувствительности в некотором диапазоне длин волн последовательно выделяют требуемые длины волн и на каждой из них повторяют описанную последо вательностЪ операций. Использование операций, связанных с измерением-энергетических характеристик потока. 1 злучения на выходе монохроматора, а также рациональный выбор значения коэффииента ослабления ослабителя позвояют за счет учета спектрального расределения выделенного потока и ислючения влияния характеристик моохроматора на измеряемую величину ущественно снизить погрешность змерений спектральной чувствительости фотоэлектрических счетчиков фоТОНОВ. В результате использования ТизобретеНия появляется возможность широкого применения счетчиков фото1010525бых потоков излучения. .нов о известной спектральной чувствительностью в фотометрии сверхсла

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЧЕТЧИКОВ ФОТОНОВ путем выделения из сплошного спектра потока излучения монохроматического излучения, ослабления потока этого язлу чения и измерения интенсивности ослабленного потока N исследуемым фотоэлектрическим счетчиком фотонов, о тл и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют суммарное- значение интенсивности вааелениого монохроматического потока излучения Ф(Л) и затем с постоянным шагом излучение в отдельных точках сечения, перпендикулярного продольной оси этого потока, определяют относительное-спектральное распределение (Л) яэ;лучения по потоку и по полученным данным находят искомый параметр по формуле 1 f(Л)dЛ 5(А)