Устройство для регистрации световых импульсов Советский патент 1978 года по МПК G01T1/17 G01J1/44 

Изобретение относится к области измерения слабых световых потоков и может быть использовано для контроля ионизирующих и световых излучений с помощью фотоумножителей.

Известно устройство для регистрации световых импульсов, содержащее фотоумножитель, анод которого через усилитель соединен с регулируемым источником высокого наиряжения питания резисторного делителя, че рез который осуществляется питание фотоумножителя 1. В этом устройстве используют регулирование чувствительности фотоумножителя путем изменения его коэффициента усиления со стабилизацией но величине тока.

Недостатком подобных устройств является больщая инерционность обратной связи «выход фотоумножителя - напряжение питания, обусловленная резисторным делителем напряжения питания, звенья которого шунтированы конденсаторами, а также низкая помехоустойчивость устройства из-за прохождения помех цепей питания на выход фотоумножителя и в последующие блоки регистрации. Ииерционность обратной связи не обеспечивает защиту фотоумножителя от коротких импульсов света.

Для увеличения быстродействия в схему защиты фотоумножителя вводят электронный ключ, включенный в цепь резисторного делителя напряжения питания фотоумножителя. Управляющий вход ключа через пороговое устройство соединен с анодом фотоумножителя 2. Однако этому устройству присущи перечисленные недостатки: конечное значение коэффициента запирания, влияние помех, возникающих в цепях питания, а таклсе низкая наделчность из-за наличия высоковольтного электронного ключа.

Известно устройство для регистрации световых импульсов, содержащее фотоумножитель, диноды которого соединены со вторичной обмоткой трансформатора питания, первичная обмотка которого подключена к

выходу блока согласования, и генератор импульсов 3.

Недостатком известного устройства является возможность иерегрузки фотоумножителя импульсами света высокой интенсивности, что

приводит к потере чувствительности фотоумнол ителя и, следовательио, к потере информации, поступающей после импульса перегрузки.

Целью изобретения является предохранение

фотоумножителя от иерегрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены регулирующий элемеит, блок компенсации, блок сравнения, выход которого соединен с регулирующим элементом,

первый вход - с первичной обмоткой трансформатора питания, а второй - с выходом блока компенсации, выход которого соединен с выходом блока согласования, ко входу которого подключен регулирующий элемент, соединенный с генератором импульсов.

JHa чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство для регистрации световых импульсов содержит фотоумножитель 1, который имеет светочувствительный катод 2, последовательность динодов 3 и анод 4, подключенный К одному концу нагрузки 5, трансформатор бел последовательно соединенными вторичными обмотками, точки соединения которых подключены к динодам 3 фотоумножителя 1, причем начало первой обмотки подключено к другому концу нагрузки 5, а конец последней обмотки подключен к катоду 2. Один конец первичной обмотки трансформатора 6 соединен с выходом блока согласования 7, а другой конец - с входом блока сравнения 8, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента

9,включенного последовательно между блоком согласования 7 и генератором импульсов

10.Кроме того, выход блока согласования 7 через блок И компенсации тока намагничивания соединен со вторым входом блока сравнения 8.

При приходе синхронизирующего импульса генератор импульсов 10 через регулирующий элемент 9 и блок согласования 7 переводит фотоумножитель в открытое состояние. При освещении фотоумножителя 1 катод 2 преобразует поток света в поток электронов, который пропорционален яркости света. При наличии ускоряющего напряжения между динодами 3 поток электронов, испущенный катодом 2, усиливается от динода к диноду и собирается на аноде 4. Так как ток фотоумножителя увеличивается от динода к диноду по мере приближения к аноду, то полный ток, отбираемый фотоумножителем, будет составлять приблизительно 2-/а (при одинаковых коэффициентах усиления всех динодом), где /а - ток на аноде 4. При равномерном распределении потенциалов {7д между динодами 3 ток, отбираемый фотоумножителем 1 из первичной обмотки трансформатора 6, составит величину /ф 21а, где Но - напряжеС/о

ние на первичной обмотке трансформатора 6. Ток, протекающий в первичной обмотке трансформатора 6, содержит две составляющие: первая обусловлена током фотоумножителя /ф, вторая - током намагничивания

JnaM го -нам т- фТок намагничивания /нам для импульсных трансформаторов может составлять величину 10-50 мА, в то время как ток вызывающий перегрузку малогабаритного фотоумножителя, составляет величину 5,0- 20 мА.

Напряжение с блока согласования 7 поступает в блок 11 компенсации, который формирует напряжение, пропорциональное току намагничивания, например, с помощью интегрирующей RC-цепочки. Напряжение с блока И поступает на вход блока сравнения 8, на второй вход которого поступает ток первичной

обмотки /то /ф + /намНапряжение, пропорциональное току первичной обмотки 1-й;, сравнивается с суммой напряжения от опорного источника f/on и напряжения компенсации тока намагничивания. При величине тока фотоумножителя выще заданного значения (определяется величиной опорного напряжения (/оп, которое задается в блоке компенсации) блок сравнения вырабатывает разностный сигнал, который

подается на регулирующий элемент, с помощью которого уменьшается напряжение питания фотоумножителя и, следовательно, его коэффициент усиления и величина выходного тока до заданного уровня.

На основе предложенного устройства возможно построение релейной защиты фотоумножителя от световой перегрззки, если в качестве блока сравнения взять пороговое устройство, а вместо регулирующего элемента

поставить размыкающий ключ.

Описанное устройство имеет быстродействующую защиту (0,1 мкс) от перегрузки фотоумножителя с максимальной глубиной запирания благодаря отсутствию в ней и в схеме питания фотоумножителя инерционных элементов (например, цепочек RC и делителей напряжения питания) к использованию полного нанрял ения питания фотоумножителя. Отсутствие обратной связи «анод-схема

управления увеличивает помехозащищенность устройства от наводок, возникающих в цепях питания схемы защиты.

Так как блок сравнения реагирует на ток, потребляемый всеми дннодами фотоумножнтеля, то при коротких импульсах света большой интенсивности напряжения на фотоумножителе уменьшается при превышении заданного уровня током от первых динодов, тем самым предотвращается перегрузка фотоумножителя по последующим динодам.

Формула изобретения

Устройство для регистрации световых импульсов, содержащее фотоумножитель, диноды которого соединены со вторичной обмоткой трансформатора питания, первичная обмотка которого подключена к выходу блока согласования, и генератор нмп)льсов, отличающееся тем, что, с целью предохранения фотоумножителя от перегрузок, в устройство введены регулирующий элемент, блок компенсации и блок сравнения, выход которого соединен с регулирующим элементом,

первый вход - с первичной обмоткой трансформатора питания, а второй - с выходом блока компенсации, вход которого соединен с выходом блока согласования, ко входу которого подключен регулирующий элемент, соединенный с генератором импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3557373, кл. 250-207, опублик. 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 246704, кл. Н 01J 43/00, 1969.

3.Авторское свидетельство СССР № 558593, кл. G 01Т 1/208, от 17.06.76.