Способ измерения отношения сигналшум лампы с полым катодом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 1 1 08 МИТЕТТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБР ПИ1 ВИДЕТЕЛЬСТВ К Спектроскопические едов элементов. М.:он может бытразом).Способ осу установлен известным м обратвляют след зом.На лампу с полым бочий ток. Световой монохроматор (или ин ройство) подают на фо число раз (обычно не сигнал с фотоприемни образом рассчитываю /шум р 1. Это отношен виде катодом подают рапоток лампы через ое селектирующее усттоприемник, Заданноеменее 30) измеряют ка. Затем известным т отношение сигнал/ ие можно записать в ный шум фото с полым катодом значение сигна катодом.у с полым кат риемник подают где- сумма лампы(У 1) - средне полым Затем лам чают, на фотоп(71) Белорусский государственный университет им.В. И. Ленина(56) Вайнфорднер Дж.методы определения слМир, 1979, с. 35.Курейчик К. П. и др. Газоразрядные источники света для спектральных измерений. Минск: изд-во БГУ, 1987, с. 43.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ ЛАМПЫ С ПОЛЫМ КАТОДОМ(57) Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральных измерениях, например, при оценке Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральных измерениях при оценке точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров.Цель изобретения - повышение точности измерений шума лампы с полым катодом (величины отношения сигнал/шум, далее с/ш) путем учета шума фотоприемника,На чертеже приведен блок-схема устройства, реализующего способ.Устройство состоит из лампы 1 с полым катодом, монохроматора 2, фотоприемника 3, системы регистрации 4. Кроме того, в состав устройства входит дополнительный источник 5, оптически связанный с входным окном фотоприемника 3 (блоки питания источников и фотоприемника для простоты опущены; кроме того, не показан модулятор световых потоков источников излучения,а 9)БО,ш 1599672 А 1 точностных характеристик атомно-абсорбци онных спектрометров или аттестации спектральных ламп. Цель изобретения - повышение точности измерений шума лампы с полым катодом путем учета шума фотоприемника. Способ состоит в измерении светового потока лампы с полым катодом, измерении светового потока дополнительного источника света, например лампы накаливания, светодиода, дейтериевого корректора. Перед этим световой поток дополнительного источника выравнивают со световым потоком измеряемой лампы. Затем рассчитывают шум лампы с полым катодом, причем одновременно происходит компенсация шума фотоприемника. Измерение светового потока лампы с полым катодом и дополнительного источника может происходить попеременно, для чего их необходимо прерывать модулятором. 1 ил.следует 50 55 ток дополнительного источника света, шум которого существенно меньше шума фотоприемника. В качестве такого рода источников удобно применить лампу накаливания, светодиод или дейтериевый корректор. Экспериментально установлено, что перечисленные источники обладают достаточно малым уровнем собственных шумов и пригодны для рассматриваемых измерений.Измеряют сигнал фотоприемника и рассчитывают отношение с/ш во втором случае. Очевидно его можно записать в виде где (12) - среднее значение светового потока дополнительного источника света;- шум фотоприемника, Из отношения величин р и р 2 2 ( Ь ) (2ц 2 ) где- шум лампы с полым катодом. Положим теперь г=12) (11) ) . Тогда среднеквадратичное значение шума лампы с полым катодом естьоткуда уточненное соотношение сигнал/шумравноТаким образом, после проведения измерений светового потока дополнительного источника света определяется шум фотоприемника, который затем учитывается в дальнейшем расчете. Для получения предельно малых погрешностей световой поток дополнительного источника света перед измерениями следует уравнять со световым потоком лампы с полым катодом. Однако это уравнивание, точнее погрешность выравнивания светового потока дополнительного источника света и потока лампы с полым катодом, зависит от требуемой погрешности измерений. Поскольку шум фотоприемника зависит от светового потока (т. е. от тока) по закону степени 1/2, то разбаланс потоков в 2 раза дает ошибку (при прочих равных условиях измерений) всего в 4000, Если световые потоки отличаются на 1 О - 200, то данная ошибка снижается до единиц процентов и ею можно пренебречь. Следовательно, отличительная черта данного способа заключается в ослаблении требований на точность выравнивания световых потоков лампы с полым катодом и дополнител ьного источника света. Данные измерения можно проводить попеременно, например, прерывая световой поток от источников излучений посредством механического модулятора, как это широко применяется в атомно-абсорбционных спектрометрах, Возможно использование и электронной модуляции световых потоков. Такой подход способствует снижению погрешностей измерений, связанных со случайными помехами, например, со стороны источника питания фотоприемника.При использовании дейтериевого корректора появляется возможность измерения шума лампы с полым катодом в ультрафиолетовой области спектра. В этом случае дейтериевый корректор следует устанавливать перед монохроматором, а световые потоки обоих источников сводить на монохроматор известным образом, например посредством полупрозрачного зеркала.Пример. Проведено исследование шума 0 ламп с полым катодом типа ЛТ. Длительность импульса тока составляла 200 мкс при скважности 10. При задержке 50 мкс относительно фронта нарастания светового импульса и амплитуде тока 218 мА получены 5 значения (А)=1483 ед, =28,91 ед р 1=51,49, (1) =1493 ед; =9,57 ед; р=154,96, р=54,95.Видно, что реальное отношение сигнал//шум лампы с полым катодом оказалось гораздо более высоким, чем при непосред ственном определении совместно с шумомфотоприемника. В качестве фотоприемника использовался ФЭУпри напряжении питания 1300 В. При задержке относительно фронта импульса света в 100 мкс, отношение сигнал-шум для лампы с полым з 5 катодом возросло до 237,59, в то время какотношение с/ш суммарно с фотоприемником возросло лишь до 54,91.Данный способ рассматривался при нулевом приближении темнового шума фотоприемника. При этом, темновой ток отопри емника составляет примерно 10 8 А, в товремя как рабочий сигнал обычно составляет до 1 О б А и более, т. е. превосходит темновой ток на несколько порядков.В силу этого среднеквадратичное значение 45 шума фотоприемника В темновом режиме(т. е. без засветки) весьма мало и им можно пренебречь. Если же пренебречь этим шумом нельзя, то расчетная формула принимает вид где , - темновой шум фотоприемника.Для его учета следует экранировать фотоприемник от излучения, измерить темновой шум и затем вычесть из шума фотоприемника при измерении дополнительного светового сигнала от дополнительного источника света. Эти операции известны.1599672 Формула изобретения РЛ =01)/Й где Р Р 1/Р 2 Р 2 (У 2) /Д, г=( (У 2) / (У 1) ) 15 итель В. КаКравчук чиц Корректор Подписно СостТехред АТираж 42 РедакторЗаказ 31 едолуженк ткрытиям при ГКНТ СССб., д. 4,5город, ул. Гагарина, 101 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж - 35, Раушская на Производственно-издательский комбинат Патент, г. Уь Таким образом, преимуществом предлагаемого способа является высокая точность измерений, обусловленная подавлением шума фотоприемника,Способ измерения отношения сигнал/шум лампы с полым катодом, заключающийся в том, что многократно измеряют фотоприемником световой поток исследуемой лампы, определяют среднее значение указанного светового потока (У 1), определяют суммарный шумфотоприемника и лампы с полым катодом и рассчитывают величину р сигнал/шум из выражения р 1=(У 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно направляют на фотоприемник световой поток вспомогательного источника излучения, шум которого много меньше шума фотоприемника, многократно измеряют световой поток вспомогательного источника, определяют среднее значение указанного светового потока (У 2), определяют шумфотоприемника и рассчитывают уточненное значение рсигнал/шум лампы с полым катодом из вйражения 1 О