Способ измерения порога чувствительности фотоэлектронного умножителя в импульсном режиме Советский патент 1982 года по МПК H01J43/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГОГА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОЭЛЕКТЮННОГО УМНОЖИТЕЛЯ В ИМПУЛЬСНОМ Изобретение относится к фотоэлектронным умножителям (ФЭУ), я боляе конкретно к спо собам измерения основных параметров ФЭУ, в частности их пороговой чувствительности. Известен способ измерения порога чувствительности ФЭУ по его темновой эмиссии, характеризующейся амплитудным распределением темновых импульсов 1 . Однако в данном способе учитывается только плотность т«мно«ой эмиссии (число . темновых импульсов в единицу времени) и не учитывается амплитудная дисперсия сигнала. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения порога чувствительности фотоэлектронного умножителя в импульсном режиме, включающий измерение уровня амплитудной даскриминацин при заданной скорости счета темновых импуль ,сов фотоэлектронного умножителя (2. Недостатками данного способа является, то, что в нем. не учитывается как дисперсия амилн туды порогового сигнала, так и допустимое зн

РЕЖИМЕ чение потерь скорости счета порогового сигнала при дискриминации по темновым импульсам. Цель изобрететя - повышение точности способа измерения пороговой чувствительности фотоэлектронного умножителя. Цель достигается тем, что согласно способу измерения порога чувствительности фотоэлектронного умножителя в импульсном режиме, включающему измерения уровня амплитудной дискриминации при заданной скоростн счета темновых импульсов фотоэлектронного умножителя измеряют среднюю амплитуду дисперсни порогового сигнала при заданной величине потерь скорости счета, установленных п уровню дискриминации темновых импульсов, а порог чувствительности фотоэлектронного умножителя в световых единицах определяют из зависимости . где Ikp - значение средней амплитуды дасперсии порогового сигнала ,В; Пц - сопротивление анодной нагрузкн,Ом; 5 .-анодная спектральная чувствитель . . ность, А/Вт. На фиг. 1 представлены графические зависимости распределения темновых и пороговых сигиальных импульсов; на фиг. 2 - блок-схема установки для определения порога чуствительвости ФЭУ, На фиг. 1 указаны : график распределения темновых ийпульсов ФЭУ 1, допустимая вели. чина скорости счета темновых импульсов фЭУ 2, порог да скриминации темновых импульсов 3, кривая амплитудного распределения порогового сигнала 4, заданная величина потерь скорос ти счета сигнала 5, средняя амплитуда дисперсии сигнала б, а также области на графиках а и г. . На фиг. 2 указаны ФЭУ с делителем 7 напряжения, светонепр оницаемая камера 8, им пульсный источника 9 света, усилитель 10, дискриминатор 11, счетчик 12 импульсов, генератор 13, источник 14 питания ФЭУ. Способ осуществляют следующим образом. Дисперсия выходного сигнада ФЭУ (или его амплитудная разрещающая способность) зависит от мощности светового сигнала, облучающего фотокатод ФЭУ. Амплитудная .дисперсия связана с амплитудой выходного сигаала ФЭУ. Дисперсия амплитуды возрастает тем более, чем меньще амплитуда сигнала (или чем меньще мощность облучающего фотокатод ФЭУ светового сигнала). Дисперсия максималь на при пороговых сигналах (например в однозлектронном пике).v По распределению 1 (фиг. 1) может быть задана допустимая величина скорости счета темновых импульсов ФЭУ, ограниченная порогом дискриминации 3, отсекающим низковольч тную часть амплитудного распределения темновьт импульсов ФЭУ и пропускающим только часть амплитудного распределения, ограниченную областью а. Затем на ФЭУ подается импульсньи световой сигнал с мощностью, близкой к . пороговой. Путем изменения мощности порогового светового сигнала кривая амплитудного распредел ния порогового сигнала 4 (фиг. 1) перемещается & направлении, указанном стрелками, при этом подбирается заданная величина потерь скорости счета сигаала 5 (область г), отсекаемая выставленным ранее по темновым импульсам порогом дискриминапии 3. Средняя амплитуда дисперсии сигнала 6 находится путем определения половинного значения от скорости счета сигнала,, церемещением порога дискриминации 3 в положение 6 (обь1чно частота следования импульсов сигнала выбирается мтсого больще скорости счета тем новых импульсов, позтому ошибки в определении средней амплитуды дисперсии сигнала за счет одаовременно регистрации темновь1х импульсов малы). Значение средней амплитуды дисперсии Ц.р после ее определения, пересчитанное через анодную спектральную чувствительность конкретного образца ФЭУ Хал, значение пороговой чувствительности в импульсном режиме. Порог чувствительности в импульсном режи « ,Вт, где - значение средней амплитуды дисперсии порогового сигнала в (В) на нагрузке ФЭУ; R ц , R сопротивление анодной нагрузки; 2.ах нодная спектральная чувствительность ФЭУ в А/Вт. Способ измерения порога чувствительности в импульсиом режиме может бьггь реализован на аппаратуре, структурная схема которой при ведена на фиг. 2. Измеряемый образец ФЭУ с делителем 7 напряжения устанавливается в светонепроницаемую камеру 8. В зтой же камере напротив фотокатода ФЭУ располагается импульсный источник 9 света (например светодиод). С анодной нагрузки ФЭУ сигнал подается на .усилитель 10, усиленнный сигнал поступает на дискриминатор 11. Число импульсов в единицувремени /эпределяется с помощью счетчика 12 импульсов; Для питания фЭУ используется стабилизированный источник 14 питания. Варьируя коэффициентом усиления усилителя и порогом дискриминатора с помощью счетчика импульсов находят скорость счета темновых импульсов, равную принятому значению. Затем, не изменяя коэффициента усиления усилителя и порога дискриминатора, на импульо ньш источник. 9 света подают импульсь от генератора 13 с частотой повторения f скорости счета (средней частоты) темновых импульсов. Варьируя амплитудой запускающих источник света импульсов, добиваются потерь ско рости счета (или частоты f ), обусловленных дискриминацией части амплитудного распределения порогового сигнала (фиг. 1). Величина потерь в скорости счета (или частоте f) в процентном отношении должна равняться прииятому значению потерь порогового, сигнала. Средняя амплитуда дисперсии порогового сигнала при заданных скорости счета темновых импульсов и потерь скорости счета порогового сигнала определяется путем увеличения порога дискриминации до получения скорости счета, равиой 1/2 f, а приведенное ко входу значение UCP в вольтах находят путем деления полученного значения порога.дискриминации на коэффициент усиления усилителя (средняя амплитуда дисперсии на нагрузке ФЭУ R В). Предлагаемый способ изменения порога чувствительности ФЭУ в импульсиом режиме позволяет производить качественный отбор ФЭУ, например, для целей дальнометрии, светолока5ции, импульсной фотометрии и для эксперимен тальных исследований при использовании оптического квантового генератора. Формула изобретения Способ измерения порога чувствительности фотоэлектронного умножителя в импульсном режиме, включающий измерение уровня амплитущюй дискриминации при заданной скорости счета темновых импульсов фотоэлектронного умножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения пороговой чувствительности фотоэлектронного умножителя, измеряют среднюю амплитуду дисперсии порогового сигнала при заданной величине потерь скорости счета, установленных по уровню даскриминации темновых импульсо а порог чувствительности фотоэлектронного 0 умножителя в CBCTOB IX единицах определяют из зависимости . RH 2 а где Мер- значение средней амплитуды дисперсии порогового сигнала, (В); сопротивление анодной нагрузки (Ом); . J - анодная спектральная чуветвитель ность, (А/Вт). Источники информации, принятые во внюдание при экспертизе 1.Ford Я., Jones fl., Oliver C.J,,PikeE.R. The Use of Photomultipliers Tubes for Photon Counting.- The J. of Applied Optics, 1969, V. 8, № lOv p. . 2.Матвеев .В. В., Соколов А. Д. Фотоумножители в сцинтилляционных счетчиках. М., Госатомиздат, 1962, с. 11-17 (прототип).