Многоканальная система счета фотонов Советский патент 1990 года по МПК G01J1/42 

Изобретение относится к фотометрии, а именно к устройствам для регистрации слабых световых потоков.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения влияния переходных процессов в теле- виз донной дтеред ающей трубке.

На чертеже представлена структурная схема многоканальной системы счета фотонов.

Система содержит последовательно размещенные на оптической оси ЭОП 1, объектив 2, телевизионную передающую трубку (ТПТ) 3 с узлом 4 подсветки, выход которой через усилитель 5 подключен к третьему входу блока 6 обра ботки сигнала и управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами кадровых и строчных синхроимпульсов- синхронизатора 7, последовательно включенные фотоприемник 8, блок 9 регулируемой задержки, блок 10 затвора, выход которого соединен с затвором ЭОП I, а также элемент И 11, блоки 12 и 13 питания узла 4 подсветки и ключ 14, первый D-триггер 15, счетчик 16 импульсов , многоканальный накопитель 17, цифровой компаратор 18, блок 19 задания кодов, формирователь 20 импульсов и вновь введенные делитель 2 частоты импульсов и второй D-триггер 22. Синхронизатор 7 содержит синхрогенератор 23 и фазовращатель 24

Многоканальная система счета фотонов работает следующим образом.

В исходном состоянии на пятый вход блока 6 обработки сигнала и управления с выхода делителя 21 частоты импульсов непрерывно поступает каждый четвертый кадровый синхроим- пульс (КСИ). Коэффициент деления делителя 21 частоты равен четырем, чтобы организовать цикл работы ТПТ 3 из четырех полукадров стандартной

5

0 5 0 5

Q

телевизионной развертки: первый полу- -кадр - считывание информации с мишени ТПТ 3, последующие - для стирания остаточного сигнала с мишени ТПТ 3. Блок 6 обработки сигнапа и управления формирует на третьем и четвертом выходах сигналы для управления работой ТПТ 3. Последняя на время высвечивания люминофора ЭОП 1 открывается сигналом на фотокатодном входе, длительность которого определяет время накопления сигнала на мишени. Накопление происходит при запертом модуляторе ТПТ 3, когда сигнал на ее модулирующем входе отсутствует.

Для считывания и стирания накопленной информации на модулирующий вход ТПТ 3 подается сигнал с четвертого выхода блока 6 обработки сигнала и управления.

ТПТ 3 постоянно находится в режиме Накопление-считывание, что исключает переходные процессы с их отрицательным влиянием на результаты измерений.

Во время считывания информации с мишени ТПТ 3 видеосигнал отсутствует, так как ЭОП 1 закрыт. На втором выходе блока 6 обработки сигнала и управления формируются сигналы Переключение каналов, которые не проходят на вход многоканального накопителя 17, так как элемент И 11 блокирован выходным потенциалом D-триг- гера 22. Последний установлен в нулевое состояние сразу по включении питания (цепи установки в нуль не показаны)Цикл регистрации спектра исследуемого объекта начинается с прихода на фотоприемник 8 части импульсного излучения лазера (не показан), используемого для возбуждающего воздейгтвия на исследуемым объект. Импульсом с выхода фотоприемника 8 включается блок 9 регулируемой задержки, сигнал которого запускает блок 10 затвора. Высоковольтный импульс с выхода блока 10 затвора поступает на затвор ЭОП i. Одновременно сигнал с выхода блока 9 регулируемой задержки поступает на С-вход D-триггера 22 и переключает его в единичное состояние (Лог.1 на прямом выходе), если на D-входе триггера 22 присутствует уровень Лог.1 с выхода формирователя

20 импульсов, который определен нуле-15 Ния чувствительности ТПТЗ(1-2 с).

вым выходом D-триггера 15, заданным по R-входу кадровыми синхроимпульсами.

Лог.1 с выхода D-триггера 22 разрешает прохождение сигнала через элемент И 1 1 с второго выхода блока 6 обработки сигнала и управления на вход переключения каналов многоканального накопителя 17.

Во время считывания информации с мишени ТПТ 3 видеосигнал с ее выхода передается в блок 6 обработки сигнала и управления, с первого выхода которого импульс, соответствующий единичному фотособытию, поступает на счетный вход многоканального накопителя 1 7 и счетчика 16 импульсов. Переключение каналов многоканального накопителя 17 производится сигналами с выхода элемента И 11. После записи информации в последний канал на выходе окончания цикла многоканального накопителя 17 формируется сигнал, по которому с первого и второго выходов блока 6 обработки сигнала и управления прекращается выдача сигналов на счетный вход и вход переключения каналов многоканального накопителя 17, и производится запись в D-триггер 15 информации с выхода цифрового компаратора 18 и установки D-триггера 22 в нулевое состояние по R-входу.

С приходом следующего сигнала с блока 9 регулируемой задержки D-триггер 22 устанавливается по D-входу в единичное состояние, разрешая прохождение через элемент И 11 сигналов с второго выхода блока 6 обработки сигнала и управления, и весь процесс считывания информации с мишени ТПТ 3 повторяется.

Цифровой компаратор 18 анализирует информацию поступающую на его входы с выходов счетчика J 6 импульсов и блока 19 задания кодов. В случае

20

25

30

35

Одновременно этот отрицательный импульс поступает на D-вход D-триггера 22, и по сигналу с выхода блока 9 регулируемой задержки D-триг- ,гер 22 переключается в нулевое сост яния, блокируя на время восстановле ния чувствительности ТПТ 3 сигналы второго выхода блока 6 обработки сигнала и управления,

После окончания отрицательного и пульса на выходе формирователя 20 импульсов первым импульсом с выхода блока 9 регулируемой задержки D-три гер 22 переключится в единичное сос тояние и разблокирует элемент И 11. Процесс регистрации спектра исследу емого объекта продолжится.

Для обеспечения описанной работ многоканальной системы счета фотоно необходимо, чтобы выстрел лазера со падал по времени с кадровым , гасящи импульсом, т.е. нужна взаимная синх ронизация блока управления лазером и синхронизатора 7. Поскольку выстрел ,лазера жестко привязан к переходу через нуль сетевого напряжения с отставанием по фазе на некото рый угол &if, то совместить во времени выстрел лазера и кадровый гася 45 щий импульс возможно, если синхрони затор 7 также синхронизировать сете вым напряжением. Фазовый сдвиг може быть скомпенсирован с помощью фазовращателя. С этой целью синхронизатор 7 имеет в своем составе синхрон затор 23, синхронизируемый сетевым н пряжением, которое подается на его вход синхронизации через фазовращатель 24. Синхрогенератор 23 формиру- 5 ет кадровый гасящий синхроимпульс, шривязанный фронтом к переходу через нуль сетевого напряжения. Фазовращатель 24 рассчитан на фазовый сдвиг .

40

50

потери чувствительности ТПТ 3 код на выходе счетчика 16 меньше кода в блоке 19 задания кодов, на выходе цифрового компаратора 18 будет уровень Лог.1, и триггер 15 устанавливается в единичное состояние. Формирователь 20 импульсов по положительному перепаду уровня с выхода триггера 5 формирует отрицательный импульс, который открывает ключ 14, , подключая с лампам узла 4 подсветки дополнительно блок 1 3 питания на время, необходимое для восстановле

0

5

0

5

Одновременно этот отрицательный импульс поступает на D-вход D-триггера 22, и по сигналу с выхода блока 9 регулируемой задержки D-триг- ,гер 22 переключается в нулевое состояния, блокируя на время восстановления чувствительности ТПТ 3 сигналы с второго выхода блока 6 обработки сигнала и управления,

После окончания отрицательного импульса на выходе формирователя 20 импульсов первым импульсом с выхода блока 9 регулируемой задержки D-триггер 22 переключится в единичное состояние и разблокирует элемент И 11. Процесс регистрации спектра исследуемого объекта продолжится.

Для обеспечения описанной работы многоканальной системы счета фотонов необходимо, чтобы выстрел лазера совпадал по времени с кадровым , гасящим импульсом, т.е. нужна взаимная синхронизация блока управления лазером и синхронизатора 7. Поскольку выстрел ,лазера жестко привязан к переходу через нуль сетевого напряжения с отставанием по фазе на некоторый угол &if, то совместить во времени выстрел лазера и кадровый гася- 5 щий импульс возможно, если синхронизатор 7 также синхронизировать сетевым напряжением. Фазовый сдвиг может быть скомпенсирован с помощью фазовращателя. С этой целью синхронизатор 7 имеет в своем составе синхронизатор 23, синхронизируемый сетевым напряжением, которое подается на его вход синхронизации через фазовращатель 24. Синхрогенератор 23 формиру- 5 ет кадровый гасящий синхроимпульс, шривязанный фронтом к переходу через нуль сетевого напряжения. Фазовращатель 24 рассчитан на фазовый сдвиг .

0

0

В устройстве исключается влияние i переходных процессов в телевизионной передающей трубке на точность измерений благодаря переводу ТПТ в непрерывный импульсный режим Накопление-считывание .

В случае внезапного исчезновения чувствительности ТПТ 3 или в случае отсутствия выходных сигналов блока 9 регулируемой задержки объем информации с блока 6 обработки сигнала и управления блокируется. После устранения указанных факторов измерения автоматически возобновляются.

Изобретение позволяет повысить точность измерений, автоматизировать процесс измерений при сохранении высокой достоверности информации.

Формула изобретения

1. Многоканальная система счета фотонов, содержащая последовательно размещенные на оптической оси электронно-оптический преобразователь с затвором, объектив, узел подсветки с подключенными к нему двумя блоками питания и телевизионную передающую трубку, подсоединенную выходом к входу усилителя, последовательно соединенные фотоприемник, блок регулируемой задержки и блок затвора, выход которого соединен с затвором электронно-оптического преобразователя, а также синхронизатор, первый В триггер, счетчик импульсов, многоканальный накопитель и блок обработки сигнала и управления с пятью входами и четырьмя выходами, подключенный первым входом к выходу кадрового синхроимпульса синхронизатора, к R-входу первого D-триггера и к входу счетчика импульсов, вторым входом - к выходу строчного синхроимпульса син хронизатора, третьим - к выходу усилителя, четвертым входом - к выходу окончания цикла многоканального накопителя и к С-входу первого D-триггера

Q 5

0

5 0 ,Q дг

5

первым выходом - к счетным входам многоканального накопителя и счетчика импульсов, третьим и четвертым выходами - соответственно к фотокатодному и модулирующему входам телевизионной передающей трубки, элемент И, цифровой компаратор, блок задания кодов, формирователь импульсов и ключ, подсоединенный одним информационным входом к общей шине, другим - к выходу второго блока питания, выходом - к второму входу узла подсветки, а управляющим входом через формирователь импульсов к выходу первого D-триггера, подключенного D-входом к выходу цифрового компаратора, который одной группой входов соединен с выходами счетчика импульсов, а другой - с выходами блока задания кодов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения влияния переходных процессов в телевизионной передающей трубке, в нее введены делитель частоты импульсов, вход которого соединен с выходом кадрового синхроимпульса синхронизатора, а выход - с пятым входом блока обработки сигнала и управления, и второй D-триг- гер, подсоединенный своим D-входом к выходу формирователя импульсов, С-входом - к выходу блока регулируемой задержки, R-входом - к выходу окончания цикла многоканального накопителя и единичным выходом - к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока обработки сигнала и управления, а выход элемента И подсоединен к входу переключения каналов многоканального накопителя.

2. Система по п.1,отличающая с я тем, что синхронизатор содержит синхрогенератор и фазовращатель, причем вход синхронизации синхрогенератора через фазовращатель соединен с сетевым источником питания.

Изобретение относится к фотоэлектронике и может быть использовано для регистрации слабых световых потоков. Цель изобретения - повышение точности измерений. Световой поток поступает на электронно-оптический преобразователь 1, оптически сопряженный с телевизионной передающей трубкой (ТПТ) 3, переходные процессы в которой (в момент ее включения) ограничивают точность измерений. С целью устранения этого недостатка в систему введены делитель 21 частоты кадровых синхроимпульсов и второй Д-триггер 22 с соответствующими связями, что обеспечивает работу ТПТ 3 в непрерывном импульсном режиме "Накопление-считывание" независимо от наличия (отсутствия) управляющих сигналов на выходе блока регулируемой задержки 9, т.е.независимо от работы лазера. При этом на время потери чувствительности ТПТ 3 и время отсутствия управляющих сигналов по причине нестабильной работы лазера съем информации с блока 6 обработки сигнала и управление блокируется, а после устранения причин сбоя измерения автоматически возобновляются. 1 ил.