Счетчик фотонов

(21) 3532186 (22) 03.01.8 (46) 07.03.8 (72) К.Д.Шел (71) Институ Томского фил ления АН ССС (53) 621.383 (56) 1. Авто Р 783600, кл2. Лагутин тонов. - 1 У лазерному зо томск, 1976,/18-25 Бюл. Р 9 вой оптики атмосферы ала Сибирского отповынего вве информа- помиОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ САНИЕ ИЗОБ(088.8)рское свидетельство СССРС 01 7 1/44, 1979.М.Ф. и др. Счетчик фоВсесоюзный симпозиум по ндированиюатмосферы.с.242-245 (прототип).(54)(57) СЧЕ щий последов дискриминато также операт ройствб, эле ную машину и причем опера ройство подк ным выходом электронной а выход блок к адресным в поминающего входных данн лительной ма щ и й с я т щения точнос ден резистор ционный вход ТЧИК ФОТОНОВ, содержаательно соединенные ФЭУ, р и блок управления, а ивное запоминающее устктронную вычислитель- схему синхронизации, тивное запоминающее устлючено своим информационк входному регистру вычислительной машины, а управления подключен ходам оперативного заустройства и к регистру ых электронной вычисшины, о т л и ч а ю - ем, что с цельюти измерений, вчерез которыйоперативного за.802 9 А нающего устройства подключен к шине питания, а блок управления выполнен в виде генератора временных интервалов, триггера наличия фотона, адресного счетчика й триггера режима оперативного запоминающего устройства, причем выход схемы синхронизации подключен к первому входу генератора временных интервалов и к первому входу. триггера режима оперативного запоминающего устройства, а выход дискриминатора подключен к триггеру наличия фотона, выход которого подключен к второму входу управления оперативного запоминающего устройства, выход генератора временных интервалов подключен к од- Ж ному из входов адресного счетчика и к второму входу триггера наличия фотона, первые адресные выходы адресного счетчика являются выхо- С дом блока управления, к другому входу адресного счзтчика подключен выход одного разряда выходного регистра электронной вычислительной машины, выход триггера режима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора временных интервалов и к входу управления оперативного запоминающего устройства, а второй выход адресного счетЧика соединен с вторым входом триггера режима оперативного .запоминающего устройства.25 Изобретение относится к оптикеатмосферы и может быть использованодля регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в Физике,спектроскопии, химии, астрономиии т.д, 5Известно устройство для счетафотонов, содержащее последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), дискриминатор, счетчик и оперативное запоминающее 10устройство 13.Недостатками устройства являютсянизкие временное разрешение и быстродействие, большие габариты, сложная техническая реализация. 15Наиболее близким к изобретению .является счетчик фотонов, содержащий последовательно соединенные ФЭУ,дискриминатор и блок управления, атакже оперативное запоминающее устройство, электронную вычислительную машину и схему синхронизации,причем оперативное запоминающее устройство подключено своим информационным выходом к входному региструэлектронной вычислительной машины,а выход блока управления подключенк адресным входам оперативного запоминающего устройства и к региструвходных данных электронной вычислительной машины 2 3.Недостатком известного счетчикафотонов является ограниченная тояност временной привязки фотонов,так как счет фотонов происходит втечение определенного временного 35интервала, а распределение поступающих фотонов внутри этого временногоинтервала считается равномерным,хотя на самом деле их мгновеннаячастотаменяется значительно. Для 40повышения временного (пространственного) разрешения исследуемогосигнала необходимо уменьшить длительность временного интервала, чтопри данном методе счета ведет к недоступному .росту погрешностей засчет роста просчетов, так как отношение длительности фронтов временного интервала к длительностисамого временного интервала возрастает.Цель изобретения в ,повышение точности измерений.Для достижения укаэанной целив счетчик фотонов, содержащий последовательно соединенные ФЭУ, дискриминатор и блок управления., атакже оперативное запоминающееустройство, электронную вычислительную машину и схему синхронизации,причем оперативное запоминающее 60устройство подключено своим информационным выходом к входному регистру электронной вычислительноймашины, а выход блока управления подключен к адресным входам оператив ного запоминающего устройства и крегистру входных данных электроннойвычислительной машины, введен ре,зистор, через который информационныйвход оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания,а блок управления выполнен в видегенератора временных интервалов,триггера наличия фотона, адресногосчетчика и триггера режима оперативного запоминающего устройства, причем выход схемы синхронизации подключен к первому. входу генераторавременных интервалов и к первомувходу триггера режима оперативногозапоминающего устройства, а выходдискриминатора подключен к триггеру наличия Фотона, выход которогоподключен к второму входу управления оперативного запоминающего устройства, выход генератора временныхинтервалов подключен к одному из входов адресного счетчика и к второмувходу триггера наличия фотона, первые адресные выходы адресного счетчика являются выходом блока управления, к другому входу адресногосчетчика подключен выход одного разряда выходного регистра электроннойвычислительной машины, выход триггера режима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора временных интервалов и к входу управления оперативного запоминающего устройства,а второй выход адресного счетчикасоединен с вторым входом триггерарежима оперативного запоминающего устройства,На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенные ФЭУ 1 и дискриминатор 2, оперативное запоминающее устройство 3, блок 4 управления, электронную вычислительную машину 5, схе-му б синхронизации, Блок 4 управления выполнен в виде генератора 7временных интервалов, триггера 8 наличия фотона, адресного счетчика 9и триггера 10 режима оперативногозапоминающего устройства. Информационный вход оперативного эапоми"нающего устройства 3 через резистор11 соединен с шиной 12 питания.Элементы блока 4 управления соединены следующим образом.Выход схемы б синхронизации подключен к входу генератора 7 временных интервалов и входу триггера 10режима оперативного запоминающегоустройства, а выход триггера 10 режима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора 7 временных интерва"лов и к входу управления оперативного запоминающего устройства 3. Выход дискриминатора 2 подключен ктриггеру 8 наличия фотона, выход которого подключен к второму входу управления оперативного запоминающего устройства. Выход генератора 7 временных интервалов подключен к одному из входов адресного счетчи ка 9 и к второму входу триггера 8 наличия фотона. Адресные выходы адресного счетчика 9 подключены к адресным рходам оперативного запоминающего устройства 3 и одновременно к регистру входных данных электронной вычислительной машины 5. К второму входу адресного счетчика 9 подключен выход одного разряда выходного регистра электронной вычислитель-. ной машины 5, являющийся сигналом считывания для адресного счетчика 9Второй выход адресного счетчика 9 соединен с вторым входом триггера 10 режима оперативного запоминающего устройства.Устройство работает следующим образом.Генератор 7 временных интервалов запускается иМпульсом со схемы 6 синхронизации, определяющим начало цикла счета. Этот же импульс устанавливает триггер .10 режима оперативного запоминающего устройства в режим Запись. Генератор 7 временных интервалов формирует временные интервалы необходимой длительности и управляет сменой адреса адресного счетчика 9, который определяет номер ячейки оперативного запоминающего устройст ва 3, в которую может быть записан фотон, если он появится в данный момент. Фотон, поступивший в ФЭУ 1 на дискриминатор 2 в виде импульса напряжения в момент времени С пос ле импульса синхронизации, формируется дискриминатором в стандартный импульс и поступает на тРиггер 8 наличия фотона блока 4 управления, который вырабатывает в ответ импульс 45 разрешения записи постоянно присутствующей на входе оперативного запо-.минающего устройства единицы в ячей.ку, номер которой определяется состоянием адресного счетчика, установившегося к данному моменту вре.мени.пМСЧ где Мс - двоичный адрес адресного55счетчика;С - длительность временногоОинтервала, вырабатываемого генератором 7 воеменныхинтервалов блока 4 управления.Таким образом, реализуется воэможность временного (на время цикла записи, определяемого временем Со, информации в оперативное запоминаю щее устройство) хранения информации о появлении в данный момент времени фотона.После прохождения всех возможных состояний адресный счетчик 9 вырабатывает сигнал окончания режима счета, по которому триггера 10 режима оперативного запоминающего устройства запрещает дальнейшую работу генератора 7 временных интервалов и переводит оперативное запоминающее устройство в режим Считывание, в течение которого происходит считывание записанных в определенных ячейках оперативного запоминающего устройства 3 единиц в электронную вычислительную машину 5Положение единиц во времени определяется соответсвующим состоянием адресного счетчика, которое тоже считывается в электронную вычислительную машину. Таким образом, на входной регистр электронной вычислительной машины подается и затем считывается в электронную вычислительную машину М-разрядный адрес, первый разряд которого несет информацию о наличии фотона в данном временном интервале, а остальные Мразрядов сообщают, в какой именно временной интервал попал данный фотон. Если при считывании в электронную вычислительную машину в первом разряде оказывается нуль, это означает, что по данному М- разрядному адресу записи фотона не было, т.е. в этот момент фотон на устройство не поступал.Поскольку в известном устройстве нет необходимости считать несколько фотонов в течение временного интервала, то существует возможность уменьшения вырабатываемой генератором временных интервалов длительности временных интервалов до минимума, ограниченного быстродействием оперативного запоминающего устройства, что и позволило в конечном счете повысить временное разрешение принимаемого оптического сигнала. Многократное повторение цикла записи-считывания приводит к тому, что в ячейках памяти ЭВМ, адреса которых определяют положение поступающих фотонов, происходит накопление числа фотонов до необходимого заданного уровняПредлагаемое устройство за счет Фиксирования момента прихода каждого фотона, а не серии фотонов в течение данного временного интервала, позволяет повысить точность измерения временных параметров принимаемого сигнала, в частности, повысить его пространственное разрешение. За счет сокращения числа элеПодписноекомитета СССРи открытий .сная наб., д, 4/5 Тираж 823 осударственного лам изобретений сква, Ж, Рауш 4НИИПИ акаэ 1130 атент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 иал П ментов повышается надежность устройства, снижается влияние фронтоввременных интервалов. Быстродействие определяется только быстродействием оперативного запоминающего устройства и достаточно высоко.