Устройство для изменения коэффициентауМНОжЕНия фОТОэлЕКТРОННОгО уМНОжиТЕля Советский патент 1981 года по МПК H01J40/12 

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использовано в детекторах излучений, вьтолненных с применением сильноточных фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и регистрирующих слабый полезный си нал, следующий за мощной помехой. Известны устройства, состоящие из электровакуумных приборов, конденсаторов и резисторов, подсоединенных к клеммам неравномерного делителя напряжения ФЭУ и к динодам, отсоединенным от делителя, позволяющие изменить коэффициент умножения ФЭУ, меняя напряжение на этих динодах flj . Однако эти устройства имеют боль шое время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения после запуска и недостаточную контрастность (отношение максимального коэффициен та умножения к минимальному). Это не позволяет регистрировать полезны сигнал, следующий через несколько наносекунд за мощной помехой (отношение сигнал/помеха -10 - 10 ), т как помеха вызывает большой ток на последних динодах т1)ЭУ, который разр жает конденсаторы, поддерживающие п тенциал этих динодов, и ФЭУ теряет чувствительность на время восстановления поддерживающих потенциалов (сотни мкс). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изменения коэффициента умножения ФЭУ, содержащее схему питания, сильноточный фотоэлектронный умножитель с неравномерным делителем напряжения, два электронных ключа, подающих ускоряющие потенциалы иа два динода ФЭУ, неподсоединенных к штатным клеммам делителя напряжения, но подсоединенных через высокоомное сопротивление к последующим динодам. Это выссжоомное соротивление служит коллекторным сопротивлением ключа, состоящего из быстродействующих тиристоров, конденсаторов и резисторов и подсоединенного к клеммам неравномерного делителя 2. Существенным недостатком устройства является большое время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения после запуска устройства и небольшая контрастность ФЭУ. Большое время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения определяется коммутационными характеристиками тиристоров (i;gj - 10-20 не), использованных в схеме электронного ключа и неодновременностью запуска ключей. Небольшая контрастность вызвана положительным ускоряющим напряжением между динодом, по которому происходит регулировка коэффициента умноже-; ния, и последующим динодом в режиме минимального коэффициента умножения, и последующим динодом в режиме минимального коэффициента умножения. Контрастность определяется тепловым коллекторным током тиристора через коллекторное сопротивление ключа. Заметим, что контрастность можно увеличить простым количественным увеличением числа динодов, по которым происходит регулировка коэффициента умножения (соответственно число ключей) . Однако в этом случае существенно увеличивается также и время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения (50-100 не)..

Цель изобретения - уменьшение времени выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения и увеличение контрастности.

Для достижения указанной цели три электронных ключа выполнены на лавинных транзисторах и подсоединены к клеммам неравномерного делите.ля схемы питания ФЭУ, именвдим потенциал меньше потенциала штатных клемм .а хронирующие конденсаторы подключен между эмиттером и коллектором транзисторов, открыванлцихся от одного запускающего импульса, напряжения, развязанного от делителя напряжения конденсаторами.

Использование транзисторов, работакнцих в лавинном режиме, позволяет существенно улучшить коммутационные характеристики электронных ключей вкл неодновременность . запуска 1-3 не). Это дает возможность регулировать коэффициент умножения ФЭУ по его трем динодам и существенно повысить его контрастность с одновременным уменьшением времени выхода на максимальный коэффициент умножения.

На, чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит, три одинаковых, электронных ключа 1, выполненных на равинных транзисторах 2 и 3. Электройные ключи подключены к неравноMejftiOMy делителю напряжения ФЭУ. К коллекторному сопротивлению 4 подсоединены диноды 5, по которым п юисходит регулировка коэффициента умножения ФЭУ. Конденсатор 6, служащий хронируюпщм элементом, подключен кколлектору транзистора 2 и эмиттеру транзистора 3,соединенному с клеммой неравномерного делителя .Потенциал конденсатора6 меньше потенциала ди. нода,по которому происходит регулировка чувствительности.Ключи открываг

ютсяот положительного импульса на-пряжения,подаваемого в базу транзисторов 3 через делитель,подбором сопротивлении которого регулируется одjHOBpeMeHHOCTb появления напряжения н динодах (запуска ключей). В-отсутствии запускающего импульса транзисторы 2 и 3 заперты, и динод 5 через коллекторное сопротивление 4 заряжается почти до потенциала последующего динода. Небольшое положительное .ускоряющее напряжение между этими динодами обусловлено наличием теплового тока транзисторов и определяет коэффициент умножения ФЭУ в режиме минимального коэффициента умножения. При подаче запускающего импульса транзисторы открываютс напряжение на динодах 5 становится равно номинальному, и ФЭУ выходит на режим максимального коэффициента умножения.

Извеетно, например, что в условиях работы импульсных термоядерных установок нейтронному излучению предшествует мощное тормозное рентгеновское излучение, причем временной интервал между ними составляет не более 20-50 не. В этом случае для измерения энергии нейтронов времяпролетным мвтодом приходится помещат детекторы в свинцовые контейнеры с толстыми стенками для защиты от воздействия жесткого рентгеновского излучения на синтиллятор. Это приводит к искажению формы нейтронного сигнала.- Детектор с предложенным устройсг вом регулировки коэффициента умножения ФЭУ дает возможность регистрировать неискаженный нейтронный импульс, а также может быть ис(прльзован. для регистрации мягкого рентгеновского излучения плазмы, образуемой при обжатии мишени с помощью сильноточных релятивистских электронных пучков непосредственно после окончания тормозного рентгеновского излучения.

Изобретение позволяет изменять коэффициент умножения ФЭУ в 4-10 ра быстродействием 5 не. Время, в течение которого ФЭУ имеет максимальны коэффицент умножения, равно 10 мкс. Это дает возможность регистрировать слабые импульсы излучений, следующие в интервале от 5 не до. 10 мкс после помехи, превышающей полезный сигнал в 4-10 раз.

Формула изобретения

Устройство для изменения коэффициента умножения фотоэлектронного умножителя , содержащее сильноточный фотоэлектронный умножитель с неравномерным делителем напряжения, .схему питания и электронные ключи, подающие ускоряющие потенциалы на диноды