Способ измерения фактора шума микроканальной пластины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения сигнал-шум с последующим расчетом фактора шума микроканальной пластины (МКП) в производстве МКП, в частности для использования в приборах ночного видения. Технический результат - возможность контроля шумовых параметров в процессе изготовления МКП на любой полосе частот, уменьшение погрешности измерения и сокращение продолжительности его процесса. Способ включает снятие токового сигнала с люминесцентного экрана с помощью фотоэлектронного умножителя и последующую обработку оцифрованного сигнала. Полученный с фотоэлектронного умножителя токовый сигнал преобразуют в напряжение с помощью нагрузки, по падению напряжения которой регистрируют мгновенные значения с помощью измерительной системы. Полученный аналоговый сигнал преобразуют в цифровой, а обработку оцифрованного сигнала на заданной полосе частот осуществляют в диапазоне от 0 до 25 кГц персональным компьютером с заданным программным обеспечением. В процессе измерения фактора шума определяют среднее значение сигнала и при его изменении на ±10% от среднего значения токового сигнала автоматически проводят повторные измерения. На нагрузке создают падение напряжения, прямо пропорциональное величине светового потока люминесцентного экрана, в течение 40-50 с. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения сигнал-шум с последующим расчетом фактора шума микроканальной пластины (МКП) в производстве МКП, в частности, для использования в приборах ночного видения.

Известен способ измерения отношения сигнал-шум электронно-оптического преобразователя (ЭОП), который является аналоговым, т.к. регистрируется усредненный за время т сигнал, равный постоянной времени измерительного оборудования. Принцип измерения отношения сигнал-шум заключается в измерении значений среднего (сигнал) и среднего квадратического отклонения (шум) электрического сигнала фотоприемника, пропорционального световому потоку на выходе ЭОП, с последующим вычислением их отношения при заданных значениях освещенности на входе ЭОП и площади анализируемого участка входа ЭОП (см. ГОСТ 21815.90.19). В соответствии с ГОСТ 21815.90.19, измерение отношения сигнал-шум происходит в частотном диапазоне 20 Гц.

Недостатками данного способа является длительность процесса измерения сигнала, а также фиксированный частотный диапазон 0-20 Гц.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ измерения фактора шума микроканальной пластины, включающий снятие токового сигнала с люминесцентного экрана с помощью фотоэлектронного умножителя и последующую обработку оцифрованного сигнала программируемым логическим контроллером [см. Honggang Wang, Yujie Du. «Effective Evaluation of the Noise Factorof MicroChannel Plate» Hindawi Publishing Corporation. Advancesin Opto Electronics.Volume 2015.Article ID 781327, 6 pages].

Недостатком прототипа является высокая погрешность измерения и продолжительность его процесса, т.к. не учитываются изменение среднего значения сигнала во времени в процессе измерения и влияние инерционных свойств экрана на результаты измерений, а также фиксированный частотный диапазон 0-10 Гц.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в возможности контроля шумовых параметров в процессе изготовления МКП на любой полосе частот в диапазоне от 0 до 25 кГц, уменьшении погрешности измерения и сокращении продолжительности его процесса.

Решение технического результата достигается тем, что в способе измерения фактора шума микроканальной пластины, включающем снятие токового сигнала с люминесцентного экрана с помощью фотоэлектронного умножителя и последующую обработку оцифрованного сигнала, согласно изобретению, полученный с фотоэлектронного умножителя токовый сигнал преобразуют в напряжение с помощью нагрузки, по падению напряжения которой регистрируют мгновенные значения с помощью измерительной системы, преобразуют полученный аналоговый сигнал в цифровой, а обработку оцифрованного сигнала осуществляют на заданной полосе частот персональным компьютером с заданным программным обеспечением.

Обработку оцифрованного сигнала на заданной полосе частот осуществляют в диапазоне от 0 до 25 кГц.

В процессе измерения фактора шума определяют среднее значение сигнала и при его изменении на ±10% от среднего значения токового сигнала автоматически проводят повторные измерения.

Создают падение напряжения на нагрузке, прямо пропорциональное величине светового потока люминесцентного экрана, в течение 40-50 сек.

Данный способ позволит контролировать шумовые параметры в процессе изготовления МКП на любой полосе частот в диапазоне от 0 до 25 кГц, уменьшить погрешность измерения и сократить его продолжительность.

Сущность способа измерения фактора шума микроканальной пластины поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена общая схема установки измерения фактора шума, на фиг. 2 - диаграммы, последовательно отражающие основные этапы обработки измеряемого сигнала.

Установка состоит из вакуумной камеры 1, в которой размещены: нить накала 2, используемая в качестве источника электронов, система электронной фокусировки 3, коллектор 4, который служит для измерения входного электронного потока, микроканальная пластина 5 и люминесцентный экран 6 для преобразования электронного потока с выходного торца микроканальной пластины 5 в световой. При этом все элементы, кроме коллектора, соединены с источниками напряжения 7, 8, 9, 10.

Люминесцентный экран 6 соединен с фотоэлектронным умножителем 11, который в свою очередь соединен с источником напряжения 12. Установка дополнительно снабжена нагрузкой 13, которая преобразует токовый сигнал с фотоэлектрического умножителя 11 в напряжение, и соединена с измерительной системой 14 с модулем цифровой передачи данных, которые обрабатываются персональным компьютером 15, с заданным программным обеспечением. С помощью системы вакуумной откачки 16 создают давления в вакуумной камере 1.

Способ измерения фактора шума МКП осуществляли следующим образом.

Микроканальную пластину 5 устанавливали между системой электронной фокусировки 3 и люминесцентным экраном 6. Вакуумную камеру 1 откачивали при помощи системы вакуумной откачки 16. При достижении заданного давления в камере 1, порядка 5⋅10-5÷1⋅10-6 мм рт.ст, подавали заданные напряжения при помощи источников напряжения: 7, 8, 9, 10 и 12. Токовый сигнал снимали с люминесцентного экрана 6 при помощи фотоэлектронного умножителя 11. При прохождении токового сигнала через нагрузку 13, создавалось падение напряжения, которое регистрировали измерительной системой 14 с заданной частотой и передавали оцифрованные отсчеты мгновенных значений напряжения в персональный компьютер 15 в течение 40-50 сек. Длительность измерений задавали с учетом частоты дискретизации сигнала измерительной системы 14. На персональном компьютере 15 исключали переменную составляющую сигнала с частотой больше заданной и вычисляли отношение постоянной составляющей сигнала к переменной с учетом инерционности люминесцентного экрана 6.

С помощью заданной программы, полученный набор из N отсчетов (см. фиг. 2а) с учетом частоты дискретизации сигнала разлагали в ряд Фурье путем дискретного преобразования, из него исключали высокочастотные гармоники, а полученный сигнал преобразовывали обратным дискретным преобразованием Фурье (см. фиг. 2б). Затем вычисляли среднее значение сигнала (см. рис. 2в), стандартное отклонение сигнала, т.е. шум (см. фиг. 2г), абсолютные значения шума (см. фиг. 2д), усредненные абсолютные значения шума (см. фиг. 2е).

Для уменьшения погрешности измерений при расчете выходного отношения сигнал шум использовали заранее измеренную длительность послесвечения люминесцентного экрана. Это позволило минимизировать влияние инерционных свойств используемого экрана на измеряемый параметр.

Полученное значение использовали при расчете фактора шума МКП по известной формуле (см. http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5952-8255E.pdf, с.6):

где с/швх - рассчитанное значение с учетом заданного входного тока с нити накала 2,

с/швых - полученное значение.

Использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом контролировать параметры шума в процессе изготовления МКП на любой полосе частот в диапазоне от 0 до 25 кГц, уменьшить погрешность измерения и сократить его продолжительность.

1. Способ измерения фактора шума микроканальной пластины, включающий снятие токового сигнала с люминесцентного экрана с помощью фотоэлектронного умножителя и последующую обработку оцифрованного сигнала, отличающийся тем, что полученный с фотоэлектронного умножителя токовый сигнал преобразуют в напряжение с помощью нагрузки и по падению напряжения регистрируют мгновенные значения с помощью измерительной системы, преобразуют полученный аналоговый сигнал в цифровой и передают оцифрованный сигнал в заданном диапазоне частот для последующей обработки персональным компьютером с заданным программным обеспечением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку оцифрованного сигнала осуществляют в заданном диапазоне частот от 0 до 25 кГц.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе измерения фактора шума определяют среднее значение токового сигнала персональным компьютером с заданным программным обеспечением и при его изменении на ±10% от среднего значения токового сигнала автоматически проводят повторное измерение.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на нагрузке создают падение напряжения, прямо пропорциональное величине светового потока люминесцентного экрана, в течение 40-50 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к технологии изготовления фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих одну или несколько микроканальных пластин (МКП).

Изобретение относится к электровакуумной технике, к технологии изготовления фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих одну или несколько микроканальных пластин (МКП).

Изобретение относится к области электронной техники. Фотоумножитель состоит из стеклянного прозрачного корпуса, сформованного методом вакуумной калибровки из стеклянной трубки диаметром в несколько см.

Изобретение относится к области электронной техники в частности, к фотоэлектронному умножителю (ФЭУ), который используется для регистрации оптического сигнала в широком диапазоне световых потоков без возникновения нелинейных искажений.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции структуры вторично-электронного умножителя, и может быть использовано в масс-спектрометрах времяпролетного типа и для регистрации слабых потоков импульсных заряженных частиц.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения фактора шума микроканальной пластины. Способ включает снятие сигнала со всей площади люминесцентного экрана, который осуществляется в процессе изготовления МКП, регистрацию сигнала каждого импульса с выхода МКП, его усиление и подачу на многоканальный амплитудный анализатор импульсов.

Изобретение относится к области твердотельных умножителей частоты электромагнитного излучения, работающих в гигагерцовом-терагерцовом диапазонах частот. .

Изобретение относится к вакуумной электронике и может быть использовано в клистронах, мощных СВЧ лампах и устройствах защиты от мощных СВЧ импульсов. .

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для регистрации слабых световых сигналов в исследованиях по физике высоких энергий, ядерной физике и может применяться в радиационной медицине, оптике и в других различных технических приложениях.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Предложен фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с массивным (отражающим) фотокатодом и системой фокусирования фотоэлектронов. Внутри вакуумного баллона 1 установлен массивный фотокатод 3 металлическим основанием 4 навстречу входному световому потоку.

Техническое решение относится к вакуумным фотоэлектронным приборам, в которых для усиления фототока используются микроканальные пластины, а более конкретно к узлу крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора.

Изобретение относится к устройствам вакуумной СВЧ-электроники и может быть использовано в устройствах коммутации тока, в смесителях и в других приборах и устройствах силового сектора СВЧ-электроники.

Изобретение относится к области электронной техники и предназначено для использования в разработках и исследованиях конструктивно-технологических методов создания автоэмиссионных сред, в том числе и сред, процесс автоэмиссиии из которых активируется электромагнитным излучением оптического либо радиочастотного диапазонов.

Фотоумножитель может быть использован для регистрации слабых световых сигналов в исследованиях по физике высоких энергий, ядерной физике, в других различных технических приложениях, в том числе и для наблюдения крайне слабых световых сигналов.
Изобретение относится к области электронной техники. Технический результат - расширение в длинноволновую область диапазона спектральной чувствительности к электромагнитному излучению, повышение токовой чувствительности и квантовой эффективности.

Изобретение относится к технике генерации мощных широкополосных электромагнитных импульсов (ЭМИ) субнаносекундного диапазона длительностей и может быть использовано при разработке соответствующих генераторов.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности, к фотоэлектронным приборам, использующим вторичную электронную эмиссию, и может быть использовано в физике высоких энергий, ядерной физике, радиационной медицине.

Изобретение относится к электронике, в частности к конструкциям электронных усилителей (ЭУ) с канальным электронным умножением, и может быть использовано в электронной и радиоэлектронной аппаратуре.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к сцинтилляционным фотоумножителям с высоким амплитудным разрешением. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения сигнал-шум с последующим расчетом фактора шума микроканальной пластины в производстве МКП, в частности для использования в приборах ночного видения. Технический результат - возможность контроля шумовых параметров в процессе изготовления МКП на любой полосе частот, уменьшение погрешности измерения и сокращение продолжительности его процесса. Способ включает снятие токового сигнала с люминесцентного экрана с помощью фотоэлектронного умножителя и последующую обработку оцифрованного сигнала. Полученный с фотоэлектронного умножителя токовый сигнал преобразуют в напряжение с помощью нагрузки, по падению напряжения которой регистрируют мгновенные значения с помощью измерительной системы. Полученный аналоговый сигнал преобразуют в цифровой, а обработку оцифрованного сигнала на заданной полосе частот осуществляют в диапазоне от 0 до 25 кГц персональным компьютером с заданным программным обеспечением. В процессе измерения фактора шума определяют среднее значение сигнала и при его изменении на ±10 от среднего значения токового сигнала автоматически проводят повторные измерения. На нагрузке создают падение напряжения, прямо пропорциональное величине светового потока люминесцентного экрана, в течение 40-50 с. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх