Фотоприемник

Фотоприемник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

r ататентно-технкч сн„„ о п и -Мчн- в

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соватскик

Социалистических

Республик

«»720571 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.12.77 .(21) 2553570/18-25 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 05,0380, Бюллетень М 9 (51)М. Кл.

Н 01 Т 39/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и откр ыти и (53) УДЯ 62 1 . 3 83, 2 (088, 8) Дата опубликования описания 080 3.80 (72) Авторы изобретения

Г.Э. Куфаль, Ю. В. Литвинов и В. В, Хомутов (71) Заявитель (5 4) ФОТО ПРИЕМНИК

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фотоприемным устройствам, выполненным на базе фото электронных умножителей (ФЭУ), работающих по схеме совпадений. Оно может .быть применено в оптической связи, . лок ации, астрофи зике и фотометрии.

Известен фотоприемник, в котором развертывающий световой луч от клон яется оптическими отклоняющими средства1 3 ми так, что он сначала направляется на эталонный образец, затем на испытываемую поверхность (1) . Переизлученной частью светового потока освещают фотоэлектронный умножитель и сравни- 15 вают ее со световым потоком, переизлученным эталонным образцом. Сравнекие осуществляется при помощи схемы обработки сигналов, содержащей интегратор для интегрирования величи- 20 ны Переизлучения испытуемой говерхности; приведенной к запомненной величине переизлучения эталонного образца, на интервале развертки. Это устройство -Имеет сложную схему. 25 . Известен фотоприемник, содержащий один оптический вход,два фотоэлектронных умножителя и оптический эпемент для разделения сечения светового пучка на два сегмента (21. 30

Одна часть светового пучка, отразившаяся от полупрозрачного зеркала (ППЗ), попадает на первый ФЭУ, а другая часть, прошедшая через ППЗ, поступает на фотокатод второго ФЭУ.

Выходы обоих ФЭУ подключены к схеме совпадений, которая вырабатывает выходной сигнал только в случае одновременной регистрации световых сигналов обоими ФЭУ.

Такой фотоприемник работает наи— более эффективно при одинаковой чувст— вительности каналов, которая определяется параметрами используемых ФЗУ.

К числу таких параметров относятся квантовый выход,фотокатода, коэффици— ент сбора фотоэлектронов на первый динод и величина амплитудного разрешения ФЭУ. Указанные параметры различны у разных экземпляров ФЭУ, поэтому для достижения наибольшей вероятности правильного обнаружения сигналов в импульсном фотоприемнике приходитс я подбират ь ФЭУ с один ако вой чувствительностью из большого количества однотипных экземпляров.

Действительно, при попадании на фотокатоды ФЭУ импульсных сигналов с пиковым значением мощности Р, длительностью с по уровню 0,5 и

72О571 энергией каждого кванта h9 колк— чество сигнальных фотоэлектронов

m 4 и m, собираемых первыми динодами ФЭУ 1 и ФЭУ 2 соответственно, составляет

Цель изобретения — повышение вероятности обнаружени я сигналов при при— менении двух фотоэлектронных умножителей с различными значениями эффек— тинного квантового выхода.

Цель достигается тем, что в фотоприемник введен механизм перемещения оптического элемента для разделения светового пучка на два пучка с сечением в виде сегмента, причем механизм перемещения оптического элемента обеспе чи вает перемещени е элемент а в плоскссти, пергендикулярной хордам сегментов, а величина перемещения определя ется и з услови я:

" э /У + эчч эж2. где {, — квантовые выходы фотокатодов ФЭУ 1 и ФЭУ 2; у„,у — коэффициенты сбора фотоэлектронов на первый динод ФЭУ 1 и ФЭУ 2.

В этом случае полуширина амплк— тудных р ас пределе ний 8 A < и В А сИгнальных импульсов на выходе ФЭУ

1 и ФЗУ 2 равна:

ОА = ({ ) 2 1 где R — радиус светового пучка, падающего на светоделительный элемент; )м>, ц — эффективные квантовые выходы используемых

ФЭУ.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного импульсного фотоприемника, содержащего опткческий вход 1, фотодетекторы 2, светоделительный элемент 3, схему савв падений 4, механизм перемещения 5.

Световой пучок с диаметром 2R, прошедший через оптический вход 1, разделяется светоделктельным элементом 3 на два пучка, Каждый из пучков, имеющих сечение в виде сегментов с площадями S к Я, попадает на свой фотодетектор 2 {ФЭУ).

Импульсы анодного тока с фотодетекторов поступают на входы схемы совпадений 4, сигналы с выхода которой подают на устройство вторичной о бр аботки . где Ы, д

При равенстве эффективных кв антовых выходов фотодетекторов 2 механизм перемещения s устанавливает оптический элемент э среднее положение, т, е. Л = О, что обе )-e waaez попадание на фотокатоды ФЭУ световых потоков одинаковой к нт ен ск в ности .

Если правый по схеме фотодетектор

2 имеет меньший по ."равнению с фотодетектором 2 (левым по схеме) эффек— тивный квантовый выход, то прк помощи механизма перемещения 5 опткчес— ккй элемент смещается вправо „т. е.

Ь О, что обеспечивает попадание на фотокатод правого по cõåìå ФЭУ большсго светового патока . Оптический элемент для разделения светового пучка перемещают вправо до тех пор, пока выходные скгналы с выходов фотодетекторов не будут вырав невы.

В случае, когда правый по схеме фотодетектор 2 имеет больший квантовый выход, механизм перемещения

5 сдвигает светадегктельный элемент

3 влево, т.е.,л, k о, да выравнивапо пр Л)

Увеличение коэффици ент а усилени я

ФЗУ с меньшим значением q э,„для достижения равенства пиковых значений импульсов с выходов обоих ФЭу нецелесообразно, так как в этом случае существенно возрастет шумовая компонента его анодного тока.

Таким образом, необходимость подбора пары ФЭУ с одинаковыми парамет- Я) рами из большого количества однотипных экземпляров является принципиальным недостатком известного импульсного фотоприемника, работающего:по схеме совпадений. 65 коэффициенты пропорциональности; эффективный кванта- 2Q вый выход ФЭУ 1;

ql z эффективный квантовый выход ФЭУ 2.

Значение ь .оэффкцкентов ч к 4у грак— тически одинаковы, а отношение з,...,!, д

ЭСР2 для разных ФЗУ одного типа может достк гат ь 7-9 .

Следов ат ел ьн о, полушири н а ампли— т-удного Распределения 3А< одного кэ ФЭУ, согласно (2), может быть в три раза больше полуширины ампли— тудного распределения O À другого

ФЭУ., Подавая сигнальные импульсы с выходов ФЭУ 1 и ФЗУ 2 со средним пиковЫм значением 0э на схему совг адений с порогом срабатывания Up, выбранным из условия обеспечения допусти— мой средней частоты ложных тревог, вероятность пропуска сигналов Р определяют площадью под кривой распределения с полушириной РА

Выбрав ФЗУ с равными,, амплитудные Распределения которых соответ— ственно одинаковы, на том же самом уровне дискриминации обеспечивают,45 существенно меньшую вероятность пропусков сигналов Р,„, что приводит к повышению вероятности правильного обнаружения сигналов Fh так как 50

720571 Р -Ч, Ч

4 + I×ýæã где R

Формула изобретения

Ь!!!, 1 1Г а=а Я вЂ” "11

Составитель Ю.Кутенин

Техред Э.Чужик Корректор И.Чуска

Редактор Т. Орловская

Заказ 102 34/42 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 30 35 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ния выходных сигналов обоих фотодетекторов 2.

В качестве оптического элемента для разделения светового пучка можно использовать различные известные устройства. В качестве механизма перемещения можно применить винтовую передачу.

Предложенное техническое решение дает положительный экономический эффект, так как исключается операция отбора ФЭУ и для комплектации импульсного фотоприемника достаточно испольэовать любую пару фотоэлектронных умножителей.

Фотоприемник, содержащий один. оптический вход, два фотоэлектронных умножи тел я, оптичес кий элемент для разделения светового пучка на два пучка с сечениями в виде сегментов, от ли чаю щийсятем,что, с целью повышения вероятности обнаружения сигналов при применении двух фотоэлЕктронных умножителей с различными значениями эффективного квантового выхода, в него введен механизм перемещения оптического элемента разделения светового пучка на два пучка, причем механизм перемещения оптического элемента обеспечивает перемещение элемента в плоскости, перпендикулярной хордам сегментов, а величина перемещения Ь определяется из условия: — радиус светового пучка, падающего на оптический эле-. мент разделения светового пучка эффективные квантовые выходы фотоэлектронных умножителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 2001049,кл. 42 h-1 7/05, опублик . 19 72 .

2, Патент Великобритании У 1.196, 428, кл Н 4 D опублик, 1970 (прототип) .