Способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе

с.овз советскихСоциалистическихРеспублик ВТОе СКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВ 61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 30.03,81 (2 ) 3267924/18-21(53) УДК 621.38 ,292 (088.8) елаи изабретеии и открытий Опубликовано 23.12.82 Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 23,12,82 ФП. Петрунин и Н, Н. Шавель- .г"с,Ъследовательский институт лвщйх.физических проблемА, Н. Севченко при Белорусском ордена ТрудовогоЗнамени государственном университете иЖ Б. И. Ленина) СПОСОБ СТРОБИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА НА ФОТОЭЛЕКТРОННОМ УМНОЖИТ ЕЛЕ 2 алоговый электронныйс фотокатода запирм электрическимиподают синхронно сом на модулятор фотвблизи фотокатода сигнал, полученаюшим и отпираигналами, кото оптичесиим сиг отока, расположен а тоэлект с рь ят Изобретение относится к фонике и может быть использова периментах при исследовании кинетики физических и химических процессов, сопровождаемых оптическим излучением.Известен способ стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе для стробоскопической регистрации периодического оптического сигнала, основанный на импульсном питании . фотоэлектронного умножителя (1 1 .Однако известный способ не позволяет стробировать периодическиеоптичес кие сигналы при сверхвысоких частотах их следования, что снижает чувствительность стробоскопических систем регистрации. Наиболее близким техническим решеием к предлагаемому изобретению явяется способ стробирования оптического сигнала на фо 1 оэлектронном умножиеле, при котором оптический сигнал наравляют на фотокатод, воздействуют на Известный способ ссстоит в том чтона фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) подают оптический сигнал, ана О логовый электронный сигнал стробируюту фотокатода, для чего на модул ор фототока, расположенный вблизи фотокатода, подают, одновременно с приходящим на фотокатод оптическим сигналом, за пирающий импульсный электрический сигнал а амплитудой, обеспечивающей отсечку фототока на время действия оптического сигнала, т,е. возврат всех фотоэлектронов на фотокатод, Во время дей-ствия запирающего электрического сигнала на модулятор фототока подают ускоряющий импульсный электрический сигнал, с амплитудой, обеспечивающей восстановНа фотокатод торцового фотоэлектронного умножителя, имеющего во входной камере вблизи фотокатода электрод для создания тормозящего фотоэлектроны поля, подают периодический оптический сигнал 1 со сверхвысокой частотой следования и преобразуют на нем в электронный сигнал 2, который повторяет времен ной ход интенсивности оптического сигнала, На электрод, расположенный во входной камере вблизи фотокатода, подают напряжение, создающее у фотокатода тормозящее фотоэлектроны электрическое поле с напряженностью, равной напряженности полной отсечки электронного сигнала, фотокатода, Сии хронно с фотоэлектрическим преобразованием оптического сигнала на внешний модулятор фототока, расположенный извне вблизи фон;окатода, подают периоди ческую последовательность отпираюших и запирающих импульсных электрических сигналов с частотой равной частоте следования оптического сигнала, имею 45 3 9838 ление исходной чувствительности фотоэлектронного умножителя на время его действия, В результате в области фотокатода получают стробоскопическую вырезку из электронного сигнала, соответствующего оптическому сигналу, которая затем усиливается диодной системой фотоэлектронного умножителя. Длительности запирающего электрического сигнала 15 и оптического регистрируемого сигнала всегда должны удовлетворять условию: 1.1 где 1 о - длительность оптического сигна - ла, отсчитываемая по основанию 2.Недостатком известного способа является наличие ограничения сверху диана зона частот стробирования регистрируемого оптического сигнала, обусловленного длительностью запирающих сигналов и резким возрастанием технической сложности в генерировании запирающих и ус коряюших импульсных электрических сигналов с ростом частоты их следования,что делает практически невозможным стробирование оптических сигналов при сверхвысоких частотах их следования.Цель изобретения - расширение диапазона частоты следования стробируемого оптического сигнала в сторону сверхвысо ких частот.Цель достигается тем, что согласно способу стробирования оптического сигнала на фотоэлектронном умножителе, при котором оптический сигнал направляют на фотокатод, воздействуют на аналоговый электронный сигнал, полученный с фотока 35 тода, запирающим и отпираюшим электрическими сигналами, которые подают синхронно с оптическим сигналом на модулятор фототока, задерживают запирающий сигнал, на время, равное длительности40 отпирающего сигнала, делают равными амплитуду и длительность отпираюшего и запирающего сигналов, причем длительность отпираюшего сигнала выбирают меньше половины времени пролета фотоэлектронами входной камеры фотоэлектронного умножителя и создают у фотокатода постоянное тормозящее фото- электроны электрическое поле, напряженность которого не превышает значения напряженности полной отсечки фототока.50Введение в известный способ новых операций запирания фототока постоянным электрическим полем и задержки тормозящего электрического импульса относитель-. но ускоряющего на интервал времени,55 равный длительности ускоряющего импульсного сигнала, позволяет снять ограничение сверху на частоту стробирования 28 4оптических сигналов, так как отпадает необходимость выбирать длительность запирающего импульсного сигнала больше, чем оптического (она может быть и значительно меньшей), формирование же равновесного электрического сигнала, которым являются совместно ускоряющий и запирающий импульсные электрические сигналы, технически не сложно. Особенно оно становится простым при скважности, равной двум, когда повторяющаяся последовательность ускоряющих и запирающих импульсных сигналов переходит в периодическую непрерывную типа синусоиды, "меандра" и т.д.На чертеже представлены амплитудно-временные диаграммы сигналов в различных точках фотоэлектронного умножителя (амплитудно-временная диаграмма 1 периодического оптического сигнала на фотокатоде, амплитуднсь-временная диаграмма 2 аналогового электронного сигнала с фотокатода, амплитудно-временная диаграмма 3 последовательности запирающих и отпираюших электрическиХ импульсных сигналов, амплитудно-временная диаграмма 4 стробоскопической вырезки на выходе фотоэлектронного умножителя). Способ стробирования оптическогосигнала на фотоэлектронном умножителесогласно данному изобретению состоитв следующем,5 98382 ших равные длительности и амплитуду, причем запирающие импульсные сигналы задерживают относительно отпираюших на время, равное длительности отпираюших сигналов, которая менее половины времени пролета фотоэлектронами входной камеры фотоэлектронного умножите- ля (у разных типов торцовых ФЭУ время пролета фотоэлектронами входной камеры находится в интервале .г 10-40 10 0 с) . 10 Совместно последовательность запираоших и отпирающих электрических им пульсных сигналов образует электричеокий сигнал 3 типа "меандр". Стробоскорическую вырезку 4 получают в течение 15 интервала времени значительно меньшего длительности полупериода периодического оптического сигнала.Использование предлагаемого способа стробирования позволяет создать высоко чувствительные устройства для стробоско пической регистрации формы периодического оптического сигнала при сверхвысоких частотах его следования, упростить их, облегчить регулировку длительности 25 получаемых стробоскопических вырезок.и временного разрешения устройств.формула. изобретенияСпособ стробирования оптического сит 30нала на фотоэлектронном умножителе,56при котором оптический сигнал направляют на фотокатод, воздействуют на аналоговый электронный сигнал, полученныйс фотокатода, запирающим и отпираюшимэлектрическими сигналами, которые иодают синхронно с оптическим сигналом намодулятор фототока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона частоты следования стробируемогооптического сигнала в сторону сверхвысоких частот, задерживают запирающийсигнал, на время, равное длительностиотпираюшего сигнала, уравнивают амнлитуду и длительность отпирающего и запирающего сигналов, причем длительностьотпираюшего сигнала выбирают меньшеполовины времени пролета фотоэлектрона- .ми входной камеры фотоэлектронного умножителя и создают у фотокатода постоянное тормозящее фотоэлектроны электрическое поле, напряженность которогоне превышает значения напряженностиполной отсечки фототока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Оспда Тегцо, Ипав 5 Ьпео 3 арапеэе Зоцгпа 1 о 1 Арр 1 д Рйуэсв,1971, 10,12, с. 1744-1745.2 Рутковский И. 3., Шавель Н, Н.Приборы и техника эксперимента, 1971,6, с. 125-127 (нрототип),983825 СБугир Редакто уряк рре одписное та СССР илиал: ППП Патент Ужгород ектная, 4 764 ВНИИ по 11303