Счетчик фотонов Советский патент 1980 года по МПК G01J1/44 

t

Изобретение относится к областа технической физики и может быть использовано для регистращш слабых и сверхслабых свеговых потоков В физике, хикши, биологии, медицине, геологии и т. д.

. Извесшо устройство для регистрации слабых световых ПОТОКОВ, содержащее последовательно включенные источник света, прерыватель света, ФЭУ, дискриминатор и реверсшный счетчик с р.етистратором 1.

Известен также счетчик фотонов, содержащий последовательно включенные источник света, прерьшатель света, ФЭУ, дискриминатор, два параллельно включенных вентиля и реверсивный / счетчик с регистратором, формирователь так:то&Ь1х импульсов, делитель и блок управления, причем прерыватель света через формирователь тактовых импульсов и делитель связан с блоком управления, ВЫХОДЫ которого связаны с управляющими входами всех блоков, суммирующий ВЫХОД рёверсивногЬ счегшка связан с выходом первого вентиля, а вычитаюодт вход - с Выходом второго вентиля 2.

Недостатком известного счетчика фотонов является ограниченная точность, так как идентичность параметров двух каналов с ФЭУ и дискриминаторами обеспечить практнчески невозможно.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности.

Для этого В известное усгройсгео дополнительно введены вспомьгательный реверсивный счетчик, второй делитель и блок установки и сравнения кодов, причем вход дескриминатора через второй делитель подключен ко входам вентилей, входы блока управления и установочные ВХОДЫ делителей подключены к выходам блока сравнения кодов, подключенного одним СВОИМ ВХОДОМ к блоку установки кодов, а другим - к вспомогательному реверсивному счетчику, суммирующий и вычитающий входы которого параллельно подключены к соответ.ствующим входам основного реверсивного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема предла аемого счетчика фотонов. 3 Счетчик фотонов содержит источник 1 света, прерьюатель 2 света, ФЭУ 3, дискриминатор 4, формирователь 5 та1ктрвых импульсов, блок 6 установкикода, устройство 7 сравнения кодов , первый делитель 8, второй делитель 9, блок 10 управления, первый вентиль 11, второй вентиль 12, вспомогательный реверсивный счетчик 13 и основной реверсивный счетчик 14. Счетчик работает следующим образом. При подаче на управляющий вход блока 10 управления сигнала он подготавливается для приема тактовых импульсов. При этом вспомогательный реверсивный счетчик 13 устанавливается на ноль. Сигнал от блока 10 устанавливает ся на ноль также основной реверсивный счетчик 14. В исходном положении коэффициент деления делителей 8 и 9 установлены соответственно 1 и 4. С поступлением первого такто вого импульса в течение первого такта рабогь устройства открывается прерыватель 2 . На катод фотоэлектронного умнржител 3 от Источника 1 света поступают фотоны света. Эти фотоны выбивают из катода фотоэлектронного умножителя отдельные электроны, которые умножаются его диодной системой и поступают в виде электрических импульсов на дискриминатор 4. Нормированные по амплитуде и длительности ймНульсы через вентили 11 и 12 с момента поступления второго тактового импуль са в течение второго такта попадают на суммирующие входы счетчиков 13 и 14. В этих счетчиках накапливается сумма световых и йумовых импульсов NC + Njy. В течение третьего гакта закрывается прерыватель света, при этом вентили 11 и 12 закрыты. С поступлением очередного тактового импульса в четвертом завершающем такте первого цикла измерения откры вается венгиль 12 и на вычитающий вход счетчи ков 13 и 14 поступает число импульсов Мщ, так как прерьтатель 2 в это время закрыт. Та КИМ образом, на счетчиках 13 и 14 накопленный счет импульсов соответствует количеству NJ, фотонов, поступающих в течение 11 такта первого цикла на фотоэлектронный умножитель 3. Число Y, накопленное в 13 за первый цикл измерения, блоке 7 сравнения кодов сравнивается с числом Xf,, выбранным в блоке 6 установки кодов из совокупности числа Xi Х. Хр ... Хп,.Хт, устанавливаемых в блоке 6. . - - . - Если Y Хп, то из блока 7 сравнений кодов на вход блока 10 поступает сигнал конец измерения, после чего на выходах блока 10 появляются сигналы, закрьшающие вентили 11 и 12. Счетчик 14 выдает результат измерения. Если Y Х, то из блока 7 на вход блока 10 поступает сигаал сброса, после чего сигнал На его выходе устанавливает счетчик 14 на ноль. По установочнь1м входам делителей 8 и 9 из блока 7 поступают импульсы, устанавливающие соответствующие коэффициенты деления для этих делителей. Чем больше отношение тем, большим устанавливается коэффициент деления делителей, причем соотношение коэффициентов деления делителей 8 и 9 всегда сохраняется как 1:4. С очередным, последующим тактовым импульсом начинается следующий - второй цикл, который проходит подобно первому и, в данном случае, является первым циклом измерения. Импульс команды конец измерения на блок 10 поступает от делителя 9 в момент появления на его выходе импульса. Таким образом количество циклов определяется, коэффициентом деления, установленным в делителе 9 и равно коэффициенту делителя 8. Следовательно, результат измерения, полученный на счетчике 14, всегда нормируется к одному циклу. Таким образом количество циклов п определяется установкой коэффициентов деления делителей 8 и 9, что, в свою очередь, зависит от отношения . Следовательно, при выбранном Хг,, чем меньше Y, тем больше количество циклов п. Таким образом, независимо от интенсивности светового потока, результат измерения имеетодинаковую заранее выбранную относительную ошибку. Ошибку измерения можно уменьшить путем выбора и установления в блоке 6 большего значения из совокупности чисел, устанавливаемых в блоке 6. Предлагаемое изобретение позволяет исключить влияние нестабильности и неидентичности параметров ФЭУ и дискриминаторов на результаты измерений. Формула изобретения Счетчик фотонов, содержащий последовательно включенные источники света, прерыватель света, ФЭУ, дискриминатор, два параллельно включенных вентиля и реверсивный счетчик с регистратором, формирователь так1овых импульсов, делитель и блок управления, причем прерыватель света через формирователь тактовых импульсов и делитель связан с блоком управления, выходь которого связаны с управпяющими входами всех блоков, суммирующий вход реверсивного счетчика связан с выходом первого вентиля, а вычитающий вход - с выходом второго вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены вспомогательный реверсивный счетчик, второй делитель и блок установки и сравнения кодов, причем выход дййкримкнйора через второй делитель подключен ко входам вентилей, входы блока управления и установочные входы делителей подключены к выходам блока сравнения кодов, подключенного одним своим входом к блоку установки кодов, а другим - к вспомогательному реверсивному счетчику, суммирующий и вычитающий входы которого параллельно подключены к соответствующим входам основного реверсивного счетчика. 7 6, Источники информации, принятые во внимание приэкспертизе 1.Патент США № 3905706, кл. 250-208, опублик. 1977. 2.Орлов Р. В. Регистратор слабых световых потоков, Тезнсы докладов 2-й Всесоюзный научно-технической конференции Фотометрия и ее метрологическое обеспечение, М., 1976, с. 260.