close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15925

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01J 1/00
(2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА МЕРТВОГО
ВРЕМЕНИ ФОТОПРИЕМНИКА, РАБОТАЮЩЕГО
В РЕЖИМЕ СЧЕТА ФОТОНОВ
(21) Номер заявки: a 20100513
(22) 2010.04.05
(43) 2010.10.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Гулаков Иван Романович;
Зеневич Андрей Олегович; Тимофеев Александр Михайлович (BY)
BY 15925 C1 2012.06.30
BY (11) 15925
(13) C1
(46) 2012.06.30
(19)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) ГОЛЬДАНСКИЙ В.И. и др. Статистика отчетов при регистрации ядерных
частиц. - М., 1959. - С. 212-223.
BY a20090119, 2009.
RU 95108192 A1, 1997.
SU 1312402 A1, 1987.
JP 2004/251803 A.
(57)
Способ определения типа мертвого времени фотоприемника, работающего в режиме
счета фотонов, в котором на фотоприемник подают излучение интенсивностью I1 и измеряют скорость счета сигнальных импульсов n1; ослабляют интенсивность излучения в  раз
и измеряют скорость счета сигнальных импульсов n2; по полученным значениям n1 и n2 выn1  n 2
числяют мертвое время 1 фотоприемника по формуле 1 
; устанавливают ин  1n1n 2
тенсивность излучения I2, которой соответствует скорость счета сигнальных импульсов,
равная 0,01/1; ослабляют интенсивность излучения I2 в  раз, измеряют скорость счета
сигнальных импульсов n3; вычисляют мертвое время  фотоприемника по формуле
0,01
n 3 
1

и определяют тип мертвого времени, сравнивая величины  и 1.
2
 0,01 

  n 32
 1 
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам определения
типа мертвого времени фотоприемников, работающих в режиме счета фотонов. Оно может найти применение в фотометрии, оптоэлектронике, ядерной электронике, например,
для измерения быстродействия фотоприемников.
BY 15925 C1 2012.06.30
Мертвое время фотоприемника, работающего в режиме счета фотонов, - это интервал
времени , в течение которого фотоприемник нечувствителен к падающему на него оптическому излучению. Длительность мертвого времени определяет быстродействие фотоприемника. Различают два типа мертвого времени: продлевающееся и постоянное [1].
К фотоприемникам с постоянным мертвым временем относятся такие, которые имеют
постоянное, не зависящее от интенсивности регистрируемого излучения время . К фотоприемникам с продлевающимся мертвым временем относятся такие, для которых промежуток времени  зависит от интенсивности регистрируемого излучения.
Известны способы измерения мертвого времени [1, 2], которые позволяют определить
только длительность мертвого времени при неизвестном типе его. Однако при использовании различных фотоприемников в режиме счета фотонов часто необходимо знать тип
мертвого времени. Это нужно для увеличения точности измерения интенсивности регистрируемого излучения.
Наиболее близкий способ к заявляемому (прототип) [2] заключается в том, что на фотоприемник подают интенсивность излучения I1 и измеряют скорость счета сигнальных
импульсов на выходе фотоприемника n1, затем интенсивность излучения ослабляют в
 раз, после чего измеряют скорость счета сигнальных импульсов на выходе фотоприемника n2, затем вычисляют мертвое время фотоприемника по формуле:
n1  n 2

.
(1)
n 2 ( n 2  n1 )
Отметим, что сигнальными импульсами считаются импульсы, образованные на выходе фотоприемника под действием регистрируемого излучения. Этот способ определения
мертвого времени дает неплохие результаты только при малых интенсивностях излучения. Интенсивность излучения считается малой, если выполняется следующее условие [2]:
(2)
nф  0,01/,
где  - квантовая эффективность регистрации фотоприемника; nф - число фотонов, падающих на фоточувствительную поверхность фотоприемника за единицу времени. Величина nф прямо пропорциональна интенсивности регистрируемого оптического излучения.
Поскольку неизвестно мертвое время фотоприемника, то нельзя определить, какая интенсивность оптического излучения для него будет считаться малой. Поэтому для больших интенсивностей регистрируемого фотоприемником излучения этот способ дает
результат с высокой погрешностью измерения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений мертвого
времени фотоприемника, работающего в режиме счета фотонов, а также расширение возможностей способа, в частности, появляется возможность определения типа мертвого времени.
Способ определения типа мертвого времени фотоприемника, работающего в режиме
счета фотонов, в котором на фотоприемник подают излучение интенсивностью I1 и измеряют скорость счета сигнальных импульсов n1 ; ослабляют интенсивность излучения в
 раз и измеряют скорость счета сигнальных импульсов n2; по полученным значениям n1
n1  n 2
и n2 вычисляют мертвое время 1 фотоприемника по формуле 1 
; устанавли(  1)n1n 2
вают интенсивность излучения I2, которой соответствует скорость счета сигнальных импульсов, равная 0,01/1; ослабляют интенсивность излучения I2 в  раз, измеряют
скорость счета сигнальных импульсов n3; вычисляют мертвое время  фотоприемника по
0,01
n 3 
1
формуле  
и определяют тип мертвого времени, сравнивая величины  и 1.
2
 0,01 
2

  n 3 

 1 
2
BY 15925 C1 2012.06.30
Для определения типа мертвого времени счетчика фотонов можно воспользоваться
следующим способом. Вначале выполняют измерения интенсивности излучения в предположении, что счетчик фотонов имеет мертвое время 1 постоянного типа. При этом измеряют скорости счета сигнальных импульсов на выходе фотоприемника n1 и n2 в случае
интенсивностей внешней засветки I1 и I2 = -1I1 соответственно, где  - коэффициент ослабления нейтрального светофильтра. Интенсивностям I1 и I2 будут соответствовать количества фотонов n1ф и n2ф = -1 n1ф, поступающих на фоточувствительную поверхность
фотоприемника за единицу времени. Тогда можно составить систему уравнений:
n1

n1ф  1  n 

1 1
(3)

n 2   n1ф  n 2 .
ф

 1  n 21
Из системы уравнений (3) определим
n  n 2
1  1
.
(4)
(1  )n1n 2
Используя полученное значение 1, определяем интенсивности оптического излучения, для которых выполняется условие nф1 << 1. Это условие выполняется для скорости
счета сигнальных импульсов
(5)
n  0,01/1.
Установим интенсивность внешней засветки I'1 такую, чтобы выполнялось условие
(5). После чего выполним ослабление интенсивности I'1 в  раз. Поскольку интенсивность
оптического излучения в этом случае можно считать небольшой, то, согласно работе [2],
как для постоянного, так и для продлевающего типа мертвого времени можно записать
следующую систему уравнений:
n '1ф  n (1  n)
(6)
 1
 n '1ф  n 3 (1  n 3) ,
где n'1ф - количество фотонов, соответствующих интенсивности I'1. Из системы уравнений
(6) можно найти мертвое время счетчика фотонов:
0,01
n 3 
n  n
1
 2 3 2 
.
(7)
2
n  n 3   0,01 
2

  n 3 
 1 
Вычислив по формуле (7) мертвое время , выполняем его сравнение с 1. Если полученные значения совпадают, то фотоприемник имеет постоянное мертвое время. В противном случае - продлевающееся мертвое время.
На фигуре показана схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ.
Устройство включает в себя источник оптического излучения 1, диафрагму 2, набор
нейтральных светофильтров 3, фотоприемник 4, усилитель 5, амплитудный дискриминатор 6, реверсивный счетчик импульсов 7, таймер 8, систему управления реверсивным
счетчиком 9.
Счетчик 7 осуществляет прямой подсчет импульсов в случае наличия логического нуля на управляющем входе и обратный отсчет импульсов в случае наличия логической
единицы на управляющем входе.
Устройство функционирует следующим образом. Перед началом работы осуществляется
сброс счетчика 7. При помощи системы управления 9 подается логический нуль на управляющий вход реверсивного счетчика 7. Диафрагмой 2 перекрывают поступление оптического
3
BY 15925 C1 2012.06.30
излучения от источника 1 на фотоприемник 4. В отсутствие оптического излучения на выходе
фотоприемника формируются темновые импульсы, которые усиливаются усилителем 5 и
проходят амплитудную селекцию при помощи амплитудного дискриминатора 6. С выхода
дискриминатора 6 сформированные по амплитуде и длительности импульсы поступают на
реверсивный счетчик 7. Счетчик 7 выполняет прямой подсчет темновых импульсов. Временной интервал измерения счетчика длительностью Т = 1 с формируют таймером 8. Затем, не
сбрасывая накопленные данные в счетчике 7, начинают измерения сигнальных импульсов.
Для этого при помощи системы управления 9 подают логическую единицу на управляющий
вход реверсивного счетчика 7 и открывают диафрагму 2. Оптическое излучение поступает
через диафрагму 2 на фотоприемник 4. На выходе фотоприемника формируются темновые и
сигнальные импульсы, которые усиливаются усилителем 5 и проходят амплитудную селекцию при помощи амплитудного дискриминатора 6. С выхода дискриминатора 6 сформированные по амплитуде и длительности импульсы поступают на реверсивный счетчик 7.
Счетчик 7 выполняет обратный отсчет темновых и сигнальных импульсов. Временной интервал измерения счетчика длительностью Т формируют таймером 8.
В результате этих действий реверсивный счетчик выполняет подсчет только сигнальных импульсов n1.
После этого данные, накопленные в реверсивном счетчике 7, сбрасываются. При помощи системы управления 9 подается логический нуль на управляющий вход реверсивного счетчика 7. Диафрагмой 2 перекрывают поступление оптического излучения от
источника 1 на фотоприемник 4 и повторяют измерение темновых импульсов. Затем, не
сбрасывая накопленные данные счетчиком 7, устанавливают перед фотоприемником нейтральный светофильтр с коэффициентом ослабления  = 1,5. Выполняют измерения сигнальных импульсов, повторяя вышеописанные действия. В результате этих действий в
реверсивном счетчике выполнится подсчет сигнальных импульсов n2. Затем по полученным значениям n1 и n2 рассчитывают 1 по формуле (4).
Используя вычисленное значение 1, определяют n из выражения (5). После чего подбирают коэффициент ослабления светофильтра такой, чтобы количество сигнальных импульсов, зарегистрированных счетчиком 7, равнялось n. Для этого изменяют коэффициент
ослабления нейтрального светофильтра 3 и измеряют количество сигнальных импульсов,
выполняя действия, описанные выше.
После этого увеличивают коэффициент ослабления подобранного светофильтра в
 = 1,5 раза и выполняют измерения сигнальных импульсов n3. Полученные значения n3 и
n подставляют в формулу (7) и вычисляют мертвое время фотоприемника . Эту же величину также можно вычислить, подставив в формулу (7) 1.
Затем выполняют сравнение величин  и 1 между собой.
Таким образом, предлагаемый способ измерения мертвого времени фотоприемников,
работающих в режиме счета фотонов, позволяет определить тип мертвого времени и повысить точность измерений за счет устранения погрешности, связанной с неопределенностью типа мертвого времени.
Источники информации:
1. Гулаков И.Р., Холондырёв С.В. Метод счета фотонов в оптико-физических измерениях. - Минск: Университетское, 1989. - С. 113-114.
2. Гольданский В.И., Куценко А.В., Подгорецкий М.И. Статистика отсчетов при регистрации ядерных частиц. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - С. 212-223.
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
187 Кб
Теги
by15925, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа