JPH01163631A - Weak light measuring instrument with mode switching function - Google Patents

Weak light measuring instrument with mode switching function

Info

Publication number
JPH01163631A
JPH01163631A JP32325087A JP32325087A JPH01163631A JP H01163631 A JPH01163631 A JP H01163631A JP 32325087 A JP32325087 A JP 32325087A JP 32325087 A JP32325087 A JP 32325087A JP H01163631 A JPH01163631 A JP H01163631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
mode
circuit
measurement
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32325087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0814508B2 (en
Inventor
Makoto Suzuki
誠 鈴木
Toshihiro Suzuki
鈴木 寿博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP32325087A priority Critical patent/JPH0814508B2/en
Publication of JPH01163631A publication Critical patent/JPH01163631A/en
Publication of JPH0814508B2 publication Critical patent/JPH0814508B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily measure weak light by bringing microchannel plates (MCP) under feedback control according to the output of a high-sensitivity multichannel detector (IMD) and switching measurement modes. CONSTITUTION:An integration time, etc., is brought under the feedback control of a control circuit 21 according to the incident light detection output of the IMD 11 passed through a sample and hold circuit 17 and the MCP for optical multiplication of the IMD 11 are placed in a 80% saturation state. When the output of the circuit 17 is large, an analog mode measurement is taken by the circuit 21, a switch circuit 19, etc., through an A/D converter 23. The MCPs are placed in a saturation state according to switching and a digital mode measurement is take through a CT counter 27; when the output of the circuit 17 becomes larger than a set value, switching is carried out through a comparator 25 to perform switching to the analog measurement mode by the circuits 21 and 19 according to the ratio of the counted value of a CF counter 29 counting double photons and the sum of the outputs of counters 27 and 29. Thus, the measurement modes are switched automatically to easily take a measurement in the best short integration time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログモードとカウンティングモードとを自
動的に切り換えて微弱光を測定するモード切り換え機能
を備えた微弱光測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a weak light measuring device having a mode switching function for automatically switching between an analog mode and a counting mode to measure weak light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図にイメージインテンンファイヤと自己走査型リニ
アイメージセンザであるPCD(Plasuma−Co
upled  Device)、高圧電源、及び駆動回
路を内蔵した従来の高感度マルチチャンネル光検出器(
Intensified  Multichannel
  Detect。
Figure 7 shows an image intensifier and a PCD (Plasuma-Co), which is a self-scanning linear image sensor.
A conventional high-sensitivity multichannel photodetector (uploaded device), high-voltage power supply, and drive circuit (
Intensified Multichannel
Detect.

r、以下IMDと言う)を示す。図中、101は分光器
、103ば+MD、105はイメーシインテンシファイ
ヤ、107は光電面、109はメソシュ電極、111.
113は集束電極、115はマイクロチャンネルプレー
1− (MCP) 、117ば螢光面、119は高圧電
源、121はファイバープレート、123はPCD、1
25はPCD駆動回路、127は積分回路、129は増
幅器である。
r, hereinafter referred to as IMD). In the figure, 101 is a spectrometer, 103 is a +MD, 105 is an image intensifier, 107 is a photocathode, 109 is a mesh electrode, 111.
113 is a focusing electrode, 115 is a microchannel plate 1- (MCP), 117 is a fluorescent surface, 119 is a high voltage power supply, 121 is a fiber plate, 123 is a PCD, 1
25 is a PCD driving circuit, 127 is an integrating circuit, and 129 is an amplifier.

図において、分光器101で分光された微弱スペクI・
ル像はイメージインテンシファイヤ105の光電面10
7に入射し、光電子に変換されてメツシュ電極109で
加速され、集束電極111.113を介してMCP11
5の入力面へ結像され、MCP 115の内部を通過す
るときに数千倍以上に増倍されて螢光面117に衝突し
再び光学像に変換され、その結果入射光は数万倍に増強
される。
In the figure, the weak spectrum I and
The image is the photocathode 10 of the image intensifier 105.
7, is converted into photoelectrons, accelerated by the mesh electrode 109, and sent to the MCP 11 via the focusing electrodes 111 and 113.
5, the incident light is multiplied several thousand times or more as it passes through the inside of the MCP 115, collides with the fluorescent surface 117, and is converted into an optical image again, and as a result, the incident light is multiplied tens of thousands of times. It will be strengthened.

増強されたスペクトル像は、ファイバープレート121
により高効率でPCD123へ導かれ、波長方向に51
2または1024チヤンネルの独立した時系列の電気信
号として出力される。
The enhanced spectral image is the fiber plate 121
is guided to PCD123 with high efficiency, and 51 in the wavelength direction.
It is output as independent time-series electrical signals of 2 or 1024 channels.

PCDばマスタークロックC1,、Kと、これに同期し
たスタートパルスにより駆動され、出力信号は1チヤン
ネル当たり4 CL Kの転送速度で、かつスタートパ
ルスの周期でビデオ出力として読み出される。そして読
み出し周期の間は信号が積分されるので光の分光スペク
トルのような微弱光像の読み出しが可能となる。
The PCD is driven by master clocks C1, . . . K and a start pulse synchronized therewith, and the output signal is read out as a video output at a transfer rate of 4 CL K per channel and at the period of the start pulse. Since the signal is integrated during the readout period, it becomes possible to read out a weak optical image such as a light spectrum.

〔発明が解決すべき問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような従来のIMDにおいては、イメージインテン
シファイヤがMCPを1枚しか持っていないために光増
強度が数万倍しかなく、従って入力光が微弱になるとP
CDに送り込む光が弱くなり、そのためPCD側では積
分時間を長くしてこの信号を取り出さなければならない
。しかし、積分時間を長くするとPCD自体から発生ず
るリーク電流により信号が埋もれてしまうため、少しで
もゲインを」二げて積分時間を短くしたりしているが、
熟練度が必要となり、操作性に欠けるという問題があっ
た。
In such conventional IMDs, since the image intensifier has only one MCP, the light amplification degree is only tens of thousands of times, so when the input light becomes weak, the P
The light sent to the CD becomes weaker, so the PCD side must increase the integration time to extract this signal. However, if the integration time is lengthened, the signal will be buried by leakage current generated from the PCD itself, so we try to shorten the integration time by increasing the gain even a little.
There was a problem in that it required skill and lacked operability.

本発明は上記問題点を解決するだめのもので、光増強度
を大きくして積分時間を短く設定でき、リーク電流の影
響をなくすと共に、光増強度を大きくしたことに伴う電
荷の飽和現象を利用してカウンティングモードでの測定
を行うと共に、アナログモードとカウンティングモード
とを自動的に切り換えることができるようにしたモード
切り換え機能を備えた微弱光測定装置を提供することを
目的とする。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems. It is possible to increase the degree of photointensification and set the integration time to be short, eliminate the influence of leakage current, and eliminate the charge saturation phenomenon caused by increasing the degree of photointensification. An object of the present invention is to provide a weak light measuring device which is equipped with a mode switching function that can be used to perform measurements in a counting mode and to automatically switch between an analog mode and a counting mode.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのために本発明は、光電陰極と、光電陰極から放出さ
れた電子による電子像を結像する電子光学系と、光電子
を二次元的な位置を維持して増倍する二次電子増倍器と
、増倍された電子を検出する検出素子アレイとを有する
電子管により光測定を行う装置において、電子管の駆動
電圧を制御する制御手段を備え、該制御手段は、検出素
子アレイの最大出力チャンネルの出力が飽和値の所定割
合になるように二次電子増倍器駆動電圧を制御してアナ
ログモードとすると共に、アナログモードにおいて二次
電子増倍器駆動電圧が所定値以上のとき二次電子増倍器
を飽和させるように駆動電圧を設定してカウンティング
モードに切り換え、カウンティングモードにおいて検出
素子アレイの最大出力チャンネルの出力が所定値以上と
なるイヘン1−が所定割合以上のときアナログモードに
切り替えることを特徴とする。
To this end, the present invention provides a photocathode, an electron optical system that forms an electron image using electrons emitted from the photocathode, and a secondary electron multiplier that multiplies photoelectrons while maintaining their two-dimensional position. , an apparatus for performing optical measurement using an electron tube having a detection element array for detecting multiplied electrons, comprising a control means for controlling the drive voltage of the electron tube, the control means controlling the output of the maximum output channel of the detection element array; The secondary electron multiplier drive voltage is controlled to be a predetermined ratio of the saturation value to set the analog mode, and when the secondary electron multiplier drive voltage is equal to or higher than the predetermined value in the analog mode, the secondary electron multiplier is multiplied. The drive voltage is set so as to saturate the device, and the mode is switched to the counting mode. In the counting mode, when the output of the maximum output channel of the detection element array is equal to or greater than a predetermined value, the switching to the analog mode is performed. Features.

〔作用〕[Effect]

本発明は、ゲインの大きい二次電子増倍器を有する高感
度マルチチャンネル光検出器を使用し、入射光量が大き
い場合は検出素子アレイの最大出力チャンネルの出力を
飽和値の80%程度になるように二次電子増倍器の駆動
電圧を制御してアナログモードによる測定を行い、アナ
ログモードにおいて二次電子増倍器駆動電圧が所定値以
上であることを条件に二次電子増倍器駆動電圧を大きい
値に設定し、飽和させてカウンティングモードによる測
定に切り換え、カウンティングモードにおいて、検出素
子アレイの最大出力チャンネルの出力が所定値以上とな
るイヘントが所定割合以上のときアナログモードに切り
換えて微弱光の自動測定を行うことが可能となる。
The present invention uses a highly sensitive multi-channel photodetector having a secondary electron multiplier with a large gain, and when the amount of incident light is large, the output of the maximum output channel of the detection element array becomes approximately 80% of the saturation value. Measurement is performed in analog mode by controlling the driving voltage of the secondary electron multiplier as shown in FIG. Set the voltage to a large value, saturate it, and switch to measurement in counting mode. In counting mode, when the output of the maximum output channel of the detection element array exceeds a predetermined value at a predetermined rate or more, switch to analog mode and measure the weak signal. It becomes possible to automatically measure light.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。 Examples will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明によるモード切り換え機能を備えた微弱
光測定装置の一実施例の構成を示すブロック図、第2図
は本発明で使用するイメージインテンシファイヤの一実
施例の一部構成と、アナログモード時とカウンティング
モード時の駆動電圧を示す図である。図中、11はIM
D、13ば電源、15ば増幅器、17はサンプルホール
ド回路、19ばスイッチ回路、21は制御回路、23は
A/D変換器、25は比較器、27はCTカウンタ、2
9はCFカウンタ、31はカソード、33はメソシュ電
極1.35は集束電極、37はMCP、39はスクリー
ン電極、41はカソード用電源、43はMCP用電源、
45はスクリーン用電源である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a weak light measuring device equipped with a mode switching function according to the present invention, and FIG. 2 shows a partial configuration of an embodiment of an image intensifier used in the present invention. , is a diagram showing drive voltages in analog mode and counting mode. In the figure, 11 is IM
D, 13 is a power supply, 15 is an amplifier, 17 is a sample and hold circuit, 19 is a switch circuit, 21 is a control circuit, 23 is an A/D converter, 25 is a comparator, 27 is a CT counter, 2
9 is a CF counter, 31 is a cathode, 33 is a mesh electrode 1.35 is a focusing electrode, 37 is an MCP, 39 is a screen electrode, 41 is a power source for the cathode, 43 is a power source for MCP,
45 is a power source for the screen.

本実施例におけるIMDllは、第7図のIMD103
と同様の構成であるが、第2図に示すようにMCP2枚
を有するイメージインテンシファイヤを使用し、ゲイン
を106まで上げるようにしている点が異なっている。
IMDll in this embodiment is IMD103 in FIG.
The structure is similar to that of the above, but the difference is that an image intensifier having two MCPs is used and the gain is increased to 106 as shown in FIG.

このようにすると、従来のイメージインテンシファイヤ
を使用したIM Dに比して最大100倍も明るく光ら
せることが可能となり、その分積分時間を短くしてリー
ク電流の影響を少なくすることができる。
In this way, it is possible to make the light up to 100 times brighter than in an IMD using a conventional image intensifier, and the integration time can be shortened to reduce the influence of leakage current.

ところで、MCPI枚の場合、ゲインは高々104程度
しか上げることができないが、入出力特性は直線性が保
たれており、MCPの一つのチャンネルに1個の電子が
入れば104個が出力され、10個の電子が入れば10
5個が出力されるのに対し、ゲインを106まで上げた
場合、MCPは飽和状態となってしまい、一つのチャン
ネルに1個の電子が入っても、2個の電子が入っても出
力は106個の電子というようにチャージ量が揃ってし
まい、しかもそれが回復するのに数10m5ecの時間
を必要とする。
By the way, in the case of an MCPI chip, the gain can only be increased to about 104 at most, but the input/output characteristics maintain linearity, and if one electron enters one channel of the MCP, 104 will be output. If 10 electrons enter, 10
5 electrons are output, but if the gain is increased to 106, the MCP will be in a saturated state, and even if one or two electrons enter one channel, the output will not be the same. The amount of charge becomes the same as 106 electrons, and it takes several tens of m5ec to recover.

そこで本発明は光量が比較的多い場合には、第2図(イ
)に示すようにMCPの駆動電圧を、例えば1〜1.5
KVと小さい値に設定し、ゲインを下げて電流値として
入射光量を測定しくアナログモード)、光が少ない場合
には、第2図(ロ)に示すようにMCPの駆動電圧を、
例えば1.9KVと大きい値に設定してゲインを上げ、
飽和状態にして光子が入射したか否かを検出する(カウ
ンティングモード)ようにしたものである。
Therefore, in the present invention, when the amount of light is relatively large, the driving voltage of the MCP is adjusted to 1 to 1.5, for example, as shown in FIG.
KV, set it to a small value, lower the gain, and measure the amount of incident light as a current value (analog mode). If the light is small, change the MCP drive voltage as shown in Figure 2 (b).
For example, set it to a large value of 1.9KV and increase the gain.
It is designed to detect whether or not a photon is incident in a saturated state (counting mode).

第1図において、IMDIIのPCD検出出力ば、増幅
器15で増幅され、サンプルボールド回路17でサンプ
ルホールドされ、例えばCPUを内蔵した制御回路21
に読み込まれる。制御回路21は読み込んだ値により電
源13を制御してIMDIIの増強度を制御する。この
場合、後述するようにPCD検出電圧が飽和値に対して
所定割合、例えば80%のような適正値になるようにフ
ィードバック制御を行う。また制御回路21は読み込ん
だ値により入射光量が多く、アナログモードによる測定
が適切か、或いは入射光量が少なく、カウンティングモ
ードによる測定が適切か否か判断し、スイッチ回路19
を切り換える。アナログモードにおいてはIMD出力を
A/D変換器23に加えてA/D変換し、図示しない電
流計、或いは記録計等で表示または記録する。またカウ
ンティングモードでは比較器25でPCD出力と設定値
とを比較し、PCD出力が設定値より小さければCTカ
ウンタ27でカウントし、PCD出力が設定値より大き
ければCFカウンタ29でカラン1− L、これらの値
が制御回路21に読み込まれ、後述するように両者の和
に対するCTカウンタの値の比が求められ、この比の値
によりアナログモードに切り換えるか否かの判断を行う
In FIG. 1, the PCD detection output of IMDII is amplified by an amplifier 15, sampled and held by a sample bold circuit 17, and is sent to a control circuit 21 having a built-in CPU, for example.
is loaded into. The control circuit 21 controls the power supply 13 based on the read value to control the degree of reinforcement of IMDII. In this case, feedback control is performed so that the PCD detection voltage becomes a predetermined ratio of the saturation value, for example, an appropriate value such as 80%, as will be described later. Further, the control circuit 21 determines based on the read value whether the amount of incident light is large and measurement using the analog mode is appropriate, or whether the amount of incident light is small and measurement using the counting mode is appropriate.
Switch. In the analog mode, the IMD output is applied to the A/D converter 23, A/D converted, and displayed or recorded with an ammeter or recorder (not shown). In counting mode, the comparator 25 compares the PCD output with the set value, and if the PCD output is smaller than the set value, the CT counter 27 counts, and if the PCD output is larger than the set value, the CF counter 29 counts 1-L, These values are read into the control circuit 21, and as will be described later, the ratio of the CT counter value to the sum of both is determined, and it is determined whether or not to switch to the analog mode based on the value of this ratio.

次に、アナログモードとカウンティングモードとの切り
換えについて説明する。
Next, switching between analog mode and counting mode will be explained.

第3図は入射光量とIMD出力の関係を示す図で、特性
Aはチャンネルプレート電圧Vmcp−1、OKV、ス
クリーン電圧Vs=4KV、積分時間”l”exp=1
0msの場合を示し、Vmcp、Vsを低く設定して光
増強度を小さくし、Texpを最小に設定して一番強い
光に対応できるようにした状態で、最大1.15X10
7pe  (ホ1〜エレクトロン) / s e cま
で出力電圧の入射光量に対する直線性が保たれる。また
特性BはVmcp=]、、  4KV、Vs=5KV、
Texp=1 0msの場合を、特性CはVmcp−]
、4KV、Vs=5KV、Texp=100msの場合
を示している。特性Cの場合は、入射光が少ない場合で
、Vmcpは特性Aの場合よりは大きいが飽和する値よ
り小さく設定し、露光時間を長くして入射光を積分する
時間を増やしている。
Figure 3 is a diagram showing the relationship between the amount of incident light and the IMD output.Characteristic A is channel plate voltage Vmcp-1, OKV, screen voltage Vs=4KV, integration time "l"exp=1
0ms is shown, Vmcp and Vs are set low to reduce the degree of light amplification, and Texp is set to the minimum so that it can respond to the strongest light, up to 1.15X10
The linearity of the output voltage with respect to the amount of incident light is maintained up to 7 pe (electrons)/sec. Also, characteristic B is Vmcp=], 4KV, Vs=5KV,
When Texp=10ms, characteristic C is Vmcp-]
, 4KV, Vs=5KV, and Texp=100ms. In the case of characteristic C, the incident light is small, and Vmcp is set larger than in the case of characteristic A, but smaller than the saturation value, and the exposure time is lengthened to increase the time for integrating the incident light.

また1、 Op e / s e cては、Vmcpを
2KVとしてMCPを飽和状態で駆動している。入射光
景]、 p e / s e cに対するIMDとVm
cpとの関係は第4図のようであり、例えば]、、9K
V以上であれば飽和する。このときVsは飽和値との関
係で設定し、またこの状態では1個ホトンが入っても飽
和するので、積分時間は最小にしておく。
1. Regarding Ope/Sec, the MCP is driven in a saturated state with Vmcp set to 2KV. incident sight], IMD and Vm for p e / sec
The relationship with cp is as shown in Figure 4, for example],,9K
If it is more than V, it will be saturated. At this time, Vs is set in relation to the saturation value, and since saturation occurs even if one photon enters in this state, the integration time is kept to a minimum.

この特性A〜Cの直線性を利用して入射光景を測定でき
る範囲がアナログモード領域であり、PCDで検出され
るIMD出力が、例えば飽和値の80%となるような最
も直線性のよいところにVmcpが設定される。この場
合、VsばMCPに負担をかけないように最大に設定さ
れる。この状態で入射光量が減少すると、制御回路21
はpcD検出電圧力l包和値の80%を維持するように
7m c pの値を増加させることになる。従って、入
射光とVmcpとには入射光が弱くなるとVmcpが上
がるという関係になるので、逆にVmcpより入射光が
どのくらいかを判別することが可能となる。そこで、あ
らかしめ入射光とVmcpの関係を測定しておき、P 
CL DのピークチャンネルのMCPの入射電子数がl
 Op e / s e cになるV m c pを求
めておりばVmcpの値をモニターすることによりアナ
ログモードからカウンティングモート′−・の切り換え
の判定を行うことができる。
The range in which the incident sight can be measured using the linearity of these characteristics A to C is the analog mode region, and the best linearity is where the IMD output detected by the PCD is, for example, 80% of the saturation value. Vmcp is set. In this case, Vs is set to the maximum so as not to place a burden on the MCP. If the amount of incident light decreases in this state, the control circuit 21
will increase the value of 7m c p so as to maintain 80% of the pcD detected voltage force l inclusive value. Therefore, since there is a relationship between incident light and Vmcp such that Vmcp increases as the incident light becomes weaker, it becomes possible to determine how much incident light is present from Vmcp. Therefore, we measured the relationship between the incident light and Vmcp in advance, and
The number of incident electrons in the MCP of the peak channel of CL D is l
If Vmcp that results in Op e/sec is determined, it is possible to determine whether to switch from the analog mode to the counting mode by monitoring the value of Vmcp.

また、10 p e / s e c以下では、前述し
たようにVsは飽和電圧との関係で調整して設定し、積
分時間は、ポI−ンが1個入射しても飽和する状態であ
るので、これが長いと何を検出したのか分からなくなる
ので最小の10 m s e cとする。そして、積分
時間を10 m s e (とじた場合、PCDの1回
の走査でホI−ンを検出する確率は0. 1以下であり
、PCDの1つのチャンネルにおりる入射頻度に対する
出力電圧(チャージ量)は第5図に実線として示すよう
なシングルホトン分布を示す。光が増えてくるとPCD
の1つのチャンネルに対応したチャンネルプレートの複
数のチャンネルにボトンが入射し、第5図に破線で示す
ダブルホトン分布を生じる。したがって、PCDの検出
出力とPCDCD飽和レニルはPCDCD飽和レニルず
こし低い設定レベルとを比較し、これらのレベルを越え
る割合がどのくらいかによりダブルホトン分布がどのく
らい生したか、即ち光が増えてきたか否かを判定するこ
とができる。なお、カウンティングモードではダブルホ
トン分布が検出された場合はこのデータは採用しない。
In addition, below 10 p e / sec, as mentioned above, Vs is adjusted and set in relation to the saturation voltage, and the integration time is set so that it is saturated even if one point is incident. Therefore, if this time is long, it will be difficult to know what has been detected, so the minimum time is 10 msec. Then, if the integration time is 10 m s e (closed, the probability of detecting a horn in one scan of the PCD is less than 0.1, and the output voltage for the frequency of incidence on one channel of the PCD is (charge amount) shows a single photon distribution as shown as a solid line in Figure 5.As the light increases, the PCD
Bottles are incident on a plurality of channels of the channel plate corresponding to one channel of , producing a double photon distribution shown by the broken line in FIG. Therefore, the detection output of the PCD and the PCDCD saturation lens are compared with a set level that is slightly lower than the PCDCD saturation lens, and depending on the proportion of these levels exceeded, it is possible to determine how much double photon distribution has occurred, that is, whether or not the light has increased. can be determined. Note that in the counting mode, if a double photon distribution is detected, this data is not adopted.

次に、第6図(イ)によりアナログモードからカウンテ
ィングモードへの切り換え動作について説明する。
Next, the switching operation from analog mode to counting mode will be explained with reference to FIG. 6(a).

第6図(イ)において、まずMCPの負担を少なくし、
直線性をよくするためにスクリーン電圧Vsを最大(例
えば6KV)に設定するくステップ■)。次にPCDの
ピークチャンネルの出力型圧を検出し、この値が、例え
ば飽和値の80%になっているか否か判断しくステップ
■、■)、80%になっていなげればチャン矛ルプレー
ト電圧Vmcpを制御して適正出力が得られるようにす
る(ステップ■)。PCD出力力l包和値の80%にな
っている状態で、チャンネルプレート電圧■mcpがあ
らかじめ求めた設定値より大きいか否かみて(ステップ
■)、大きりれば入射光量が10 p e / s e
 c以下と判断してカウンティングモードへ切り換え、
小さければステップ■に戻ってVmcpを変えてIMD
のゲインコン1〜ロールを行う。
In Figure 6 (a), first reduce the burden on the MCP,
In order to improve linearity, set the screen voltage Vs to the maximum (for example, 6KV) (Step 2). Next, detect the output type pressure of the peak channel of the PCD and judge whether this value is, for example, 80% of the saturation value (steps The voltage Vmcp is controlled so that an appropriate output can be obtained (step 2). In the state where the PCD output power l is 80% of the envelope sum value, check whether the channel plate voltage ■mcp is larger than the predetermined set value (step ■), and if it is larger, the incident light amount is 10 p e / s e
Judging that it is less than c, switch to counting mode,
If it is small, return to step ■ and change Vmcp and IMD
Perform gain control 1~roll.

次に第6図(ロ)によりカウンティングモードからアナ
ログモードへの切り変えについて説明する。
Next, switching from counting mode to analog mode will be explained with reference to FIG. 6(b).

まず、飽和領域とするためにVmcpを最大、Vs、、
!:Texpを最小に設定しくステップ■)、ピークチ
ャンネルPCD出力を検出する(ステ・ノブ■)。そし
てPCD出力が設定電圧より大きければダブルホトン分
布であるとしてCFカウンタで計数しくステップ■)、
PCD出力が設定電圧より小さけれはシングルボトン分
布としてCTカウンタで;!l数しくステップ■)、こ
れらの計数値の和に対するCTカウンタの計数値の比率
を初出しくステップ■)、これが例えば0.5より小で
あればダブルボトン分布の割合が50%を越え、光が多
くなった状態であるとしてアナログモードに切り変え、
また0、5より大きければ、ステ・7ブ■に戻る。なお
、上記説明ではアナログモードにおけるIMDのケイン
コントロールをVmcpを変えて行う例について説明し
たが、積分時間′Fexpも可変にしてコンI・ロール
してもよい。
First, to set the saturation region, Vmcp is set to the maximum, Vs, .
! : Set Texp to the minimum (step ■) and detect the peak channel PCD output (step knob ■). If the PCD output is larger than the set voltage, it is assumed that there is a double photon distribution, and the CF counter counts the steps (■).
If the PCD output is smaller than the set voltage, use the CT counter as a single-bottom distribution;! First step (■) is to calculate the ratio of the count value of the CT counter to the sum of these count values.If this is smaller than 0.5, for example, the ratio of double-bottom distribution exceeds 50%, and the light is Switch to analog mode because the number has increased,
If it is larger than 0 or 5, return to step 7b■. In the above explanation, an example has been described in which the IMD cane control in the analog mode is performed by changing Vmcp, but the integral time 'Fexp may also be made variable to control I/roll.

また上記実施例でi;I: M CI)を2枚とした場
合について説明したが、要はゲインが従来のMCP1枚
の場合に比して2桁以上大きりればよいのでMcpの枚
数を限定する必要がなく、また検出素子もPCD素子に
限らずCCD等他0光学的、或いは電子的検出素子アレ
イでもよい。たたし、電子的に検出するものの場合にG
:Jその検出部が電子管内に封入されるようにすればよ
い。
In addition, in the above embodiment, the case where i; There is no need to limit the detection element, and the detection element is not limited to the PCD element, but may be an optical or electronic detection element array such as a CCD. However, in the case of electronically detected
:J The detection section may be enclosed within the electron tube.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、光増強度を大きくして積
分時間を短く設定でき、リーク電流の影響をなくすと共
に、光増強度を大きくしたことに伴う電荷の飽和現象を
利用してカウンティングモードでの測定を行うと共に、
アナログモードとカウンティングモードとを自動的に切
り換えて微弱光の測定を簡便に行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the degree of photointensification and set the integration time to be short, eliminate the influence of leakage current, and perform counting by utilizing the charge saturation phenomenon caused by increasing the degree of photointensification. In addition to measuring in
Automatically switching between analog mode and counting mode makes it possible to easily measure weak light.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるモード切り換え機能を備えた微弱
光測定装置の構成を示すブロック図、第2図はイメージ
インテンシファイヤの一部構成と、アナログモード時と
カウンティングモード時の駆動電圧を示す図、第3図は
入射光量とIMD出力との関係を示す図、第4回はl 
p e / s e cの入射光量に対するTMD出力
とVmcpの関係を示す図、第5図は入射頻度とチャー
ジ量との関係を示す図、第6図はアナログモードとカウ
ンティングモードの切り換え動作を説明するための図、
第7図は従来のTMDの構成を示す図である。 】6 1]・・・IMD、13・・・電源、15・・・増幅器
、17・・・サンプルホールド回路、19・・・スイッ
チ回路、21・・・制御回路、23・・・A/D変換器
、25・・・比較器、27・・・CTカウンタ、29・
・・CFカウンタ、3】・・・カソード、33・・・メ
ソシュ電極、35・・・集束電極、37・・・MCP、
39・・・スクリーン電極、41・・・カソード用電源
、43・・・MCP用電源、45・・・スクリーン用電
源。 出  願  人  浜松ポトニクス株式会社代  理 
 人  弁理士 蛭 川 昌 信−緘(・い−;\+) 第6 (イ) (ロ) ■    唇゛インク“ギート″′曽少・芙VMCP 
Max VSCRm1n Texp min ■ し°−り冷ヤ〉ネル PCD出力校儒 ■ PCD虫力≧蜘圧  N 6へ −一、11. 奥 −7s’+ J+ 、わにン
 し「7゛ノ′7  史り し1 υノ/ツマ゛ 封 
暑(−ζ′古す4クミ ■ CT  く05  N CT士CF
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a weak light measurement device with a mode switching function according to the present invention, and Figure 2 shows a partial configuration of an image intensifier and drive voltages in analog mode and counting mode. Figure 3 shows the relationship between the amount of incident light and the IMD output, and the fourth figure shows the relationship between the amount of incident light and the IMD output.
A diagram showing the relationship between TMD output and Vmcp with respect to the amount of incident light of p e / sec, Figure 5 is a diagram showing the relationship between incident frequency and charge amount, and Figure 6 explains the switching operation between analog mode and counting mode. diagram for,
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a conventional TMD. ]6 1]...IMD, 13...power supply, 15...amplifier, 17...sample hold circuit, 19...switch circuit, 21...control circuit, 23...A/D Converter, 25... Comparator, 27... CT counter, 29.
... CF counter, 3]... Cathode, 33... Metosh electrode, 35... Focusing electrode, 37... MCP,
39... Screen electrode, 41... Power supply for cathode, 43... Power supply for MCP, 45... Power supply for screen. Applicant Hamamatsu Potonics Co., Ltd. Agent
Person Patent Attorney Hiru Kawa Masa Shin-緘(・い-;\+) 6th (A) (B) ■ Lips Ink "Geat"'Zeng Shao Fu VMCP
Max VSCRm1n Texp min ■ Cooling tank PCD output calibration ■ PCD insect power ≧ spider pressure N Go to 6 -1, 11. Back -7s'+ J+, Waniinshi ``7゛ノ'7 History 1 υノ/Tsuma゛ Seal
Heat (-ζ′old 4kumi■ CT ku05 N CT specialist CF

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光電陰極と、光電陰極から放出された電子による
電子像を結像する電子光学系と、光電子を二次元的な位
置を維持して増倍する二次電子増倍器と、増倍された電
子を検出する検出素子アレイとを有する電子管により光
測定を行う装置において、電子管の駆動電圧を制御する
制御手段を備え、該制御手段は、検出素子アレイの最大
出力チャンネルの出力が飽和値の所定割合になるように
二次電子増倍器駆動電圧を制御してアナログモードとす
ると共に、アナログモードにおいて二次電子増倍器駆動
電圧が所定値以上のとき二次電子増倍器を飽和させるよ
うに駆動電圧を設定してカウンティングモードに切り換
え、カウンティングモードにおいて検出素子アレイの最
大出力チャンネルの出力が所定値以上となるイベントが
所定割合以上のときアナログモードに切り替えることを
特徴とするモード切り換え機能を備えた微弱光測定装置
(1) A photocathode, an electron optical system that forms an electron image using electrons emitted from the photocathode, a secondary electron multiplier that multiplies photoelectrons while maintaining their two-dimensional position, and multiplication A device that performs optical measurement using an electron tube having a detection element array that detects electrons detected by The secondary electron multiplier drive voltage is controlled to be a predetermined ratio of The mode switching is characterized in that the driving voltage is set so as to cause the switching to the counting mode, and when the number of events in which the output of the maximum output channel of the detection element array exceeds a predetermined value exceeds a predetermined rate in the counting mode, the mode is switched to the analog mode. A weak light measurement device with various functions.
(2)検出素子アレイは電子検出素子アレイまたは光検
出素子アレイである特許請求の範囲第1項記載のモード
切り換え機能を備えた微弱光測定装置。
(2) A weak light measuring device with a mode switching function according to claim 1, wherein the detection element array is an electronic detection element array or a photodetection element array.
JP32325087A 1987-12-21 1987-12-21 Weak light measurement device with mode switching function Expired - Fee Related JPH0814508B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32325087A JPH0814508B2 (en) 1987-12-21 1987-12-21 Weak light measurement device with mode switching function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32325087A JPH0814508B2 (en) 1987-12-21 1987-12-21 Weak light measurement device with mode switching function

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01163631A true JPH01163631A (en) 1989-06-27
JPH0814508B2 JPH0814508B2 (en) 1996-02-14

Family

ID=18152685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32325087A Expired - Fee Related JPH0814508B2 (en) 1987-12-21 1987-12-21 Weak light measurement device with mode switching function

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0814508B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05187914A (en) * 1991-07-24 1993-07-27 Hamamatsu Photonics Kk Very weak light measuring instrument
JP2016017766A (en) * 2014-07-04 2016-02-01 株式会社島津製作所 Light detection circuit and luminous power measurement device
JP2016081815A (en) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社東芝 Method for controlling x-ray image tube and x-ray image tube apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05187914A (en) * 1991-07-24 1993-07-27 Hamamatsu Photonics Kk Very weak light measuring instrument
JP2016017766A (en) * 2014-07-04 2016-02-01 株式会社島津製作所 Light detection circuit and luminous power measurement device
JP2016081815A (en) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社東芝 Method for controlling x-ray image tube and x-ray image tube apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0814508B2 (en) 1996-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7157680B2 (en) Photon arrival time detection
JPH0216983B2 (en)
CN105372572A (en) Gain measuring device and method of cascaded micro channel plate
JPH01163631A (en) Weak light measuring instrument with mode switching function
JPH0364843A (en) Processing circuit of signal which is received by electron multiplier tube
WO2023286353A1 (en) Arithmetic device, optical detection device, and gain calculation method
US4659921A (en) Ultrafast gated light detector
JP2709135B2 (en) Optical signal detector
EP0475787B1 (en) Device for deriving a change of time-dependent information
Hertel Signal and noise properties of proximity focused image tubes
Aguiló et al. Test of multi-anode photomultiplier tubes for the LHCb scintillator pad detector
US11531011B1 (en) Imaging device with gated integrator
JP4199517B2 (en) Optical measurement method
US20070092155A1 (en) Gated image intensifier
Prata et al. Performance and behaviour of photomultiplier tubes at cryogenic temperature
JP3832331B2 (en) Electron beam analyzer
JPH09210907A (en) Scanning fluorescent sensing device
Ciamberlini et al. New approach to noise factor measurement of imaging devices
Ceci et al. Preliminary Study for a Residual Gas Beam Profile Monitor
JPH09170950A (en) Photometric device
JPS60207083A (en) Two-dimensional measuring apparatus of corpuscular beam
JPS61296290A (en) Apparatus for detecting radiation image
Wiedwald et al. An Improved Approach To Characterizing And Presenting Streak Camera Performance
JP2000311649A (en) Ion detector
Pollehn Image Evaluation Of Image Intensifiers

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees