Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя Советский патент 1988 года по МПК H01J43/00 

4;ii 4

СО

Изобретение относится к электронным методам ядерной физики и может быть использовано в научных исследованиях с применением фотоумножителей (ФЭУ), в том числе в космофизике, ускорительной технике, в экспериментах, требующих регистрации слабьк световых потоков.

Целью изобретения является упрощение способа измерения коэффициента усиления динодной системы за счет предварительного введения дополнителного параметра для данного типа ФЭУ.

На фиг. 1 приведена гистограмма числа ФЭУ по параметру сГ для ФЭУ-49 на фиг. 2 - график зависимости параметра сС| от напряжения питания ФЭУ

(.

Число попадающих на фотокатод фотонов N описывается распределением Пуассона:

р(м) ё -- fViN; е j.

(1)

рП С N

(2)

а процесс выбивания п электронов из фотокатода и их фокусировка на 1-й диод описываются биномиальным распределением

Р(п) де Р KI, q 1-Р;

- коэффициент фокусировки фотоэлектронов в динодную систему. С учетом (1) и (2) определяют P(n,N) - вероятность попадания п фотоpHqN-.

электронов на 1-й диод при облучении фотокатода в среднем N фотонами

Р(п,Ю

(K(1-K) -

Nth

- пТ

(3)

0

5

0

5

0

Таким образом,, распределение P(n,N) является распределением Пуассона со средним fi N К.

Так как фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) является линейным преобразова- . телем числа фотонов в заряд, то справедливы следующие вьфажения:

Q n.Q, ; (4) Q- ii.Q,. (5) О „ n-D, , (6)

где D h и D 1 дисперсии распределений зарядов импульсов Q и Q , измеренных на выходе ФЭУ при попадании в динод- ную систему соответственно п и одного фотоэлектрона.

Распределение Q является суммой- распределений Q t с весами P(n,N), Поэтому согласно теореме о дисперсии суммы распределений с различными . средними значениями имеем

(n,N) ED,+ (n-fi)2 Q

ИВ , + Q (n - n) n(D, + Q,).(7)

Разделив выражение (7) на (5) и учитьшая, что коэффициент усиления

Q

е

X

м

приходим к формуле М

D

рТё-

, для

Существенно, что величина фотоумножителей одного и того же типа варьируется от ФЭУ к ФЭУ в незначительных -пределах (фиг, 1) и слабо зависит от напряжения питания ФЭУ (фиг. 2). Значения параметра ti , для различных типов фотоумножителей приведены в таблице для делителей.

Изобретение относится к электронным методам ядерной физики, в частности к экспериментам, требующим регистрации слабых световых потоков. Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) заключается в следующем. Освещают фотокатод с помощью импульсного источника света, например светоизлучаклцего диода со световым импульсом длительностью -./10 не. После каждой световой вспышки измеряют заряд импульса на выходе ФЭУ. Затем находят коэффициент усиления динодной системы по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ позволяет упростить процесс измерения „ и обработку результатов измерения S импульсов на выходе ФЭУ. 2 ил., 1 табл. (Л

Тип ФЭУ ФЭУ-49 ФЭУ-125 ФЭУ-139 ФЭУ-110 ФЭУ-143-3 di, 0,80 0,82 0,76 0,76 0,74

Поскольку отношение не зависит

от интенсивности подсветки фотокатода, выбор интенсивности регламентируется только диапазоном регистрируемой электроники и снимается необходимость контроля стабильности источника излучения. Кроме того, при работе с многоэлектронной подсветкой не возникает проблемы измерения и идентификации малых зарядов, иниции

руемых одним фотоэлектроном, что существенно упрощает процедуру обработки информации и сн:ижает уровень требований к электронике.

Пример способа измерения коэффициента усиления ФЭУ-49Б.

Фотокатод освещают с помощью импульсного источника света, например светоизлучающего диода со световым Импульсом длительйостью примерно 10 не

и числом фотонов N 7 - (где К К,

средний квантовьш выход фотокатода). После каждой световой вспышки измеряют заряд импульса на выходе ФЭУ. Таким образом, повторяют m измерений, например, m 10. Затем вычисляют средний заряд и дисперсию измеренного спектра, например Q 5,0 -10 Кл;

D 1,0-10 Клг.

Эти значения и значение с/,, взятое из таблицы, например «, 0,80, подставляют в формулу для вычисления коэффициента усилия:

D

1

1

7,6-10

Предлагаемый способ упрощает процесс измерения и обработку результатов измерения импульсов на выходе ФЭУ и наиболее эффективно может быть использован для калибровки и контроля стабильности фотоумножителей, работающих в многокангшьных спектрометрических установках с больщим числом ФЭУ.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлект

ронного умножителя, включающий освещение фотокатода импульсным источником света, измерение зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя и вычисление коэффициента усиления, отличающ ийся тем, что, с целью упрощения способа, освещение фотокатода производят многофотонными вспышками, измеряют спектр зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя, а коэффициент усиления М динодной системы вычисляют по формуле

М

D

отг

1

1 +с/ .

0

5

0

где е - заряд электрона, Кл;

Q - среднее значение заряда на

выходе фотоэлектронного умножителя, Кл;

D - дисперсия спектра зарядов,Кл, сР,- константа, зависящая от типа фотоэлектронного умножителя и определяемая, как

VDi

д-, где D, - дисперсия спект41

ра зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя, инициируемых одним фотоэлектроном, Кп , Q - среднее значение заряда на

выходе фотоэлектронного умно- -жителя, Кл.

9U9.1

fi 4«t

0,6

о.г

-1

If.

пит

-4-

2

кВ