Способ определения длительности одноэлектронного импульса фотодетектора Советский патент 1988 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к области метрологического обеспечения фотодетекторов с импульсным представлением выходного сигнала, например, в виде одноэлектронных импульсов и может найти применение в электровакуумной промышленности и лабораторной практике при аттестации фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), диссекторов и электронно-оптических преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности определения длительности одно- электронного импульса фотодетектора,

Цель достигается тем, что согласно способу, состоящему в задании оптимального порога амплитудной дискриминации одноэлектронных импульсов, сравнении амплитуды одноэлектронных импульсов с оптимальным порогом и измерений скорости счета одноэлектронных импульсов -Э, , превьппающих по амплитуде оптимальньй порог, задают вспомогательньй порог амплитудной дискриминации, сравнивают амплитуду одноэлектронных импульсов с вспомогательным порогом амплитудной дискриминации, измеряют скорость счета одноэлектронных импульсов с ам- плитудой между оптимальным и вспомогательным порогами дискриминации, причем измерение скоростей счета ведут в условиях нелинейного участка световой характеристики фотодетекто- ра, а среднее значение длительности одноэлектронного импульса Т определя юТ по формуле

.i/(i-6il

1г 1п(, -,)/о,1 (;),V

,)(),(1)

где Ы (, при измерениях ю и условиях линейного участ- ка световой характеристики фотодетектора.

Оптимальньй порог дискриминации вбирают по максимуму отношения сигнал шум. Вспомогательньй порог может быт выбран дотаточно произвольно, лишь бы скорости счета импульсов после двух дискриминаторов .существенно отличались. При этом возможна оптимизация точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит фотоприемник 1, регулируемьй источник 2 света.

0 5 0 5

0

5

с

усилитель 3, дискриминатор 4, частотомер 5, дискриминатор 6, логическую схему 7 антисовпадений, частотомер 8 и вычислительный блок 9.

На оптический вход фотоприемника 1 поступает свет от источника 2 света, выход фотоприемника 1 соединен с входом дискриминаторов 4 и 6, выход дискриминатора 4 соединен с входом частотомера 5 и первым входом схемы 7, второй вход которой соединен с выходом дискриминатора 6, а выход - с входом частотомера 8, выход,которого соединен с первым входом блока 9, второй вход которого соединен с выходом частотомера 5.

Фотоприемник 1 освещают от регулируемого источника 2 света световым потоком небольшой интенсивности, такой, чтобы фотоприемник 1 работал на линейном участке световой характеристики. Граница этого участка может быть установлена на основании опыта работы с фотоприемниками подобных типов. После усиления усилителем 3 выходные одноэлектронные импульсы фотоприемника 1 подают на дискриминатор 4, варьированием уровня срабатывания которого находят оптимальный порог, например по максимуму отношения сигнал/шум и задают его как неизменный в дальнейшем. Измерения скорости счета одноэлектронных импульсов -), , превышающих по амплитуде оптимальньй порог дискриминации и появляющихся на выходе дискриминатора 4, ведут частотомером 5. При этом усиленные одноэлектронные импульсы подают также на дискриминатор 6, порог которого устанавливают несколько вьше оптимального, а выходные сигналы дискриминаторов 4 и 6 подают через логическую схему 7 антисовпадений в частотомер 8, измеряющий среднюю скорость счета одноэлектронных импульсов По отношению (J, -9), рассчитывают коэффициент ssi .

Затем повьшают интенсивность излучения источника 2, попадающего на фотоприемник 1, вводя последний на нелинейньй участок световой характеристики. Цутем сравнения показаний частотомеров 5 и 8 в.этих условиях с помощью вычислительного блока 9 определяют искомьй параметр. Сущность способа поясняется следующим расчетом. С учетом того, что длительность одноэлектронного импульса фотодетектора определяет минимально допустимое мертвое время фотометра в целом, регистрируемая скорость счета одно- электронных импульсов при оптимальном пороге амплитудной дискриминации i меньше истинной (при том же пороге)- на экспоненциальньй множитель, появляющийся благодаря наличию просчетов и конечному значению Г

1 ехр (- С)

не,

При регистрации в амплитудном ок- 15 :, ограниченном оптимальным снизу и вспомогательным сверху порогами амплитудной дискриминации, скорость счета (истинная) уменьшается в раз, достигая величины Ы.-) , а ее регист- 20 рируемое значение

j()i exp(-oi-3e)

Совместное решение уравнений (2) и25 (3) относительно i приводит к выражению (1) .

Поскольку определение коэффициента .ci. относится к калибровочным процедурам и не представляет техничес- ЗО кой сложности, точность его значения ограничивается лишь статистическими флуктуациями величин i и 2 тех самых (с точностью до линейности световой характеристики), что задают or точность Т в вьфажении (1) Очевидно, абсолютная погрешность измерения

с to

15 20

25 ЗОor

вышением скорости счета одноэлектрон- ных импульсов.

Формула изобретения

Способ определения длительности одноэлектронного импульса фотодетектора, состоящий в задании оптимального порога амплитудной дискриминации одноэлектронных импульсов по отношению сигнал/шум, сравнении амплитуды одноэлектронных импульсов с оптимальным порогом и измерении скорости счета оЗноэлектронных импульсов, превышающих по амплитуде оптимальный порог, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения, задают вспомогательньй порог амплитудной дискриминации, сравнивают амплитуду одноэлектронных импульсов со вспомогательным порогом амплитудной дискриминации, измеряют скорость счета одноэлектронных импульсов с амплитудой между оптимальным и вспомогательным порогами дискриминации, причем измерение скоростей счета проводят при работе фотодетектора на нелинейном участке световой характеристики, а длительность одноэлектронного импульса определяют по формуле

(,-;))/, (;,) (o,-,)/o.(i-c.),

Изобретение относится к области метрологического обеспечения фотодетекторов с импульсным представлением выходного сигнала, например, в виде одноэлектронных импульсов. Изобретение может найти применение в электровакуумной промышленности и лабораторной практике при аттестации фотоэлект- Р.ОННЫХ умножителей, диссекторов и электронно-оптических преобразователей. Изобретение повьшает точность определения длительности одноэлектрон- ного импульса. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит фотоприемник 1, регулируемый источник 2 света, усилитель 3, дискриминаторы 4 и 6, частотомеры 5 и 8, логическую схему 7 антисовпадений, вычислительный блок 9. Длительность одноэлектрон- ного -импульса определяется по формуле, приведенной в описании изобретения, предусматривающей предварительное, выполнение ряда операций по способу и проведение измерений ряда параметров. 1 ил. (О СЛ С

(/Q,) (rN,) -(,)2

(25, ) + «.2)

или приближенно с учетом }, -3 я и5,

Соответственно при тех же приближениях и с учетом/1п( J - х)/ X//J/

..г, саЫ л;otftoiVj

т.е. относительная погрешность способа у d /-ЭлПГ быстро убьшает с по

где с - средняя длительность одно- электронного импульса},

1 - скорость счета одноэлектронных импульсов, отобранных по оптимальному порогу дискриминации ;

«i ( коэффициент измерений в условиях линейного участка световой характеристики фотоде- teKTOpai

2 - скорость счета одноэлектронных импульсов с амплитудой между оптимальным и вспомогательным порогами дискриминации.