Фотоприемник Советский патент 1980 года по МПК H01J39/16 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фотоприемным устройствам, выполненньлм на базе фот электронных умножителей (ФЭУ), работающих по схеме совпадений. Оно може .быть применено в оптической связи, л кации, астрофизике и фотометрии. Известен фотоприемник, в котором развертывающий световой луч отклоняется оптическими отклоняющими средст ми так, что он сначала .направляется на эталонный образец, затем на испытЫзаэмукз поверхность 1 . Переизлуче ной частью светового потока освещают фотоэлектронный умножитель и сравнивают ее со световым потоком, переизлученным эталонным образцом. Сравнение о.существляется при помощи схемы обработки сигналов,содержащей интегратор для интегрирования величи ны Переизлучения испытуемой поверхности-, прибеденной к запомненной вели чине переизлучения эталонного образц на интервале развертки. Это устройство .имеет сложную cxeiny, Известен фотоприемник, содержащий .один оптический вход,два фотоэлектронных умножителя и оптический элемент для разделения сечения свето вого пучка на два сегмента 2. Одна часть светового пучка, отразившаяся от полупрозрачного зеркала (ППЗ), попадает на первый ФЭУ, а другая часть, прошедшая чеоез ППЗ, поступает на фотокатод второго ФЭУ. Выходы обоих ФЭУ подключены к схеме совпадений, которая вырабатывает выходной сигнал только в случае одновременной регистрации световых сигналов обоими ФЭУ, Такой фотоприемник работает наиболее эффективно при одинаковой чувствительности каналов, которая определяется параметрами используемых ФЗУ. К числу таких параметров относятся квантовый выход .фотокатода, коэффициент сбора фотоэлектронов на первый динод и величина амплитудного разрешения ФЭУ. Указанные параметры различны у разных экземпляров ФЭУ, поэтому для достижения наибольшей вероятности правильного обнаружения сигналов в импульсном фотоприемнике приходится подбирать ФЭУ с одинаковой чувствительностью из большого количества однотипных экземпляров. Действительно, при попадании на фотокатоды ФЭУ импульсных сигналов с пиковым значением мощности , длительностью t по уровню 0,5 и

энергией каждого кванта hv 1 оличество сигнальных Фотоэлектронов m и т, собираемых первыми динодами ФЭУ 1 и ФЭУ 2 соответственно составляет

Гh rЛ г W- Л (1)

N/2. квантовые выходам фотокатодов ФЭУ 1 и ФЭУ 2; У-1)У2. коэффициенты сбора фотоэлектронов на первый динод ФЭУ 1 и ФЭУ 2. В этом случае полуширина амплитудных распределений SA-i и &Аг сигнальных иМпульсов на выходе ФЭУ 1 и ФЭУ 2 равна:

.(V,. 5Af 2t,-),c2)

rJ3e , коэффициенты пропорциональности;V-Koi- эффективный кванто 3cpj

вый выход ФЭУ 1; - эффективный квантов

выход ФЭУ 2. Значение коэффициентов -i а ( практически одинаковы, а отношение эчл/Vi-cpz для разных ФЭУ одного типа может достигать 7-9.

Следовательно, полуширина амплитУдного распределения SAi одного из ФЭУ, согласно (2), может быть

в:три раза больше полуширины амплитудного распределения SAj другого ФЭУ,.

Подавая сигнальные импульсы с выходов ФЭУ 1 и ФЭУ 2 со средним пи ковым значением Do на схему совп;адений с порогом срабатывания Urf , выбранным из условия обеспечения допустмой средней частоты ложных тревог, вероятность пропуска сигналов Гг,р определяют площадью под кри-вой распределения с полушириной SA

Выбрав ФЭУ с равными МЭСР , амплитудные распределения которых соответственно одинаковы, на том же самом уровне дискриминации обеспечивают

существенно меньшую вероятность пропусков сигналов Р,р,, что

приводит к повышению вероятности правильного обнаружения сигналов так как

Р 1-Р

С5) по пр

Увеличение коэффициента усиления ФЭУ с меньшим значением

достижения равенства пиковых значений

,1 импульсов с выходов обоих ФЭУ нецелесообразно, так как в этом случае существенно возрастет шумовая компонента его анодного тока.

Таким образом, необходимость подбора пары ФЭУ с одинаковыми параметрами из большого количества однотипных экземгляров является принципиальным недостатком известного импульсного фотоприемника, работающего по схеме совпадений.

Цель изобретения - повыиение вероятности обнаружения сигналов при применении дв.ух фотоэлектронных умножителей с различными значениями эффективного квантового выхода.

Цель достигается тем, что в фотоприемник введен механизм перемещения оптического элемента для разделения cBeTOBOijo пучка на два пучка с сечением в виде сегмента, причем механиз перемещения оптического элемента обеспечивает перемещение элемента в плоскости, перпендикулярной хордам сегментов, а величина перемещения Л определяется из условия

jtR

4- .

гдеR - радиус светового пучка, падающего на светоделительный элемент ;

эсгч, VscRj. эффективные квантовые выходы используемых ФЭУ.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного импульсного фотоприемника, содержащего оптический вход 1, фотодетекторы 2, светоделительный элемент 3, схему совпадений 4, механизм перемещения 5,

Световой пучок с диаметром 2R, прошеддшй через оптический вход 1, разделяется светоделительным элементом 3 на два пучка. Каждый из пучков имеющих сечение в виде сегментов с площад,ями S и 821 попадает на свой фотодетектор 2 (ФЭУ).

Импульсы анодного тока с фотодетекторов поступают на входы схеьы совпадений 4, сигналы с выхода которой подают на устройство вторичной обработки.

При равенстве эффективных квантовых выходов фотодетекторов 2 механизм перемещения ь устанавливает оптический элемент в среднее положение, т.е. Д О, что обеспечивает попадание на фотокатоды ФЭУ световых потоков одинаковой интенсивности.

Если правый по схеме фотодетектор 2 имеет меньший по сравнению с Фотодетектором 2 (левым по схеме) эффективный квантовый выход,.то при помощи механизма перемещения 5 оптический элемент смещается вправо, т.е. А О, что обеспечивает попадание на фотокатод правого по схеме ФЭУ большего светового потока. Оптический элемент для разделения светового пучка перемещают вправо до тех пор, пока выходные сигналы с выходов фотодетекторов не будут выравнены.

В случае, когда правый по схеме фотодетектор 2 имеет больший квантовый выход, механизм перемей1ения 5 сдвигает с ветодегительный элемент 3 влево, т. е. Д .i О; до выравнивания выходных сигналов обоих фотодетекторов 2.

В качестве оптического элемента для разделения светового пучка можно использовать различные известные устройства. В качестве механизма перемещения можно применить винтовую передачу.

Предложенное техническое решение дает положительный экономический эффект, так как исключается операция отбора ФЭУ и для комплектации импульсного фотоприемника достаточно использовать любую пару фотоэлектронных умножителей.

изобретения

Фотоприемник, содержащий один оптический вход, два фотоэлектронных умножителя, оптический элемент для разделения светового пучка на два пучка с сечениями в виде сегментов, отли чающийся тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения сигналов при применении двух фотоэлектронных умножителей

с различными значениями эффективного квантового выхода, в него введен механизм перемещения оптического элемента разделения светового пучка на два пучка, причем механизм перемещения оптического элемента обеспечивает перемещение элемента в плоскости, перпендикулярной хордам сегментов, а величина перемещения А определяется из условия:

ItR1- Э.р4/Уз Я

0

ЭОЛ ЭФЛ

радиус светового

где пучка, падающего на оптический эле5мент разделения светового пучка; эфЛективные квантоN30 1 Vaooi вые выходы фотоэлектронных умножителей.

0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2001049,кл. 42 h47/05, опублик. 1972.

2.Патент Великобритании t 1.196, 428, кл.Н 4 D опублик. 1970 (про5тотип) .

{

-4-4Б-6В-В