Способ стробоскопической регистрации формы оптического повторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе Советский патент 1983 года по МПК H01J43/00 G01J1/42 

Изобретение относится к фотоэлек тронике и может быть использовано при исследовании кимегики процессов сопровождающихся оптическим излучением, а также при конструировании приборов, предназначенных для регис рации: формы повторяющегося оптического сигнала. Известен способ стробоскопической регистрации формы оптического п вторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ), основанный на стро ировании электронного потока в динодной системе ФЭУ СОНедостаток известного способа состоит в том, что его временное разрешение ограничено разбросом вре мен пролета электронов через фотоэлектронный умножитель и не меньше 10, что не обеспечивает неискаженную регистрацию формы оптического сигнала субнаносекундной длительности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ стробоскопической регистраци формы оптического повторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором оптический сигнал направляют на катод фотЪэлектронного умножителя, стробируют электронный поток в прикатодной области управляющими электрическими сигнала ми для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электрон ного сигнала, смещают во бремени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая при эт на выходе фотоэлектронного умножите ля усиленную в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистрируемого оп тического сигнала С 2 . Недостатком известного способа являются искажения восстанавливаемой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии интенсивных оптических помех на входе ФЭУ. Цель изобретения - уменьшение ис кажений восстанавливаемой по стробо скопическим вырезкам формы регистри руемого оптического сигнала при наличии оптических помех на входе фотоэлектронного умножителя. Поставленная цель достигается согласно способу стробоскопической регистрации формы оптического повторяющегося сигнала на фотоэлектрон,ном умножителе, при котором оптиг ческий сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробируют электронный поток в прикатодной ббласти управляющими электрическияи сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электронного сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая при этом на выходе фотоэлектронного умножителя усиленную.в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистрируемого оптического сигнала, стробоскопическую вырезку из электронного сигнала фотекатода стробируют в диноднсй системе фотоэлектронного умножителя синхронно с ее прохождением По каскадам динодной системы. На чертеже представлены временные диаграммы сигналов, поясняющие предлагаемый способ. На чертеже обозначены формы оптического сигнала 1, оптических помех 2, электронного сигнала 3 от регистрируемогхэ излучения, электронного сигнала t от оптических помех, запирающего управляющего импульса 5напряжения, стробирующего импульса 6напряжения, сигнала 7 стробоскопической вырезки, электронного сигнала 8 от оптических помех,стробирующего импульса 9 напряжения, постоянное напряжение 10 запирания, стробирующего импульса 11 напряжения, запирающее напряжение 12, выходной электронный сигнал 13. Кроме того, на. чертенкеуказаны интервалы времен .пролета электронов . через элементы фотоэлектронного умножителя dt, At. Регистрацию формы оптического повторяющегося сигнала проводят следующим образом. Через световолоконный жгут на фотокатод ФЭУ подают оптический сигнал 1, который поступает на вход ФЭУ совместно с оптическими помехами 2. Оптический сигнал и оптические поме- : хи преобразуют на фотокатоде в электронный сигнал, в котором присутствует составляющая от регистрируемого сигнала 3 и от оптических помех . Синхронно с оптическим сигналом 1 на модулятор фототока, расположенный вблизи фотокатода, подают запирающий импульс 5 положительной полярности и стробирующий импульс 6 отрицательной полярности, суммарное воздействие которых на электронный сигнал вблизи фотокатода обеспечивает получение сверхкороткой стробоскопической вырезки из электронного сигнала. Амплитуда стррбоскопической вырезки пропорциональна интенсив-ю ности оптического сигнала в момент .образования вырезки. Через интервал времени , равный времени пролета электронов через входную камеру ФЭУ, на первый диод ФЭУ поступает электронный сигнал 7 стробоскопической вырезки и электронный сигнал 8 от оптических помех, которые вызывают появление вторичных электронов. Между вторым и первым динодами создают потенциальный барьер для вторичных электронов, для чего в момент включения ФЭУ на второй динод подают постоянное отрицательное по отноше1:1ию к первому диноду напряжение 10. Синхронно с приходом стро боскопической вырезки 7 на первый ди нод на второй динод подают стробирующий импульс 9 напряжения положительной полярности, амплитуда которого превышает амплитуду приложенного между вторым и первым динодом отрицательного напряжения 10 и обеспечивает достижение электронами стро боскопической вырезки второго динода с последующим умножением на нем дан ных электронов. Электронный сигнал .8 от оптических помех 2, поступающий на первый динод ФЭУ не синхронно со временем действия на второ диноде стробирующего импульса 9, не достигает второго динода и не участ вует в процессе умножения. Аналогич ную операцию стробирования электрон ного сигнала фотокатода в динодной системе ФЭУ осуществляют на одном или нескольких последующих динодах фотоэлектронного умножителя. Для этого через интервал времени &ty, равный времени пролета электронов о первого до п-го динода, на п+1 дино подают стробирующий импулъс 11 напряжения положительной полярности, который превышает амплитуду приложе ного между (п+1)-ым и п-ым динодом отрицательного напряжения 12 (, 3,...,N-1, где N - число динодов ФЭ В результате такого стробирования электронного сигнала с фотокатода IQltO S в динодной системе ФЭУ на выходе ФЭУ полумают электронный сигнал 13, в котором в раз уменьшена вносящая искажения в регистрируемую форму оптического cигнaлa,l составляющая от оптических помеХ 2, от термоэлектронного шума фотокатода и динодов, а также отфотрэмиссии первых динодов. Амплитуда стробоскопимеских вырезок на выходе ФЭУ проорциональна интенсивности оптического сигнала в момент образования вырезки в прикатодной области. После повторений оптического сигнала на входе ФЭУ ( где К - положительное целое число, равное числу накоплений выходного сигнала ФЭУ в каждой точке стробирования, с целью увеличения отношения сигнал/шум )устройством переменной задержки электрических сигналов последовательно смещают во времени стробирующие импульсы 6,9 и 10 и получают на выходе ФЭУ последовательность электрических сигналов, амплитуда каждого из которых пропорциональна амплитуде оптического сиг- нала в момент образования стробоског пической вырезки. Электронными устройствами, подключенными к выходу ФЭУ, обрабатывают выходную последователь ность и восстанавливают по ней форму регистрируемого оптического сигнала, которую записывают на двухкоординатном самопишущем потенциометре и индицируют на электронно-лучевом индикаторе. Использование предлагаемого способа стробоскопической регистрации формы повторяющегося оптического сигнала по сравнению с известным способои повышает точность регистрации формы оптического повторяющегося сигнала при наличии оптических помех на входе фотодетектора, что достигается путем устранения перегрузки динодной систему;фототоком от оптических помех практически исключает возможность попадания на выход фотодетектора сигнала от оптических помех, от термоэмиссии фотокатода и динодов и фотоэмиссии динодов J увеличивает скорость регистрации оптического сигнала, так как на выходе ФЭУ в раз уменьшена амплитуда помехового сигнала, сигнала от.термоэмиссии фотокатода и динодов, а также сигнала от фотоэмиссии динодов, в результате чего время накопления сигнала с выS1хода ФЭУ с целью увеличения отношения сигнал/шум уменьшено. Способ позволяет применить аналоговую обраб(|%у сигнала на выходе ФЭУ, что удешевляет и упрощает устройства регистрации по сравнению со случаем применения цифровой обра5ботки сигнала с выхода ФЭУ) расширяет динамический диапазон линейной регистрации формы оптических сигналов; позволяет производить регистрацию оптических сигналов не только в лабораторных, но и в производственных и полевых условиях при дневном 6свв щении без применения специальных мер.

СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ФОРМЫ ОПТИЧЕСКОГО ПОВТОРЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА -НА ФОТОЭЛЕКТРОННОМ УМНОЖИТЕЛЕ, при котором оптичес- кий сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробиру-ют электронный поток в прикатодной области управляющими электрическими сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электронного сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая лри этом на выходе фотоэлектронного умножителя усиленную в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистрируемого оптического сигнала, оТли чающийся тем, что,с целью уменьшения искажений вое-; стаНавливаемой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии опти(Л ческих помех на входе фотоэлектронного умножителя, стробоскопическую вырезку из электронног9 сигнала фотокатода стробируют в динбдной системе фотоэлектронного умножителя синхронно с ее прохождением по каскадам динодной системы. ел 41 сд