Способ регистрации слабых световых сигналов

 

Способ регистрации слабых световых сигналов. Сущность изобретения; анодные импульсы фотоэлектронного умножителя после их усиления и амплитудной дискриминации подвергают селекции по величине межимпульсного интервала и подсчитывают количество интервалов, длительность которых меньше среднего периода следования импульсов в темноте. 1 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-" ",":;.",. ""

К ПАТЕНТУ

cu n— (21) 4866091/25 (22) 13.09,90 (46) 23,03;93. Бюл, N 11 (76) Ю.Б.Цаплев и В.А.Давыдов (56) Тиберг Я,Э., Паулаускас В.Н. ПТЭ, 1980, М 5, с. 183.

Левшин Л.В., Салецкий А.М, Люминесценция и ее измерения. — М.; Мир, изд-во

МГУ, 1989, Изобретение относится к техническим средствам регистрации слабых световых сигналов, например техническим средствам регистрации хемилюминесценции или флюоресценции.

Наиболее близок изобретению способ регистрации слабых световых сигналов посредством фотоэлектронного умножителя в режиме счета (РС).

В PC производят счет отдельных импульсов анодного тока в течение определенного времени, называемым временем счета, При комнатной температуре в отсутствии светового сигнала в PC регистрируют темновой счет, имеющий для ФЭУ различных типов величину до 100-1000 импульсов за секунду. Он возникает по причине автоэмиссии электронов с поверхности фотокатода. Определенное увеличение отношения сигнал/фон получают, применяя амплитудную дискриминацию анодных импульсов, которая основывается на различии распределений по величине амплитуды импульсов, „„Я „„1804596 А3 (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ

CBETOBblX СИГНАЛОВ (57) Способ регистрации слабых световых сигналов. Сущность изобретения; анодные импульсы фотоэлектронного умножителя после их усиления и амплитудной дискриминации подвергают селекции по величине межимпульсного интервала и подсчитывают количество интервалов, длительность которых меньше среднего периода следования импульсов в темноте. 1 табл, регистрируемых в темноте и при воздействии света на фотокатод, Результат счета на последовательных интервалах времени предъявляют оператору посредством индикатора.

Недостаток известного способа регистрации слабых световых сигналов заключается в низкой величине отношения сигнал/фон при приеме слабых нестационарных, в том числе импульсных, световых сигналов, Уменьшение отношения сигнал/фон при регистрации таких сигналов связано с Пуассоновским характером распределения величины света, распределение представлено формулой где в (n) — вероятность счета величиной и;

Т вЂ” длительность интервала времени счета;

f — средняя частота следования импульсов (параметр расп ределения).

1804596

Средняя величина счета равна f Т, среднеквадратичное отклонение величины света равно 1 Т.

Воздействие света на фотокатод ФЭУ сопровождается изменением средней частоты следования анодных импульсов от некоторой величины fy до величины fc u изменением средней величины счета от

fT Т до f< . Т. Отношение сигнал/фон равно

10 (2)

При регистрации кратковременных (импульсных) световых сигналов для того чтобы не пропустить его появление требуется устанавливать время счета сравнимое с длительностью сигнала, что приводит к уменьшению отношения сигнал/фон в соот- 20 ветствии с (2) и снижению точности регист-. рации.

Цель изобретения состоит в повышении точности путем увеличения отношения сигнал/фон при регистрации слабых кратко- 25 временных световых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе регистрации световых сигналов фотоэлектронным умножителем в режиме счета, включающем усиление анодных им- 30 пульсов, их дискриминацию по амплитуде и подсчет количества импульсов вводится операция селекции анодных импульсов по величине межимпульсного интервала, после чего за время счета определяют количе- 35 ство интервалов с длительностью меньшей заданной величины, зависящей от средней частоты следования импульсов в темноте.

Распределение количества межимпульсных интервалов за время счета Т, имеющих 40 длительность меньшую времени селекции

Т8, находится математически из соотношения (1) и описывается формулой (3)

45 (3), где F= f (1 — ерх(1 Т )), p(k) — вероятность счета к межимпульсных интервалов длительностью меньшей Т> за время Т, f — - средняя частота следования анодных импульсов, F — средняя частота появления межим- 55 пульсных интервалов с длительностью меньше Т>.

Доказательство соотношения (3) приведено в приложении. Отношение сигнал/фон после временной селекции равно:

6 (2 ехр (11 Т4))

При Ts = — отношение сигнал/фон (4)

fy больше отношения сигнал/фон (2).

В таблице приведены данные о снижении порога регистрации кратковременного сигнала при времени счета: 0,01, 0,04 и 0,1 секунды и вероятности ложного обнаружения 0,001.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Фотоприем осуществляли ФЭУ-71 со щелочным фотокатодом при напряжении питания 1200 В, Средняя частота следования темновых импульсов после усиления и амплитудой дискриминации равнялась 800 имп/с. Время счета было выбрано равным

0,1 с. При регистрации калибровочного светового сигнала отношение сигнал/фон было равно

160-80 — - 8,9

Временную селекцию осуществляли схемой, состоящей из формирователя временного окна и электронного ключа. Каждый поступающий на схему импульс запускал формирователь временного окна, сигнал с которого открывал ключ и разрешал тем самым прохождение на выход схемы последующего импульса в том случае, если длительность межимпульсного интервала была меньше длительности временного окна.

Время селекции установили равным

1/800 с. При выполнении измерений калибровочного сигнала было получено отношение сигнал/фон

140-51 — =12,4

51

Увеличение отношения сигнал/фон составило 397.

Использование способа наиболее эффективно при малых длительностях времени счета при регистрации кратковременных световых сигналов.

Использование способа регистрации слабых световых сигналов обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества; увеличение отношения сигнал/фон при приеме кратковременных сигналов и соответственно обеспечивает снижение пороговых уровней интенсивностей обнаруживаемых световых сигналов;

1804596 допускает каскадное использование временной селекции, 15

Составитель Ю.Цаплев

Техред М.Моргентал Корректор M Максимишинец

Редактор

Заказ 1077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ регистрации слабых световых сигналов фотоэлектронным умножителем в режиме счета, включающий усиление анодных импульсов, их дискриминацию по амплитуде и подсчет количества импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем увеличения отношения сигнал/фон при обнаружении кратковременных световых сигналов, дополнительно производят селекцию анодных

5 импульсов по величине межимпульсного интервала, после чего за время счета определяют количество интервалов с длительностью меньшей заданной величины, зависящей от средней частоты следова10 ния анодных импульсов в темноте.