Устройство для счета фотонов

 

Сущность: в устройство, содержащее лавинный фотодиод и компаратор, введены схемы дифференцирования тока, одновибратор и электронный ключ. Схемы дифференцирования тока выделяет момент уменьшения тока лавины при гашении, после чего электронным ключом восстанавливается рабочее напряжение на лавинном фотодиоде. 1 ил.

Изобретение относится к фотометрии, а именно к регистрации слабых оптических излучений, и может быть использовано в спектральном анализе, астрономии, биофизике и т. д.

Известно устройство, содержащее лавинный фотодиод (ЛФД), работающий в области пропорционального умножения, подключенный первым выводом к источнику напряжения, а вторым - к входу усилителя тока [1] .

Его недостатком является невысокая чувствительность.

Известно устройство, содержащее ЛФД, работающий в области микроплазменного пробоя, подключенный к источнику напряжения через резистор гашения лавины [2] .

Недостатком этого устройства является большое мертвое время, в течение которого происходит восстановление ЛФД.

Наиболее близким к изобретению является устройство для счета фотонов, содержащее ЛФД и амплитудный компаратор, вывод которого соединен со схемой гашения лавины [3] .

Его недостатком являются сложность настройки и неустойчивость работы из-за склонности устройства к самовозбуждению, которые обусловлены наличием положительной обратной связи.

Цель изобретения - повышение устойчивости и упрощение настройки.

Это достигается тем, что в устройство для счета фотонов, содержащее лавинный фотодиод и компаратор, введены схема дифференцирования тока, одновибратор, электронный ключ и резистор гашения лавины, причем лавинный фотодиод первым выводом соединен с входом схемы дифференцирования тока, а вторым - с источником питания через резистор гашения лавины; выход схемы дифференцирования тока подключен к входу компаратора, выход компаратора соединен с входом одновибратора, выход одновибратора подключен к управляющему входу электронного ключа, а электронный ключ основными выводами - параллельно резистору гашения лавины.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит ЛФД 1, схему 2 дифференцирования тока, компаратор 3, одновибратор 4, электронный ключ 5 и резистор 6 гашения лавины.

ЛФД 1 первым выводом подключен к входу схемы 2 дифференцирования тока, а вторым - к источнику питания U_пит через резистор 6 гашения лавины. Выход схемы 2 подключен к входу компаратора 3, а выход компаратора 3 - к входу одновибратора 4. Выход одновибратора 4 соединен с управляющим входом электронного ключа 5, подключенного параллельно к резистору 6 гашения лавины.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии квантов света на ЛФД 1 в последнем возникает микроплазменный пробой. Ток микроплазмы создает падение напряжения на резисторе 6 гашения лавины. В результате напряжение на ЛФД 1 снижается до уровня гашения лавины. После прекращения лавины ток через ЛФД резко уменьшается. Это изменение тока вызывает появление сигнала соответствующей полярности на выходе схемы 2 дифференцирования тока. Данный сигнал выделяется компаратором 3, который запускает одновибратор 4, формирующий импульс управления электронным ключом 5 длительностью, достаточной для полного восстановления напряжения на ЛФД 1.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ФОТОНОВ, содержащее лавинный фотодиод и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости и упрощения настройки, в устройство введены схема дифференцирования тока, одновибратор, электронный ключ и резистор гашения лавины, причем лавинный фотодиод первым выводом соединен с входом схемы дифференцирования тока, а вторым - с источником питания через резистор гашения лавины, выход схемы дифференцирования тока подключен к входу компаратора, выход компаратора соединен с входом одновибратора, выход одновибратора подключен к управляющему входу электронного ключа, а электронный ключ основными выводами подключен параллельно резистору гашения лавины.

РИСУНКИ

Рисунок 1