Счетчик фотонов

(50 4 С 01 3 1/4 еа(вг" ",гВас ТЕН ОПИСАН И ры ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт оптики атмосфе СО АН СССР(56) Панов Ю.А, и др. Тезисы докладов 11 Всесоюзной конференции по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск, 1973, с. 352-354Авторское свидетельство СССР 9 1078259, кл. С 01 7 1/44, 983. (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ(57) Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы. Целью изобре тения является повышение точности определения момента поступления фото импульсов. Запускаемый синхронно с появлением синхроимпульса управляемый тактовый генератор вырабатывает последовательность импульсов для сдвига импульса разрешения записи входных данных с дискриминатора в триггеры фотонов блока триггеров, С помощью кольцевого регистра сдвига создается последовательность из следующих друг. за другом управляющих импульсов, регистрирующих момент поступления фото- импульса путем записи единицы в тот триггер фотона, в котором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах, Скорость регистрации (и скорость поступления фотоим- . аЮ пульсов) определяется не быстродействием оперативного запоминающего устройства, а быстродействием регистра сдвига и триггера Фотона, которое значительно выше. 1 ил.О0508 2начало цикла регистрации входныхимпульсов. Этот же импульс устанавливает триггер режима 9 и ОЗУ 8 в режим Запись".5Синхронно с появлением синхроимпульса запускается управляемый тактовый генератор 5, вырабатывая последовательность импульсов для сдвигаимпульса разрешения записи входныхданных с дискриминатора 2 в триггерыфотонов блока триггеров 3. С помощьюкольцевого регистра 4, таким образом,создается последовательность из И 5 следующих друг за другом управляющихимпульсов, регистрирующих момент поступления фотоимпульса путем записиединицы в тот триггер фотона, вкотором в данный момент времени присутствуют единицы на обоих входах. После записи входной информации в последний, И-й триггер фотона, дели-,тель 6 вырабатывает управляющий импульс, по которому информация из 25 триггеров фотонов ТФ 1-ТФМ 3 записывается в Б-е ячейки ОЗУ 8, причем Мопределяется состоянием адресногосчетчика 10, которое также изменяется под действием каждого И-го импуль- ЗО са с делителя 6. Таким образом, номервременного интервала, в котором былозарегистрировано поступление фотоимпульса, определяется каки Бит35где АЭК - состояние адресного счетчика в момент поступления фо 135типа Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии, астрономии и др.Целью изобретения является повышение точности определения момента поступления фотоимпульсов (фотонов).На чертеже представлена блок-схема счетчика фотонов.Устройство включает в себя ФЭУ 1, дискриминатор 2, блок И триггеров 3 фотонов, кольцевой сдвиговый регистр 4, управляемый тактовый генератор 5, делитель 6 тактовой частоты 1/Ы, схему 7 синхронизации оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 8, триггер 9 режима, адресный счетчик 10, ЭВМ 11.Выход ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2, его выход - к первым входам триггеров 3 фотонов ТФ- ТФЫ, их выходы - к первым входам управления блока ОЗУ 8, информационные выходы блока ОЗУ подключены к входному регистру ЭВМ 11; вход синхросигнала подключен к входу схемы 7 синхронизации, ее выход - к.первым входам управления управляемого тактового генератора 5, и триггера 9 режима, выход управляемого тактового гене - ратора 5 подключен к входам кольцевого регистра 4 и делителя 6, выходы кольцевого сдвигового регистра 4 подключены к вторым входам триггеров фотонов ТФ 1-ТФЯ блока триггеров 3, выход делителя 6 1/И подключен к вторым входам управления блока ОЗУ 8 и к первому входу адресного счетчика 10, выход триггера 9 режима подключен к третьему входу управления блока ОЗУ 8 и к второму входу управления управ.ляемого тактового генератора 5, адресные выходы адресного счетчика 10 подключены к адресным входам блока ОЗУ 8 и к входному регистру ЭВМ 11, один разряд выходного регистра ЭВМ 11 подключен к второму входу адресного счетчика 10, информационные входы блока ОЗУ 8 подключены к плюсу питания.Устройство работает следующим образом.Управляемый генератор 5 временных интервалов запускается импульсом со схемы 7 синхронизации, определяющим тоимпульса;И - номер бита (триггера фотоБцтна), в котором бып зарегистрирован данный фотоимпульс.Число И выбирается иэ условияБТ ц, / , где Тц - время цикла записи информации в используемый тип 45ц - длительность временного интервала (определяемая периодом тактовых импульсов), в течение которого предполагается поступление фотоимпульса.Пусть Тц=50 нс, 8, =8 нс, тогдаЫ 350/8)6 Т,Е.3=7,Таким образом, в счетчике фотоновскорость регистрации (и скорость поступления фотоимпульсов) определяется не быстродействием ОЗУ, а быстродействием регистра сдвига и триггера фотона, которая значительно выше быстродействия ОЗУ любого известного50508 з1 ЗПосле прохождения всех возможных состояний адресный счетчик 10 вырабатывает сигнал окончания режима счета, по которому триггер 9 режима переводит ОЗУ 8 в режим "Чтение" и при этом запрещает работу управляемого генератора 5. В этом режиме под управлением импульсов чтения, подаваемых с ЭВМ 11 черезодин из разрядов выходного регистра на адресный счетчик 10, происходит считывание в ОЗУ ЭВМ 11 зарегистрированных в цикле записи данных - моментов поступления фото- импульсов. Причем положение зарегистрированных моментов поступления фото- импульсов, .определяемое состоянием адресного счетчика и номером бита выходных данных блока ОЗУ 8, определяет ячейку ОЗК ЭВМ 11, к содержимому которой следует прибавить единицу. Таким образом, в результате многократного повторения циклов записи- чтения осуществляется накопление данных в ОЗУ ЭВМ 11, и позволяющее в конечном счете вычислить с необходимой статистической точностью измеряемый параметр, например, температуру, влажность, прозрачность или др. характеристики атмосферы. За счет сокращения числа элементов повышается также надежность устройства, повыша. - ются его эксплуатационные характеристики, в частности, значительно снижается энергопотребление. Формула изобретенияоСчетчик фотонов, содержащий последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), дискриминатор,. триггер фотона, опертивное запоминающее устройство (ОЗУ), ЭВИ, а также триггер режима, схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик, причем выход дискриминатора подключен к первому входу триггера фотона, выход которого подключен к первому входу ОЗУ, схемасинхронизации подключена к первымвходам управляемого тактового генератора и триггера режима, выход триггера режима подключен к второму входу управляемого тактового генератораи к второму входу управления ОЗУ,выход управления адресного счетчика10 подключен к второму входу триггерарежима, информационный вход ОЗУ подключен к плюсу источника питания,информационный выход ОЗУ подключен.к одному из разрядов входного регист 15 ра ЭВМ адресные выходы адресногосчетчика подключены к адресным входам ОЗУ и к входному регистру ЭВМ,один из разрядов выходного регистраЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности определения момента поступления фотоимпульсов, в него введеныпараллельно первому И-, триггеров25 фотонов, И-разрядный кольцевой регистр сдвига параллельно первому И,одноразрядных ОЗУ, делитель на И тактовой частоты, причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов под 30 ключен к первым входам Итриггеровфотонов, И выходов кольцевого регистра сдвига подключены к вторым входамИ триггеров фотонов, выход управляемого тактового генератора подключенк входу кольцевого регистра сдвигаи к входу делителя на И, его выходподключен к вторым входам управленияИ одноразрядных ОЗУ и к первому входуадресного счетчика, выходы триггеров40 фотонов подключены к первым входамуправления ИОЗУ, информационныевходы МОЗУ подключены к плюсуи. - ч ф"р"дццанные выходы ИОЗУ подключены к входному45 регистру ЭВМ, адресный выход адоесного счетчика подключен к адреснымвходам ИОЗУ,-ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская нао., д. 4/5