Способ стробоскопической регистрации формы оптического повторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе

 

СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ФОРМЫ ОПТИЧЕСКОГО ПОВТОРЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА -НА ФОТОЭЛЕКТРОННОМ УМНОЖИТЕЛЕ, при котором оптический сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробиру-ют электронный поток в прикатодной области управляющими электрическими сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электронного сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая лри этом на выходе фотоэлектронного умножителя усиленную в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистрируемого оптического сигнала , оТли чающийся тем, что,с целью уменьшения искажений вое-; стаНавливаемой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии опти (Л ческих помех на входе фотоэлектронного умножителя, стробоскопическую вырезку из электронног9 сигнала фотокатода стробируют в динбдной системе фотоэлектронного умножителя синхронно с ее прохождением по каскадам динодной системы. ел 41 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.„„SU„„1040545

Ж Ф °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 3389550/18-21

° °

22) 25.01.82.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (46) 07.09.83. Бюл. И 33 (72) А.С.Прохоренко и Н.Н.Шавель (71) Научно-исследовательский инсти" тут прикладных физических проблем им. акад. А.Н. Севченко (53) 621.383.292(088.8) (56) -l.Uchida Terno, Minami Shigeo

Janans. Journal of Applied Physics, 1971 10, N 12, р. 1744-1745 °

2. Рутковский И..3., Шавель Н.Н.

Способ стробоскопической регистрации оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе. - "Приборы и техника эксперимента", 1971, Н 6, с. 125-127 (прототип). (54)(57) СПОСОБ СТРОБОСКОПИЧЕСКОИ

РЕГИСТРАЦИИ фОРНЫ ОПТИЧЕСКОГО ПОВТОРЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА .НА фОТОЭЛЕКТРОННОИ УИНОЖИТЕЛЕ, при котором оптический сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробиру-. ют электронный поток в прикатодной

3 @ í 0l J 43/g0; G 01 J 1/42 области управляющими электрическими сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электронного сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая,при этом на выходе фотоэлектронного умножителя усиленную в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанав" ливают по ним и индицнруют форму регистрируемого оптического сиг" нала, о т л и ч а ю. шийся тем, что,с целью уменьшения искажений вос-: станавливаемой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии оптических помех на входе фотоэлектронного умножителя, стробоскопическую вырезку из электронного сигнала фотокатода стробируют в динбдной систе" ме фотоэлектронного умножителя синхронно с ее прохождением по каскадам динодной системы. вторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором опти-. ческий сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробируют электронный поток в прикатодной области управляющими электрическияи сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электронного сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая при этом на выходе фотоэлектронно.го умножителя усиленную.в динодной системе последовательность стробоскопических вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистстробоскопическую вырезку иэ электронного сигнала фотскатода стробируют в динодной системе фотоэлектронного умножителя синхронно с ее прохождением по каскадам динодной системы.

На чертеже представлены временные диаграммы сигналов,. поясняющие предлагаемый способ.

На чертеже обозначены формы оптического сигнала 1, оптических помех 2, электронного сигнала 3 от регистрируемого излучения, электронного сигнала 4 от оптических помех, запирающего управляющего импульса

5 напряжения, стробирующего импульса

6 напряжения, сигнала 7 стробоскопической вырезки, электронного сигнала 8 от оптических помех,стробирующего импульса 9 напряжения, посто- янное напряжение 10 запирания, стробирующего импульса 11 напряжения. запирающее напряжение 12, выходной электронный сигнал 13.

Кроме того, на,чертеже указаны интервалы времен.,пролета электронов через элементы фотоэлектронного умножителя 3t, Dt2, Регистрацию формы оптического повторяющегося сигнала проводят следующим образом.

Через световолоконный жгут на фо" токатод фЭУ подают оптический сигнал 1, который поступает на вход ФЭУ совместно с оптическими помехами 2.

Оптический сигнал и оптические помехи преобразуют на фотокатоде в электронный сигнал, в котором присутствует составляющая от регистрируемого сигнала 3 и от оптических помех 4.

Синхронно с оптическим сигналом на модулятор фототока, расположенный

1 1040

Изобретение относится к фотоэлектронике и может быть использовано при исследовании кине гики процессов, сопровождающихся оптическим излучением, а также при конструировании приборов, предназначенных для регист" рации формы повторяющегося оптического сигнала.

Известен способ стробоскопической регистрации формы оптического по- 0 вторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ), основанный на строфировании электронного потока в динодной системе ФЭУ Pl )

Недостаток известного способа состоит в том, что его временное разрешение ограничено разбросом вре-, рируемого оптического сигнала, мен пролета электронов через фотоэлектронный умножитель и не меньше 10, что не обеспечивает неискаженную регистрацию формы оптического сигнала субнаносекундной длительности.

Наиболее близким к предлагаемому

ПО техническОй сущнОсти является способ стробоскопической регистрации формы оптического повторяющегося сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором оптический сигнал направляют на катод фотоэлектронного умножителя, стробируют электронный поток в прикатодной области управляющими weктрическими сигналами для получения вблизи фотокатода стробоскопической вырезки из электроннога сигнала, смещают во времени управляющие сигналы относительно оптического сигнала, получая при этом на выходе фотоэлектронного умножите- ля усиленную в динодной системе последовательность стробоскопических 40 вырезок, восстанавливают по ним и индицируют форму регистрируемого оптического сигнала (2 ).

Недостатком известного способа являются искажения восстанавливае- 45 мой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии интенсивных оптических помех на входе ФЭУ.

Цель изобретения - уменьшение ис- 50 кажений восстанавливаемой по стробоскопическим вырезкам формы регистрируемого оптического сигнала при наличии оптических помех на входе фотоэлектронного умножителя. 55

Поставленная цель достигается согласно способу стробоскопической регистрации формы оптического по3 10405 вблизи фотокатода, подают запирающий импульс 5 положительной полярности и стробирующий импульс 6 отрицательной полярности, суммарное воздействие которых на электронный сигнал вблизи фотокатода обеспечивает получение сверхкороткой стробо" скопической вырезки из электронного сигнала. Амплитуда стробоскопической вырезки пропорциональна интенсив- 1О ности оптического сигнала в момент .образования вырезки ° Через интервал времени dt, равный времени пролета электронов через входную камеру ФЭУ, на первый диод ФЭУ поступает электронный сигнал 7 стробоскопической вырезки и электронный сигнал 8 от оптических помех, которые вызывают появление вторичных электронов. Между вторым и первым динодами создают потенциальный барьер для вторичных электронов, для чего в момент включения ФЭУ на второй динод подают постоянное отрицательное по отношению к первому диноду напря жение 10. Синхронно с приходом стробоскопической вырезки 7 на первый динод на второй динод подают стробирующий импульс 9 напряжения положи" .тельной полярности, амплитуда которого превышает амплитуду приложенного между вторым и первым динодом отрицательного напряжения 10 и обеспечивает достижение электронами стро= . боскопической вырезки второго динода с последующим умножением на нем дан- З1 ных электронов. Электронный сигнал .

8 от оптических помех 2, поступаю-щий на первый динод ФЭУ не синхронно со временем действия на втором диноде стробирующего импульса 9, не. достигает второго динода и не участвует в процессе умножения. Аналогичную операцию стробирования электрон" ного сигнала фотокатода в динодной системе ФЭУ осуществляют на одном : 45 или нескольких последующих динодах фотоэлектронного умножителя. Для этого через интервал времени Д1 равный времени пролета электронов отпервого до и-го динода, íà n+1 динод подают стробирующий импульс. 11 напряжения положительной полярности, который превышает амплитуду приложенного между (и+1)-ым и и-ым динодом отрицательного напряжения 12 (п=2, 3,...,N-i, где N — число динодов.фЗУ).

В результате такого стробирования электронного сигнала с фотокатода

45 4 в динодной системе ФЭУ на выходе

ФЭУ получают электронный сигнал 13, в котором в 10 -1О раз уменьшена вносящая искажения в регистрируемую

Форму оптимаского сигиала.,1 составляющая от оптических помех-2, от термоэлектронного шума фотокатода и динодов, а также от фотоэмиссии первых динодов. Амплитуда стробоскопических вырезок на выходе ФЭУ пропорциональна интенсивности оптического сигнала в момент образования вырезки в прикатодной области, После

К повторений оптического сигнала на входе ФЭУ (где К - положительное целое число, равное числу накоплений выходного сигнала ФЭУ в каждой точке стробирования, с целью увеличения отношения сигнал/шум } устройством переменной задержки электрических сигналов последовательно смещают во времени стробирующие импульсы 6, 9 и 10 и получают на выходе ФЭУ последовательность электрических сигналов, амплитуда каждого из которых пропорциональна амплитуде оптического сигнала в момент образования стробоско." пической вырезки. Электронными устройствами, подключенными к выходу ФЭУ, обрабатывают выходную последовательность и восстанавливают по ней форму регистрируемого оптического сигнала, которую записывают на двухкоординатном самопишущем потенциомет" ре и индицируют на электронно-лучевом индикаторе.

Использование предлагаемого способа стробоскопической регистрации формы повторяющегося оптического сигнала по сравнению с известным способом повышает точность регистрации формы оптического повторяющегося сигнала при наличии оптичес" ких помех на входе фотодетектора, что достигается путем устранения перегрузки динодной системы;:фототоком от оптических помех практичвс1 ки исключает возможность попадания на выход фотодетектора сигнала . от оптических помех, от термоэмиссии фотокатода и динодов и фотоэмиссии динодов; увеличивает скорость регистрации оптического сигнала, так как на выходе ФЭУ в 10 -10 раз уменьшена амплитуда помехового сигнала, сигнала от.термоэмиссии фотокатода и динодов, а также сигнала от фотоэмиссии динодов, в результате чего время накопления сигнала с вы10405 "5

Составитель Е.Пчелов

Техред C.Èèãóíîàà

Корректор О.Тигар

Редактор С.Юско

Заказ 6940f55 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

1 13С35. Иосква, Ж-35, Раушская наб ., д. 415

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хода ФЭУ с целью увеличения отноше - ния сигнал/шум уменьшено.

Способ позволяет применить аналоговую обрабф)су сигнала на выходе

ФЭУ, что удешевляет и упрощает устройства регистрации па сравнению со случаем применения цифровой абра" ботки сигнала с выхода ФЭУ, расширя- ет динамический диапазон линейной регистрации Формы оптических сигналов, позволяет производить регистрацию оптических сигналов не только в лабораторных, на и в производственных и полевых условиях при дневном осве- щении без применения специальных мер.