Фоторегистратор для счета фотонов

 

Использование: устройство предназначено для регистрации слабых оптических излучений методом счета фотонов и может быть использовано в спектральном анализе, астрономии, биофизике. Сущность изобретения: в устройство, содержащее лавинный фотодиод(ЛФД)с гасящим резистором, усилитель и источник питания, иведены интенсиметр, усилитель рассогласования, устройство фиксации напряжения, схема суммирования напряжения, управляемый генератор приращения напряжения, гене ратор калибровочных интервалов. Источник питания выполнен управляемым. Генератор калибровочных интервалов периодически задает интервалы циклов калибро и и управляет генератором приращения напряжения и устройством фиксации напряжения. При этом происходит подстройка напряжения питания ЛФД по частоте темновых импульсов . В конце цикла калибровки фиксируется установившееся напряжение питания и устройство переходит в режим измерения. 1 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tsi>s G 01 J 1/44

16А 4| 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886975/25 (22) 04,12.90 (46) 23,10.92. Бюл. М 39 (71) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) И, P. Гула кое, С. В. Хол о нды ре в и

О,E.Шаблинский (56) Полупроводниковые фотоприемники; ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазон спектра (И.Д.Анисимова, И.M. Викулин, Ф.А.3аитов, Ш.Д,Курамашев; под ред, В.И.Стасеева. — M,. Радио и связь, 1984, с, 139 — 140.

Jngerson Т.E, Keamey R,l., Coulter R,L.

photon counting with photodiodes, аррИЫ

Optics, 1983, v 22, |чг 13, 2013 — 2018. (54) ФОТОРЕГИСТРАТОР ДЛЯ СЧЕТА ФОТОНОВ (57) Использование: устройство предназначено для регистрации слабых оптических излучений методом счета фотонов и может

Изобретение относится к фотометрии, а именно к устройствам для регистрации слабых оптических излучений путем фотоэлектрического преобразования светового излучения в последовательность одноэлектронных импульсов и может быть использовано в спектральном анализе, астрономии, биофизике и т.д.

Известны устройства, содержащие лавинный фотодиод (ЛФД), работающий в области пропорциональности умножения, подключенный первым выводом к источнику напряжения, а вторым — ко входу усилителя тока. Недостатком этих устройств является невысокая чувствительность.

„„ЯЦ „„1770773 А1 быть использовано в спектральном анализе, астрономии, биофизике. Сущность изобретения: в устройство, содержащее лавинный фотодиод(ЛФД) с гасящим резистором, усилитель и источник питания, введены интенсиметр, усилитель рассогласования. устройство фиксации напряжения. схема суммирования напряжения, управляемый генератор приращения напряжения, генсратор калибровочных интервалов. Источник питания выполнен управляемым. Генератор калибровочных интервалов периодически задает интервалы циклов калибровки и управляет генератором приращения напряжения и устройством фиксации напряжения.

При этом происходит подстройка напряжения питания ЛФД по частоте темновых импульсов, В конце цикла калибоовки фиксируется установившееся напряжение питания и устройс-,во переходит в режим измерения. 1 ил.

Наиболее близким к изобретению является фоторегистратор для счета фо.она, ссдержащий ЛФД, работающий в области микроплазменного пробоя. подключенный первым выводом к источнику напряжения, а вторым — ко входу усилителя тока. Недостатком этих устройств является невысокая чувствительность.

Наиболее близким к изобретению является фоторегистратор для счета фотона, содержащий ЛФД, работающий в области микроплазменного пробоя, полклн>ченный первым выводом к источнику напряжения через резистор гашения лавины, э вторым— ко входу усилителя импульсов тока. Вследствие технологических особенностей иэго1770773 товления ЛФД, площадь их чувствительного элемента невелика, Недостатком данного устройства является нестабильность рабочей точки ЛФД, что приводит к снижению точности измерений.

Цель изобретения — повышение точности

Поставленная цель достигается тем, что в фоторегистраторе для счета фотонов, содержащем ЛФД, работающий в области микроплазменного пробоя, подключенный первым выводом ко входу усилителя тока микроплазменных импульсов, а вторым выводом через резистор гашения лавины —. к выходу источника питания, источник питания выполнен управляемым, и в устройство дополнительно введены интенсиметр, усилитель сигнала рассогласования, устройство фиксации напряжения, схема суммирования напряжения, управляемый генератор приращения напряжения и генератор калибровочных интервалов. при этом выход усилителя тока микроплазменных импульсов подключен через интенсиметр к инвертирующему входу усилителя сигнала рассогласования, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, выход усилителя сигнала рассогласования через устройство фиксации напряжения подключен к первому входу схемы суммирования напряжения, второй вход которой соединен с выходом управляемого генератора приращения напряжения, вход которого подключен к первому выходу генератора калибровочных интервалов, второй выход генератора калибровочных интервалов соединен с управляющим входом устройства фиксации напряжения, выход схемы суммирования напряжения подключен к управляющему входу источника питания, а выход усилителя тока микроплазменных импульсов и первый выход генератора калибровочных интервалов является выходами фоторегистратора, На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство содержит ЛФД 1 с гасящим резистором, усилитель 2 тока микроплазменных импульсов, управляемый источник

3 питания, интенсиметр 4, усилитель 5 сигнала рассогласования, устройство 6 фиксации напряжения, схему 7 суммирования напряжения, управляемый генератор 8 приращения напряжения, генератор 9 калибровочных интервалов.

Выход усилителя 2 тока микроплазменных импульсов подключен через интенсиметр 4 к инвертирующему входу усилителя

5 сигнала рассогласования, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения. выход усилителя 5 через устройство 6 фиксации напряжения подключен к первому входу схемы 7 сумми5 рования напряжения, второй вход которой соединен с выходом управляемого генератора 8 приращения напряжения, вход которого подключен к первому выходу генератора 9 калибровочных интервалов, 10 второй выход которого соединен с управляющим входом устройства 6 фиксации напряжения, выход схемы 7 .суммирования напряжения подключен к управляющему входу источника 3 питания, а выход усили15 теля 2 тока и первый выход генератора 9 являются выходами фоторегистратора.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 калибровочных интервалов

20 периодически задает прямоугольными импульсами, поступающими на управляемый генератор 8 приращения напряжения, дли-. тельность подачи на ЛФД 1 импульсов перенапряжения. B результате подачи

25 повышенного напряжения рабочая точка

ЛФД смещается в область сильной зависимости скорости счета темновых микроплазменных импульсов от напряжения питания, Приращение напряжения выбирается таким

30 образом, чтобы в смещенной точке выполнялось соотношение Л и» ll, где пп,— максимальная скорость счета импульсов в рабочей (несмещенная рабочая точка) области, 35 Ь n — изменение скорости счета в смещенной рабочей точке при дополнительном к смещающему приращению напряжения Ж3. Ь U — максимально допустимая нестабильность рабочего напряжения.

40 В режиме поданного повышенного напряжения скорость счета импульсов на выходе усилителя 2 преобразуется интенсиметром 4 в аналоговый сигнал и подается на инвертирующий вход усилителя 5 рассогла45 сования, На неинвертирующий вход подается опорное напряжения 0оп; Выходное напряжение усилителя 5 рассогласования через устройство 6 фиксации напряжения и схему 7 суммирования подается на управля50 емый источник 3 питания. После начала калибровочного цикла за счет замкнутого кольца отрицательной обратной связи устанавливается некоторое определенное питающее напряжения на ЛФД, 3а счет

55 изменения Upn питающее напряжение в цикле калибровки подбирается таким образом, чтобы оно превышало рабочее напряжение ровно на величину приращения, генерируемого генератором 8. В конце цик1770773

Составитель Ю.Гринева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.8орович

Редактор Т.Иванова

Заказ 3733 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 1С1 ла калибровки по сигналу генератора 9 калибровочных интервалов в устройстве 6 фиксируется выходное напряжение, управляемый генератор 8 приращения напряжения выключается и в результате на ЛФД 1 поступает напряжение близкое к рабочему.

B промежутке времени до следующего калибровочного цикла проводятся основные измерения.

Формула изобретения

Фоторегистратор для счета фотонов, содержащий лавинный фотодиод, работающий в области микроплазменного пробоя, подключенный первым выводом к входу усилителя тока микроплазменных импульсов, а вторым выводом через регистр гашения лавины — к выходу источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, источник питания выполнен управляемым, а в устройство дополнительно введены интенсиметр, усилитель сигнала рассогласования, устройство фиксации напряжения, схема суммирования напряжения, управляемый генератор приращения напряжения и генератор калибровочных интервалов, при этом выход усилителя тока микроплаэменных импульсов подключен через интенсиметр к инвер5 тирующему входу усилителя сигнала рассогласования, к неин вертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, выход усилителя сигнала рассогласования через устройство фиксации

10 напряжения подключен к первому входу схемы суммирования напряжения, второй вход которой соединен с выходом управляемого генератора приращения напряжения, вход которого подключен к. первому

15 выходу генератора калибровочных интервалов, второй выход генератора калибровочных интервалов соединен с управляющим входом устройства фиксации напряжения, выход схемы суммирования напряжения

20 подключен к управляющему входу источника питания, а выход усилителя тока микроплазменных импульсов и первый выход генератора калибровочных интервалов являются выходами фоторегистратора.