Счетчик фотонов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ УБЛИН 51)4 С 01 3 1/4 ТЕНИ 9, Бюл, 141 ьное констру боростроения орское бюроОптика" вой Изобрете измерений и для регистрсветовых поких исследо химии и др. лью сти измерений ие то же.представлен ма счетчика фо ункци че нальнаяСчетч ов. тронныйнатор 2 к содержит фотоэле ь (ФЭУ) 1, дискрим ожител ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специалнаучного приСО АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1350509, кл, С 01 3 1/44, 1986.Авторское свидетельство СССР Р 1078259, кл. С 01 3 1/44, 1983, (54) СЧЕТЧИК ФОТОНОВ(57) Изобретение относится к измерениям и может быть использовано для регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, лазерном зондировании атмосферы, космических исследованиях, спектроскопии, химии и др. Цель изобретения - повышение точности измерений. Счетчик фотонов содержит последовательно включенные Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство и электронно-вычислительную машину (ЭВМ), схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, триггер режима и адресный счетчик. При этом выход схемы синние относится к области может быть использовано ции слабых и сверхслабых оков в физике, космичесаниях, спектроскопии,хронизации подключен к первому входу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и второму входу управляемого тактового генератора, выход которого подключен к первому входу адресного счетчика, адресные выходы которого подключены к входному регистру ЭВМ, выходной регистр ЭВМ подключен к второму входу адресного счетчика, выход управления которого подключен к второму входу триггера режима, причем вход данных оперативного запоминающего устройства подключен к шине питаЮ ния, а выход - к входному регистру ЭВМ. В устройство введены двоичный . М-разрядный счетчик и регистр временного хранения данных (адреса),при- С чем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу двоичного И-разрядногосчетчика, его выход переполнения подключен к входу управления регистра временного хранения данных и вто- ффЮ рому входу ОЗУ, адресные входы адресного счетчика подключены к входам данных регистра временного хра ния данных, его выходы данных подключены к адресным входам ОЗУ, 1 ил обретения является повыше 1520356одноэлектронньм импульсов, И-разряд",ный счетчик 3, регистр 4 временногохранения данных (адреса), оперативное запоминающее устройство 5, схему6 синхронизации, управляемый тактовый генератор 7, адресный счетчик 8,триггер 9 режима, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 10,ФЭУ 1 подключен к входу дискриминатора 2 одноэлектронных импульсов,выход которого подключен к счетномувходу Ю-разрядного счетчика 3, выходН-разрядного счетчика 3 подключен квходу управления регистра 4 временного хранения данных (адреса) и пер"вому входу управления оперативногозапоминающего устройства 5, вход данных которого подключен к шине пита.ния, а выход данных " к входномурегистру ЭВМ 10, выход схемы 6 синхронизации подключен к первым входамуправляемого тактового генератора 7и триггера 9 режима, выход управляемого тактового генератора 7 подключен 25к первому входу адресного счетчика 8,адресные выходы которого подключенык входам данных регистра 4 временногохранения. данных и входному региструЭВМ 10, выходной регистр ЭВМ 10подключен к второму входу адресногосчетчика 8, .управляющий выход которого подключен к второму входу триггера9 режима, выход которого подключенк второму входу управления оперативного запоминающего устройства 5 ивторому входу управляемого тактовогогенератора 7.Счетчик работает следующим обра"зом.Управляемый тактовый генератор 740запускается сигналом с выхода триггера 9 режима, который управляетсяимпульсом с выхода схемы б синхронизации. Этим импульсом определяетсяначало цикла записи входных одноэлектронных импульсов. Триггером 9 режимаоперативное запоминающее устройство5 устанавливается в режим "Запись",а управляемый тактовый генератор 7 -в режим генерации так.,овых импульсов. 50Период их определяет пространственноеразрешение регистрируемого физического параметра в соответствии с формулой Д ь +Т/2, где Ь - временноеразрешение; Т - период тактовых импульсов. Тактовые импульсы поступаютна первый вход адресного счетчика 8и обеспечивают адресацию к ячейкам оперативного запоминающего устройства 5. Поток сигнальных и шумовыхимпульсов с ФЭУ 1 поступает на дискриминатор 2 одноэлектронных импульсов, где происходит выделение одноэлектронных импульсов, а шумовыеподавляются. Одноэлектронные ймпульсы поступают на Ы-разрядный счетчик3 и изменяют его состояние. При переполнении М-разрядного счетчика 3сигнал с его выхода поступает навход регистра 4 временного храненияданных и первый вход управления оперативного запоминающего устройства5. Передним фронтом этого сигналасостояние адресного счетчика 8, определяющее момент переполненияБ-разрядного счетчика 3, фиксируется в регистре 4, а .по заднему фронтуэтого сигнала в соответствии с адресом, зафиксированным в регистре 4,в ячейку оперативного запоминающегоустройства 5 записывается "метка"единица. Указанная "метка" информирует о том,.что в данный момент времени относительно импульса схемы 6синхронизации, определяемый какиТ, где и в . число тактовыхимпульсов (состояние адресного счетчика 8),произошло переполнение И-разрядногосчетчика 3. Таким образом, в оперативном запоминающем устройстве 5 создается последовательность адресуемых"меток" событий - переполненияИ-разрядного счетчика 3. После прохождения всех возможных состоянийадресного счетчика 8 с его выходагенерируется сигнал окончания режимасчета, по которому триггер 9 режимазапрещает работу управляемого тактового генератора 7 и переводит оперативное запоминающее устройство 5в режим "Чтение". При этом состояние его ячеек памяти считываетсяуправляющими импульсами с ЭБИ 10,поступающими иа второй вход адресного счетчика 8, в оперативное запоминающее устройство ЭВМ 10. Положение единиц - "меток" во времени определяется состоянием адресногосчетчика 8, которое тоже считываетсяв ЭВМ 10. Если в (1 с+1)-и разрядечитаемого слова нуль, то в ячейкес адресом 1 с" читаемой иэ оперативного запоминающего устройства 5 воперативное запоминающее устройствоЭВМ информации в цикле записи незарегистрировано, Если же в Ос+1)-мСчетчик фотонов, содержащий последовательно включенные фотоэлектронный умножитель, дискриминатор одноэлектронных импульсов, а также оперативное запоминающее устройство, электронно-вычислительную машину (ЭВМ),схему синхронизации, управляемый тактовый генератор, адресный счетчик итриггер режима, при зтЬм выход схемысинхронизации подключен к первомувходу управляемого тактового генератора и к первому входу триггера режима, выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего устройства и квторому входу управляемого тактовогогенератора, выход которого подключенк первому входу адресного счетчика,адресные выходы которого подключенык входному регистру ЭВМ, выходнойрегистр ЭВМ подключен к второму входуадресного счетчика, выход управлениякоторого подключен к второму входутриггера режима, причем вход данныхоперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а выходк входному регистру ЭВМ, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений, в неговведены двоичный И-разрядный счетчики регистр временного хранения данных,причем выход дискриминатора одноэлектронных импульсов подключен к счетному входу двоичного И-разрядного счетчика, выход переполнения которогоподключен к входу управления регистравременного хранения данных и к второму входу оперативного запоминающегоустройства, адресные выходы адресногосчетчика подключены к входам данныхрегистра временного хранения данных,выходы которого подключены к адресньивходам оперативного запоминающегоустройства,5 15203 разряде единица, то в этом случае к ячейке оперативного запоминающего устройства ЭВМ с адресом Е прибавляется число И, где И - разрядность счетчика 3. 5Следующий импульс с выхода схемы 6 синхронизации устанавливает триггер 9 режима снова в режим "Запись" и разрешает работу тактового генератора10 7. Цикл регистрации повторяется. Зарегистрированные в цикле регистрации моменты переполнения Н-разрядного счетчика 3 в режиме "Чтение" передаются в ЭВМ, причем происходит накопление информации путем прибавления числа И в ячейках оперативного запоминающего устройства ЭВМ 10 с теми адресами, в которых быпи "метки", Многократное повторение этого процесса ведет к накоплению профиля интенсивности потока одноэлектронных импульсов до величины, определяющей необходимую статистическую точность измерений. 25Таким образом, использование в качестве отметчика моментов событий не одно-, а И-разрядного счетчика 3 позволяет существенно повысить динамический диапазон входного сигнала без увеличения просчетов в ближней зоне трассы зондирования, а также снизить число "меток" в оперативном запоминающем устройстве 5 в И раз, Это ведет к тому, что время перезаписи из оперативного запоминающего устройства 5 35 в оперативное. запоминающее устройство ЭВИ и накопление данных также сокращается примерно в М раз, т.е. сокращается время цикла "Запись-чтение" за счет сокращения части "Чтение", а это позволяет увеличить частоту посылок зондирующих импульсов и за счет этого сократить время накопления.По сравнению с известным предлагаемый счетчик обеспечивает в И раз ф 5 более высокую точность регистрации интенсивности потока одноэлектронных импульсов за временной интервал, так как в предлагаемом счетчике регистрируются все импульсы из Б поступивших во временом интервале. Таким образом,динамический диапазон принимаемогосигнала может быть повышен в М разпри той же точности регистрации интенсивности потока. Формула изобретения1520356 Составитель Е. Маколкинедактор И. Шулла Техред А.Кравчук Корректор В, Гирняк раж 466 Подписно КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Закае 6746/42 ВНИИПИ Госуда ственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5