Способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе

 

%.овз советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

Н 01 Я 43/00 (22) Заявлено 30.03.81 (21) 3267924/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.12.82 Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23.12.82

9кудеротееииый коиитет

СССР (И УЛК 621.383. .292 (088. 8) ио делаи изабретеиий и открытий

/ :ъ

Ю ° П. Петрунин и H. Н. Шавель т

Ф г

Р "-:s:: l! /

У

Научно-исследовательский институт ладйьтх-. физических проблем им. акад. А, Н. Севченко при Белорусском видена Трудового

Красного Знамени государственном университете иЖ.Б. И. Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТРОБИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО

СИГНАЛА НА ФОТОЭЛЕКТРОННОМ

УМНОЖИТ ЕЛЕ

Изобретение относится к фотоэлектронике и может быть использовано в экспериментах при исследовании кинетики физических и химических процессов, сопровождаемых оптическим излучением.

Известен способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе для стробоскопической регистрации периодического оптического сигнала, основанный на импульсном питании фотоэлектронного умножителя ll ) .

Однако известный способ не позволяет стробировать периодические оптичес» кие сигналы при сверхвысоких частотах их следования, что снижает чувствительность стробоскопических систем регистрации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором оптический сигнал направляют на фотокатод, воздействуют на аналоговый электронный сигнал, полученный с фотокатода запирающим и отпираюшим электрическими сигналами, кото рые подают синхронно с оптичесиим car налом на модулятор фототока, расположен5 ный вблизи фотокатода.

Известный способ ссстоит в том что на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) подают оптический сигнал, анаrÎ логовый электронный сигнал стробируют у фотокатода, для чего на модулятор фототока, расположенный вблизи фотокатода, подают, одновременно с приходящим на фотокатод оптическим сигналом, за1> пирающий импульсный электрический сиг . нал с амплитудой, обеспечивающей отсечку фототока на время действия оптического сигнала, т.е. возврат всех фотоэлектронов на фотокатод, Во время действия запирающего электрического сигнала на модулятор фототока подают ускоряющий импульсный электрический сигнал, с амплитудой, обеспечивающей восстанов

На фотокатод торцового фотоэлектронного умножителя, имеющего во входной камере вблизи фотокатода электрод для создания тормозящего фотоэлектроны поля, подают периодический оптический сигнал 1 со сверхвысокой частотой следования и преобразуют на нем в электронный сигнал 2, который повторяет времен ной ход интенсивности оптического сигнала. На электрод, расположенный во входной камере вблизи фотокатода, подают напряжение, создающее у фотокатода тормозящее фотоэлектроны электрическое поле с напряженностью равной напряженности полной отсечки электронного сигнала, фотокатода, Сии хронно с фотоэлектрическим преобразованием оптического сигнала на внешний модулятор фототока, расположенный извне вблизи фон;окатода, подают периоди . ческую последовательность отпираюших и запираимцих импульсных электрических сигналов с частотой> равной частоте следования оптического сигнала, имею45

3 9838 ление исходной чувствительности фотоэлектронного умножителя на время его действия, В результате в области фотокатода получают стробоскопическую вырезку из электронного сигнала, соответствующего оптическому сигналу, которая затем усиливается диодной системой фотоэлектронного умножителя. Длительности запирающего электрического сигнала 4> и oIIткаческого регистрируемого сигнала всегда должны удовлетворять условию: 1. < 1 где 1о — длительность оптического сигна— ла, отсчитываемая по основанию 2 ) .

Недостатком известного способа является наличие ограничения сверху диана- 15 зона частот стробирования регистрируемого оптического сигнала, обусловленного длительностью запирающих сигналов и резким возрастанием технической сложности в генерировании запирающих и ус- 20 коряюших импульсных электрических сигналов с ростом частоты их следования, что делает практически невозможным стробирование оптических сигналов при сверхвысоких частотах их следования.

Цель изобретения — расширение диапазона частоты следования стробируемого оптического сигнала в сторону сверхвысо. ких частот.

Бель достигается тем, что согласно способу стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором оптический сигнал направляют на фотокатод, воздействуют на аналоговый электронный сигнал, полученный с фотока35 тода, запирающим и отпираюшим электрическими сигналами, которые подают синхронно с оптическим сигналом на модуля:тор фототока, задерживают запирающий сигнал, на время, равное длительности

40 отпирающего сигнала, делают равными амплитуду и длительность отпирающего и запирающего сигналов, причем длительность отпирающего сигнала выбирают меньше половины времени пролета фотоэлектронами входной камеры фотоэлектронного умножителя и создают у фотокатода постоянное тормозящее фотоэлектроны электрическое поле, напряженность которого не превышает значения напряженности полной отсечки фототока.

Введение в известный способ новых операций запирания фототока постоянным электрическим полем и задержки тормозящего электрического импульса относитель-. но ускоряющего на интервал времени, 55 равный длительности ускоряющего импульсного сигнала, позволяет снять ограничение сверху на частоту стробирования

25 4 оптических сигналов, так как отпадает необходимость выбирать длительность запирающего импульсного сигнала больше, чем оптического (она может быть и значительно меньшей). Формирование же равновесного электрического сигнала, которым являются совместно ускоряющий и запирающий импульсные электрические сигналы, технически не сложно. Особенно оно становится простым при скважности, равной двум, когда повторяющаяся последовательность ускоряющих и запирающих импульсных сигналов переходит в периодическую непрерывную типа синусоиды, "меандра" и т.д.

На чертеже представлены амплитудно-временные диаграммы сигналов в различных точках фотоэлектронного умножителя (амплитудно-временная диаграмма

l периодического оптического сигнала на фотокатоде, амплитудно»временная диаграмма 2 аналогового электронного сигнала с фотокатода, амплитудно-временная диаграмма 3 последовательности запирающих и отпираюших электрическиХ импульсных сигналов, амплитудно-временная диаграмма 4 стробоскопической вырезки на выходе фотоэлектронного умножителя) .

Способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе согласно данному изобретению состоит в следующем, 5 98382 щих равные длительности и амплитуду, причем запирающие импульсные сигналы задерживают относительно отпирающих на время равное длительности отпираюl щих сигналов, которая менее половины времени пролета фотоэлектронами входной камеры фотоэлектронного умножите as (у разных типов торцовых ФЭУ время пролета фотоэлектронами входной камеры находится в интервале 10-40.10 с). 10

Совместно последовательность запираоших и отпирающих электрических им пульсных сигналов образует электричеокий сигнал 3 типа меандр". Стробоскопическую вырезку 4 получают в течение 15 интервала времени значительно меньшего. длительности полупериода периодического оптического сигнала.

Использование предлагаемого способа стробирования позволяет создать высоко- 20 чувствительные устройства для стробоско пической регистрации формы периодического оптического сигнала при сверхвысоких частотах его следования, упростить их, облегчить регулировку длительности 2s получаемых стробоскопических вырезок. и временного разрешения устройств.

Формула. изобретения

Способ стробирования оптического сит30 нала на фотоэлектронном умножителе, 6 при котором оптический сигнал направляют на фотокатод, воздействуют на аналоговый электронный сигнал, полученный с фотокатода, запирающим и отпирающим электрическими сигналами, которые иодают синхронно с оптическим сигналом на модулятор фототока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона частоты следования стробируемого оптического сигнала в сторону сверхвысоких частот, задерживают запирающий сигнал, на время, равное длительности отпирающего сигнала, уравнивают амнлитуду и длительность отпирающего и запирающего сигналов, причем длительность отпирающего сигнала выбирают меньше половины времени пролета фотоэлектрона- . ми входной камеры фотоэлектронного умножителя и создают у фотокатода постоянное тормозящее фотоэлектроны электрическое поле, нанряжеиность которого не превышает значения напряженности полной отсечки фототока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Uchida Teruo, Ninami Shigeo Japanese Journal of Applid Physics, 1971, 10, ¹ 12, с. 1744-1745.

2 Рутковский И. 3., Шавель Н, Н.

Приборы и техника эксперимента, 1971, № 6, с. 125-127 (нрототип) .

983825

Составитель Е. Пчелов

Редактор О. Бугир Техред М. Надь Корректор Н. Буряк

Заказ 9938164 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

113D38, Москва, -35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал: ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4