Одноэлектронный регистратор световых потоков Советский патент 1977 года по МПК G01J1/42 

1

Изобретение относится к области фотометрии, а именно к устройству фотометров, использующих в качестве детектора для регистрации световых потоков видимого диапазона в спектроскопии, светолокации, космических исследованиях, биофизике, астрономии.

Известны одноэлектронные регистраторы слабых световых потоков видимого диапазона, в которых в качестве фотоприемник используется фотоумножитель, работающий в одноэлектронном режиме

Наиболее близким по технической сущности к тфедлагаем ому является одноэлектронный регистратор, содержащий п ос ледова тельно соединенные фотоумножитель, схему обработки сигнала и индикатор. Схема обработки сигнала вьшолнена в виде импульсного усилителя, амплитудного дискриминатора и измерителя скорости счета. Измерение интенсивности светового потока осущесвляется путем усиления одноэлектронных импульсов напряжения фотоумножителя, статистически распределенных во времени и по амплитуде и соответствующих единичным фотонам и темновым электронам, возникающим внутри фотоумножителя, дискриминации темновых импульсов, дифференциальное амплитудное распределение которых отличается от амплитудного распределения фотоимпульсов, и регистрации фотоимпульсов, амплитуда которых превышает порог дискриминации, измерителем скорости счета, выходной сигнал которого линейно зависит от частоты следования импульсов и не зависит от их амплитуды.

Недостатком такого одноэлектронного регистратора является низкая чувствительность, обусловленная безвозвратной потерей фотоимпульсов, амплитуда которых не превышает порог дискриминации.

Предлагаемый одноэлектронный регистратор световых потоков отличается от известного тем, что для повьпдения чувствительности в нем схема обработки сигнала выполнена в виде программно управляемого импульсного усилителя, к выходу которого подключен интегратор.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого регистратора; на фиг. 2 - блок- схема управляемого импульсного усилител на фш:. 3 дан график оптимальной весовой функции. Одноэлектродный регистратор световых потоков включает фотоумножитель 1, схему обработки сигнала 2, состоящую из управляемого импульсного усилителя 3 и инте ратора 4, и индикатор 5. Управляемый импульсный усилитель 3 (фиг. 2) состоит из блока задания 6, анализатора 7, программатора 8, регулятора 9 и усилительного каскада 10. Световой сигнал, представляющий собой дискретный поток фотонов, преобразуется при помощи фотоумножителя 1 в последовательность статистически распределенных по амплитуде фотоимпульсов напряжения. Наряду с фотоимпульсами на выходе фотоумно жителя появляются и темновые импульсы, цифференциальное амплитудное распределени которых отличается от амплитудного распре деления фотоимпульсов. Программно управляемый импульсный усилитель 3 избирательно усиливает каждый поступающий на его вход импульс в соответствии с его ам- плитудным весом. Взвещенные по амплитуде одноэлектронные импульсы напряжения поступают на вход интегратора 4, выходной сигнал которого линейно зависит от частоты следования импульсов и их амплитуды. Выходной сигнал интегратора выводится на индикатор 5, в качестве которого может быть использован, например, самопишущий потенциометр. Отношение сигнал/шум р на выходе регистратора равно: лГь fKCU)-n(U)dU о )-n(U) + Ti(U)aU где t - постоянная времени интегратора; ПфСи),Т1(и)-с оответственно дифференциальное амплитудное распределение фотоимпульсов и темновых импульсов на выходе фотоумножителя;К(и) - весовая функция программно управляемого импульсного усилителя. Оптимальная весовая функция Kjj(U)cM. (фиг. 3) определяется тз условия максимализации отношения сигнал/шум р . Она зависит от свойств фотоумножителя и может быть найдена экспериментально. В обшем случае оптимальная весовая функция равна: К.опт() ) + n (U) Кроме амплитудного распределения одноэлектронных импульсов, вклад в ошибку измерения может давать распределение импульсов по длительности. С целью устранения этого недостатка в схему регистратора может быть введен нормализатор длительности импульсов, включенный между выходом программно управляемого усилителя и интегратором. Выполнение схемы обработки сигнала одноэлектронного регистратора световых потоков в виде последовательно соединенных программно управляемого импульсного усилителя и интегратора позволяет реализовать оптимальную обработку одноэлектронного сигнала фотоумножителя и повысить тем самым чувствительность регистрации световых потоков при задавиом времени измерения или уменьшить время измерения при заданной чувствительности. Формула изобретения Одноэлектронный регистратор световых потоков, содержащий последовательно соединенные фотоумножитель, схему обработки сигнала и индикатор, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности регистратора,схема обработки сигнала вьшолнена в виде программно управляемого импульсного усилителя, к выходу которого подключен интегратор.

L

J

.1