Дифференциальный электронный умножитель

) ДИффЕРЕНБИАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙУМ НОЖИТЕПЬ усжет сиг Изобретение относится к разделу тех-нической физики, а именно к технике регистрации заряженных частиц (электронов) и может быть применено для исследованияспектров квантового выхода фото- эмиссии, а также энергетических спектров фото- и вторичной эмиссии с твердого тела в области энергий 5 - 1000 эВ, кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано в исследовании спектральных. характеристик фотокатодов иэ изолирующих материалов, при изучении энергетики фотоэффекта в тонких пленках, а также различных процессов электронных возбуждений, и рассеяния в кристаллах.Известны измерительные устройства, работающие в режиме счета импульсов от отдельных электронов после усиления в двух микроканальных пластинах, стоящих друг за другом (схема . шевронов), Эта схема имеет высокую чувствительность 13 и 2.Однако недостаточно широкий динамический диапазон,не позволяет работать при больших перепадах интенсивности источника излучения, например, обладающеголинейчатым спектром,Известна также другая система шеврон" с реэистивным анодом, состоящая 5 иэ двух микроканальных пластин (МКП) ипри расстоянии между МКП в 150 мкм и напряжении 100 В позволяет добиться такого усиления, что образующийся в момент импульса пространственный электронный заряд на выходе второй МКП ограничивает электронную лавину, так чу амплитудное распределение импульсов риобретает гауссов вид. Это резко повыша ет амплитудное разрешение 33 .Однако известное тройство так жекак и первое не мо осуществить линейную регистрацию нала при перепадеинтенсивности от 10 до 10 импульсов 20в 1 с, а между тем подобные перепадыобычны при работе с источниками ВУФизлучения с линейчатым спектром. Компенсация перепада с помощью регулировки3 9838щелей монохроматора или фильтров-ослабителей связана с большими погрешностями, а применение "выпрямленных " источккков света привносит переменшй уровень рассеяного излучения или постоянную электромагнитную помеху,Указанные недостатки устранены в устройствах, работающих в режиме стробирования и в области плато счетной характерис тики. 1 ОИзвестен двухканальный эпектронныйумножитель, построенный также по схеме"шеврон" из двух МКП с промежуточнойуправляющей сеткой, на которую подаютсяотпираюшие импульсы с генератора импульсов следящей частоты (ГИСЧ), включенного в цепь отрицательной обратнойсвязи с коллектора эталонного канала науправляющую сетку "шеврона", Бепь коллектора эталона содержит импульсный уси-олитель, формирователь, измеритель скорости счета, компаратор-интегратор и генератор импульсов следящей частотЫ и припеременном входном потоке работает так,что при росте потока возбуждающего излучения частота отпирающих строб-импульсов падает, а число пропущенных электронных ливней, на вторую МКП сокращается,и наоборот. В результате этого выходнаяскорость счета канала эталона поддерлявается на постоянном уровне, задаваемомпотенциометром "электронная щель, наотдельном входе компаратора-интеграторанезависимо от уровня входного возбуждения, который может изменяться в диапа 35зоне скоростей счета 10 - 10 О импульсов в 1 с. Привсдение к постоянной интенсивности счета в канале эталона при условии, что управляющая сетка являетсяобщей для обоих канадов, означает, чтов канале образца счет импульсов оказывается пропорционален отношению квантоых выходов мишени и эталона 4. 23Указанная цель достигается тем, что в дифференциальном электронном умножителе, содержащем эталонную и исследуему;о мишени, два коллектора, стоящие напротив мишеней, две микроканальные усилительные пластины, расположенные одна за другой между мишенями и коллекторами и цепь коллекторов, включающую дифференциальный импульсный усилитель, согласующий усилитель, два измерителя скорости счета (ИСС), компаратор-интегратор и источник калиброванного напряжения, в промежутке между двумя МКП установлен замедлитель из четырех металлических сеток, общих для обоих каналов, прозрачностью 80 - 90%, в цепь коллекторов введена цепь отрицатель-, ной обратной связи, содержащая импульсный предусилитель, два формирователя-одновибратора, трехвходовой суммирующий усилитель и второй источ= ник калиброванного напряжения, при этом коллекторы соединены с разными входами дифференциального уиил, выход которого через согласующий усилитель и разделительные диоды соединен с входами измерителей скорости счета, выход ИСС эталонного канала подсоединен к инвертирующему входу компаратора-интегратора, выход которого соединен с первым входом трехвходового суммирующего усилителя, и выход трехвходового суммирующего усилителя через первый формирователь-одновибратор соединен с четвертой сеткой замедлителя, первая сетка замедлителя подключена через импульсный предусилптель с входом второго формирователя-одновибратора, выход которого соединен с вторым входом трехвходового суммирующего усилителя, к третьему входу которого и к неинвертирующему входу компаратора-интегратора подключены источники калиброванных напряжений.Этот двухканальный электронный умножитель обладает существенным недостатком, заключающимся в отсутствии синхронизации отпираюших импульсов с проходящими в данный момент электронными лавинами через управляемую сетку "шеврона . В результате несовпадений возникает дисперсия коэффициента усиления и рабочая точка сходит с плато счетной характеристики "шеврона". Получающаяся при этом погрешность счета может достигать 20 - 30%.Бель изобретения - повышение точности регистрации квантового выхода электронной эмиссии,Сущность изобретения заключается в том, что с помощью введения четырехсеточного замедлителя электронных лавин внутрь двухканального приемника, состояшего из двух МКП по схеме "шеврон", стробирующей цепи усиления-формирования от первой сетки на четвертую через пред- усилитель, формирователь-одновибратор, суммирующий усилитель и второй формирователь, а также управляющей цепи обратной свчзи от коллектора канала эталона через дифференциальный усилитель, из меритель скорости счета, компаратор-интегратор (на второй вход сумматора), за счет импульсного стробирования электрон5 98382 ных лавин в "шевроне" осуществляется стабилизация сигнала на выходе каналаэталона на уровне, задаваемом постоянными потенциалами на самостоятельных входах компаратора и сумматора, и ликвидируется дисперсия коэффициента усиления, обусловленная несинхронностью отпираюших импульсов с пропускаемыми электронными лавинами. Благодаря этому, ликвидируется ошибка в счете импульсов 1 Оустраняется перегрузка обоих каналовна сильных линиях излучения источника, атакже осуществляется непрерывное вычисление квантовых выходов измеряемогообразца и эталона, регистрируемое самописцем на выходе ИСС канла образца.Пусть общий поток первичных частиц Иделится эталоном и .образцом на с и(1- с) соответственно. При квантовыхвыходах эталона У. и образца У, выходные скорости счета выражаются как Йс(,Уи 8(1 - о Уо . Когда в процессе измерений М изменяется, цепи стробирования и. обратной связи посредством регулирования пьедестала импульсов на выходе сумматора поддерживают величину скорости счета стробированных импульсов вканале эталона постоянной Й Ы У К=Э =СопэФ где К - коэффициент пропусканиячисла злектро 1 щых лавин на сетке С, 30 задаваемый числом импульсов формирователя на выходе сумматора, по отношению к скорости счета на сетке С, общий дляобоих каналов. Тогда в канале образцасигнал Равен М (1 -Ы) Уо К = Й(1 - Ы) 35У, сопМ/МоР=сОП 5 У /У, т. е. пропорЭционален отношению квантовых выходов образца и эталона.На чертеже дана блок-схема дифференциального электронного умножителя. 40Умножитель содержит эталонную 1 и исследуемую 2 мишени, МКП 3 и 4, общие для обеих мишеней, сигнальную сетку 5 четырехсеточного замедлителя, сеч- ки 6 и 7 замедлителя, определяющие про 1 летную базу для замедленных электронных лавин, стробируюшую сетку 8, регулирующую скорость счета импульсов, коллекто- . ры 9 и 10 эталонной и измеряемой мишеней, дифференциальными усилитель 11 с линейной характеристикой до 25 дБ и коэффициентом подавления синфазных помех ,до 40 дБ, основной 12 и согласующий 13 усилители, диоды 14 и 15, разделяющие импульсы разной. полярности от разных каналов по разным ИСС 16 и 17, выдан- шим выходные напряжения, пропорциональ ные числу импульсов в 1 с на выходах, компаратор-интегратор 18, выдающий иа 3 6пряжение, пропорциональное интегралу от разности потенциалов ИСС 16 и калиброванного потенциометра 19 (" электронная щель"), сумммирующий усилитель 20, где складываются напряжения импульса от сетки 5, усиленного в предусилителе 21 и сформированного формирователем-одно- вибратором 22 до стандартной амплитуды1 и выходного напряжения - "пьедестала от компаратора 18. Кроме того; на сумматор подается напряжение потенциометра 23 (начальный "пьедестал") для преодоления порога срабатывания второго формировате. ля-одновибратора 24, выдающего стандартные по амплитуде и длительности строб- импульсы, открывающие "шеврон" по сетке 8 в момент прохождения некоторых из электронных лавин. Устройство также содержит самописец 25.Приемник работает следующим образом. Выбитые излучением из разных мишеней фотоэлектроны умножаются в МКП. Возникающие электронные лавины входят в замедлитель, образованный сетками 5- 8 и проходят его за конечное время0,1 мкс в нулевом поле между сетками 6 и 7. Это время необходимо для фор" мирования строб-импульса по тракту сигнальная сетка 5 - предусилитель 21- одновибратор 22 - усилитель 20 - формирователь-одновибрвтор 24 для того, чтобы он совпадал с приходом лавины на сеь- ку 8, если выходное напряжение "пьедестал - суммирующий усилитель 20 позволяет импульсу с формирователя-одновибратора 22 запустить формировательодновибратор 24. Прошедшая сквозь сетку ,8 лавина умножается в МКП 4, достигая полного коэффициента усиления - 108, соответствующего режиму насыщения счетной характеристики.По своим коллекторам 9 и 10 соответствующие импульсыпроходят через усилители 11 - 13, разделяются диодами 14 и 15 на разные ИСС; из них импульсы эталонного канала - на ИСС 16 и компаратор 18. Если скорость счета на коллекторе 9 эталона велика, то выходное напряжение 0 больше, чем О , поэтому 0 на выходе компаратораинтегратора падает, уменьшая "пьедестал для импульсов формирователя 22, что не позволяет срабатывать формирователю 24, увеличивая просчеты электронных лавин, поэтому скорость счета в канале эталона начинает падать. При обратном соотношении 01 и О все происходит наоборот. Таким образом осуществляется автоматическая регулировка потока электронных лавин на уровне, задаваемом 01,вне зависимости от уровня первичного облучения мишеней 1 и 2, При этом ИСС 17 и самописец 25 регистрируют отношение кванто . вых одев Ч (В предлагаемом устройстве за счет стробирования электронного потока стандартными импульсами с помощью сеток и обеспечения синхронизации этого стробирования регулировкой времени пролета базы между сетками 6-7, так что момент отпирания сетки 8 строб-импульсом совпа дает с прохождением электронной лавины через сетку 8, коэффициент усиления "шеь 15 ронаф не испытьзает дисперсии, не умень шается, и амплитудное распределение коллекторных импульсов сохраняется ненарушенным, Счет импульсов всегда происходит на плато счетной характеристики МКП,20 что позволяет ликвидировать погрешность в счете импульсов, достигающую 20-30%,Формула изобретения 25 Дифференциальный электронный умно- житель, содержащий эталонную и исследуемую мишени, два коллектора, стоящие .напротив мишеней, две микроканальные зО усилительные пластины, расположенные одна за другой между мишенями и коллекторами, и цепь коллекторов, включающую диАЬеренциальный импульсный усилитель, согласующий усилитель, два измерителяскорости счета, компаратор-интегратор и источник калиброванного напряжения, о тл и ч а 1 о ш и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации кванто вого выхода электронной эмиссии, в про О межутке между двумя микроканальными пластинами установлен замедлитель из 23 8четырех металлических сеток, общих дляобоих каналов, прозрачностью 80-90%;в цепь коллекторов введена цепь отрицательной обратной связи, содержащая импульсный предусилитель, два формирователя-одновибратора, трехвходовой суммирующий усилитель и второй источник калиброванного напряжения, при этом коллекторы соединены с разными входами дифференциального усилителя, выход которогочерез согласующий усилитель и разделительные диоды соединен с входами измерителей скорости счета, выход измерителяскорости счета эталонного канала подсоединен к инвертирующему входу компаратора-интегратора, выход которого соединен с первым входом трехвходового суммирующего усилителя, и выход трехвходового суммирующего усилителя черезпервый формирователь-одновибратор соединен с четвертой сеткой замедлителя,первая сетка замедлителя соединена черезимпульсный предусилитель с входом второго формирователя-одновибратора, выходкоторого соединен с вторым входом трехвходового суммирующего усилителя, ктретьему входу которого и к неинвертируюшему входу компаратора-интегратораподключены источники калиброванных напряжений,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. "Реч 5 с 1 Эпег", 47, М 3, 1976,с, 282,2. "Кеч 5 с 13 пз 1 г", 48,1, 1977,с, 95.3. "Яеч 5 с 1 Зпз 1 г", 48,9, 1977,с. 1217.4. Авторское свидетельство СССР2964554/18-21, кл. Н 01 Х 40/14,24.07.80.