Способ определения слабого светового потока в пятне малых размеров

СОЮЗ СОБЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 11452 1(59 С 01 Л42 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(й,- ,)к где е к льнос а отдельотн,ед., офотосов ток гоэлект ронных импульсовимп/с,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Ареччи и др. Измерение световых потоков малой интенсивностиметодом синхронного счета отдельныхфотонов, - "Прибор для научных исследований", 1966, Ф 7, с. 128-134.2. Ветохин С.С. и др, Обнаружение слабосветящихся объектов с помощью одноэлектронного диссектора.11Оптико-механическая промышленность",1975, В 7, с. 6-7 (прототип),(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛАБОГОСВЕТОВОГО ПОТОКА В ПЯТНЕ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ с помощью диссектора, включающий измерение порога амплитуднойдискриминации однофотоэлектронныхимпульсов тока на выходе диссекторапри заданном наклоне плато счетнойхарактеристики, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширениядиапазона измерений и повышения ихточности, диссектор включают в режим фотоэлектронного умножителя(ФЭУ), измеряют скорость счета однофотоэлектронных импульсов тока,после чего измеряют эффективностьсчета отдельных фотоэлектронов, проводят дифференциальный амплитудныйанализ однофотоэлектронных импульсов тока и при пороге дискриминации,определяемом на пересечении экстраполированной функции распределенияоднофотоэлектронных импульсов сосью амплитуд, измеряют скоростьсчета многоэлектронных импульсовтока и вычисляют световой поток поформуле заряд электрона;световая чувствите фотокатода, А/лм;эффективность счет ных фотоэлектронов скорость счета одн электронных импульимп/с;скорость счета мно1 11 ч 5Изобретение относится к областиизмерения слабых световых потоковпорядка 10 11-10 "лм в пятне малыхразмеров, в частности к измерениюсветовых потоков с помощью фотоэлектронных приборов.Известен способ измерения слабыхсветовых потоков с помощью градуированного ФЭУ, вмотором в качествеизмеряемой выходной величины регист Орируется число однофотоэлектронныхимпульсов тока Г 1,В этом способе измерения ФЭУ работает в режиме счета, для которогохарактерна регистрация выходного сиг 15нала в цифровой импульсной форме,причем каждый импульс соответствуетотдельному фотоэлектрону. Для измерения слабых световых потоков в этомслучае измеряют зависимость числаоднофотоэлектронных импульсов отпорога амплитудной дискриминации,затем измеряют и устанавливают порог дискриминации, соответствующийзаданному наклону плато счетной ха- драктеристики, после этого ФЭУ градуируют и устанавливают в нужную плоскость, освещаемую поверяемым источником света, далее измеряют скоростьсчета однофотоэлектронных импульсовтока в единицу времени Я и рассчи-тывают световой поток по формулеФ =чсОгде К - градуировочный коэффициент,лм/имп с-" 35Однако этот способ характеризуется недостаточным диапазоном измеря-т -т емого светового потока.(10 -10 лм), что связано с большими шумами ФЭУ, вызываемыми термоэмиссией со всей 4 О рабочей площади фотокатода.Наиболее близким к изобретению является способ измерения слабых световых потоков с помощью диссектора, включающий измерение порога ам плитудной дискриминации однофотоэлектронных импульсов тока на выходе диссектора при заданном наклоне плато счетной характеристики. При этом вместо ФЭУ используется граду О ированный диссектор, сканирующий измеряемое оптическое поле по строкам и по кадру 23.Данный способ также характеризуется недостаточным диапазоном измеТ- ряемого светового потока (10 4 1 О лм), что связано с наличием в диссекторе строчной и кадровой 252Фразвертки, ограниччвающ й время регистрации, определяемого элементом телевизионного растра.Целью изобретения является расширение диапазона измерений и увеличение точности регистрации слабых световых потоков в пятне малых размеров.Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения слабого светового потока в пятне малых размеров с помощью диссектора, включающему измерение порога амплитудной дискриминации однофотоэлектронных импульсов тока на выходе дис. ,сектора при заданном наклоне плато счетной характеристики, диссектор включает в режим ФЭУ,измеряют скорость счета однофотоэлектронных импульсов тока измеряют эффективность счета отдельных фотоэлектронов, проводят дифференциальный амплитудный анализ однофотоэлектронных импульсов тока, и при пороге дискриминации, определяемом на пересечении экстраполированной функции распределения амплитуд однофотоэлектронных импульсов с осью амплитуд, измеряют скорость счета многоэлектронных импульсов тока и вычисляют числа световой поток по формулеф- (й -Мкгде ,Г - заряд электрона;- световая чувствительностьфотокатода, А/лм;1 - эффективность счета отдельных фотоэлектронов,отн.ед.;Й - скорость счета однофотоэлектронных импульсов тока,имп/с;Й - скорость счета многоэлектронных импульсов тока,имп/с.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что п 1 и измерениях диссектор включают в режим одноэлементного детектора иэображения, т,е. в режим ФЭУ С .точки зрения представления о диссекторе, как о передающей трубке, такой режим можно назвать нерабочим и в обычных условиях это означает выход из строя телевизионной системы. Однако с точки зрения фотометрирования неподвижного объекта этот режим является благоприятным, там как в этом режиме диссехтор превосходит ФЭУ по по30 Э 1145роговой чувствительности, что связано с площадью анализатора"и соответ-ственно милыми шумами термоэмиссий.т.е. малым количеством термоэлектронов, попадающих наряду с фотоэлект"ронами во вторично-электронный умножитель через анализатор иэображения.Площадь анализатора изображения вьфдиссекторах обычно составляет 5 105 10 з м 2 .10Далее измеряют и устанавливают,порог амплитудной дискриминации однофотоэлектронных импульсов на выходе диссектора при заданном наклонеплато счетной характеристики. Счетной характеристикой обычно называютзависимость числа однофотоэлектронных импульсов в единицу времени откоэффициента усиления фЭУ, причемкоэффициент усиления ФЭУ регулирует, 20как правило, изменением .напряженияпитания. Затем при установленномзначении порога дискриминации измеряют число однофотоэлектронных им.пульсов тока на выходе диссектора 25, эа интервал времени от долей секун-.,ды до нескольких часов. Для примераможно сказать, что интер вал временирегистрации в прототипе определяется.временем элемента телевизионногорастра и составляет 1-100 мс.После этого определяют эффективность счета отдельных фотоэлектронов по отношению скорости счета однофотоэлектрониых импульсов тока навыходе диссектора к скорости счетафотоэлектронов за один и тот же промежуток времени,Далее проводят дифференциальныйамплитудный анализ однофотоэлектронных импульсов тока,40Экстраполируют правую ветвь амплитудного распределения до пересечения с осью амплитуд Экстраполяцию удобнее проводить по логарифмуфункции распределения, когда праваяветвь представляет собой прямую линию.При пороге дискриминации, определяемом на пересечении функции распределения и оси амплитуд, измеряютскорость счета многоэлектронных импульсов И.Значения Н и М приводят к еди 1ничному интервалу времени 1 с и вычисляют световой поток по формуле 252 4где В - заряд электрона, Кл;8 - световая увствительностьфотокатода диссектора,А/лм.На фиг1 показана блок-схема устройства для осуществления способа.Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1).Диссектор 1 подключают к источникам питания 2 и к генераторам развертки 3. По осциллографу 4 диссектор настраивают по световому пятну 5, ориентируясь на максимальную крутизну фронтов видеосигнала. Затем отключают генераторы разверток 3 и закорачивают отклоняющие системы диссектора, включая его в режим ФЭУ. Используя механическое перемещение светового пятна го рабочему полЮ фотокатода, вручную добиваются совпадения светового пятна с элементарной рабочей частью фотокатода, определяемой анализатором иэображения диссектора, Затем однофотоэлектронные импульсы тока на выходе диссектора усиливают с помощью усилителя 6 и измеряют их количество на выходе амплитудного дискриминатора 7 с помощью частотомера 8. К выходу усилителя 6 подключен также амплитудный анализатор 9, Для определения порога амплитудной дискриминации измеряют зависимость числа однофотоэлектронных импульсов от величины порога (фиг. 2). Рабочее значение порога дискриминации устанавливают в том месте характеристики, где наклон плато 10 соответствует заданному уровню. При установленном значении порога амплитудной дискриминации измеряют скорость счета сигналь" ных (Нс) и темновых М.одноэлект" ронных импульсов тока за промежуток времени от нескольких секунд до нескольких часов и приводят значения Ц и Ь ец к единичному интервалу времени 1 с.ТаЛзмеряют число Иоднофотоэлектронных импульсов тока на выходе диссектора при известном, сравнительно большом потоке ф, измеряют значение фотопотока Э при известном большом световом потоке ф и рассчитывают эффективность счета 6 по формеф фсффНапример, определяют при ф = 10 з лм М = 6 10 имп/с, а Эф = 0,16 мкА при ф" 10- лм, тогда й 0,6.1145252 г.2 Белоко Составитель В. ньГулько Техред С. йовжий Корректор Л Редактор ипенко Зака г ий Ра Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,иал 162/31 Тираж 891ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен113035, Москва, 3-35,Подписноеомитета СССРткрытийкая наб., д, 4/5