Способ регистрации слабых световых потоков

Способ регистрации слабых световых потоков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

сессюттая

r1P-TelqT, - о-т:;;ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

270910

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ, .тЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15.V,1968 (№ 1240055/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Кл. 21g, 18/02

) 1ПК C 011

УДК 621.3.087(088.8) Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 12.Ъ .1970. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 14.Х.1970

Авторы изобретения

В. Г. Лапшин, В. И. Рыкалин и P. С. Шувалов

Заявитель

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ ре / — д о

P(i) =(2) 1 где Ro= — =-Л/

5 2

Изобретение относится к области регистрации слабых световых потоков и может быть использовано для измерения малых активностей низкоэнергетических р- и у-излучателей с помощью сцинтилляционных счетчиков, для регистрации отраженного от цели светового импульса, изучения люминесценции различных веществ в молекулярной физике и физике твердого тела и т. д.

Известен способ регистрации импульсных световых потоков, основанный на временной селекции сигналов. При условии, что схема будет срабатывать от отдельных фотоэлектронов, импульс на;выходе схемы совпадений возникнет только тогда, когда с фотокатода каждого из фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) будет выбито не менее, чем по одному фотоэлектрону, т. е. вероятность регистрации

Р1 может быть записана следующим образом:

Р,=- I g P, (i)) + g, P, (i) g P@(i), (1) т=-1 т=1 т=1 где P (i) — вероятность выбивания i-фотоэлектронов; индекс э или ф указывает, выбиг фотоэлектрон полезным или фоновым сигналом.

Если количество фотоэлектронов в интервале At распределено по закону Пуассона, что справедливо для большинства, встречающихся на практике случаев, то

Очень часто выполняется также условие пМ((1 (n — интенсивность шума), что позволяет пренебречь вторым слагаемым в форму10 ле (1) и записать ее в следующем виде:

P, = (У P. (i)) . (3) т=т

Число случайных совпадений в единицу вре15 мени выражается известной формулой

N> — — Яф, . Я,р, . 2 Л t = 2Я Л t, (4) где Иф, — — Рф — — R@ — число фоновых электронов, покидающих фотокатод каждого из

20 двух ФЭУ в единицу времени.

Предлагаемый способ регистрации световых потоков по форме одноэлектронного импульса ФЭУ обеспечивает более надежное выделение сигнала из шума и состоит в сле25 дующем.

Известно, что форма одноэлектронного импульса ФЭУ очень мало флуктуирует относительно своего среднего значения, так что можно считать положение центра тяжести t, одного электронного импульса на временной оси е к

270910

P(1) R

Р" — 1 — Ro

" P (i)

i= — 2

Ro так как P(i+ 1) = P(i).

i+1 (5) 15 и P(i) ) (Р4 — 1 — Я) Ro

Предмет изобретения

Йо у (7)

1+ Ro

Составитель Г. Петрова

Техред Л. В. Куклина

Редактор Д. Н. Рыбалова

Корректор Е. В. Фомина

Заказ 2885;14 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Ми гистров СССР

Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 строго определенным относительно начала импульса. Если же за время М будет выбито более одного фотоэлектрона, то положение центра тяжести выходного импульса ФЭУ будет смещено относительно начала импульса на величину t) t

Таким образом, измеряя распределение временных интервалов между началом импульса и его центром тяжести, можно определить обязано возникновение этого импульса вылету одного фотоэлектрона или за At фотокатод покинули два или более фотоэлектронов. Очевидно, что вероятность регистрации Р> есть

Р, = 5 Р, (i) + "„ Р, (i) Q P@ (i).

1 =-2 г--1 i=1

Если nAt«1, вторым членом в формуле (5) можно пренебречь. Считая, что число фотоэлектронов, покидающих фотокатод, распределено по закону Пуассона, можно переписать формулу (5) в следующем виде: р 1 1 (о ) (6) и

t=2

Р, и Рв практически совпадают при больших No и Р1(Ра при малых No. Значения

P и Ра для разных N, приведены ниже.

Nо 2 10 20 40 100

Р1 0,009 0,15 0,40 0,75 0,985

Р, 0,18 0,26 0,59 0,91 0,9995

Среднее число случайных совпадений в единицу времени определяется вероятностью попадания в интервал Л/ двух или более шумовых импульсов и при длительности измерений

T))At может быть записано в следующем виде: что вдвое меньше числа случайных совпадений по формуле (4) .

Таким образом, описываемый способ регистрации световых .потоков дает выигрыш по сравнению с известным способом совпадений как .по эффективности регистрации, так и по числу случайных совпадении.

Если распределение числа фотонов в импульсе подчиняется закону Пуассона, то спо5 соб регистоации слабых световых потоков

J позволяет измерить и параметр этого распределения по отношению числа одноэлектронных импульсов к количеству случаев, когда в интервале Л1 выбито два или более фотоэлектро10 нов.

i.=. 2

20 Рассмотрен случай прямоугольных световых импульсов, Но проведенные рассуждения легко переносятся на случай измерения световых потоков .постоянной интенсивности. Действительно, если разбить длительность изме25 Т рения 1 на и = — частей, то .в пределах

М каждого интервала At остаются справедливыми приведенные выше соотношения.

Способ регистрации слабых световых потоков, основанный на неизменности формы одно35 электронного импульса фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), отличающийся тем, что, с целью выделения сигнала из шума, измеряют интервал времени между началом и центром тяжести выходного импульса ФЭУ, из изме40 ренной величины вычитают средний интервал времени между .началом и центром тяжести шумового импульса ФЭУ, при этом световой импульс считают зарегистрированным, если указанная разность превосходит некоторую за45 ранее определенную условиями эксперимента величину.