Способ стабилизации коэффициента усиления фотоэлектронного умножителя Советский патент 1983 года по МПК H01J43/04 

Изобретение относится к способ.ам стабилизации усиления фотоэлектронны умножителей (ФЭУ}, применяеглых, в частности, в ядерной физике и физике высоких энергий для исследования процессов взаимодействия элементарны частиц. Известно, что усиление ФЭУ зависит от величины среднего анодного тока. Эта зависимость является основ ной причиной быстрых изменений коэффициента усиления, проявляющихся осо бенно резко при включении и выключении светового потока, что имеет место, например, для детекторов, работающих на импульсных ускорителях эле ментарных частиц. Известен способ стабилизации коэ фициента усиления ФЭУ, основанный на непрерывном отслеживании усиления подачей на фотокатод калибровоч ных световых сигналов с последующей компенсацией изменений усиления с помощью обратной связи, управляющей напряжением источника питания, либо при работе детекторов на линию с ЭВМ, введением соответствующих поправок при обработке результатов tl Недостатком данного способа стаби лизации является его сложность и относительно небольшая точность. Известен также другой способ стабилизации коэффициента усиления фотоэлектронного умножителя , в котором фотокатод подсвечивается .постоянным по величине световым потоком. Анодный ток ФЭУ, полученный в результате подсветки, сравнивается со стандартной величиной при помощи схемы сравнения. Сигнал с выхода схемы сравнения управляет усилением ФЭУ посредством изменения напряжения источника питания таким образом, чтобы ток подсветки ;поддерживался постоянным С2J. Недостатками известного способа являются относительно небольшая надежность и сложность. Цель изобретения - увеличение на дежности и упрощение способа. Указанная цель достигается тем что в способе стабилизации коэффициента усиления фотоэлектронного ум ножителя со сплавными динодами, вклю чающем подсветку фотокатода светоиз лучающим источником и измерение коэ фициента усиления при различных зна чениях среднего анодного тока, при подсветке фотокатода обеспечивают путем увеличения интенсивности подсветки поддержание величины среднего анодного Дока в пределах .| гдеЛс« средний анодный ток; предельно допустимый средний анодный ток для данного типа ФЭУ; ЭЙР - значение среднегоанодного тока, выбираемого из условия-ьла)-к(:7 К()лз де К.(Э +47)и К Ркр коэффициенты силения ФЭУ при величине среднего анодного тока ;7 -«-ЛЭи соответственно, а &.J- приращение величины среднего анодного тока. . Увеличение точности измерения ожет быть достигнуто при проведе- НИИ подсветки от импульсного источника с частотой 100 -1000 Гц и скважностью 50-500 с проведением измерений в течение времени между импульсами подсветки. Приведенные условия легко соблюдаются для ФЭУ со сплавными динодами (например, ФЭУ-49, ФЭУ-84, ФЭУ-110 и т.д.), имеющими предельно допустимое значение среднего анодного тока 2-20 мА, в то время как для этих типов ФЭУ 1 не превышает 1 мА. Значение ,-зависит от напряжения источника питания и, следоватёльно, анодной чувствительности ФЭУ таким образом, что требуемая интенсивность подсветки не зависит от анодной чувствительности и одна и та же для данного типа ФЭУ. Для наиболее распространенных ФЭУ со сплавными динодами (ФЭУ-49, ФЭУ-84, ФЭУ-110) требуемая .для стабилизации коэффициента усиления минимсшьная интенсивность светового потока подсветки меняется в npe-j делах (2-б). При такой интенсивности подсветка фотокатода обеспечивает стабилизацию коэффициента усиления без применения дополнительных мер, таких как введение обратной связи, управляющей напряжением питания ФЭУ и т.д., что сильно упрощает способ по сравнению с известными и повышает надежность соответствующего устройства. Для .выделения тока, связанного с измеряемым световым потоком, производится вычитание из полного анод-: ного тока постоянного тока, связанного с подсветкой. В случае импуль- сного характера измеряемого вветового потока, как это имеет место при регистрации процессов взаимодействия элементарных частиц,.выделение соответствукнцих импульсов тока достигается подсоединением анализирующего эти импульсы устройства (например, амплитудного анализатора ) через разделительный конленсатор. Характерное время изменения коэффициента усиления ФЭУ после выключения светового потока около 1 с. Такая инерционность позволяет добиться стабилизации коэффициента усиления импульсной подсветки с частотой 100 1000 Гц и длительностью импульсов 10 - 100 МКС. Иитенсивность светового потока в импульсе обеспечивается такой, чтоб средняя величина светового потока, с учетом скважности импульсов/ была такой же, как при постоянной подсве ке, т.е. больше (2+б). Измерения при этом проводятся в течение времени между импульсами подсветки. Это позволяет устранить постоянный анодный ток, связанный с подсветкой/ во время измерений. Частота и длительность-импульсов подсветки выбраны такими, чтобы пот.ери времен измерений составляли 0,1-1% от полного времени. На фиг. 1 изображена зависимость коэффициента усиления К ФЭУ-49Б от величины среднего анодного тока 1 при напряжении источника питания 2,2 кВ, а на фиг. 2 - поведение коэффициента усиления при различной подсветке, видно, что коэффициент усиления практически не зависит от величины анодного тока, если последний превьаиает величину 1 0,6 МА. Фотокатод ФЭУ-49Б подсвечивают светодиодом ДЛ 102Б. Обеспечивают протекание через светодиод тока 0,3 мА. При значении напряжения пи тания ФЭУ 2,2 кВ такое подсвечивание обеспечивает анодный ток 0,6мА. На фиг. 2 изображено поведение коэффициента усиления ФЭУ-.49Б при импульсной подсветке, имитирующей условия работы на импульсном ускорителе элементарных частиц, при отсутствии стабилизирукадих мер (кривая 1j и при включении постоянной подсветки, обеспечивающей величину среднего анодного тока 0,6 мА (кривая 2. По оси ординат отложена величина коэффициента усиления К, отнесенная к величине последней при отсутствии импульсной подсветки Kjj. Иадтульсная подсветка включена в момент времени t 1 с и выключена в момент t 2 с и обеспечивает значение анодного тока 40 мкА. Частота следования, импульсов подсветки 0,1 гр. Видно,что при наличии постоянной подсветки коэффициент усиления сохраняет постоянное значеПредлагаемый способ стабилизации коэффициента усиления ФЭУ технически легко осуществим, так как не требует никаких новых устройств.

1, СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ КОЭФФгаЩЕНТА УСИЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРОННО Х) УМНОЖИТШШ со сплавными динодам. Включающий подсветку Фотокатода светдизлучаищим источником и измерение коэффициента усиления при различных значениях среднего анодного тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и упроа вцкя, при подсветке фотокатода обеспечивают путем увеличения интенснвиости подсветки поддержание Величины Среднего анодного тока в пределахf tif 9 кр о1 ««кс-1 где Jo - среднийанодный ток/ J макс предельно допустимый средний анодный ток для данного типа ФЭУ; кр значение среднего анодного тока, выбнраемого из условия K()3, . K()4J где К(ЭПР+ДЭ)И K