Фотометр Советский патент 1983 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использовано при создании спектрофотометров, квантометров, спектрометров комбинационного рассеяния и других приборов, основанных на измерении потоков излучения, изменяющихся в ши роком динамическом диапазоне. Известен фотометр, содержащий фотоэлектронный умножитель (ФЭУ ), подключенный к счетчику фотонов С3 Недостатком известного фотометра является ограниченный фотометрический диапазон. Фотометры со счетчиками фотонов эффективны только при измерении слабых сигналов (до S10имп/с при наличии коррекции), по мере роста сигналов возрастают по решности, обусловленные взаимным на ложением импульсов, соответствующих близким по времени квантам из лучения . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является фотометр, содержащий фотозяектронный умножитель с числом динОдов N более пяти, источник постоянного напряжения, подключенный через резис тивный делитель к динодам, счетчик фотонов, подключенный через разделительный конденсатор к аноду фотоэлектронного умножителя, к которому подключен также нагрузочный резистор переключатель, последовательно включенные электрометрический усилитель и масштабный преобразователь, регистратор,; подключенный к выходу счетчика фотонов 23. Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измерений, так как оно способно обеспечить точные измерения слабых или интенсивных потоков только при правиль ном предварительном .выборе режима ег работы. Поскольку интенсивность излучения не всегда известна заранее, неизбежны ошибки режима измерений и, как следствие, погрешности в результатах измерений. Кроме того погрешности неизбежны и во всех случаях, когда измеряемый сигнал изменяется в широком динамическом диапазоне, превышающем л)1нейный диапазон работы фотометра в одном из возможных режимов.. Цель изобретения - расширение диа пазона измерений. Для достижения указанной цели в фотометре, содержащем фотоэлект,ронный умножитель с числом динодов N более пяти, источник постоянного напряжения, подключённый через резистивный делитель к динодам, счетчик фотонов, подключенный через раэде/жтельный конденсаггор к аноду фотоэпектронного умножителя, к которому подключен также нагрузочный резистор, перекпючатель, последовательно включеннь« электрометрический усилитель и масаитабный преобразователь, регистратор, подключенный к выходу счетчика фотонов, переключатель выполнен с двумя ключами, а в фотометр дополнительно введены источник постоянного напряжения, нагрузочный резистор и резистивный делитель, причем основной резистивный делитель включен между фотокатодом и К-м динодом фотоэлектронного умножителя, вход электрометрического усилителя срединен -с (К+1 )-м динодом, который через дополнительный нагрузочный резистор соединен с общей шиной, остальные диноды и анод подключены соответственно к выходам дополнительного резистивного делителя, {К+3 )-й динод через первый ключ переключателя соединен с общей шиной, выход масштабного преобразователя через второй переключателя соединен с регистратором, а второй вывод основного нагрузочного резистора соединен с дополнительным источником постоянного напряжения, где К - целое число, лежащее в пределах 1 + 2. 8 фотометр может быть также введено пороговое устройство, вход которого соединен с выходом электромеханического усилителя , а выход соединен с управляющим входом переключателя. На чертеже показана схема устройства.. , , . ..... . .: . ;,. Устройство содержит ФЭУ 1 с числом динордов более пяти, источник 2 постоянного напряжения, подключенный через резистивный делитель 3 к динодам, счетчик фотонов, подключенный через разделительный конденсатор 5 к аноду ФЭУ 1, к которому подключен также нагрузочный резистор 6, переключатель 7, последовательно включенные электрометрический усилитель 8 и масштабный преобразователь 9, регистратор 10, пОключенный к выходу счетчика , фоонов, дополнительный источник 11 постоянного напряжения, нагрузочный резистор 12. и резистивный делитель 13, причем Основной резистивный делитель 3 включен между фотокатодом и средним К-м динедом ФЭУ t, вход электрометрического усилителя 8 соединен с ( )-м динодом, который через дополнительный нагрузочный резистор 12 сое динен с общей шинойj остальные диноды подключены соответственно к выходам дополнительного резистивного дели теля ТЗ, (К+3)-йдинод через первый ключ 1 переключателя 7 соединен с о&цей шиной, выход масштабного прёобраэователя через второй ключ 15 переключателя 7 соединен с регистратоtX5M 0, а второй вывод основного нагpyaioMHoro резистра 6 соединен с до|полнительным источником 11 постоянного напряжения .Фотометр содержит также пороговое устройство 16,вход которого соединен с выходом электрометрического усилителя 8, а выход соединен с управляющим входом переключателя 7. Ключи переключателя 7 выполнены на полевых транзисторах. Фотометр работает следующим образом. При подключении ФЭУ 1 к двум источникам 2 и 11 постоянного напряжения приложенное к каждому диноду напряжение дискретно возрастает от фотокатода к анрду. На выходе счетчика 4 фотонов формируются импульсы, соответствующие квантам излучения, а на выходе Электрометрического усилителя 8 - сигнал, соответствующий постоянной составляющей тока, протекающего через К-й динод. ФЭУ в данном фотометре эквивалентен двум различным ФЭУ, один из которых имеет высокий коэффициент усиления, оптимальный для работы в ре.жиме счета фотонов, а второй - меньший коэффциент усиления, удобный для измерения интенсивных потоков. .Перед началом измерений масштабный преобразователь 5 регулируется та 1U 33 чтобы сигналы на выким образом, счетчика k фотонов и Macuita6ходепреобразоватепя 9 были равны, него когда поток излучения , падающий на фотокатод, близок к верхней границе линейного диапазона счетчика k фотонов. Если падающее на фотокатод ФЭУ в процессе измерений излучение имеет малую интенсивность (соответствует току катода в диапазоне 1(Г ) , счетчик фотонов работает в оптимальном линейном режиме (с учетом коррекции просчетов) практически без отклонения от линейности, в то время как значение тока на выходе электрометрического усилителя 8 близко к уровню шумов и находится ниже порогового уровня порогового устройства 16. В этом случае логический сигнал на выходе порогового устройства 16 равен нулю. Как следствие, оба управляемых ключа I и 15 в этот период разомкнуты, и к регистратору 10 поключен только счетчик Ц фотонов. Следовательно, при малых потоках излу-чения фотометр работает в оптимальном режиме счета фотонов. Как только ток на выходе электрометрического усилителя 8 достигает порогового уровня, пороговое устройство 1б сработает и ключи 1 и 15 замкнутся. Замыкание ключа 1, т.е. подключение (К+3 )-го динода к общей шине, обеспечивает выключение режима счета фотонов и защиту последних динодов и анОда ФЭУ от перегрузки. Замыкание ключа 15 обеспечивает подключение к регистратору 10 масштабного преобразователя 9. Данное изобретение позволяет расширить диапазон измерений.

р

111

l w

/f

i s