СТАБИЛИЗАТОР ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ТРАКТА Советский патент 1973 года по МПК G01J3/00 

I

Изобретение относится к электронной технике и может быть применено при проведении физических экспериментов, когда требуется высокостабильная продолжительная работа фотоумножителей и связанных с ним устройств в зсловиях изменения температуры, влажности, магнитного поля, при нестабильной работе псточников питания и ограниченных ресурсах источников опорных световых импульсов.

Известны стабилизаторы фотометрического тракта, содержащие синхронизирующий источник опорных световых импульсов и автоматическую систему регулирования коэффициента усиления фотоумножителя. В этих стабилизаторах выходные электрические импульсы фотоумножителя, полученные в результате подсвечивания фотокатода световыми импульсами опорного источника, преобразуются в .Постоянное ианряжение, величина которого пропорциональна амплитуде импульсов. Преобразованное напряжение сравнивается с эталонным, и при наличии рассогласования производится коррекция коэффициента усиления фотоумножителя автоматической системой до тех пор, пока выходное нанряжение фотоумножителя не станет равным эталонному.

Известные устройства имеют существенные недостатки. О.сновной из них состоит в том,

что подсвет катода фотоумножителя должен производиться световыми импульсами большой интенсивности таким образом, чтобы выходные импульсы имели незначительное амллитудное распределение при работе фотоАмножителя в линейной области выходной характеристики. Это приводит к уменьшению срока сл)жбы источника опорных световых имлульсов и фотоумножителя, а также к перегрузке фотоумножителя и силительной системы. Перегрузка исключает возможность охвата системой регулирования усилителей и .дискриминаторов.

Кроме этого, для известных стабнлизаторов трудно изготовить генератор эталонных импульсов света большой интенсивности.

Цель изобретения заключается в улучшении качества стабилизации, увеличении срока службы источника световых импульсов и фотоумножителя, ликвидации перегрузок и охвате системой стабилизации не только фотоумножителя, но и усилителя и амплитудного дискриминатора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены интенсиметр и генератор синхронизации, одни из выходов которого соединен с источником эталонных световых нмпульсов и со схемами совпадений и антисовнадений. Другой выход генератора синхронизации подключен к модулятору и синхронном) детектору снстемы автоматического регулирования, сумматор которой подключен к выходу интеысиметра. Вход нктенсиметра через схемы совпадений и антпсовпадений, амплитудный дискриминатор и усилитель соединен с выходом фотоумножителя. На чертеже представляет блок-схема предложенного стабилизатора. Фотометрический тракт, состоящий из фотоумножителя 1, усилителя 2 и амплитудного дискрнлишатора 3, охвачен автоматической стабилизирующей системой, содержащей генератор синхронизации 4, управляющий работой системы с постоянной частотой; схему совпадений 5 и схему антисовпадений 6 с из:,,срителы1ым выходом 7, коммутирующие измерительные и вспомогательные сигналы; ис точиик эталонных световых импульсов 8, необхо;и1мый для подсвета катода фотоумножителя / через световод 9; управляемый источник питания 10 фотоумножителя /; интенсиметр 11, слулсащий для преобразования поступающих на его вход импульсов в постоянное напряжение по величине, пропорциональное числу импульсов, и систему 12 автоматиского регулирования, содержащую сумматор 13; высокостабильный источник опорного напряжения 14; модулятор 15, преобразующий постоянпое напряжение в переменное; усилитель 16, синхронный детектор 17 и электродвигатель 18, регулирующий с помощью механической связи 19 выходное напряжение управляемого источника питания фотоумножителя /. Работает стабилизатор фотометрического тракта следующим образом. Генератор синхронизации 4 вырабатывает синхронизирую щие импульсы со строго постоянной частотой, которые управляют работой источникаS эталонных световых импульсов, схемы совпадений 5, схемы антисовпадений 6, модулятора 15 и синхронного детектора 17, Источник 8 эталонных световых импульсов, возбужл.аемый внешними синхронизирующими импульсами, генерирует стандартные малой итенсивиые световые вспыщки-импульсы, стабнльиые по продолжительности и интенсивности. Световые нмпульсы через световод 9 подсвечивают катод фотоумнол ;ителя 1, который преобразует их в электрические. Преобразованис фотонов в фотоэлектроны и умножение последних в динодной системе фотоумножителя носнт статистический характер, т. е. флуктуация амнлитуд электрических импульсов иа выходе фотоумножителя при нодсгечиваини катода световыми вспышками одииаково интенснвности зависит от числа фотонов но закону нормального распределения. Выходные импульсы фотоумножителя / линейно усиливаются в усилителе 2 и подаются на вход амплитудного дискриминатора 3. Коэффициенты усиления фотоумножителя 1 и усилителя 2 и порог дискриминации амплитудного дискриминатора 3 подобраны таким образом, чтобы при данном амплитудном распределении регистрировалась только определенная часть поступающих на вход амплитудного дискримипатора 3 имп)льсов, а именно тех импульсов, у которых значение амплитуды больше или равно пороговому значению дискриминации Кдор.д. Импульсы с амплитудой меньще цор.д аМПлитудным дискриминатором 3 не регистрируются. Сформированные по амплитуде и длительности выходные импульсы амплитудиото дискриминатора 3 подаются на схему совпадений 5 и схему антисовладений 6, которые управляются генератором синхронизации 4. совпадении 5 пролускает на вход интенсиметра П только те импульсы, которые совпадают по времени с синхронизирующими, т. е. импульсы, появляющиеся в результате работы источника эталонных световых импульсов 8. Схема антисовпадений 6 пропускает на измерительный выход 7 только те импульсы, которые не совпадают по времени с импульсами синхронизации, и, следовательно, не связаны с работой источника эталонных световых импульсов 8. Интенсиметр П преобразует поступающие на его вход импульсы схемы совпадений 6 в постоянное напряжение, пропорциональное по величине количеству импульсов. В сумматоре 13 выходное напряжение интенсиметра П суммируется с напряжением источника опорного напряжения 14, которое имеет противоположный знак. Сумма напряжений с выхода сумматора 13 подается в модулятор 5. преобразующий постоянное напряжение в переменное с частотой, равной частоте синхронизации. Переменное напряжение модулятора 15 усиливается в- усилителе 16 и подается на вход синхронного детектора 17, в выходную цепь которого включен реверсивный электродвигатель 18. Синхронный детектор 17 питается переменным напряжением с частотой синхронизации. Направление тока в выходной цепи синхронного детектора 17, а следовательно, и направление вращения якоря электродвигателя 18 зависит от знака выходного напряжения сумматора 13. Ось электродвигателя 18 с помощью механической связи 19 соединена с регулирующим элементом управляемого источника питания 10 фотоумножителя /. Процесс авторегулирования происходит следующим образом. Предполол им, что по какой-либо причине коэффициент усиленця фотометрического тракта уменьщнлся. При этом на выходе схемы совпадений 5 уменьшится число импульсов, появляющихся в результате работы источника эталонных световых импульсов 8, уменьшится также абсолютное значение выходного напряжения интенсиметра //. На выходе сумматора 13 появится напряжение, знак и величина которого зависят от знака и степени изменения коэффициента усиления фотометрического тракта. Преобразованное в модуляторе 15 и усиленное в усилителе 16, это напряжение управляет работой синхронного детектора 17 таким образом, чтобы при помощи электродвигателя 18 выходное напряжение управляемого источника питания 10 фотоумножителя увеличивалось. С увеличением иитающего напряжения увеличивается коэффициент усиления фотоумножителя /, а число выходных импульсов схемы совпадений 5 и выходное нанряжение интенсиметра // растут, и, следовательно, уменьшается напряжение сумматора 13. Процесс авторегулирования продолжается до тех пор, пока напряжение сумматора 13 не станет равным нулю. Если в первоначальный момент коэффициент усиления фотометрического тракта больше нормального, то процесс авторегулирования протекает в обратном направлении. Предмет изобретения Стабилизатор фотометрического тракта, состоящего из фотоумножителя, усилителя и амдлитудного дискриминатора, содержащий источник эталонных световых импульсов, схему совпадений, схему аитисовпадений и систему автоматического регулирования коэффициента усиления фотометрического тракта, состоящую из последовательно соединенных источника опорного напряжения, сумматора, модулятора, усилителя, синхронного детектора и электродвигателя, механически связанного с источником питания фотоумножителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации, в него введены интенсиметр и генератор синхронизации, один из выходов которого соединен с источником эталонных световых импульсов и со схемами совпадений и антисовцадений, а другой выход подключен к модулятору и синхронному детектору системы автоматического регулирования, сумматор которой подключей квыходу интенсиметра, вход которого через схемы совпадений и антисовпадений, амплитудный дискриминатор и усилитель соединен с выходом фотоумножителя.