Счетчик фотонов Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабьк и сверхслабых световых потоков в физике, космичес- ких исследованиях, спектроскопии, химии и др.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже.представлена функциональная схема счетчика фотонов.

Счетчик содержит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 1, дискриминатор 2

одноэлектронных импульсов, N-разряд-, ный счетчик 3, регистр 4 временного хранения данных (адреса), оперативное запоминающее устройство 5, схему 6 синхронизации, управляемьш тактовый генератор 7, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 10.

ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2 одноэлектронных импульсов, выход которого подключен к счетному входу N-разрядного счетчика 3., выход N-разрядного счетчика 3 подключен к ;входу управления регистра 4 времен- ;ного хранения данных (адреса) и пёр- вому входу управления оперативного запоминающего устройства 5, вход данных которого подключен к шине пита- .ния, а выход данных - к входному регистру ЭВМ 10, выход схемы 6 синхронизации подключен к первым входам управляемого тактового генератора 7 и триггера 9 режима, выход управляемого тактового генератора 7 подключен к первому входу адресного Счетчика 8, адресные выходы которого подключены к бходам данных регистра 4 временного хранения, данных и. входному регистру ЭВМ 10, выходной регистр ЭВМ 10 подключен к второму входу адресного счетчика 8, управляющий выход которого подключен к второму входу триггера 9 режима, выход которого подключен к BTopciMy входу управления оперативного запоминающего устройства 5 и второму входу управляемого тактового генератора 7,

Счетчик работает следующим образом.

Управляемый тактовый генератор 7 запускается сигналом с выхода триггера 9 режима, который управляется импульсом с, выхода схемы 6 синхронизации. Этим импульсом определяется начало цикла записи входных одноэлектронных импульсов. Триггером 9 режима оперативное запоминающее устройство 5 устанавливается в режим Запись, а управляемый тактовый генератор 7 - в режим генерации тактовых импульсов Период их определяет пространственно разрешение регистрируемого физического параметра в соответствии с формулой dt iT/2, где u.t - временное разрешение , Т - период тактовых импульсов. Тактовые импульсы поступают на первый вход адресного счетчика 8 и обеспечивают адресацию к ячейкам

5

0

5

0

5

0

5

0

5

оперативного запоминающего устройства 5. Поток сигнальных и шумовых импульсов с ФЭУ 1 поступает на дискриминатор 2 одноэлектронных импульсов, где происходит выделение одноэлектронных импульсов, а шумовые подавляются Одноэлектронные импульсы поступают на N-разрядный счетчик 3 и изменяют его состояние. При переполнении N-разрядного счетчика 3 сигнал с его выхода поступает на вход регистра 4 временного хранения данньгх и первый вход управления опе- ративн.ого запоминающего устройства 5. Передним фронтом этого сигнала состояние адресного счетчика В, определяющее момент переполнения N- разрядного счетчика 3, фиксируется в регистре 4, а по заднему фронту этого сигнала в соответствии с адресом, зафиксированным в регистре 4, в ячейку оперативного запоминающего устройства 5 записывается метка - единица. Указанная метка информирует о тсяк, что в данный момент времени относительно импульса схемы 6 синхронизации, определяемый как п х Т, где п - число тактовых импульсов (состояние адресного счетчика 8), произошло переполнение N-разрядного счетчика 3. Таким образом, в оперативном запоминающем устройстве 5 создается последовательность адресуемых меток событий - переполнения Ы-разрядного счетчика 3. После прохождения всех возможных состояний адресного счетчика 8 с его выхода генерируется сигнал окончания режима счета, по которому триггер 9 режима запрещает работу управляемого тактового генератора 7 и переводит оперативное запоминающее устройство 5 в режим Чтение. При этом состояние его ячеек памяти считывается управляю1чими ютупь сами с ЭШ 10, поступающими на второй вход адресного счетчика 8, в оперативное запоминающее устройство ЭВМ 10. Положение единиц - меток во времени определяется состоянием адресного счетчика В, которое тоже считывается в ЭВМ 10 о Если в (k-f1)-M разряде читаемого слова нуль, то в ячейке с адресом k читаемой из оперативного запоминающего устройства 5 в оперативное запоминающее устройство | ЭВМ информации в цикле записи не зарегистрировано. Если же в ()-M

разряде единица, то в этом случае к ячейке оперативного запоминающего устройства ЭВМ с адресом k прибавляется число N, где N - разрядность счетчика 3,

Следующий импульс с выхода схемы 6 синхронизации устанавливает триггер 9 режима снова в режим Запись и разрешает работу тактового генератора 7. Цикл регистрации повторяется. Зарегистрированные в цикле регистрации моменты переполнения N-разрядного счетчика 3 в режиме Чтение передаются в ЭВМ, причем происходит накопление информации путем прибавления числа N в ячейках оперативного запоминающего устройства ЭВМ 10 с теми адресами, в которых были метки, Многократное повторение этого процесса ведет к накоплению профиля интенсивности потока одноэлектронных импульсов до величины, определяющей необходимую, статистическую точность измерений.

Таким образом, использование в качестве отметчика моментов событий не одно-, а N-разрядного счетчика 3 позволяет существенно повысить динамический диапазон входного сигнала без увеличения просчетов в ближней зоне трассы зондирования, а также снизить число меток в оперативном запоминающем устройстве 5 в N раз. Это ведет к тому, что время перезаписи из оперативного запоминающего устройства 5 в оперативное, запоминающее устройство ЭВМ и накопление данных также сокращается примерно в N раз, т.е. сокращается время цикла Запись-чтение за счет сокращения части Чтение, а это дозволяет увеличить частоту посылок зондирующих импульсов и за счет этого сократить время накопления,

По сравнению с известным предлагаемый счетчик обеспечивает в N раз боле« высокую точность регистрации интенсивности потока одноэлектронных импульсов за временной интервал, так как в предлагаемом счетчике регистрируются все импульсы из N поступивших

во Бременом интервале. Таким образом, I

5

0

5

5

5

0

0

динамический диапазон принимаемого сигнала может быть повышен в N раз при той же точности регистрации интенсивности потока.

Формула изобретения

Счетчик фотонов, содержащий последовательно включенные фотоэлектронный умножитель, дискриминатор одно- электронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство, электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик и триггер режима, при этим выход схемы синхронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и к второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного .счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выход- к входному регистру ЭВМ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены двоичный N-разрядный счетчик и регистр временного хранения данных, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу двоичного N-разрядного счетчика, выход переполнения которого подключён к входу управления регистра временного хранения данных и к второму входу оперативного запоминающего устройства, адресные выходы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хранения данных, выходы которого подключены к адресным входам оперативного запоминающего устройства.

Изобретение относится к измерениям и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии и др. Цель изобретения - повышение точности напряжения. Счетчик фотонов содержит последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство и электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, триггер режима и адресный счетчик. При этом выход схемы синхронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выход - к входному регистру ЭВМ. В УСТРОЙСТВО ВВЕДЕНЫ ДВОИЧНЫЙ N - РАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК И РЕГИСТР ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ (АДРЕСА), ПРИЧЕМ ВЫХОД ДИСКРИМИНАТОРА ОДНОЭЛЕКТРОННЫХ ИМПУЛЬСОВ ПОДКЛЮЧЕН К СЧЕТНОМУ ВХОДУ ДВОИЧНОГО N - РАЗРЯДНОГО СЧЕТЧИКА, ЕГО ВЫХОД ПЕРЕПОЛНЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕН К ВХОДУ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИСТРА ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ И ВТОРОМУ ВХОДУ ОЗУ, адресные входы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хранения данных, его выходы данных подключены к адресным входам ОЗУ. 1 ил.