Счетчик фотонов

 

Изобретение относится к измерениям и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии и др. Цель изобретения - повышение точности напряжения. Счетчик фотонов содержит последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство и электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, триггер режима и адресный счетчик. При этом выход схемы синхронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выход - к входному регистру ЭВМ. В УСТРОЙСТВО ВВЕДЕНЫ ДВОИЧНЫЙ N - РАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК И РЕГИСТР ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ (АДРЕСА), ПРИЧЕМ ВЫХОД ДИСКРИМИНАТОРА ОДНОЭЛЕКТРОННЫХ ИМПУЛЬСОВ ПОДКЛЮЧЕН К СЧЕТНОМУ ВХОДУ ДВОИЧНОГО N - РАЗРЯДНОГО СЧЕТЧИКА, ЕГО ВЫХОД ПЕРЕПОЛНЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕН К ВХОДУ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИСТРА ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ И ВТОРОМУ ВХОДУ ОЗУ, адресные входы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хранения данных, его выходы данных подключены к адресным входам ОЗУ. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ i SSO356 (59 4 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4407272/31-25 (22) 11.03.88 (46) 07.11.89. Бюл. и 41 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения "Оптика"

СО АН СССР (72) В.Л. Правдин, В.Д. Шелевой и К,Д. Шелевой (53) 621..383 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1350509, кл. G 01 J 1/44, 1986.

Авторское свидетельство СССР

У 1078259, кл. С 01 J 1/44, 1983., (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ (57) Изобретение относится к измерениям и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии и др. Цель изобретения — повышение точности измерений. Счетчик фотонов содержит последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство и электронно-вычислительную машину (3BM), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, триггер режима и адресный счетчик. При этом выход схемы синИзобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, космичес° ких исследованиях, спектроскопии, химии и др. хронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр 3ВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выход — к входному регистру

3ВМ. В устройство введены двоичный .

N-разрядный счетчик и регистр временного хранения данных (адреса),причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу двоичного И-разрядного счетчика, его выход переполнения подключен к входу управления регистра временного хранения данных и второму входу ОЗУ, адресные входы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хранения данных, его выходы данных подключены к адресным входам ОЗУ. 1 ил.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема счетчика фотонов.

Счетчик содержит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 1, дискриминатор 2

1520356 одноэлектронньм импульсов, N-разряд-, ный счетчик 3, регистр 4 временного хранения данных (адреса), оперативное запоминающее устройство 5, схему

6 синхронизации, управляемый тактовый генератор 7, адресный счетчик 8, триггер 9 режима, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 10.

ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2 одноэлектронных импульсов, выход которого подключен к счетному входу N-разрядного счетчика 3, выход

N-разрядного счетчика 3 подключен к

: входу управления регистра 4 времен.ного хранения данных (адреса) и пер1 вому входу управления оперативного запоминающего устройства 5, вход данных которого подключен к шине питания, а выход данных " к входному регистру ЭВМ 10, выход схемы 6 син1 хронизации подключен к первым входам управляемого тактового генератора 7 и триггера 9 режима, выход управляемого тактового генератора 7 подключен 25 к первому входу адресного счетчика 8, адресные выходы которого подключены к входам данных регистра 4 временного хранения. данных и.входному регистру

ЭВИ 10, выходной регистр ЭВМ 10 подключен к второму входу адресного счетчика 8, .управляющий выход которого подключен к второму входу триггера

9 режима, выход которого подключен к второму входу управления оперативного запоминающего устройства 5 и второму входу управляемого тактового генератора 7.

Счетчик работает следующим образом.

Управляемый тактовый генератор 7

40 запускается сигналом с выхода триггера 9 режима, который управляется импульсом с выхода схемы 6 синхронизации. Этим импульсом определяется начало цикла записи входных одноэлек:тронных импульсов. Триггером 9 режима оперативное запоминающее устройство

5 устанавливается в режим "Запись", а управляемый тактовый генератор 7— в рем генерац так.,овых импульсов. 50 Период их определяет пространственное разрешение регистрируемого физического параметра в соответствии с формулой Qt < +Т/2, где At — временное разрешение; Т вЂ” период тактовых импульсов. Тактовые импульсы поступают на первый вход адресного счетчика 8

I и обеспечивают адресацию к ячейкам оперативного зацоминающего устройства 5. Поток сигнальных и шумовых импульсов с ФЭУ 1 поступает на дискриминатор 2 одноэлектронных импульсов, где происходит выделение одноэлектронных импульсов, а шумовые подавляются. Одноэлектронные ймпульсы поступают на N-разрядный счетчик

3 и изменяют его состояние. При переполнении N-разрядного счетчика 3 сигнал с его выхода поступает на вход регистра 4 временного хранения данных и первый вход управления оперативного запоминающего устройства

5. Передним фронтом этого сигнала состояние адресного счетчика 8, определяющее момент переполнения

N-разрядного счетчика 3, фиксируется в регистре 4, а .по заднему фронту этого сигнала в соответствии с адресом, зафиксированным в регистре 4, в ячейку оперативного запоминающего устройства 5 записывается "метка"единица. Указанная "метка" информирует о том,.что в данный момент времени относительно импульса схемы 6 синхронизации, определяемый как и >< Т, где n †. число тактовых импульсов (состояние адресного счетчика 8), произошло переполнение N-разрядного счетчика 3. Таким образом, в оперативном запоминающем устройстве 5 создается последовательность адресуемых

"метoic" событий — nepеполнения

И-разрядного счетчика 3. После прохождения всех возможных состояний адресного счетчика 8 с его выхода генерируется сигнал окончания режима счета, по которому триггер 9 режима запрещает работу управляемого тактового генератора 7 и переводит оперативное запоминающее устройство 5 в режим "Чтение". При этом состояние его ячеек памяти считывается управляющими импульсами с ЭВМ 10, поступающими на второй вход адресного счетчика 8, в оперативное запоминающее устройство ЭВМ 10. Положение единиц - "меток" во времени определяется состоянием адресного счетчика 8, которое тоже считывается в ЭВМ 10. Если в Ос+1)-и разряде читаемого слова нуль, то в ячейке с адресом "k" читаемой иэ оперативного запоминающего устройства 5 в оперативное запоминающее устройство

ЭВМ информации в цикле записи не зарегистрировано. Если же в (k+1)-м

5 15203 разряде единица, то в этом случае к ячейке оперативного запоминающего устройства ЭВМ с адресом "k" прибавляется число N, где N — разрядность счетчика 3. 5

Следующий импульс с выхода схемы

6 синхронизации устанавливает триггер

9 режима снова в режим "Запись" и разрешает работу тактового генератора

7. Цикл регистрации повторяется. Зарегистрированные в цикле регистрации моменты переполнения N-разрядного счетчика 3 в режиме "Чтение" передаются в ЭВМ, причем происходит накопление информации путем прибавления числа N в ячейках оперативного запоминающего устройства ЭВМ 10 с теми адресами, в которых быпи "метки".

Многократное повторение этого процесса ведет к накоплению профиля интенсивности потока одноэлектронных импульсов до величины, определяющей необходимую статистическую точность измерений. 25

Таким образом, использование в качестве отметчика моментов событий не одно-, а N-разрядного счетчика 3 позволяет существенно повысить динамический диапазон входного сигнала без увеличения просчетов в ближней зоне трассы зондирования, а также снизить число "меток" в оперативном запоминающем устройстве 5 в N раз. Это ведет к тому, что время перезаписи из оперативного запоминающего устройства 5 в оперативное. запоминающее устройство

ЭВИ и накопление данных также сокращается примерно в N раз, т ° е. сокращается время цикла "Запись-чтение" за счет сокращения части "Чтение", а это позволяет увеличить частоту посылок зондирующих импульсов и за счет этого сократить время накопления.

По сравнению с известным предлагаемый счетчик обеспечивает в 11 раз 45 более высокую точность регистрации интенсивности потока одноэлектронных импульсов за временной интервал, так как в предлагаемом счетчике регистрируются все импульсы из Й поступивших во временом интервале. Таким образом, 1 динамический диапазон принимаемогo сигнала может быть повышен в 11 раз при той же точности регистрации интенсивности потока.

Формула и з о б р е т е н и я

Счетчик фотонов, содержащий последовательно включенные фотоэлектронный умножитель, дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство, электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик и триггер режима, при этом выход схемы синхронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и к второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выходк входному регистру ЭВМ, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены двоичный N-разрядный счетчик и регистр временного хранения данных, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу двоичного N-разрядного счетчика, выход переполнения которого подключен к входу управления регистра временного хранения данных и к второму входу оперативного запоминающего устройства, адресные выходы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хранения данных, выходы которого подключены к адресньи входам оперативного запоминающего устройства.

1520356

Составитель Е. Маколкин

Техред А.Кравчук Корректор В, Гирняк

Редактор И. Шулла

Закае 6746/42 Тираж 466 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