SU1073582A1

SU1073582A1 - Photometer

Info

Publication number: SU1073582A1
Application number: SU833539040A
Authority: SU
Inventors: Виктор Сергеевич Давыдов; Владимир Андреевич Браслетов; Виленин Владимирович Быстров
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6681
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-02-15

Abstract

, ФОТОМЕТР, содер хащиГ; фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и блок обработки, о t л и ч a ю щ и и с тем, что г с целью повышени помехоустойчивости к импульсным и низкочастотным электромагнитным помехам, в него введены два дифференциаль№1Х усилител , два регулируемых усилител , дифференциальный дискримиHiaxop , аттенюатор и электронный ключ, причем один из входов первого дифференциального усилител соединен с анодом ФЭУ, вход с противоположной инверсией второго дифференциального усилител соединен с последним динодом ФЭУ, a вторые входы обоих дифференциальных усилителей каждый через свой регули ..руе№ай усилитель подключены к одному из предагдущих динодов фЭУ, при этом выход первого дифференциального Усилител соединен Через электронный ключ с блоком обработки и. непосредственно - с сигнальным входом дифференциального дискриминатора, выход которого подключен к управл ющему входу электронного ключа, a выход второго дифференциального .усилител :через аттенюатор соединен с входом, нижнего уровн дифференциального дискриминатора и непосредственно с входом верхнего уровн дифференциального дискриьинатора.; Photometer; Contains; a photomultiplier tube (PMT) and a processing unit, about t and h a and y with the fact that r in order to increase noise immunity to pulsed and low-frequency electromagnetic interference, it introduced two differential No.1X amplifiers, two adjustable amplifiers, a differential discriminator Hiaxop , an attenuator and an electronic switch, with one of the inputs of the first differential amplifier connected to the anode of the photomultiplier, an input with opposite inversion of the second differential amplifier connected to the last dynode of the photomultiplier, and the second inputs of both differential amplifiers, each through its own regulator. Noise amplifier is connected to one of the previous dinodes of the photomultiplier; the output of the first differential amplifier is connected via an electronic switch to the processing unit and. directly with the signal input of the differential discriminator, the output of which is connected to the control input of the electronic key, and the output of the second differential amplifier: through an attenuator connected to the input of the lower level of the differential discriminator and directly to the input of the upper level of the differential discriminator.

Description

Изобретение относитс к технической физике, а именно к фотометрии , и может быть использовано при изменении оптических сигналов с помощью ФЭУ при различных дазических исследовани х.The invention relates to technical physics, namely to photometry, and can be used when changing optical signals using a photomultiplier with various dazic studies.

Известны фотометры, используеые дл измерени потоков оптического излучени в режиме счета фотонов , содержащее фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)/ импульсный усилитель и блок обработки сигнала .Photometers are used to measure optical radiation fluxes in photon counting mode, which contain a photomultiplier tube (PMT) / pulse amplifier and a signal processing unit.

Наиболее близким техническим , решением к изобретению вл етс фотометр, содержащий ФЭУ и блок обработки EZj .The closest technical solution to the invention is a photometer containing a photomultiplier and an EZj processing unit.

Недостатком известного фотометра вл етс низка помехоустойчивость к электромагнитным помехам. Помеха в виде импульсной последовательности в широком диапазоне амплитуд и длительностей при воздействии на ФЭУ вызывает в анодной цепи умножител импульсы аналогичмле его собственным темновым и Фотоимпульсам . Это Зс1трудн ет или деЛает вообще невозможным разделение импульсов помехи и ФЭУ, в результате чего они регистрируютс совместно. Гладка электромагнитна помеха, котора имеет гармонические сосггавл ющие , попадающие в полосу пропускани импульсного усилител , также нарушает нормальную работу фотометра . При амплитуде помехи, не вызывающей срабатывани дискриминатора , происходит модул ци последовательности импульсов ФЭУ за счет смещени рабочей точки диcкpи в нaтора под действием помехи. Если же амплитуда помехи превышает уровень дкскригданации, тО измерительный тракт полностью блокируетс на врем этого превышени что делает его нечувствительным к импульсам умножител . Низка помехоустойчивость фОтомбтра требует тщательной экранировки ФЭУ и фильт рации напр жени его питани , что ограничивает область применени фотометра, а при высоком уровне электромагнитных помех делает ) использование невозможным.A disadvantage of the known photometer is low immunity to electromagnetic interference. Interference in the form of a pulse sequence in a wide range of amplitudes and durations when exposed to a photomultiplier causes pulses in the anode circuit of the multiplier to be analogous to its own dark and photopulses. This makes it difficult or impossible at all to separate the interference and PMT pulses, with the result that they are registered together. Smooth electromagnetic interference, which has harmonic components that fall into the passband of the pulse amplifier, also disrupts the normal operation of the photometer. When the amplitude of the disturbance does not cause the discriminator to operate, the pulse sequence of the photomultiplier is modulated due to the displacement of the working point of the disc in the generator under the influence of the disturbance. If the amplitude of the interference exceeds the level of xyking, the measuring path is completely blocked for the time of this excess, which makes it insensitive to the multiplier pulses. The low noise immunity of the photometric camera requires careful screening of the photomultiplier and filtering the voltage of its power supply, which limits the scope of application of the photometer, and with a high level of electromagnetic interference makes it impossible to use.

Цель изобретени - повьошение помехоустойчивости к импульсным и низкочастотным электромагнитным помехам.The purpose of the invention is to improve noise immunity to pulsed and low-frequency electromagnetic interference.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известный фотометр, содержащий фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и блок обработки, введены два дифференциальных усилител , два регулируемых усилител , дифференциальный дискриминатор, аттенюатор и электронный ключ, причем один из входов первого дифференциального усилител соединен с анодом ФЭУ,The goal is achieved by introducing two differential amplifiers, two adjustable amplifiers, a differential discriminator, an attenuator and an electronic key into a known photometer containing a photomultiplier tube (PMT) and a processing unit, one of the inputs of the first differential amplifier being connected to the PM anode,

вход с противоположной инверсией второго дифференциального усилител сое- динен с последним динодом ФЭУ, а вторые входы обоих дифференциальных усилителей каждый через свой регу5 лируемый усилитель подключены к одному из предыдущих динодов ФЭУ, при этом выход первого дифференциального усилител соединен через электронный ключ с блоком обработки и непосред10 ственно - с сигнальным входом дифференциального дискриминатора, выход которого подключен к управл ющему входу электронного ключа, а выход второго дифференциального усилител the input with opposite inversion of the second differential amplifier is connected to the last dynode of the photomultiplier, and the second inputs of both differential amplifiers each are connected to one of the previous dynodes of the photomultiplier via an electronic switch with the processing unit and directly with the signal input of the differential discriminator, the output of which is connected to the control input of the electronic key, and the output of the second differential amplifier

15 через аттенюатор соединен с входом нижнего уровн дифференциального дискри1«1натора и непосредственно - с входом верхнего уровн дифференцигшьного дискриминатора.15 through an attenuator is connected to the input of the lower level of the differential discriminator 1nator and directly to the input of the upper level of the differential discriminator.

(. На чертеже показана схема устройства .(. The drawing shows a diagram of the device.

Фотометр содержит ФЭУ 1 и блок обработки 2, два дифференциальных усилител 3 и 4, два регулируемыхThe photometer contains a PMT 1 and a processing unit 2, two differential amplifiers 3 and 4, two adjustable

5 усилител 5 и 6, дифференциальный5 amplifier 5 and 6, differential

дискриминатор 7, аттенюатор 8 и элект ронный ключ 9,причем один из входов первого дифференциального усилител 3 соединен с анодом ФЭУ I, вход с про тивоположной инверсией второго диф0 фёре«циальиого усилител 4 соединен с последним динодом Ф 1, а вторые входы обоих дифференциальных усилителей 3 и 4 каждый через свой регулируемой усилитель 5 и 6 подключеныdiscriminator 7, attenuator 8 and an electronic switch 9, with one of the inputs of the first differential amplifier 3 connected to the anode of the photomultiplier I, the input with opposite inversion of the second differential amplifier 4 connected to the last dynode F 1, and the second inputs of both differential amplifiers 3 and 4 each through its adjustable amplifier 5 and 6 are connected

5 к одному из предыдущих динодов ФЭУ 1 при этом выход первого дифференциального усилител 3 соединен через электронный ключ 9 с блоком обработ ки 2 и непосредственно - с сигналь0 ным входом дифференциального дискриминатора 7, выход которого подключен к управл к дему входу электронного ключа 9, а выход второго дифференциального усилител 4 через ат5 тенюатор 8 соединен с входом нижнего уровн дифференцигшьного дискриминатора 7 и непосредственно - с входом верхнего уровн дифференциального дискриминатора 7.5 to one of the previous dynoids of the PMT 1, the output of the first differential amplifier 3 is connected via an electronic switch 9 to the processing unit 2 and directly to the signal input of the differential discriminator 7, the output of which is connected to the controller to the input jack of the electronic switch 9, and output the second differential amplifier 4 through at5 the tenuator 8 is connected to the input of the lower level of the differential discriminator 7 and directly to the input of the upper level of the differential discriminator 7.

Устрайство работает следук цим образом.The device works in the following way.

При воздействии на ФЭУ 1 импульсной и гладкой электромагнитных помех в его аноднс и динодных цеп х возннкает напр жение помехи с различ . ным соотнс аением импульсной и гладкой составл юпдах. С.анода и последнего динода ФЭУ 1 напр жение помехи поступает на входы дифференциальных усилителей 3 и 4. На их входы с про0 тивоположной инверсией напр жение помехи с одного из предыдущих динодов поступает через регулируемые усилители 5 и б, изменением коэффициента передачи которых добивают5 с компенсации гладкой составл ющей помехи Hd выход ис дифференциальных усилителей 3 и 4. Оставша с нег;скомпенсированной импульсна составл юща помехи поступает в анодном нале на нормально разомкнуты } электро Ш9Й ключ 9 и на сигнальный вход дифференциального диск имин атора 1 , в динодном канале на вход верхнего уровн дифференциального дискриминатора 7 и на его вход нижнего уровн через аттенюатор 8 с ослаблением на несколько процентов. Пр мей и ослабленный импульс помехи с выхода ди фЕ нциального усилител образуют узкую зону срабатывани , дифф« е1Зд а ьного дискриминатора 7 Веро тность попрани амплитуды выходного импульса дифференциаль1юго усилител 3 в эту зону оказываетс очень низкой, поэтому диффе ренциальный дискри1и инатор 7 в большинстве случаев не срабатывает от икшульса помехи, электронный ключ 9 остаетс разомкнутым и импульсы . помехи не регистрируютс . Темно ле и фотоимпульсы ФЭУ 1 имеют на аноде и последнем днноде умножител противоположную пол рность и одинаковую амплитуду, а.на динодах, отстающих от последнего более чем на два динода, их амплитуда пренебрежимо мала. Независимсэ от коэффициента передачи регулируемых усилителей 5 и б и в результате переворота фазы в дифференциальном усилителе 4 импульсы ФЭУ 1 на выходе дифференциальных усилителей 3 и 4 имеют .одинаковую пол рность и амппитуду. Эти импульсы поступают на дифференциальный дискриминатор 7 и вызывгиот его срабатывание , так как в этом случае амплитуда импульсов анодного каналг) всегда будет попадать s зону сраба-, тывани , образованную динодными импульсами. В результатеэлектронный ключ 9 замыкаетс и импульсы ФЭУ 1 поступают в блок обработки 2, где они проход т дискриминацию , стандартизацию, интегрирование или подверггиотс другой необходимой обработке. Предложенное изобретение позвол ет получить повышенную помехоустойчивость одновременно к импульсным и гладким электромагнитным помехам. Допустимый уровень напр жени помехи на электродах ФЭУ, не влййкиий на работу фотометра, может быть увеличен в 30-50 раз в зависимости от .арактера помехи. Соответственно снижаютс требовани к эффективности экранировани и фильтрации цепей питани умножител , что позвол ет использовать фотометр в сложных измерительных комплексах в услови х интенсивных электромагнитных помех и высоких требований к электромагнитной совместимости вход щей в них аппаратуры при минимальных габаритно-весовых показателей.When pulsed and smooth electromagnetic interference is applied to the photomultiplier 1, the voltage of the noise in the anodic and dynodic circuits is different. by the ratio of the pulsed and smooth components. S.anod and the last dynode of the PMT 1, the interference voltage goes to the inputs of differential amplifiers 3 and 4. To their inputs with opposite inversion, the voltage from one of the previous dynodes goes through adjustable amplifiers 5 and b, by varying the transfer coefficient which is added 5 with compensation The smooth component of the Hd interference is the output of the differential amplifiers 3 and 4. Remaining with neg, the compensated impulse component of the interference enters the normally open} electrosh9 key 9 and the signal input of the differential The potential disk is imine ator 1, in the dynode channel to the input of the upper level of the differential discriminator 7 and to its input of the lower level through the attenuator 8 with attenuation by several percent. The direct pulse and the attenuated impulse from the output of the differential amplifier form a narrow zone of operation, the differential signal discriminator 7 The probability of the amplitude of the output pulse of the differential amplifier 3 in this zone is very low, therefore the differential discriminator 7 is not in most cases triggered by interference noise, electronic key 9 remains open and pulses. no interference is recorded. The dark and photopulses of the PMT 1 have opposite polarity and the same amplitude at the anode and the last floor of the multiplier, while their amplitudes are negligible at the dynodes behind the latter by more than two dynodes. Independent of the transmission coefficient of the adjustable amplifiers 5 and b and as a result of phase reversal in the differential amplifier 4, the PMT 1 pulses at the output of the differential amplifiers 3 and 4 have the same polarity and ampiti. These pulses are fed to the differential discriminator 7 and they are caused by its triggering, since in this case the amplitude of the pulses of the anode channel will always fall within the zone of accumulation formed by the dynode pulses. As a result, the electronic switch 9 closes and the pulses of the PMT 1 enter the processing unit 2, where they are discriminated, standardized, integrated, or subjected to other necessary processing. The proposed invention allows to obtain increased noise immunity at the same time to pulsed and smooth electromagnetic interference. The permissible level of interference voltage on the photomultiplier electrodes, which does not affect the operation of the photometer, can be increased 30-50 times, depending on the nature of the interference. The requirements for the efficiency of shielding and filtering the power supply circuits of the multiplier are reduced accordingly, which makes it possible to use the photometer in complex measuring complexes under conditions of intense electromagnetic interference and high requirements for the electromagnetic compatibility of the equipment included in them with minimum overall dimensions.

Claims

(57), A PHOTOMETER containing a photomultiplier tube (PMT) and a processing unit, so that in order to increase the noise immunity to pulsed and low-frequency electromagnetic disturbances, two differential amplifiers, two adjustable amplifiers, a differential discriminator, an attenuator and an electronic key, one of the inputs of the first differential amplifier being connected to the PMT anode, the input with the opposite inversion of the second differential amplifier being connected to the last PMT dynode, and the second inputs being a wallpaper x differential amplifiers each through its adjustable amplifier are connected to one of the previous PMT dynodes, while the output of the first differential amplifier is connected via an electronic key to the processing unit and. directly - with the signal input of the differential discriminator, the output of which is connected to the control input of the electronic key, and the output of the second differential amplifier through an attenuator is connected to the input of the lower level of the differential discriminator and directly to the input of the upper level of the differential discriminator.