Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя

 

Изобретение относится к электронным методам ядерной физики, в частности к экспериментам, требующим регистрации слабых световых потоков. Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) заключается в следующем. Освещают фотокатод с помощью импульсного источника света, например светоизлучаклцего диода со световым импульсом длительностью -./10 не. После каждой световой вспышки измеряют заряд импульса на выходе ФЭУ. Затем находят коэффициент усиления динодной системы по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ позволяет упростить процесс измерения „ и обработку результатов измерения S импульсов на выходе ФЭУ. 2 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 01 J 43/00

ИЕ6633И

PQEHTh0- Ы Ъ%йИ

БХБЛ1О CEi- А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4139570/24-21 (22) 27. 10. 87 (46) 07. 12. 88. Бюл. У 45 (71) Московский инженерно-физический институт (72) В.М.Айнутдинов, В.Г.Алалыкин и И.А.Данильченко (53) 621.385.832(088.8) (56) Соболева Н.А., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы.-М.: Высшая школа, 1974, с. 222-223.

Перцев А.Н., ПТЭ, 1964, N 3, с. 132. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

УСИЛЕНИЯ ДИНОДНОИ СИСТЕМЫ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО УМНОЖИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электронным методам ядерной физики, в част„„SU„„1443051 а 1 ности к экспериментам, требующим регистрации слабых световых потоков.

Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) заключается в следующем. Освещают фотокатод с помощью импульсного источника света, например светоизлучающего диода со световым импульсом длительностью 10 нс.

После каждой световой вспышки измеряют заряд импульса на выходе ФЭУ. Затем находят коэффициент усиления динодной системы по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ позволяет упростить процесс измерения и обработку результатов измерения Ж импульсов на выходе ФЭУ. 2 ил., 1 табл.

1443051.о п и! (3) -м

-м N

=e -- >

N! (1) P(N) — С"„(К 1) "(1-К )" "=

Р(пй) - Хе

N=n

Тип ФЭУ ФЭУ-49 ФЭУ-125 ФЭУ-139 ФЭУ-110 ФЗУ-143-3 д „0,80 0,82 0,76 О, 76 0,74

Изобретение относится к электронным методам ядерной физики и может быть использовано в научных исследованиях с применением фотоумножителей (ФЭУ), в том числе в космофизике, 5 ускорительной технике, в экспериментах, требующих регистрации слабых световых потоков.

Целью изобретения является упрощение способа измерения коэффициента усиления динодной системы за счет предварительного введения дополнительного параметра для данного типа ФЭУ.

На фиг. 1 приведена гистограмма числа ФЭУ по параметру У„ для ФЭУ-49; на фиг. 2 — график зависимости параметра O, от напряжения питания ФЭУ (v„„,9, Число попадающих на фотокатод фотонов N описывается распределением

Пуассона: а процесс выбивания и электронов из фотокатода и их фокусировка на 1-й диод описываются биномиальным распределением

Р(п) = С g Р q ", (2) 30 где Р К, q = 1-Р; коэффициент фокусировки фотоэлектронов в динодную систему.

С учетом (i) и (2) определяют

P(n,N) — вероятность попадания и фотоэлектронов на 1-й диод при облучении

35 фотокатода в среднем N фотонами

Поскольку отношение — не зависит

50 от интенсивности подсветки фотокатода, выбор интенсивности регламентируется только диапазоном регистри- . руемой электроники и снимается необходимость контроля стабильности источника излучения. Кроме того, при работе с многоэлектронной подсветкой не возникает проблемы измерения и идентификации малых зарядов, иницииТаким образом„ распределение

P(n,N) является распределением Пуассона со средним и = Й К.

Так как фотоэлектрбнный умножитель (ФЭУ) является линейным преобразователем числа фотонов в заряд, то справедливы следующие выражения:

„=n Q,, (4)

Q„-= и ф (5)

D„=nD, (6) где Р „ и D - дисперсии распределений зарядов импульсов Q „и Q,, измеренных на выходе ФЭУ при попадании в динодную систему соответственно п и одного фотоэлектрона.

Распределение Q --„ является суммой. распределений Q „ с весами Р(п,N) . Поэтому согласно теореме о дисперсии суммы распределений с различными средними значениями имеем

0„= P(n,N) LD q + (n-n) Q, 3=

= nD „+ Q, (n — n ) = n(D, + Q ). (7)

Разделив выражение (7) на (5) и учитывая, что коэффициент усиления

N = «Q, приходим к формуле И = †-- х е Q e

1 х — —.

1+ г1

Существенно, что величина d,для фотоумножителей одного и того же типа варьируется от ФЭУ к ФЭУ в незначительных.пределах (фиг. 1) и слабо зависит от напряжения питания ФЗУ (фиг. 2). Значения параметра d, для различных типов фотоумножителей приведены в таблице для делителей. руемых одним фотоэ лектр оном, что существенно упрощает процедуру обработки информации и снижает уровень требований к электронике.

Пример способа измерения коэффициента усиления ФЭУ-49Б.

Фотокатод освещают с помощью импульсного источника света, например светоизлучающего диода со световым импульсом длительностью примерно 10 нс

1443051

25

07

1 и числом фотонов N > — (где К

К средний квантовый выход фотокатода).

После каждой световой вспышки измеряют заряд импульса на выходе ФЭУ.

Таким образом, повторяют m измерений, например, ш = 104. Затем вычисляют средний заряд и дисперсию измеренного спектра, например

Q = 5,0-10 Кп;

D = 1,0 10 Кл .

Эти значения и значение д,, взятое из таблицы, например d,= 0,80, подставляют в формулу для вычисления коэффициента усилия:

М= — — — -=7610

Р 1

Q-е 1 + d<

Предлагаемый способ упрощает процесс измерения и обработку результатов измерения импульсов на выходе ФЭУ и наиболее эффективно может быть использован для калибровки и контроля стабильности фотоумножителей, работающих в многоканальных спектрометрических установках с большим числом

ФЭУ.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента усиления динодной системы фотоэлектронного умножителя, включающий освещение фотокатода импульсным источни ком света, измерение зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя

5 .. и вычисление коэффициента усиления, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, освещение фотокатода производят многофотонными

10 вспышками, измеряют спектр зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя, а коэффициент усиления М динодной системы вычисляют по формуле

D 1

15 q 1,Р где e — заряд электрона, Кл;

Q — среднее значение заряда на выходе фотоэлектронного умножителя, Кл;

D — дисперсия спектра зарядов,Кл, сР, — константа, зависящая от типа фотоэлектронного умножителя и определяемая, как

Ф

Ф где D — дисперсия спект1 ра зарядов на выходе фотоэлектронного умножителя, инициируемых одним фотоэлектроном Кл2

Q — среднее значение заряда на выходе фотоэлектронного умножителя, Кл.

1443051

02

0 1,2

Редактор А.Шандор

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Заказ 6389/48

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород„ ул. Проектная, 4

8g

Составитель В.Белоконь

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар