Способ регистрации фотонов фотоэлектронным умножителем Советский патент 1991 года по МПК H01J43/04 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к способам регистрации фотонов при помощи фотоэлектронных приборов.

Известен способ регистрации фотонов, падающих на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), при котором измеряют квантовую эффективность фотокатода, подают потенциалы ослабления на отдельные диноды или группы динодов системы умножения с .целью изменения коэффициента умножения,, измеряют количёство импульсов на выходе фотоэлектронного-умножителя при условии отсутствия-потенциалов ослабления на Динодах и при подаче их, по их отношению опреде ляют коэфс ициент ослабления, а число, фотонов подсчитывают по формуле

СО

iiblJ KocA

N

Ф.ВХ

со

где У t,af количество импульсов на выходе ФЭУ при подаче потенциалов ослабления f К otA коэффициент ослабления.

Потенциалы ослабления изменяют направление между ,; что приводит к попаданию частйвторичных электронов на элементы конструкции ФЭУ, а также изменению скоростей эле| тр6нов попадающих на диноды {умножительной системы j влияющие на коэффиц- ент вторичной эмиссии динодов, Недостатком известного способа яв ляется малая чувствительность фотокатода и недостаточный диапазон Измерения, так как при увеличении числа фотонов уменьшается соотнощечие сигнал/шум у фотоэлектронного умножиiел ного прибора из-за попадания части электронов на элементь конструкции и изменения коэффициента вторичной эмис сии ДИНОДОВо Наиболее бл/;зким техническим решением к изобретению является способ регистрации фотонов фотоэлектронным умножителем, заключающийся в измереНИИ квантовой эффективности фотока-тода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектроное, измерении Количестза электрических им пульсов на выходе фотоэлектронного умножителя и подсчете числа фотонов. В известном способе регистрации фо тонов при помощи фотоэлектронного умножителя (ФЗУ) подают потенциалы рассеяния на модулирующий электрод систе мы формирования потока фотоэлектронов обеспечивающие торможение и рассеяние сфокусированного потока фотоэлеь-троков перед системой умножен 1я ФЗУ, измеряют колимес- эо импульсов . из ь ходе ФЭУ без подачи потенциалов рассеяния на модулирующий электрод Il при подаче потенциалов рассеяния, оп ределяют коэффициента рассеяния rio их отношению и г одсчить:Ь2 0 число фотоне 3 по формуле де 0)ЭУ novi подаче потен циалов рассеяния на модулирующий электрод,/ п rjoct коэффициент рассеяния, Недостатком известного способа яв ляется малый диапазон измерения из-з низкой чувствительности фотокзтода, Целью изобретения является увеличение диапазона измерений. Цель достигается теМ;Ч-о в спо-собе регистрации фотонов фотоэлектро ным умножителем,; заключа Ш(емся в изм рении квантовой эффективности фотока тода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектронов, измерении количества электрических импульсов на выходе и подсчете .исла фотонов, подают потенциалы на преобразовательный каскад, измеряют коэффициент усиления преобразовательного каскада, определяют эквивалентную квантовую эффективность фотокатода из соотношения. ч-к 9ке . i г(р )| - квантовая эффективность фотокатода, Кус коэффициент усиления преобразовательного каскада, а количество фотонов подсчитывают как отношение измеренного количества импульсов на выходе фотоэлектронного yi-1 ножи теля ; величине, эквивалентной кванговой эффективности фотокатода. Способ регистрации фотонов фотоэлектронным умножителем осуществляют с помощью устройства, содержащего последовательно расположенные фотокатод, систему формирования потока фoтoэлектронов с преобразовательным каскадом, состоящим из последовательно расположенных люминесцентного покрытия и фотоэмиссионного слоя, находящихся Б оптическом контакте, и систему умножения На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа,. Устройство содержит фотоэлектроннь Й умножитель 1 , выход которого сое™ динен с входом усилителя 2, последовательно соединенного с формирователем импульсов 3, счетчиком блоком 5 управления работой устройства, формирователем 6 управляющих напряж ;:-;ий, выходы которого, в свою очередь, соединены с фотокатодом 7, электродп 8; люминесцентным покрытием 9, фотоэмг ссиониым слоем 10-, дополнительной системой 11 формирования потока электронов, системой 12 умножения , Способ регистрации фотонов осуществляется следующим образом. Перед работой устаройство калибруют с целью определения соответствия . между напряжениями управления на люминесцентном покрытии 9 преобразовательного каскада системы формирования потока д)отоэлектронов и величинами эквивалантной квантовой эффективности фотокатода 7. Для этого с помощью блока 5 управления работой устройства через формирователь о на эпектрод 8 систе-ч мы формирования потока фотоэлектронов подают напряжения,, при которых фотоэлектроны с фотокатода 7 фокусируются на люминесцентном покрытии 9, на которое подают максимально допустимое рабочее напряжение Uj а на фотокатод проецируют световой поток такой величины, чтобы в цепи фотокатод-люминесцентное покрытие протекал минимальный ток 1;. Измеряют ток до преобразовательного кас када 1-1 , измеряют ток после преобразовательного каскада 14-.. Определяют квантовую эффективность фотокатода .f- . Для этого режима определяют коэффициент усиления преобра зовательног каскада формуле ле К УС fи эквивалентную ква товую эффективность фотокатода 1|ср.,9 для этого режима по формуле Цгр.к.9(:р .nKycft Увеличивают световой поток на фотокатоде 7 в 10 раз. .При этом ток фбтокатода 7 увеличится тоже в 10 ра Иа люминесцентное покрытие 9 подают напряжение относительно фотокатодд и(2 такой величины, чтобы ток после преобраовательного каскада не изменял своей величины и был равен I , Вычисляют коэффициент усиления преобразовательного каскада Кусе по формуле . 0,1Кчс определяют эквивалентную эффективность фотокатол.а ||гр.:.экв2. А-Пя этого режима по формуле .t:.9W 1ср.к.-КуС2 ПР-К 0. По такси методике определяют напряжения между фотокатодом 7 и люминесцентным покрытием 9 во всемдиапазоне рабочих токов с фотокатода 7 при этом величина тока на выходе преобразовательного каскада 1, под держивается постоянной, т.е. управляющим напряжениям lS, UG, из и т.д соответствуют эквивалентные квантовые эффективности соответственно .t.rB .t. эк&.-г Пф.к. и т.д. Соотношения межд5 ЖДУ НИ Иср.к. экв.- Пя.е,экв.2 - 10 п. , .. ... 10 tiB.vi. в рабочем режиме для подсчета количества фотонов, падающих на фотокатод 7 фотоэлектронного умножителя 1, с помощью блока 5 управления работой устройства подают через формирователь б управляющих напряжений на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада напряжение U, определенное при калибровке. Блок 5 управления анализирует количество импульсов„ поступающих с выхода ФЭУ1 через усилитель 2, формирователь импульсов 3 на вход сметчика k. Если число импульсов, регистрируемое счетчиком k, N РИХ./ сравнимо с максимальным значением, определяемым полосой пропускания фотоэлектронного умножителя, и составляет, например, 10 в секунду, то число фотонов подсчитывают по формулеNjibiy Tf-«г-.-ЭРВ Если количество импульсов на выходе ФЭУ Nu.bi). { превышает 10 в секунду то с помощью блока 5 управления через формирователь 6 управляющих напряжений на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада системы формирования потока фотоэлектронов подают напряжения относительно фотокатода и-г и анализируют число импульсов Ngyjf , регистрируемых счетчиком в единицу времени. Если количество импульсов в секунду ыт1.е. не превышает 10, то число фотонов подсчитывают по формуле N/ubty-a. Nqp.ftyZ - rf , Если количество импульсов в секунду превышает Ю в секунду, то на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада подают управляющее напряххение Из- Если при этом количество в секунду не превышает 10 , то число фотонов определяют по формуле Ф,ек э - и l-.t эрвз Предлагаемым I- способом можно регистрировать число фотонов от единиц секунду до максимального количетва для фотокатода фотоэлектронного множительного прибора.

7 в

3 10 П I/ I I f

i4

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ФОТОНОВ ФОТОЭЛЕКТРОННЫМ УМНОЖИТЕЛЕМ; заключающийся в измерении квантовой эффективности фотокатода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектронов, измерении количества электрических импульсов на выходе и подсчете числа фотонов, о тличающийся тем, что, с .целью увеличения диапазона измерений, подают потенциалы на преобразовательный каскад, измеряют коэффициент усиления преобразовательного каскада, определяют эквивалентную квантовую эффективность фотокатода из соотношения f.«l 9fcB С где rjip.K - квантовая .эффективность фотокатода Кцс. - )фициент усиления преобразовательного каскада, а количество фотонов подсчитывают как отношение измеренного количества импульсов на выходе фотоэлектронного умножителя к величине, эквивалентной квантовой эффективности фотока(Л тода . С