Устройство для счета фотонов

)5 с С 44 ЕНИ СЧЕТА ФОТОНОВ птике овано слаатм ьнои рбых свферы, ф тельство СССР 3 1/44, 1984. ьство СССР144, 1984. токовпектроь изоби опев оптике атм скопин, астр изике,т.д. ЦеОЧНОСТИ омии СЛ ьРй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНЙЕ ИЭОБР(57) Изобретение относится катмосферы и может быть испольдля многоканал " егистрацибых и сверхсла етовых по ретения - повышение1542201 ратинности измерений, Устройство. состоит иэ фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 1, дискриминатора 2, тригге" ра 3 фотона, 0+1-регистра 4 сдвига, тактового генератора, И+1-буферного регистра 6, логических элементов ИСКЛОЧАЮЦЕЕ ИЛИ 7 двоичных счетчиковпозиции Фотона и числа событий 8 и 9соотн логического элемента И 1 И,. 10 схемы 13 синхронизации с триггерами режима ТТ и электронной вычислительной машины (ЗИМ) 14. В процессе работы каждый импульс Фотоотсчета, проходя дискриминатор 2, изменяет состояние триггера 3 фотона на обратное. Это состояние заносится в регистр 4 сдвига с частотой тактового генератора. По заполнении регистра сдвига его выходное состоя л Изобретение относится к оптике ,25 атмосферы и может быть использовано для многоканальной регистрации слабых И сверхслабых снетоных потоков в оптике атмосферы, Физике, спектроскопии, астрономии и т,д, 30Целью изобретения является повышение точности и быстродействия счет-" чика Фотонов (путем уменьшения веро-, ятности просчета Фотона и точности Временной привязки).На чертеже изображена блок-схема устройства для счета фотонов.Предлагаемое устройство содержит Ф .ектрон ый у ножитель (ЮУ). дискриминатор 2, триггер 3 Фотона, (И+1)-разрядный регистр 4 сдвига, тактовый генератор 5 В+1)"разрядпьг 1, буФерный регистр 6, И логических эле-, ментов ИСЮПОЧЛРЩЕЕ ИЗЫДИ /, дноичный счетчик В,позиции Фотонау двоичный счетчик 9 числа событий Б-нходовый ,погический элемент ИЧИ 10, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 11, четчик-делитель 12, схему 13 сннхрою , чизации с триггерами режима Т Тз, электронпуи вычислительную машину" (ЭБИ) 14. Устройство работает следующим образом,Тактовый генератор вырабатывает временные интервалы длительностью ЯО "1/ где" период, а 1, - часто-. та колебаний генератора, которые осу ние переносится в И+1-буферный регистр 6. Элементы ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ВЯ 7выделяют позиции, соответствующие фотоотсчетам путем сравнения состоянийв двух соседних разрядах буферногорегистра, после чего позиционный кодзаносится в ячейку ОЗУ. Одновременнотуда же записывается двоичный код свыхода счетчика 8 позиции Фотона,соответствующий номеру цикла заполнения регистра сдвига, Изменение адреса ячейки производится счетчиком 9только в том случае, еслй в текущемцикле имелся хотя бы один Фотоотсчет. По прошествии заданного числациклов триггер Тз, переводится в режим чтения, при этом содержимое всехячеек ОЗУ последовательно передаетсяво входной регистр ЗВИ. 1 ил. ществлжот последовательную запись в разряды (И+1)-разрядного регистра 4 сдвига состояние триггера 3 Фотона. Входным сигналом ВИА устройство переводится в режим Запись так, что оснонной триггер режима Тз,устанавливартся в состояние, разрешающее работу дополнительного триггера режима ТДа Сигнал синхронизации ВТАЩЕТ, например, от внешнего фотодатчика, отмечающего начало интервала накопления, устанавливает дополнительный триггер режиман состояние, разрушающее работу триггера 3 Фотона, счетчика-делите 4 Ъля 12 и двоичного счетчика 8 позиции Фотона. Каждый фотонный импульс с выхода дискриминатора 2 меняет состоянпе триггера 3 фотона на противополож. - ное. Это вызывает по запросу от так-. тового генератора смену состояний первого разряда (0+1) "разрядного регистра 4 сдвига, которое продвигается с.каждым тактовым импульсом по разрядам этого регистра, Таким образом, приход Фотона Фиксируется наличием отличающихся состояний двух смежных разрядов (И+1)"разрядного регистра сдвиге. Состояние (0+1)-регистра , сдвига ограничивается тактовой частотой 1 о 21/й по тактовому входу (Н+ +13-разрядного буферного регистра так, что на каждом такте содержимое (И+1)"регистра сдвига переносится в (И+1)-разрядный буферный регистр.Операция переноса производится не5 1зависимо от состояния триггера 3 фотона, состояния (.М+1)-разрядного ре"гистра 4 сдвига и адресов ОЗУ 11.В этом случае операция переноса невызывает пересчета Фотона и производится эа время , я = М. Логическиеэлементы ИСЮПОЧАЩЕЕ ШШ 7 выделяютв позиции из М сдвигов сигнал, соответствующий наличию фотона за времяСС, где 2, - время переходныхпроцессов ОЗУ. Этот сигнал отсутствует, если состояния двух смежных раэИрядов (М+1)-разрядного регистра сдвига совпадают, и появляется, если несовпадают. Тем самым из перепадауровней при смене состояния триггера 3 Фотона, обусловленной наличиемфотона, выделяется сигнал уровня,который заносится в ОЗУ 11 как сигцал наличия фотона во временном инй ервале длиноир М ьф ф где 6 ф длина мертвой зоны с точностью позиционирования, определяемой лишь нестабильностью переходных процессов триггера 3 фотона и длиной "мертвой" зоны 7, Состояние (М+1)-разрядного регистра 4 сдвига на каждой позиции иэМ сдвигов не зависит от состояния впредыдущих позициях и тактах сдвига,их числа, Число позиций подсчитывается двоичным счетчиком 8 позиции. фотона, на вход которого с выхода счетчика-делителя 12 поступают импульсы стактовой частотой Г . Смена состоянияэтого счетчика производится независимо от состояния, (М+1)-разрядного регистра 4 сдвига, и переходные процессы в двоичном счетчике 8 позиции невлияют на величину мертвой зоны Сб .и точность счета фотона. В результате в ячейку ОЗУ 11 заносится с такто, вой частотой Г смешанный двоичнопозиционный код и адрес ячейки задается содержимым двоичного счетчика 9числа событий. Содержимое этого счетчика увеличивается на единицу лишь втом случае, если в записанной позициизафиксировано наличие хотя бы одногофотона, Разрешающий сигнал Формируется М-входовым логическим элементомИЛИ. Каждый цикл накопления начинается с адреса последней позиции предыдущего цикла, без обращения к ЭВ 11 14,для перезаписи и очистки ОЗУ,В отсутствие Фотона в позиции операция запись в ОЗУ проходит по адресу, равному содержимому счетчика9 ,числа событий Если в следую 542201 6щей позиции возникает фотосчет,то эта позиция записывается по томуже адресу, так как в отсутствие фото"на логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ5 ИЛИ 7 запрещает сдвиг счетчика 9 числа событий, Этот счетчик при наличиифотона в позиции по окончании записив ОЗУ изменяет состояние, меняя темсамым адрес ячейки подготовленнойдля записи новой позиции и т.д. Приэтом очистки содержимого ОЗУ передкажпым циклом накопления не требуется. Далее основной триггер Т, режима переводится в режим "Чтение" совокупным сигналом с выхода переполнения двоичного счетчика 8 позициифотона и двоичного счетчика 9 числасобытий. В этом режиме по каждому20 адресу ОЗУ содержимое ячейки передается во входной регистр ЭВИ 14. Циклчтения повторяется до тех пор, покане будет исчерпано заданное число адресов или не пройдены все состояния25 двоичного счетчика 9 числа событий.С этого момента без какой-либо дополнительной подготовки счетчик фотонов готов к работе в режиме "Запись".Изобретение позволяет повысить30 точность временной привязки Фотоотсчета за счет исключения влияния переходных процессов при изменении адреса ячейки ОЗУ, а также повыситьоперативность измерения за счет исклю"чения обращения к ЭВИ перед каждым35циклом накопления,Формула изобретенияУстройство для счета фотонов, содержащее последовательно соединенные40 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ),дискриминатор и триггер фотона, атакже оперативное запоминающее устройство, электронную вычислительную машину, схему синхронизации с .триггером режима, тактовый генератор,логический элемент ИЛИ, о т л и -.ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и оперативностиизмерений, в него дополнительно вве50 дены (М+1)-разрядный регистр сдвига,.М логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, двоичный счетчик позиции Фотонаи двоичный счетчик числа событий,счетчик-делитель и второй триггер режима, при этом. выход ФЭУ через ди-".скриминатор подключен к счетному входу триггера Фотона, выход которогоподключен к информационному входу1542201 Составитель А.Грузинов Редактор С.Кулакова Техред Л.Сердюкова, Корректор Т,Малецйд Йю 4Заказ 2815 Тираж 303 Подписное ВНЙИПИ Государственнога комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб д. 4/5(И+1)-разрядного регистра сдвига, а выход тактового генератора подкпочен к тактовому входу этого регистра, (8+1) выходов (8+1)-разрядного регистРа сдвига подключены соответствен 5 но к (г 1+1) входам (г 1+1)-разрядного буферного регистра и (0+1) выходов этсго регистра подключены попарно к Входам логических элементов ИСКЗПО ЧАЮ 1 цЕЕ ИЛИ так что первый вход каждого.логического элемента ИСКЛЮЧАЮЦЕЦ ИЗБ подключен к каждому предыдущеьу выходу (г 1+1)-разрядного буферноГо регистра а второй вход каждого.логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к каждому последующему выХоду (И+1)-разрядного буферного регистра, выходы г 1 логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подкгдочены к пер вым И-информационным входам оперативного запоминающего устройства и к Б входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к разрешающему входу двоичного счетчика событий, 25 выкоды которого подключены к адресным входам оперативного запоминающего устройства, первый вход управления которого и счетные входы двоично.- го счетчика позиции Фотона двоичного счетчика числа событий, тактовый,вход (11+1)-разрядного буферного регистра подключены к выходу счетчикаделителя, счетный вход которого подключен к выходу тактового генератора,вход сброса счетчика-делителя, входсброса счетчика позиции Фотона, входуправления счетчика числа событий 4выход предустанова триггера Фотонаподключены к выходу доголнительноготриггера режима один вход этоготриггера подключен к выхсду переполнения двоичного счетчика позиции Фотона, а второй вход этого же триггераподключен к выходу основного триггерарежима вход основного триггера режима подключен к выходу двоичногосчетчика числа событий и выходы двоичного счетчика позиции Фотона подключены к оставшимся информационнымвходам оперативного запоминающегоустройства, при этом выход основноготриггера режима соединен с входомэлектронной вычислительной машины,выходы оперативного запоминающегоустройства соединены с шиной данных:последней, а ее управляющий выходсоединен с вторым управляющим входомоперативного запоминающего устройстваи с вторым управляющим входом счетчика числа событий.