Устройство для счета фотонов Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к оптике атмосферы и может быть использовано для регистрации слабых, в том числе И1«1ульсных световых потоков в физике, спектроскопии, космических иссле 1дованиях, астрономии и др. Целью изобретения является повышение точности измерения параметров атмосферы на удаленных участках трас сы зондирования. , . На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для счета фотонов; на фиг,2а - распределение интенсивности потока фотонов вдоль трассы зондирования, на фиг. 26 - промежуточная картина распределения информации во втором и третьем оперативных зaпo инающих устройствах. Устройство для счета фотонов содержит фотоэлектронный умножитель 1, дискриминатор 2, быстрые счетчики 3, первое оперативное запоминающее устройство 4, cjT iMaTop 5, второе оперативное запрминакщее устройство 6, .соединенные последовательно, схему синхронизации 7, счетчик 8 числа посьток, блок управления 9, мультиплексор 10, схему сравнения 11, третье оперативное запоминающее устройство 12, эдектроннун вычислительную машину 13. При этом вход схемы сравнения 11 подключен к вьгкоду сумматора 5, схема синхронизации 7 подклю чена к 1зходам счетчика 8 числа nocbsлOK и блока управления 9, соединенно го с первым 4 и вторым б оперативным запоминающими устройствами, схемой сравнения 11 и электронной вычислительной машиной 13, первый вход муль типлексора подключен к выходу второг оперативного запоминающего устройства 6, информационные выходы счетчика 8 числа посьшок подключены к второму входу мультиплексора 10, выход которого соединен с вторым входом сумматора 5, а выход схемы сравнения 11 подключен к входу управления мультиплексора 10 и входу третьего оперативного запоминающего устройства 12, . которого подключен к . входной шине данных электронной вы числительной машины 13 и к входу зафавления первого оперативного запоминающего устройства. Устройство для счета фотонов рабр тает следующим образом. Накопленные в цикле счета в ячейках первого оперативного запоминающего устройства 4 числа, соответствующие фотонам, зафиксированным во временных интервалах трассы зондирования, поступают в цикле суммирования на первьш вход сумматора 5, на второй вход которого поступают данные, полученные в предьщущих циклах зондирования (счета и суммирования) с второго оперативного запоминающего устройства 6 из ячейки с тем же номером, что и номер ячейки первого оперативного запоминающего устройства 4, Мультиплексор 10 в исходном состоянии пропускает данные на сумматор 5 с второго Оперативного запоминающего устройства 6. В результате сложения в. сумматоре чисел с первого 4 и второго 6 оперативных запоминающих устройств на выходе сумматора 5 появляется новое число, которое записывается в ту же ячейку второго оперативного запоминающего устройства 6, из которой было взято число для суммирования. Эта последовательность операций производится для всех ячеек первого и второго оперативных запоминающих устройств. Таким образом, во втором оперативном запоминающем устройстве 6 происходит накопление данных в каждой из ячеек, соответствующих номеру временных интервалов, в которых в цикле счета производился счет фотонов счетчиками 3. Неоднократное повторение цикла счет-суммирование, происходящего всякий раз после поступления синхроимпульса со схемы синхронизации 7, приводит к тому, что в ячейках второго оперативного запоминающего устройства 6 происходит накопление информации о числе зарегистрированных фотонов до необходимого заданного уровня. Подсчет циклов производится в счетчике 8 числа посьшок. Если в очередном цикле суммиро-.. вания результатсуммирования соответствующих ячеек первого 4 и второго 6 оперативных запоминающих устройств достигает заданного уровня, определяющего точность интересующего параметра атмосферы в данном временном интервале, срабатывает схема сравнения 11 и переключает мультиплексор 10 так, что во второе оперативное запоминающее устройство 6 через сумматор 5 записывается число со счетчика 8 числй {посылок, соответствующее номеру посыпки, при которой в данном временном интервале (в данной ячейке второго оперативного запоминающего устройства 6) произопшо достижение заданного уровня накопления, обеспечивакяцего требуемую точность измерения. При этом со схемы сравнения 11 на первое оперативное запоминающее устройство 4 подается сиг нал запрета выходных данных, поэто му число со счетчика 8 числа посылок складывается с нулевым числом ;с первого оперативного запоминающе го устройства 4, т.е. во второе оперативное запоминающее устройство 6 записьшается именно номер посыпки. Одновременно сигнал (единичньш уровень) с выхода схемы сра нения 11 записывается в соответствующую ячейку третьего оперативного запоминакнцего устройства 12, ра ботающего синхронно с первым 4 и вторым 6 оперативными запоминающим устройствами. Дальнейшее наполнение данных при водит к достижению заданного уровня ;И в остальных ячейках второго опера тивного запоминающего устройства 6 ,путем смены информации в заполнив1пгихся ячейках. При этом исключается суммирозание вновь поступающих дан|ных с первого оперативного запоми|на1сицего устройства 4 с состоянием ячеек, в которые .уже бьто записано состояние счетчика 8 числа посыпок И которые бьши отмечены записью единицы в параллельно работающее третье оперативное запоминающее .устройство 12, так как единица с выхода данной ячейки третьего оперативного запоминающего устройства блокирует выход первого оперативног запоминающего устройства 4. При это число посыпок с выхода второго оперативного запоминающего устройства суммируется с нулем с выхода перв го оперативного запоминающего устройства 4 и вновь записывается неиз менным в ту же ячейку второго оперативного запоминакицего устройства т,е. обращается тем до считывания информации в электронную вычислител нук) машину 13. При достижении одним из окончания эксперимента (критериями гут быть заданный уровень накоплени число посылок,требование окончания по таймеру или по программе с электроникой вычислительной машины и др.) данные,записанные во втором оперативном запоминающем устройстве 6, считьгоаются в электронную вычислительную машину 13, причем состояние третьего оперативного запоминающего устройства 12, считьшаемого параллельно, являеГся индикатором информации из данной ячейки второго оперативного запоминающего устройства 6. Считьгоание единицы с третьего оперативного запоминакяцего устройства 12 соответствует записи в ячейке второго оперативного запоминающего устройства 6 номера числа посыпок, при котором бып достигнут заданный уровень накопления,считывание нуля - записи числа накопленных к данному моменту фотонов. На фиг. ,2 показаны интенсивтг. ность JL потока фотонов в зависимости от расстояния L, заданный уровень накопления во втором опративном запоминакщем устройстве N,,g номер временного интервала (ячейки оперативного запоминающего устройства). Дальнейшее накопление информации в ячейках второго оперативного запоминающего устройства 6 в конце концов рриводит к заполнению всех ячеек оперативного запоминающего устройства номерами посылок, при которых в этих ячейках происходило достижение заданного уровня накопления, что позволяет рационально использовать полезньй объем второго оперативного запоминающего устройства 6, заполняя его в необходимых случаях полностью и без потери информации. - Таким образом, предложенное устройство позволяет измерять параметры атмосферы с высокой точностью вдоль всей трассы зондирования и повысить гибкость эксперимента за счет возможности накапливать результаты не только до заданного числа посыпок, но и до заданного уровня накопления в одной или нескольких (всех) ячейках.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ФОТОНОВ, содержащее фотоэлектронный умножитель, дискриминатор, быстрые, счетчики, первое оперативное запоминакяцее устройство, сумматор, второе оперативное запоминающее устройство и электронную вычислительную машину, соединенные последовательно, схему сравнения, схему синхронизации, счетчик числа посылок, соединенный с блоком управления, причем вход Iсхемы сравнения подключен к выходу сумматора, схема синхронизации подключена к входам счетчика числа посылок и блока управления, соединённого с первым и вторым запоминающим устройствами, схемой сравнения и электронной вычислительной машиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров атмосферы на удаленных участках трассы зондирования, в него дополнительно введены мультиплексор данных и третье оперативное запоминающее устройство, при этом первьй вход мультиплексора подключен к выходу второго оперативного запоминающего устройства, ин(Л формационные выходь счетчика числа посыпок подключены к второму входу мультиплексора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а выход схемы сравнения подключен к входу управления мультиплексора и входу третьего оперативного запоминающего устройства, выход последнего подключен к входной шине данных электрон ной вычислительной машины и к входу со управления первого оперативного за,поминающего устройства. со

- i