Устройство для изменения коэффициентаумножения фотоэлектронного умножителя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©РСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1807407 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 19. 10. 78 (21) 2678014/18-25 (51)М. Кл 3 с присоединением заявки ЙоH 01 J 40/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 2 3. 02. 8Яюллетеиь 89 7

Дата опубликования описания 23. 02. 81 (53) УДК б 21. 378. 4. .539. 1. 074 (088. 8)1

{72) Авторы изобретения

В. В. Василевский, В. И. Ликсонов и С. Л. (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УМНОЖЕНИЯ

ФОТОЭЛЕКТРОННОГО УМНОЖИТЕЛЯ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в детекторах излучений, samoaненных с применением сильноточных фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и регистрирукщих слабый полезный сигнал, следующий за мощной помехой.

Йзвестны устройства, состоящие из электровакуумных приборов, конденсаторов и резисторов, подсоединенных к клеммам неравномерного делителя напряжения ФЭУ и к динодам, отсоединеиным от делителя, позволяющие изменить коэффициент умножения

ФЭУ, меняя напряжение на этих ди- 1$ нодах Е11

Однако зти устройства имеют большое время выхода ФЭУ на максималь" ный коэффициент умножения после запуска и недостаточную контрастность 20 (отношение максимального коэффициента умножения к минимальному). Это не позволяет регистрировать полезный сигнал, следующий через несколько наносекунд за мощной помехой (отно- шение сигнал/помеха 10 - 10 ), так

4 как помеха вызывает большой тск на последних динодах ФЭУ, который разряжает конденсаторы, поддерживакщие потенциал этих динодов, и ФЭУ теряет 30 чувствительность на время восстановления поддерживающих потенциалов (сотни мкс).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изменения коэффициента умножения ФЭУ, содержащее схему питания, сильноточный фотоэлектронный умножнтель с неравномерным делителем напряжения, два электронных ключа, подающих ускоряющие потенциалы иа два динода ФЭУ, неподсоединенныХ к штатным клеммам делителя напряжения, но подсоединенных через высокоомное сопротивление к последующим динодам. Это высокоомное сопротивление служит коллекторным сопротивлением ключа, состоящего из быстродействующих тиристоров, конденсаторов и резисторов и подсоединенного к клеммам неравномерного делителя (2).

Существенным недостатком устройства является большое время выхода

ФЭУ на максимальный коэффициент умножения после запуска устройства и небольшая контрастность ФЭУ. Большое время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения определяется коммутационными характеристиками ти807407 ристоров (L, 10-20 нс), использовкл ванных в схеме электронного ключа .и неодновременностью запуска. ключей.

Небольшая контрастность вызвана положительным ускоряющим напряжением между динодом, по которому происходит регулировка коэффициента умноже-, ния, и последующим динодом в режиме минимального коэффициента умножения, и последующим динодом в режиме минимального коэффициента умножения.

Контрастность определяется тепловым коллекторным током тиристора через коллекторное сопротивление ключа. Заметим, что контрастность можно увеличить простым количественным увеличением числа динодов, по которым происходит регулировка коэффициента умножения (соответственно число ключей) . Однако в этом случае существенно увеличивается также и время выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения (50-100 нс)..

Цель изобретения — уменьшение времени выхода ФЭУ на максимальный коэффициент умножения и увеличение контрастности.

Для достижения укаэанной цели три электронных ключа выполнены на лавинных транзисторах и подсоединены к клеммам неравномерного делите.ля схемы питания ФЭУ, имеющим потенциал меньше потенциала штатных клемм, .а хронирующие конденсаторы подключены между эмиттером и коллектором транзисторов, открывающихся от одного запускающего импульса: напряжения, развязанного от делителя напряжения конденсаторами.

Использбвание транзисторов, работающих в лавинном режиме, позволяет существенно улучшить коммутационные характеристики электронных ключей Св 1-2 нс ;. неодновременность запуска 1-3 нс). Это дает возможность регулировать коэффициент умножения ФЭУ по его трем динодам и существенно повысить его контрастность с одновременным уменьшением времени выхода на максимальный коэффициент умножения.

На,чертеже представлена электрическая схема устройства, Устройство содержит. три одинаковых электронных ключа 1, выполненных на лавинных транзисторах 2 и 3. Электройные ключи подключены к неравноMegHoMy делителю напряжения ФЭУ. К коллекторному сопротивлению 4 подсоединены диноды 5, по которым происходит регулировка коэффициента умножения.ФЭУ. Конденсатор б, служащий хронирующим элементом, подключен к коллектору транзистора 2 и эмиттеру транзистора 3,соединенному с клеммой. неравномерного делителя. Потенциал конденсатора б меньше потенциала ди. нода,по которому происходит регулировка чувствительности. Ключи открыва-, Формула изобретения

Устройство для изменения коэффициента умножения фотоэлектронного умножителя, содержащее сильноточный фотоэлектронный умножитель с неравномерным делителем напряжения, схему питания и электронные ключи, подающие ускоряющие потенциалы на диноды

ЬО

65 ются от положительного импульса на-пряжения,подаваемого в базу транзис-. торов 3 через делитель, подбором со— противлений которого регулируется од-: новременность появления напряжения на динодах (запуска ключей ) . В отсутствии запускающего импульса транзисторы 2 и 3 заперты, и динод 5 через коллекторное сопротивление 4 заряжается почти до потенциала последующего динода. Небольшое положительное ускоряющее напряжение между этими динодами обусловлено наличием теплового тока транзисторов и определяет коэффициент умножения

ФЭУ в режиме минимального коэффици15 ента умножения. при подаче запускающего импульса транзисторы открываются, напряжение на динодах 5 становится равно номинальному, и ФЭУ выходит на режим максимального коэффициента

2О умножения.

Известно, например, что в условиях работы импульсных термоядерных установок нейтронному излучению предшествует мощное тормозное рентгеновское излучение, причем временной интервал между ними составляет не более 20-50 нс. В этом случае для измерения энергии нейтронов времяпролетным методом приходится помещать детекторы в свинцовые контейнеры с толстыми стенками для защиты от воздействия жесткого рентгеновского излучения на синтиллятор. Это приводит к искажению формы нейтронного сигнала: Детектор с предложенным устройством регулировки коэффициента умножения ФЭУ дает воэможность регистрировать неискаженный нейтронный импульс, а также может быть ис(пользован для регистрации мягкого

4р рентгеновского излучения плазмы, образуемой при обжатии мишени с помощью сильноточных релятивистских электронных пучков непосредственно после окончания тормозного рентге45 новского излучения

Изобретение позволяет изменятв кОэффициент умножения ФЭУ в 4 ° 104 раэ с быстродействием 5 нс. Время, в течение которого ФЭУ имеет максимальный

5О коэффицент умножения, равно 10 мкс.

Это дает возможность регистрировать слабые импульсы излучений, следующие в Интервале от 5 нс до 10 мкс после .помехи, превышающей полезный сигнал в 4 ° 10 В раз.

807407

ФЭУ, неподсоединенные к штатным клеммам делителя напряжения, но подсоединенные через высокоомное коллекторное сопротивление ключей к последующим динодам, о т л и ч а ю щ.ее с я тем, что, с целью уменьшения времени выхода фотоэлектронного умножителя на максимальный коэффициент умножения и увеличения контрастности, три электронных ключа выполнены на лавинных транзисторах и подсоединены к клеммам неравномерного делителя схемы питания фотоэлектронного умножителя, имекщим потенциал меньше потенциала штатных клемм, а хронирующие конденсаторы подключены между коллектором и эмиттером транзис-li торов, открывающихся от одного запускающего импульса напряжения, развязанного от делителя напряжения конденсаторами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Ке11 e r К.В., R. S. 1., Ga ted

neutron detector, 9 35,- р. 1360,;

1964..

2. Ramirez Э. J., Kruse L. W.

Gated scintillator-photomultiplier

neutron detector for time-of-f liqhtl

neasurements in the presence of. a-—

stronq x-ray GackrounЬ, R.5. I, ч. 47, 9 7, р. 832, 1976 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 303у80

Тираж 795 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4