Способ регистрации фотонов фотоэлектронным умножителем
СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ФОТОНОВ ФОТОЭЛЕКТРОННЫМ УМНОЖИТЕЛЕМ; заключающийся в измерении квантовой эффективности фотокатода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектронов, измерении количества электрических импульсов на выходе и подсчете числа фотонов, о тличающийся тем, что, с .целью увеличения диапазона измерений , подают потенциалы на преобразовательный каскад, измеряют коэффициент усиления преобразовательного каскада, определяют эквивалентную квантовую эффективность фотокатода из соотношения f.«l 9fcB С где rjip.K - квантовая .эффективность фотокатода Кцс. - )фициент усиления преобразовательного каскада, а количество фотонов подсчитывают как отношение измеренного количества импульсов на выходе фотоэлектронного умножителя к величине, эквивалентной квантовой эффективности фотока (Л тода . С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„SUÄÄ 1141 (g1)g H 0l J 43/04
А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р» в = р.к Кцс
И вьа Косл
» количество импульсов на выходе ФЭУ при подаче потенциалов ослабления коэффициент ослабления. где М в„
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ CCCP (21) 3601877/21 (22) 06.06.83 (46) 23.12.91. Бюл. N 47 (72) Б.Ф.Цирук и И.А.Петров (53) 621,383(088.8) (56) Патент СЫА Г 3435233; кл. 250-207, опублик. 25.03.69.
Авторское свидетельство СССР
Ь 727054, кл. Н 0-1 1 43/00, 28.12.78. (54)(57) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ФОТОНОВ
ФОТОЭЛЕКТРОННЫМ УИНОЖИТЕЛЕИ, заключающийся в измерении квантовой эффективности фотокатода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектронов, измерении количества электрических импульсов на выходе и подсчете чисЛа Фотонов, о т- л и ч а ю щ и " c я тем, что, с ,целью увеличения диапазона измереИзобретение относится к области электронной техники, в частности к способам регистрации фотонов при помощи фотоэлектронных приборов.
Известен способ регистрации фотонов, падаюших на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), при ко» тором измеряют квантовую эффективность фотокатода, подают потенциалы ослабления на отдельные диноды или группы динодов системы умножения
° с .целью изменения коэффициента умножения, измеряют количество импульсов на выходе фотоэлектронного-умножителя при условии отсутствия-потенциалов, ослабления на динодах и при подаче их, по их отношению опреде,2 ний, подают потенциалы на преобразовательный каскад,. измеряют коэффициент усиления преобразовательного каскада, определяют эквивалентную квантовую эффективность фотокатода из соотношения где q „- квантовая . эффективность
Фотокатода;
Кцс — коэффициент усиления преобразовательного каскада, а количество фотонов подсчитывают как отношение измеренного количества импульсов на выходе фотоэлектронного умножителя к величине, эквивалентной квантовой эффективности фотокатода. ляют коэффициент ослабления, а число.фотонов подсчитывают по формуле
Потейциалы ослабления изменяют.направление между динодвмй, что приводит к попаданию частй вторичных электронов на элементы конструкции фЭУ, а также изменению скоростей электронов попадающих на диноды умножитель1141937 нои системы, Влияющие на I((>B )(! I !!Иен-
ВТОРИЧНОЙ ЭМИССИИ ДИ НОДОН., Недостатком известного способа является малая чувствительнос-rь фотокатода и недостаточный диапазон измерения. так как при увели внии числа фотонов уменьшается соот =.:ение сиг— нал//шум у Фотоэлектронного умножи:e-"üного прибора лз-за попадB.-IMë части электронов на элеме;-и ы конс грукции и изменения коэффициен-га В, ори чной эмис-сии динодов.
Наиболее близк,!"> -!ех!.ичеcк(!! шеНием К ИзооpеТсгИю явля -. |ся СПОСОО
1 1 регистрации Фотонов фотоэлектронным умножителем,. за ключа ющи йся в и змер нии квантовой эффективности фотокатода, подаче потенциалов на систему формирования потока фотоэлектронов, измерении ;(оличества электрическ.гх !им-! пульсов на выходе фотоэлектронного умножителя и подсчете числа Фото!-!ОВ.
В известном ciiQcoG pei истрацNN ФоТОНОВ ПОИ ПОМОЩИ ФОТОЭЛЕК (PQI-IHQ! O ножителя (ФЗ ) подают потенциалы рассеяния на модулирующий электрод сис (-е= мы Формирован!ля потока фотоэлектро !Ов
ОбЕСП ЕЧИ Ва ЮщИЕ ТО!Эможвг!ИЕ I i «а CC eR "
НИЕ СФОКУСИРОВВ ННОГО ПОТОКЭ ФОТОЭ(!ЕК" громов перед и(eiviQI j умноже!-!Ия . д. !У, измеряю-г количес. Зo !.!мпуг:.ь!.ав . Нз ььходе ФЗУ без подачи потенциалов раc— сеяния HIB модулирующий =- леKтрод ! при пОдаче потенц!ла:ÎB рассеяния 0»"
pe)$eBBIoT коэффиц :ент -I pecce I!iB
ИХ ОТ ;, >Ш(ЕН1;IB И ПО .СЧ!г г:Е.:.:!В -!ИС. Q фо"
ФОР,„!У;-,е
1- ае Ь1 и ь„1(, "(Г! г О »; а де ФЗУ пои! Псдаче по--енЦИаЛ(B РаССЕЯ Н1,!Я !Д Мг ,(!» л!!рующий электрод
П !г1 г — КОЭФФИЦИЕНТ P; —.;ССЕЯНИЯ, Не1остатком известногD способа является мала!й диаг!а зон измере1-Iиг! из за н!13 кОЙ чувст Вител bi!Qñ i и фотс катода
Целью изобретения является увеличение диапазона измерений, Цег!ь достигается тем,. --:о в спо" сОбе реГ!лстраЦйи Фотонов Фотоэлектво:.-:ным умнОжителем, заключа!(/! eMcFi В из;-:!ерении квантовой эффе;-.т!лвнос ги фотока :) тода, подаче ГIQTeíöõeëoB на систему формирования потока (ротоэлектронов, измерении количест ре электрических импульсов на Выходе и подсче.ге - лсг!а фотонов, подают потенциалы на преобразовательный каскад, измеряют коэффициент усиления преобразовательного каскада, определяют эквивалентную квантовую эффективность фотокатода из соотношения.
1(г 1 В = " eP, 1( де,1, . — квантовая эффективность ! Р . !
Фотокатода, K«c — коэйфиц(!ент усиления преобра зова тельного каскада, B копичество фотонов подсчитывают квк
ОТНОШЕНИЕ ИЗМЕРЕННОГО КОЛИЧЕСТBB ИМ
Г!УЛЬ СОВ HB ВЫХОДЕ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО умножлтеля к В<-личине эквивалентной ква п овой эффективности фотокатода. пособ регистрации фотонов фотозле сгронным умножителем осуществляют с помощью устройства,, содержащего пэследова тельно расположенные фотока-!
:од, сисгему формирования потока фото з:pKTpOHQB с преобразовательным каскадом, состоящим из последовательно расположенных люминесцентного покры- ия и фотоэмлссионного слоя, находящих=я в оптическом кснтакте,, и cuc-eìó умножения.
На чертеже показано устройство pgw осущгствпения предлагаемого способа..
Устройство содержи Фотоэлектронный у,!!10житель 1., выход которого соедине,; " входом усилителя 2, последов= тельно соединенного с формирователем импульсов 3, счет иком 4, блоком 5 управления работОй устрОйства форм! рователем 6 управляющих напряже: ий, BblxOpbi которого, B cBOI очередь, соединены с фотокатодом 7, злеквЂ,-pQpbi b, люмлнесцентным покрытием 9, фс ОЭМИСС iQHã!ЫМ СЛОЕМ 10 ДОПОЛНИ тельной системой 11 формирования no-oка злекгронов, системой 12 умножеI-ГИЯ .
»пособ регистрации фотонов осуще"iBëBeTcÿ следующим образом.
Перед работой устаройство калибруют с целью Определения соответствия между напряжениями управления на люминесцентном покрытии 9 преобразовательного каскада системы формирования потока фотоэлектронов и вели-!инами эквивалентной квантовой эффективности Фотокатода 7.
Д.!я этого с помощью блока 5 управле-!Ия раоотой устройства через формирователь 6 на эпектрод 8 систе 1141937 мы формирования потока фотоэлектронов подают напряжения,. при которых фотоэлектроны с фотокатода 7 фокусируются на люминесцентном покры5 тии 9, на которое подают максимально допустимое рабочее напряжение U<, а на фотокатод проецируют световой поток такой величины; чтобы в цепи фотокатод-люминесцентное покрытие протекал минимальный ток ?<. Измеряют ток до преобразовательного каскада I<, измеряют ток после преобразовательного каскада Ig.. Определяют квантовую эффективность фотокатода 1 Для этого режима опреР!Ч деляют коэффициент усиления преобразовательного каскада K 20 товую эффективность фотокатода „z для этого режима по формуле 1 ьых< 25 И 1Р <.. э Ва Если количество импульсов на выходе ФЭУ Иных < превышает 10 в се6 кунду, то с помощью блока 5 управлеЗО ния через формирователь О управляющих напряжений на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада системы формирования потока фотоэлектронов подают напряжения относитель" но фотокатода Uq и анализируют число импульсов N „, регистрируемых счетчиком 4 в единицу времени. Если количество импульсов в секунду Ф не превышает 10<, то число фотонов подсчитывают по формуле 40 1выха 1Р " Если количество импульсов в секунду N превышает 10 в секунду, вы 2 то на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада подают управляющее напряиение 0 . Если при этом количество в секунду И аь,х в не превышает 1О, то число фотонов опре6 деляют по формуле Ъмх ° e,ú Предлагаемым,. способом можно регистрировать число фотонов от единиц в секунду до максимального количе 5 ства для фотокатода фотоэлектронного умножительного прибора. "11-» э в= < р 1< чс Увеличивают световой поток на фотокатоде 7 в 10 раз..При этом ток фотокатода 7 увеличится тоже в 10 раз Ка люминесцентное покрытие 9 подают напряжение относительно Фотокатодд U такой величины, чтобы ток после преобраовательного каскада не изме1 нял своей величины и был равен I< „ Вычисляют коэффициент усиления преобразовательного каскада К ус по Формуле Ig К = — — = 0,1Кч,< 10I „ опредегяют эквивалентную эффективность фотокатода ) „э„в2 для этого режима по формуле $ р g,э ву= 1р.к. Kцс g = g Р„,1 цс< 0 1К По такой методике определяют напряжения между фотокатодом 7 и люминесцентным покрытием 9 во всемдиа-. пазоне рабочих токов с Фотокатода 7, при этом величина тока на выходе I преобразовательного каскада Т<, подлерживается постоянной, т.е. управляющим напряжениям U<, Ug, U g и т.д. соответствуют эквивалентные кванто° вые эффективности соответственно "} р.к,э вл 1р.<, эквл р.v. дкв. ь и т.д. Соотношения между ними g х, э в.e )q x.э в = 10 и. < 10 1Р,v. а в.и В рабочем режиме для подсчета количества фотонов, падающих на фотокатод 7 фотоэлектронного умножителя 1, с помощью блока 5 управления работой устройства подают через формирователь 6 управляющих напряжений на люминесцентное покрытие 9 преобразовательного каскада напряжение Uq, определенное при калибровке. Блок 5 управления анализирует количество импульсов, поступающих с выхода ФЭУ1 через усилитель 2, 4Ьрмирователь импульсов 3 на вход счетчика 4. Если число импульсов, ре гистрируемое счетчиком 4, Н ><< сравнимо с максимальным значением, определяемым полосой пропускания фотоэлектронного умножителя, и составляет, например, 10 в секунду, то 6 число фотонов подсчитывают по формуле 1141937 Составитель Техред Л.Олидцьк: Корректор А .Обручар Редактор О.Юркова Заказ 4670 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101
