JPH05346350A - Device for obtaining space and time characteristics of weak radiation light from spacimen - Google Patents

Device for obtaining space and time characteristics of weak radiation light from spacimen

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JPH05346350A
JPH05346350A JP19601991A JP19601991A JPH05346350A JP H05346350 A JPH05346350 A JP H05346350A JP 19601991 A JP19601991 A JP 19601991A JP 19601991 A JP19601991 A JP 19601991A JP H05346350 A JPH05346350 A JP H05346350A
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JP
Japan
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time
signal
amplitude
delay line
subject
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Application number
JP19601991A
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Japanese (ja)
Inventor
Venovichi Kamalov Valey
フェノヴィッチ カマロフ ヴァレイ
Nurumakov Toreutaev Prat
ヌルマコヴィッチ トレウタエフ プラト
Pavlov Shklyanov Aleksandr
パウロヴィッチ シクリノフ アレクサンドル
Rubimowicz Einbund Michael
ルヴィモヴィッチ アインブンド ミカエル
Aleksandrovich Menshinkov Georges
アレクサンドロヴィッチ メンシコフ ジョルジィ
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SOBETSUTOSUKO AMERIKANSUKOE SO
SOBETSUTOSUKO AMERIKANSUKOE SOBUMESUTONOE PUREDOPURIYACHIE DEIAROGU
SOV AM SOVMEST PREDPR DIALOG
Original Assignee
SOBETSUTOSUKO AMERIKANSUKOE SO
SOBETSUTOSUKO AMERIKANSUKOE SOBUMESUTONOE PUREDOPURIYACHIE DEIAROGU
SOV AM SOVMEST PREDPR DIALOG
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To capture space and time characteristics of weak tested radiation light with high accuracy by introducing an adder and subtracter to a device, simplifying the device and suppressing noise generation. CONSTITUTION: Information holding signal impressed in time/amplitude converters 11 and 12 is obtained from a delay line 6 i.e., an anode terminal of photomultiplier 3. In this case, an adder 19 outputs a signal proportional to the instant delay for discharging of photon from the specimen with respect to drive pulses of a light radiator 1. A subtracter 20 outputs signals proportional to the spacial position of a luminescence source. By providing common channel of the devices, the circuit constitution is simplified. As the signal output from the anode of the photomultiplier 3 (different from the signal output from a small channel plate electrode) has a sufficient amplitude to enable detecting highly reliably, time characteristic capturing accuracy of radiation light is raised. Since the time/amplitude converter 11 and 12 detects the signal in a short time, noise can be reduced by synchronizing the two devices with a signal generator.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学および電子器械工
学に関し、特に、弱い光放射線特性、ピコ秒およびナノ
秒単位の放射線照射時間を計測する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optics and electronics, and more particularly to an apparatus for measuring weak photo-radiation properties, radiation exposure times in picoseconds and nanoseconds.

【0002】本発明は、分光学、すなわち医学、微生物
学、微小電子工学、地質学上等の調査において、原子、
分子および結晶体における、光励起エネルギ緩和等の工
程の研究に使用でき、溶液中における分子の励起電子状
態寿命、結晶体におけるキャリヤ緩和率、および光化学
変成チャンネル等に関する情報を得ることができる。ま
た、充分に、強力な放射線照射源、およびその関連光学
装置を使うと、例えば、宇宙船の寸法および位置の測
定、または隆起した巨大物体の測量等の、遠隔物体の調
査を目的とする装置を実現する基礎となりうる。
The present invention is applicable to spectroscopy, that is, in the fields of medicine, microbiology, microelectronics, geology, etc.
It can be used to study processes such as photoexcitation energy relaxation in molecules and crystals, and can obtain information about the excited electronic state lifetime of molecules in solution, carrier relaxation rate in crystals, photochemical metamorphic channels, and the like. Also, with a sufficiently powerful radiation source, and its associated optics, equipment aimed at remote object investigations, such as spacecraft size and position measurements or surveys of raised giant objects. Can be the basis for realizing.

【0003】[0003]

【従来の技術】弱い光放射線の時間的特性を求める装置
は、「クヴァントロヴァヤ・エレクトロニカ」(Kvantovaya
Elektronika)モスクワ1987年第14巻第6号1303頁〜130
8頁に記載のヴィ・エフ・カマロフ(V.F.Kamalov)他に
よる「レーザ光線による10-9秒以下の螢光から計算され
るフォトン」に提案されている。
2. Description of the Related Art A device for obtaining temporal characteristics of weak light radiation is "Kvantovaya Electronica".
Elektronika) Moscow 1987 Vol. 14, No. 6, pp. 1303-130
It is proposed in "Photon calculated from fluorescence of 10 -9 seconds or less by a laser beam" by VF Kamalov et al. On page 8.

【0004】この装置は、被験体を保持するホルダを備
えている、パルス式レーザー放射器、光電逓倍器、フォ
トダイオード、および時間・振幅変換器(その出力端
は、多重チャンネル分析器に接続されている。)からな
り、これらは、全てレーザービーム路に配設されてい
る。光電逓倍器の光電陰極の前には、可変波長モノクロ
メータが設けられている。時間・振幅変換器の、始動入
力端は、フォトダイオードの出力端に、またその停止入
力端は、ディスクリミネータを介して、光電逓倍器の陽
極に接続されている。フォトダイオード、および被験体
に、レーザービームを照射して、蛍光放電させる。モノ
クロメータが示す、特定の波長を有する被験体が発する
放射線は、光電逓倍器によって、電気信号に変換され
る。時間・振幅変換器は、被験体からの光量子放出時
の、その照射時に対する遅延時間(フォトダイオードパ
ルスによって決定される。)に比例して、電圧を上げ
る。多重チャンネル分析器は、測定された遅延時間に対
応するチャンネルに、測定結果を記憶する。充分な数の
時間・振幅変換器出力が記憶されると、多重チャンネル
分析器は、単一の固定波長で、調査中の放射線の振幅・
時間特性を表す信号を発する。
This device comprises a pulsed laser emitter, a photomultiplier, a photodiode, and a time-amplitude converter, the holder of which holds the subject, the output of which is connected to a multichannel analyzer. Which are all arranged in the laser beam path. A variable wavelength monochromator is provided in front of the photocathode of the photoelectric multiplier. The starting input of the time-amplitude converter is connected to the output of the photodiode, and its stopping input is connected to the anode of the photoelectric multiplier via the discriminator. The photodiode and the subject are irradiated with a laser beam to cause fluorescent discharge. Radiation emitted by the subject having a particular wavelength, as indicated by the monochromator, is converted by a photomultiplier into an electrical signal. The time-amplitude converter raises the voltage in proportion to the delay time (determined by the photodiode pulse) when the photon is emitted from the subject and when the photon is emitted. The multi-channel analyzer stores the measurement result in the channel corresponding to the measured delay time. Once a sufficient number of time-amplitude converter outputs have been stored, the multi-channel analyzer will provide a single fixed wavelength for the amplitude and amplitude of the radiation under investigation.
It emits a signal that represents the time characteristic.

【0005】また、弱いルミネセンス源の空間特性を捕
える装置は、「レビュー・オブ・サイエンティフィック・イ
ンストゥルメンツ」(Review of Scientific Instrument
s)1987年第58巻12号2298頁〜2305頁に記載のエム・ラン
プトン(M.Lampton)他による「マイクロチャンネル・
プレート・スペクトロメータ用の遅延線アノード」に提
案されている。
A device for capturing the spatial characteristics of a weak luminescence source is "Review of Scientific Instrument".
s) 1987 Vol. 58, No. 12, pp. 2298-2305, by M. Lampton et al.
Delay line anodes for plate spectrometers ”.

【0006】この装置は、マイクロチャンネル板を備え
る光検出器、およびディスクリミネータを介して、時限
メータの始動入力端と停止入力端とが接続された、遅延
線陽極システムを備えている。被験体から放射線が出さ
れると、検出器の光電陰極の特定点から、局部的に電荷
が派生し、遅延線の光電陰極の電荷発生地点、および被
験体のルミネセンス点と座標的に一致する地点に、印加
される。遅延線に生じた局部電荷は、その両端に向って
走行する、2つの電気パルスの発生源になる。時限メー
タは、これらパルスにより、始動停止する。遅延線の両
端に向う電気パルスの到達時間を測定して、被験体から
出た光子が到達する光電陰極の空間位置を求める。測定
結果を記憶しておくことにより、光強度の空間分布情報
が得られる。
The device comprises a photodetector with a microchannel plate and a delay line anode system in which the start and stop inputs of the time meter are connected via a discriminator. When radiation is emitted from the subject, electric charge is locally generated from a specific point on the photocathode of the detector, and the charge generation point of the photocathode of the delay line and the luminescence point of the subject are coordinately matched. Applied to the point. The local charge generated in the delay line becomes a source of two electric pulses that travel toward both ends of the delay line. The time meter starts and stops with these pulses. The arrival time of the electrical pulse towards both ends of the delay line is measured to determine the spatial position of the photocathode that the photon emitted from the subject reaches. By storing the measurement result, the spatial distribution information of the light intensity can be obtained.

【0007】上記装置では、いずれも、弱い放射光の一
特性(空間特性または時間特性)しか得られない。しか
し、ルミネセンスが経時的に、その空間位置を変える
か、あるいは、ルミネセンスが時間的に離間された、数
種の成分が重積する結果として生じる物体を調査するに
は、放射線の、空間的および時間的特性を、同時測定す
る必要がある。
Each of the above devices can obtain only one characteristic (spatial characteristic or temporal characteristic) of weak emitted light. However, to investigate an object that results from luminescence altering its spatial position over time, or when luminescence is temporally separated and results from the stacking of several components, the And temporal characteristics need to be measured simultaneously.

【0008】そこで、例えば、分光学上重要な重要な責
務は、パルス励起後に、遅延時間が異なる分子が発し
た、ラマン散光スペクトル、蛍光スペクトルおよび燐光
スペクトルを分離することである。
Therefore, for example, an important duty in spectroscopy is to separate the Raman scattering spectrum, fluorescence spectrum and phosphorescence spectrum emitted by molecules having different delay times after pulse excitation.

【0009】さらに、暈光スペクトルは、再構成、また
はエネルギー緩和処理すると、経時的に変化する。まず
空間的特性、次に時間的特性という具合に、交互に測定
することでは、この問題を解決できない。
Further, the fluorescence spectrum changes with time upon reconstruction or energy relaxation processing. This problem cannot be solved by alternately measuring the spatial characteristics and then the temporal characteristics.

【0010】そこで、物体の弱い光放射特性を確定する
装置は、「レビュー・オブ・サイエンティフィク・イン
ストゥルメンツ」、1987年第58巻第9号1626〜1628頁に
記載のダブリュ・ジー・マクマラン(W.G.McMullan)
他による「10-9秒以下の同時時間情報及びイメージ光電
子増倍管からの2次元情報」に提案されている。
Therefore, an apparatus for determining the weak light emission characteristic of an object is described in W. G. McMullan
It is proposed in "Simultaneous time information of 10 -9 seconds or less and two-dimensional information from image photomultiplier tube" by others.

【0011】この装置は、被験放射線の空間的および時
間的情報を、同時に提供するものであり、微小チャンネ
ル板を備える、光電逓倍器、および実質的には遅延線で
ある、2次元抵抗陽極からなっている。陽極の両端に
は、2対の端子が互いに直角に配設されており、パソコ
ンに結合された位置選定コンピュータに接続されてい
る。またこの装置は、ホルダ内に据置された物体に照射
するパルス式レーザー放射器、パルス式レーザー放射線
の一部が迂回するアバランシェフォトダイオード、およ
び振幅パルス分析器を介して、第2パソコンに接続され
た時間・振幅変換器を備えている。
This device provides the spatial and temporal information of the radiation to be tested at the same time. It consists of a photomultiplier with a microchannel plate and a two-dimensional resistive anode which is essentially a delay line. Is becoming Two pairs of terminals are arranged at right angles to each other at both ends of the anode, and are connected to a position selection computer connected to a personal computer. This device is also connected to a second personal computer via a pulsed laser radiator that irradiates an object placed in the holder, an avalanche photodiode that diverts part of the pulsed laser radiation, and an amplitude pulse analyzer. Equipped with a time / amplitude converter.

【0012】時間・振幅変換器の始動入力端に印加され
た信号は、光電逓倍器の一方の微小チャンネル板の出力
電極に接続されたRC回路から派生する。この変換器の
停止入力端は、増幅器およびディスクリミネータを介し
て、レーザ放射器のパルスと同期して、電気パルスを発
生する、アバランシェフォトダイオードの出力端に接続
されている。微小チャンネル板パルスは、陽の極性と非
常に低い振幅とを有しているため、RC回路と、時間・
振幅変換器の停止入力端との間には、増幅器、インバー
タ、およびディスクリミネータが挿入されている。
The signal applied to the starting input of the time-amplitude converter is derived from the RC circuit connected to the output electrode of one of the microchannel plates of the photomultiplier. The stop input of this converter is connected via an amplifier and a discriminator to the output of an avalanche photodiode, which produces electrical pulses in synchronism with the pulses of the laser emitter. The minute channel plate pulse has a positive polarity and a very low amplitude, so it
An amplifier, an inverter, and a discriminator are inserted between the stop input end of the amplitude converter.

【0013】位置選定コンピュータは、暈光源の2次元
空間座標を決定するか、あるいは被験放射線が、光電逓
倍器の、光電陰極の波長にわたって、直線的に散光され
る場合は、装置を分光モードにして、1つの軸線に沿っ
た測定結果を用いて、波長情報を捕える。
The locating computer determines the two-dimensional spatial coordinates of the halo source, or puts the instrument into a spectroscopic mode if the test radiation is scattered linearly over the wavelength of the photocathode of the photomultiplier. Then, the wavelength information is captured using the measurement result along one axis.

【0014】パソコンは、これらの測定結果を記憶して
処理し、被験ルミネセンスのスペクトル、すなわちルミ
ネセンス源の空間位置を表わすスペクトルを生成する。
The personal computer stores and processes these measurements and produces a spectrum of the luminescence under test, ie a spectrum which represents the spatial position of the luminescence source.

【0015】時間・振幅変換器は、物体照射時から、光
電逓倍器への電気信号出現時(物体が、光量子を放射す
る瞬間に相当する。)に至るまでの時間間隔に比例する
電圧を発生する。この電圧は、振幅パルス分析器によ
り、デジタル変換されて第2パソコンに入り、振幅・時
間特性として表示される。
The time-amplitude converter generates a voltage proportional to the time interval from the time of irradiation of the object to the time of appearance of an electric signal to the photoelectric multiplier (corresponding to the moment when the object emits photons). To do. This voltage is digitally converted by the amplitude pulse analyzer, enters the second personal computer, and is displayed as an amplitude / time characteristic.

【0016】前記装置の欠点は、2つの測定チャンネル
(放射光の空間特性を得る、光電逓倍器からの信号を用
いるものと、時間特性を得るように構成された、微小チ
ャンネル板電極からの信号を用いるもの)を別個に設け
るために、装置が複雑化する点にある。また、これらの
チャンネルは、同期していないため、空間位置測定チャ
ンネルに、ノイズパルス(光電逓倍器の陽極から発生す
る。)を検出し易い。これらのノズルパルスを、所望の
信号と思い違いをして、表示に誤りが生じることがあ
る。
The drawback of the device is that it has two measuring channels.
In order to separately provide (one that uses the signal from the photoelectric multiplier that obtains the spatial characteristics of the emitted light and one that uses the signal from the minute channel plate electrodes that are configured to obtain the time characteristics), the device The point is that it gets complicated. Moreover, since these channels are not synchronized, it is easy to detect a noise pulse (generated from the anode of the photoelectric multiplier) in the spatial position measurement channel. These nozzle pulses may be confused with the desired signals, and display errors may occur.

【0017】また、前記装置では、光電逓倍器の微小チ
ャンネル板の電極から出されるパルスを、計時("Time"
measuring)チャンネルのタイミング信号として用いる
ことから、放射光の、時間的特性の捕獲精度に欠けてい
る。このパルス信号の振幅は小さく、後日増幅する必要
があるため、ノイズ背景に抗して、時間情報を有する信
号を検出しにくい。
Further, in the above-mentioned apparatus, the pulse emitted from the electrode of the minute channel plate of the photoelectric multiplier is timed ("Time").
Since it is used as a timing signal for a channel, it lacks the accuracy of capturing the temporal characteristics of synchrotron radiation. Since the amplitude of this pulse signal is small and needs to be amplified at a later date, it is difficult to detect a signal having time information against a noise background.

【0018】さらに、微小チャンネルのタイミング信号
発生端子は、装置のケース(すなわち、光電逓倍器の陽
極)に相対する電位を有していることから、整備が複雑
化する。
Further, since the timing signal generating terminal of the minute channel has a potential opposite to the case of the device (that is, the anode of the photoelectric multiplier), maintenance becomes complicated.

【0019】[0019]

【発明が解決しょうとする課題】本発明は、物体から出
される、弱い放射光の空間的および時間的特性を捕える
装置であって、共通の測定チャンネルを用いて調査中の
放射光の空間および時間情報を捕えるとともに、遅延線
として装備された光電逓倍器の陽極から出される信号
を、情報保持信号として使用することにより、構造を簡
略化し、ノイズ信号の検出をなくして、測定精度を高め
るようにした装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a device for capturing the spatial and temporal characteristics of weak synchrotron radiation emitted from an object, which uses a common measurement channel to measure the spatial and temporal characteristics of the synchrotron radiation. Along with capturing time information, the signal output from the anode of the photoelectric multiplier equipped as a delay line is used as an information holding signal to simplify the structure and eliminate the detection of noise signals to improve measurement accuracy. The purpose is to provide the device.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題は、物体から出
される弱い放射光の、空間及び時間特性を評価する装置
であって、被験体を保持するホルダ、被験体に照射し
て、被験体から出される弱い放射光を捕らえる光パルス
放射器、被験体から出される弱い放射光を電気信号に変
換する、遅延線形状の陽極を備える光電逓倍器、光放射
器のパルスと同期して電気パルスを発生する発生手段、
第1入力端が、電気パルス発生器の両出力端に接続され
ている時間・振幅交換器、およびデータ記憶処理装置を
備え、加算回路、減算回路、第1入力端が、電気パルス
発生器の出力端に接続され、第2入力端が、遅延線の一
端に接続されている第2時間・振幅変換器を備え、前記
第1時間・振幅変換器の第2入力端が、加算回路の両入
力端、および減算回路の両入力端に接続され、加算回路
の出力端と、減算回路の出力端とが、データ記憶処理装
置の両入力端に接続されている装置により解決される。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem is an apparatus for evaluating the space and time characteristics of weak radiated light emitted from an object, which irradiates a holder holding a subject and the subject, Pulsed light emitter that captures the weak emitted light emitted from the device, photoelectric multiplier equipped with a delay line-shaped anode that converts the weak emitted light emitted from the subject into an electrical signal, an electrical pulse synchronized with the pulse of the optical emitter Generating means,
The first input terminal includes a time / amplitude exchanger connected to both output terminals of the electric pulse generator, and a data storage processing device, and the adder circuit, the subtractor circuit, and the first input terminal of the electric pulse generator. The second time-amplitude converter is connected to the output terminal, and the second input terminal is connected to one end of the delay line. The second input terminal of the first time-amplitude converter has both ends of the adding circuit. An input terminal and both input terminals of the subtraction circuit are connected, and an output terminal of the adder circuit and an output terminal of the subtraction circuit are connected to both input terminals of the data storage processing device.

【0021】[0021]

【作用】本発明の装置に、第2時間・振幅変換器、およ
び第1・第2変換器の出力端に接続された加算器と減算
器を導入することにより、被験放射光の空間・時間情報
を捕える、共通の測定チャンネルを設定することができ
る。
By introducing a second time-amplitude converter, and an adder and a subtracter connected to the output terminals of the first and second converters into the device of the present invention, the space-time of the radiated light under test is introduced. You can set up a common measurement channel that captures the information.

【0022】この測定チャンネルでは、時間・振幅変換
器に印加される情報保持信号は、遅延線、すなわち光電
逓倍器の陽極の終端から得られる。この場合、次に詳細
に説明するように加算器は、光放射器の駆動パルスに対
して、被験体から光子が放出される瞬時の遅延に比例し
た信号を出力し、減算器はルミネセンス源の空間位置に
比例した信号を出力する。装置に共通の測定チャンネル
を設けたことにより、回路構成を簡略化できる。
In this measuring channel, the information-carrying signal applied to the time-amplitude converter is obtained from the delay line, ie from the end of the anode of the photoelectric multiplier. In this case, the adder outputs a signal in response to the driving pulse of the light emitter, which is proportional to the instantaneous delay of the emission of photons from the subject, and the subtractor outputs the signal as described in detail below. It outputs a signal proportional to the spatial position of. The circuit configuration can be simplified by providing a common measurement channel in the device.

【0023】また、本発明によると、第1に、光電逓倍
器の陽極から出される信号が、(微小チャンネル板電極
から出される信号とは異なり)、信頼性の高い検出を可
能にするに充分な振幅を有していることから、放射光の
時間特性捕獲精度を高めることができる。第2に、時間
・振幅変換器は、短期間で信号を検出するため、2台の
時間・振幅変換器を、信号発生器で同期させることによ
り、ノイズを低減することができる。さらに、変換器を
同期させることにより、空間および時間座標の測定結果
を、一事象、すなわち放出光子の検出に固定することが
できる。
Also according to the invention, firstly, the signal emitted from the anode of the photomultiplier is sufficient to allow reliable detection (unlike the signal emitted from the microchannel plate electrodes). Since it has a large amplitude, it is possible to improve the accuracy of capturing the time characteristic of the emitted light. Secondly, since the time / amplitude converter detects a signal in a short period of time, noise can be reduced by synchronizing the two time / amplitude converters with the signal generator. Furthermore, by synchronizing the transducers, the spatial and temporal coordinate measurements can be fixed at one event, the detection of emitted photons.

【0024】[0024]

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明の実施例
を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0025】物体から出される、弱い放射光の、空間・
時間特性を備える装置は、レザーパルス放射器(1)等の
パルス式光放射器、フォトダイオード(2)、および被験
放射光を検出し、光電陰極(4)、例えば微小チャンネル
板で形成された逓倍システム(5)、および遅延線(6)形
状の陽極を含む、光電逓倍器(3)を備えている。
Space of weak synchrotron radiation emitted from an object
A device with time characteristics is formed by a pulsed light emitter, such as a laser pulse emitter (1), a photodiode (2) and a test radiation, and a photocathode (4), eg a microchannel plate. It comprises a multiplication system (5) and a photoelectric multiplier (3) including an anode in the form of a delay line (6).

【0026】遅延線(6)の終端(7)(8)は、それぞれ時
間・振幅変換器(11)(12)の停止入力端(9)(10)に接続さ
れている。時間・振幅変換器(11)(12)の始動入力端(13)
(14)は、それぞれ、フォトダイオード(2)の出力端に接
続されている。
The ends (7) and (8) of the delay line (6) are connected to the stop input terminals (9) and (10) of the time / amplitude converters (11) and (12), respectively. Start input terminal (13) of time / amplitude converter (11) (12)
Each of (14) is connected to the output terminal of the photodiode (2).

【0027】レーザー放射器(1)のビーム伝搬路には、
このビームを、2つの副ビーム、すなわちフォトダイオ
ード(2)に向うものと、ホルダ(16)(被験体が溶液の場
合は、セル形状に、また、被験体が固体の場合は、クラ
ンプ形状)に装着した被験体に向うものとに分割する、
半透明鏡(15)、またはこれに類する手段が設けられてい
る。そのため、レーザービームによって、被験体内に励
起された放射線は、光電逓倍器(3)の光電陰極(4)に到
達する。
In the beam propagation path of the laser radiator (1),
This beam consists of two sub-beams, one directed to the photodiode (2) and a holder (16) (in the form of a cell if the subject is a solution, or in the form of a clamp if the subject is a solid). Divided into those facing the subject attached to,
A semi-transparent mirror (15) or similar means is provided. Therefore, the radiation excited in the subject by the laser beam reaches the photocathode (4) of the photomultiplier (3).

【0028】被験体ルミネセンスの空間特性を求めるに
は、光電陰極(4)の前に、ポリクロメータ(17)その他の
散光素子を設けることができる。レンズ(18)は、存在す
る被験体の画像を、充電陰極(4)又はポリクロメータ(1
7)の入力スリットに表示する役目をする。
To determine the spatial properties of the subject luminescence, a polychromator (17) and other diffuser elements can be provided in front of the photocathode (4). The lens (18) is used to capture an image of the subject present, either the charging cathode (4) or the polychromator (1).
It serves as a display on the input slit of 7).

【0029】レーザー放射器(1)のパルスと同期する電
気パルスの発生器については、フォトダイオード(2)の
他に、光電逓倍器、その他の光電装置で構成することが
できる。同様に、レーザーパルス放射器(1)の代わり
に、閃光気中放電ランプ、または光変調器を備える、連
続暈光放電管を用いることができる。
The generator of the electric pulse synchronized with the pulse of the laser radiator (1) can be composed of a photoelectric multiplier and other photoelectric devices in addition to the photodiode (2). Similarly, instead of the laser pulse emitter (1), a continuous air-light discharge tube with a flash air discharge lamp or a light modulator can be used.

【0030】本発明はさらに、加算回路(19)および減算
回路(20)を備えており、両回路の入力端は、時間・振幅
変換器(11)(12)の出力端に接続されている。また、両回
路の出力端は、それぞれパソコン形状の、データ記憶・
処理装置(23)の入力端(21)(22)に接続されている。
The present invention further comprises an adding circuit (19) and a subtracting circuit (20), the input terminals of both circuits being connected to the output terminals of the time / amplitude converters (11) (12). .. In addition, the output terminals of both circuits are PC-shaped
It is connected to the input ends (21) and (22) of the processing device (23).

【0031】次に、本発明の装置の動作を説明する。被
験体を、ホルダ(16)内に設置する。レーザー放射器(1)
をオンにして、短期(例えば、ピコ秒単位)の光パルスを
発生させる。
Next, the operation of the apparatus of the present invention will be described. The subject is placed in the holder (16). Laser radiator (1)
Is turned on to generate a short-term (eg, picosecond unit) light pulse.

【0032】レーザーのパルス放射線の一部は、半透明
鏡(15)に反射されて、フォトダイオード(2)に向う。フ
ォトダイオードは、レーザーパルスと同期して電気パル
スを発生する。これらの電気パルスは、時間・振幅変換
器(11)(12)の、始動入力端(13)(14)に印加され、この変
換器をトリガする。
A part of the pulsed radiation of the laser is reflected by the semitransparent mirror (15) and goes to the photodiode (2). The photodiode generates an electric pulse in synchronization with the laser pulse. These electrical pulses are applied to the starting inputs (13) (14) of the time-amplitude converters (11) (12) and trigger this converter.

【0033】残りのレーザー放射線は、鏡(15)を通過し
て、被験体を照射し、特性が判定対象となる光パルス放
射線になる。この放射線を検出する光電逓倍器(3)は、
単電子モードで作動する。光電逓倍器(3)は、単電子モ
ードで作動する。光電逓倍器(3)の光電陰極(4)で放出
された光電子は、逓倍システム(5)通過時に、光電子が
放出された光電陰極(4)上の地点の座標、および調査中
の放射線の光子が放出された、被験体上の地点の座標、
またはポリクロメータ(17)が装着されている場合は、被
験体が放出した光子の波長に相当する座標を有する遅延
線(6)の特定点に到達する電荷を発生する。
The rest of the laser radiation passes through the mirror (15) and illuminates the subject, becoming a light pulse radiation whose characteristics are to be determined. The photoelectric multiplier (3) that detects this radiation is
Operates in single-electron mode. The photomultiplier (3) operates in single electron mode. The photoelectrons emitted by the photocathode (4) of the photomultiplier (3) are, when passing through the multiplication system (5), the coordinates of the point on the photocathode (4) where the photoelectrons are emitted and the photon of the radiation under investigation. Coordinates of the point on the subject where the
Alternatively, if a polychromator (17) is worn, it will generate a charge that reaches a particular point on the delay line (6) having coordinates corresponding to the wavelength of the photons emitted by the subject.

【0034】遅延線(6)の電荷は、2分割されてから、
遅延線の終端(7)(8)に向って伝搬し、時間・振幅交換
器(11)(12)を、それぞれの停止入力端(9)(10)を介して
停止させる信号を出す。時間・振幅変換器(11)(12)は、
それぞれ、その始動入力端と停止入力端とに到達する信
号間の、時間間隔に比例する電圧を出力する装置であ
る。
After the charge of the delay line (6) is divided into two,
Propagating towards the ends (7) (8) of the delay line, it issues a signal to stop the time-amplitude exchangers (11) (12) via their respective stop inputs (9) (10). The time / amplitude converter (11) (12)
Each is a device that outputs a voltage proportional to the time interval between the signals arriving at its start and stop inputs.

【0035】したがって、時間・振幅変換器(11)の出力
電圧U1は、時間間隔の△t+X/Vに比例し、一方時
間・振幅変換器(12)の出力電圧U2は、時間間隔△t+
(1−X)/Vに比例する。ただし、△tは、フォトダイ
オード(2)のパルス発生時から遅延線(6)への電荷到達
時にいたる時間間隔、lは、遅延線(6)の長さ、Vは、
電荷伝搬速度、Xは、電荷が遅延線(6)に当たる地点の
座標であり、この場合は、この地点と線の終端(7)との
間隔である。
Therefore, the output voltage U 1 of the time-amplitude converter (11) is proportional to the time interval Δt + X / V, while the output voltage U 2 of the time-amplitude converter (12) is the time interval Δ. t +
Proportional to (1-X) / V. Here, Δt is the time interval from the pulse generation of the photodiode (2) to the charge arrival at the delay line (6), l is the length of the delay line (6), and V is
The charge propagation velocity, X, is the coordinate of the point where the charge hits the delay line (6), in this case the distance between this point and the end of the line (7).

【0036】差(U1−U2)に等しい減算器(20)の出力電
圧は、2X−1/Vに比例しており、暈光源の座標に相
当する座標Xの情報を保持している。加算回路(19)は、
電圧U1とU2とを加算し、2△t+1/Vに比例する出
力電圧を与えるが、これは、光電逓倍器(3)に向う被験
放射光の光子の、該光子を発生したレーザーパルスに対
する到達時間に関する情報を保持していることを意味す
る。
The output voltage of the subtracter (20), which is equal to the difference (U 1 -U 2 ), is proportional to 2X-1 / V, and holds the information of the coordinate X corresponding to the coordinate of the light source. .. The adder circuit (19)
The voltages U 1 and U 2 are added to give an output voltage proportional to 2Δt + 1 / V, which is the photon-generated laser pulse of the photon of the test radiation towards the photomultiplier (3). Means that it holds information about the arrival time for.

【0037】加算回路(19)および減算回路(20)の出力
は、それぞれ、データ記憶処理装置(23)の入力端(21)(2
2)に印加され、この装置に記憶される。ポリクロメータ
(17)が装着されている場合は、放射線の空間位置の代り
に、そのスペクトル特性を捕える。これは、被験放射線
が分散するため、光子が光電陰極(4)に当たる地点の座
標が、該光子の波長によって決定されるからである。
The outputs of the adder circuit (19) and the subtractor circuit (20) are respectively input terminals (21) (2) of the data storage processing device (23).
Applied to 2) and stored in this device. Polychromator
If (17) is installed, its spectral characteristics are captured instead of the spatial position of radiation. This is because the test radiation is dispersed and the coordinates of the point where the photon hits the photocathode (4) are determined by the wavelength of the photon.

【0038】フォトダイオード(2)のパルスを、時間・
振幅変換器(12)(13)のトリガ信号として使用でき、ま
た、時間・振幅変換器だけで、短時間に、光電逓倍器
(3)の信号を検出できるため、この短時間以外のノイズ
パルスは、すべて測定路を外れる。したがって、光電逓
倍器のノイズパルスの数が、103(パルス/秒)に等しく、
また時間・振幅変換器の変換範囲が100nsであるとする
と、パルス式レーザー放射器の反復度が高い。(104…10
5Hz)としても、ノイズパルス検出率は、実質的に、1サ
ンプル/秒以下になり高い測定精度を実現できる。
The pulse of the photodiode (2) is set to
It can be used as a trigger signal for the amplitude converters (12) (13).
Since the signal of (3) can be detected, all noise pulses other than this short time leave the measurement path. Therefore, the number of noise pulses in the photoelectric multiplier is equal to 10 3 (pulses / second),
If the conversion range of the time / amplitude converter is 100 ns, the repetition rate of the pulsed laser emitter is high. (10 4 … 10
Even at 5 Hz), the noise pulse detection rate is substantially 1 sample / second or less, and high measurement accuracy can be realized.

【0039】被験体放射線の2次元空間位置を求めるに
は、光電逓倍器(3)に、遅延線(6)に対して直角に、別
の遅延線(図示せず)を設ければよい。
In order to obtain the two-dimensional spatial position of the subject radiation, the photoelectric multiplier (3) may be provided with another delay line (not shown) at right angles to the delay line (6).

【0040】さらにこの場合には、本発明の装置に、停
止入力端が第2遅延線の両終端に接続されたさらにもう
1対の、時間・振幅変換器および入力端が、これら変換
器の出力端に接続された別の減算回路を追加するか、あ
るいは、両入力端が第2遅延線の両終端に接続された時
間・振幅変換器を追加する。
Furthermore, in this case, the device according to the invention further comprises a further pair of time-amplitude converters and inputs whose stop inputs are connected to both ends of the second delay line. Add another subtraction circuit connected to the output, or add a time-amplitude converter with both inputs connected to both ends of the second delay line.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明により、調査中の放射光に関する
空間および時間特性を求めるのに、1本の測定チャンネ
ルで済むため、装置の構成を簡略化できる。また、光電
逓倍器の陽極から派生する信号を、その測定チャンネル
において、情報保持信号として使用できるとともに、時
間・振幅変換器を同期させることにより、空間および時
間特性査定精度を高めることができる。
According to the present invention, since only one measurement channel is required to obtain the space and time characteristics regarding the radiated light under investigation, the structure of the apparatus can be simplified. In addition, the signal derived from the anode of the photoelectric multiplier can be used as an information holding signal in the measurement channel, and by synchronizing the time / amplitude converter, it is possible to improve the accuracy of space and time characteristic evaluation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】物体から出される弱い放射光の、空間および時
間特性を求める、本発明装置の概略的ブロック線図であ
る。
1 is a schematic block diagram of a device according to the invention for determining the spatial and temporal characteristics of weak radiation emitted by an object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)レーザーパルス放射器 (2)フォトダイオ
ード (3)光電逓倍器 (4)光電陰極 (5)逓倍システム (6)遅延線 (7)(8)遅延線終端 (9)時間・振幅変
換器(11)の停止入力端 (10)時間・振幅変換器(12)の停止入力端 (11)(12)時間・振幅変換器 (13)時間・振幅変
換器(11)の始動入力端 (14)時間・振幅交換器(12)の始動入力端 (15)半透明鏡 (16)被験体ホルダ (17)ポリクロメータ (18)レンズ (19)加算回路 (20)減算回路 (21)(22)データ記憶処理装置の入力端 (23)データ記憶処理装置 (U1)時間・振幅変換器(11)の出力電圧 (U2)時間・振幅変換器(12)の出力電圧 (t)フォトダイオードパルス発生時から遅延線への電荷
到達時に至る時間間隔 (I)遅延線長さ (V)遅延線に沿っ
た電荷伝搬速度 (X)電荷が遅延線につき当たる地点の座標
(1) Laser pulse radiator (2) Photodiode (3) Photoelectric multiplier (4) Photocathode (5) Multiplication system (6) Delay line (7) (8) Delay line termination (9) Time / amplitude converter Stop input terminal of (11) (10) Stop input terminal of time / amplitude converter (12) (11) (12) Time / amplitude converter (13) Start input terminal of time / amplitude converter (11) (14) ) Start input end of time / amplitude exchanger (12) (15) Semi-transparent mirror (16) Subject holder (17) Polychrometer (18) Lens (19) Adder circuit (20) Subtractor circuit (21) (22) Input terminal of data storage processor (23) Data storage processor (U 1 ) Output voltage of time-amplitude converter (11) (U 2 ) Output voltage of time-amplitude converter (12) Photodiode pulse Time interval from generation to charge arrival at the delay line (I) Delay line length (V) Charge propagation velocity along the delay line (X) Coordinates of point where charge hits the delay line

フロントページの続き (72)発明者 プラト ヌルマコヴィッチ トレウタエフ ソビエト連邦 モスクワ レニンスキー・ ゴリー エムジーユー コルプス デー コムナタ 332 (72)発明者 アレクサンドル パウロヴィッチ シクリ ノフ ソビエト連邦 モスクワ ロモノソフスキ ー プロスペクト 23 ケーヴィ 413 (72)発明者 ミカエル ルヴィモヴィッチ アインブン ド ソビエト連邦 レニングラード ウリツァ マンチェスタースカヤ 6 ケーヴィ 10 (72)発明者 ジョルジィ アレクサンドロヴィッチ メ ンシコフ ソビエト連邦 レニングラード プロスペ クト ボルシェヴィコフ 3 コルプス 1 ケーヴィ 15Continuation of the front page (72) Inventor Prat Nurmakovich Treutaev Soviet Union Moscow Reninsky Gory MGU Corpus de Komnat 332 (72) Inventor Alexander Paulovich Sikrinov Soviet Union Moscow Lomonosovsky Prospect 23 Inventor 413 (72) Michael Rvimovich Ein Bund Soviet Union Leningrad Ulyzer Manchester Skaya 6 Kavi 10 (72) Inventor Jorzie Alexandrovich Menshikov Soviet Union Leningrad Prospect Bolshevikov 3 Corps 1 Kavi 15

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被験体から出される弱い放射光の、空間
および時間特性を求める装置であって、前記被検体のホ
ルダ(16)と、前記被験体を照射して、弱い放射光を発生
させる光パルス放射器(1)と、遅延線(6)形状の陽極を
有し、かつ前記被験体から出される前記弱い放射光を、
電気信号に変換する光電逓倍器(3)と、前記光放射器
(1)のパルスと同期して、電気パルスを発生する発生器
(2)と、一方の入力端(13)が、前記電気パルス発生器
(2)の出力端に接続された第1時間・振幅変換器(11)
と、データ記憶処理装置(23)とを備えるものにおいて、 加算回路(19)、減算回路(20)、および一方の入力端が、
前記電気パルス発生器(2)の出力端に接続され、他方の
入力端(10)が、前記遅延線(6)の一端(8)に接続され
た、第2時間・振幅変換器(12)を備え、かつ前記第1時
間・振幅変換器(11)の他方の入力端(9)が、前記遅延線
(6)の他端(7)に接続され、前記両時間・振幅変換器(1
1)(12)の出力端が、前記加算回路(19)および減算回路(2
0)の両入力端に接続され、前記加算回路(19)および減算
回路(20)の出力端が、前記データ記憶処理装置の両入力
端(21)(22)に接続されていることを特徴とする装置。
1. A device for determining the space and time characteristics of weak synchrotron radiation emitted from a subject, which irradiates the subject holder (16) and the subject to generate weak synchrotron radiation. An optical pulse radiator (1) and an anode in the form of a delay line (6), and the weak emitted light emitted from the subject,
Photoelectric multiplier (3) for converting into an electric signal, and the optical radiator
Generator that generates an electric pulse in synchronization with the pulse of (1)
(2) and one input terminal (13) are the electric pulse generator
First time-amplitude converter (11) connected to the output terminal of (2)
And a data storage processing device (23), the addition circuit (19), the subtraction circuit (20), and one input terminal,
A second time-amplitude converter (12) connected to the output end of the electric pulse generator (2) and the other input end (10) connected to one end (8) of the delay line (6) And the other input terminal (9) of the first time-amplitude converter (11) is connected to the delay line.
It is connected to the other end (7) of (6) and is connected to the both time / amplitude converter (1
The output terminals of 1) and 12) are connected to the addition circuit (19) and the subtraction circuit (2
0), and the output terminals of the adder circuit (19) and the subtractor circuit (20) are connected to both input terminals (21) and (22) of the data storage processing device. And the device.
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CN108375417A (en) * 2018-02-28 2018-08-07 深圳市纽创信安科技开发有限公司 A kind of singl e photon detection equipment
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