SU1599672A1 - Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode - Google Patents

Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode Download PDF

Info

Publication number
SU1599672A1
SU1599672A1 SU874349953A SU4349953A SU1599672A1 SU 1599672 A1 SU1599672 A1 SU 1599672A1 SU 874349953 A SU874349953 A SU 874349953A SU 4349953 A SU4349953 A SU 4349953A SU 1599672 A1 SU1599672 A1 SU 1599672A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
noise
photodetector
hollow cathode
lamp
luminous flux
Prior art date
Application number
SU874349953A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Петрович Курейчик
Original Assignee
Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
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 Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина filed Critical Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
Priority to SU874349953A priority Critical patent/SU1599672A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1599672A1 publication Critical patent/SU1599672A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к технической физике и может быть применено в спектральных измерени х, например, при оценке точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров или аттестации спектральных ламп. Цель изобретени  - повышение точности измерений шума лампы с полым катодом путем учета шума фотоприемника. Способ состоит в измерении светового потока лампы с полым катодом, измерении светового потока дополнительного источника света, например лампы накаливани , светодиода, дейтериевого корректора. Перед этим световой поток дополнительного источника выравнивают со световым потоком измер емой лампы. Затем рассчитывают шум лампы с полым катодом, причем одновременно происходит компенсаци  шума фотоприемника. Изобретение светового потока лампы с полым катодом и дополнительного источника может происходить попеременно, дл  чего их необходимо прерывать модул тором. 1 ил.The invention relates to technical physics and can be applied in spectral measurements, for example, in assessing the accuracy characteristics of atomic absorption spectrometers or certification of spectral lamps. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the noise of a hollow cathode lamp by taking into account the noise of a photodetector. The method consists in measuring the luminous flux of a hollow-cathode lamp, measuring the luminous flux of an additional light source, such as an incandescent lamp, an LED, or a deuterium corrector. Before this, the luminous flux of the additional source is aligned with the luminous flux of the lamp being measured. Then the noise of the hollow cathode lamp is calculated, and at the same time the noise of the photodetector is compensated. The invention of the luminous flux of a hollow cathode lamp and an additional source may occur alternately, for which they must be interrupted by a modulator. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к технической физике и может быть применено в спектральных измерени х при оценке точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров.The invention relates to technical physics and can be applied in spectral measurements in evaluating the accuracy characteristics of atomic absorption spectrometers.

Цель изобретени  - повышение точности измерений шума лампы с полым ка- тодо.м (величины отношени  сигнал/шум, далее с/ш) путем учета шума фотоприемника .The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the noise of a hollow-cathode lamp (signal-to-noise ratio, then s / w) by taking into account the noise of the photodetector.

На чертеже приведен блок-схема устройства , реализуюшего способ.The drawing shows a block diagram of a device that implements the method.

Устройство состоит из лампы 1 с полым катодом, монохроматора 2, фотоприемника 3, системы регистрации 4. Кроме того, в состав устройства входит дополнительный источник 5, оптически св занный с входным окном фотоприемника 3 (блоки питани  источников и фотоприемника дл  простоты опущены; кроме того, не показан модул тор световых потоков источников излучени .The device consists of a hollow cathode lamp 1, a monochromator 2, a photodetector 3, a recording system 4. In addition, the device includes an additional source 5 optically connected to the input window of the photoreceiver 3 (the power supply sources and the photodetector are omitted for simplicity; in addition , not shown modulator of light fluxes of radiation sources.

он может быть установлен известным образом ).it can be installed in a known manner).

Способ осуш.ествл ют следующим образом .The method is dried as follows.

На лампу с полым катодом подают рабочий ток. Световой поток лампы через монохроматор (или иное селектирующее устройство ) подают на фотоприемник. Заданное число раз (обычно не менее 30) измер ют сигнал с фо топриемника. Затем известным образом рассчитывают отношение сигнал/ /шум р1. Это отношение можно записать в видеA lamp with a hollow cathode serves a working current. The luminous flux of the lamp through the monochromator (or other selection device) is fed to the photodetector. A specified number of times (usually at least 30) measure the signal from the photo-receiver. Then, the signal / noise ratio p1 is calculated in a known manner. This relationship can be written as

Л .L

где I - суммарный шум фотоприемника иwhere I is the total noise of the photodetector and

лампы с полым катодом; (/) - среднее значение сигнала лампы сhollow cathode lamps; (/) - the average value of the lamp signal with

полым катодом.hollow cathode.

Затем лампу с полым катодом выключают , на фотоприемник подают световой послThen the lamp with a hollow cathode is turned off, a light is sent to the photodetector after

со сп tocn to

ток дополнительного источника света, шум которого существенно меньше шума фотоприемника . В качестве такого, рода источников удобно применить лампу накаливани , светодиод или дейтериевый корректор. Экспериментально установлено, что перечисленные источники обладают достаточно малым уровнем собственных шумов и пригодны дл  рассматриваемых измерений.the current of an additional light source, the noise of which is substantially less than the noise of the photodetector. It is convenient to use an incandescent lamp, a LED or a deuterium corrector as such kind of sources. It was established experimentally that the listed sources have a sufficiently low level of intrinsic noise and are suitable for the considered measurements.

Измер ют сигнал фотоприемника и рассчитывают отношение с/ш во втором случае. Очевидно его можно записать в видеThe photodetector signal is measured and the c / w ratio is calculated in the second case. Obviously, it can be written as

/2 - среднее значение светового потока дополнительного источника света; / 2 - the average value of the luminous flux of an additional light source;

|,р - шум фотоприемника. Из отношени  величин ()2 и pi|, p - photodetector noise. From the ratio of () 2 and pi

следуетfollows

.Х. 7S .X. 7s

).).

где лпк - шум лампы с полым катодом. Положим теперь . Тогда среднеквадратичное значение шума лампы с полым катодом естьwhere lpk is the noise of a hollow cathode lamp. We put now. Then the rms noise of the hollow cathode lamp is

II

ЛПКForestry complex

E,V/1 ,E, V / 1,

откуда уточненное соотношение сигнал/шум РЛ равноwhere the refined signal-to-noise ratio XR is

,/. , /.

Таким образом, после проведени  измерений светового потока дополнительного источника света определ етс  шум фотоприемника , который затем учитываетс  в дальнейшем расчете. Дл  получени  предельно малых погрешностей световой поток дополнительного источника света перед измерени ми следует уравн ть со световым потоком лампы с полым катодом. Однако это уравнивание, точнее погрешность выравнивани  светового потока дополнительного источника света и потока лампы с полым катодом, зависит от требуемой погрешности измерений. Поскольку шум фотоприемника зависит от светового потока (т. е. от тока) по закону степени 1/2, то разбаланс потоков в 2 раза дает ошибку (при прочих равных услови х измерений) всего в 40. Если световые потоки отличаютс  на 10-20%, то данна  ошибка снижаетс  до единиц процентов и ею можно пренебречь. Следовательно, отличительна  черта данного способа заключаетс  в ослаблении требований на точность выравнивани  световых потоков лампы с полым катодом и дополнительного источника света.Thus, after measuring the luminous flux of the additional light source, the noise of the photodetector is determined, which is then taken into account in the further calculation. In order to obtain extremely small errors, the luminous flux of an additional light source before measurements should be equalized with the luminous flux of a hollow cathode lamp. However, this equalization, or rather the error of alignment of the luminous flux of the additional light source and the flux of the hollow cathode lamp, depends on the required measurement error. Since the photodetector noise depends on the luminous flux (i.e., current) according to the law of degree 1/2, the imbalance of the flux by 2 times gives an error (all other conditions being the same measurement) by only 40. If the luminous fluxes differ by 10-20 %, then this error is reduced to a few percent and it can be neglected. Consequently, a distinctive feature of this method is the weakening of the requirements for precision alignment of the luminous fluxes of a hollow cathode lamp and an additional light source.

00

Данные измерени  можно проводить попеременно , например, прерыва  световой поток от источников излучений посредством механического модул тора, как это широко 5 примен етс  в атомно-абсорбционных спектрометрах . Возможно использование и электронной модул ции световых потоков. Такой подход способствует снижению погрешностей измерений, св занных со случайными помехами , например, со стороны источника питани  фотоприемника.These measurements can be carried out alternately, for example, by interrupting the luminous flux from radiation sources by means of a mechanical modulator, as is widely used in atomic absorption spectrometers. Electronic modulation of the light flux is also possible. This approach helps to reduce measurement errors associated with random interference, for example, from the side of the photodetector's power source.

При использовании дейтериевого корректора по вл етс  возможность измерени  шума лампы с полым катодом в ультрафиолетовой области спектра. В этом случаеWhen using a deuterium corrector, it becomes possible to measure the noise of a hollow cathode lamp in the ultraviolet region of the spectrum. In this case

5 дейтериевый корректор следует устанавливать перед монохроматором, а световые потоки обоих источников сводить на моно- хроматор известным образом, например посредством полупрозрачного зеркала.The 5 deuterium corrector should be installed in front of the monochromator, and the light fluxes of both sources should be reduced to a monochromator in a known manner, for example, by means of a translucent mirror.

Пример. Проведено исследование шумаExample. Noise study conducted

0 ламп с полым катодом типа ЛТ-2. Длительность импульса тока составл ла 200 мкс при скважности 10. При задержке 50 мкс относительно фронта нарастани  светового импульса и амплитуде тока 218 мА получены0 lamps with a hollow cathode type LT-2. The current pulse duration was 200 µs with a duty cycle of 10. With a delay of 50 µs relative to the rising edge of the light pulse and a current amplitude of 218 mA,

5 значени  У,1483 ед, ,91 ед, 0, 51,49, /2 1493 ед, ,57 ед, р 154,96, ,95.5 values of U, 1483 units,, 91 units, 0, 51.49, / 2 1493 units,, 57 units, р 154.96,, 95.

Видно, что реальное отношение сигнал/ /шум лампы с полым катодом оказалось гораздо более высоким, чем при непосред0 ственном определении совместно с шумом фотоприемника. В качестве фотоприемника использовалс  ФЭУ-130 при напр жении питани  1300 В. При задержке относительно фронта импульса света в 100 мкс, отношение сигнал-шум дл  лампы с полымIt can be seen that the actual signal / noise ratio of a hollow-cathode lamp was much higher than when directly determined together with the photodetector noise. As a photodetector, a PMT-130 was used with a supply voltage of 1300 V. With a delay of 100 µs relative to the front of the light pulse, the signal-to-noise ratio for a hollow lamp

5 катодом возросло до 237,59, в то врем  как отношение с/ш суммарно с фотоприемником возросло лишь до 54,91.5 cathode increased to 237.59, while the c / w ratio in total with the photodetector increased only to 54.91.

Данный способ рассматривалс  при нулевом приближении темнового шума фотопри- емника. При этом, темновой ток фотоприемника составл ет примерно А, в то врем  как рабочий сигнал обычно составл ет до 10 А и более, т. е. превосходит темновой ток на несколько пор дков. В силу этого среднеквадратичное значениеThis method was considered at a zero approximation of the dark noise of the photoreceiver. In this case, the dark current of the photodetector is approximately A, while the operating signal is usually up to 10 A or more, i.e., it exceeds the dark current by several orders of magnitude. By virtue of this rms value

5 шума фотоприемника в темновом режиме (т. е. без засветки) весьма мало и им можно пренебречь. Если же пренебречь этим шумом нельз , то расчетна  фор.мула принимает вид5 photodetector noise in the dark mode (i.e., without illumination) is very small and can be neglected. If it is not possible to neglect this noise, then the calculated formula will take the form

v -Vгде 1 - темновой шум фотоприемника.v -V where 1 is the dark noise of the photodetector.

Дл  его учета следует экранировать фотоприемник от излучени , измерить темновой 55 шум и затем вычесть из шума фотоприемника при измерении дополнительного светового сигнала от дополнительного источника света. Эти операции известны.To take it into account, the photodetector should be shielded from the radiation, measure the dark noise and then subtract from the photodetector noise when measuring an additional light signal from an additional light source. These operations are known.

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа  вл етс  высока  точность измерений, обусловленна  подавлением шума фотоприемника.Thus, the advantage of the proposed method is the high accuracy of measurements due to the suppression of photodetector noise.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  отношени  сигнал/шум лампы с полым катодом, заключающийс  в том, что многократно измер ют фотоприемником световой поток исследуемой лампы, определ ют среднее значение указанного светового потока /, определ ют суммарный шум g фотоприемника и лампы с полым катодом и рассчитывают величину pi сигнал/шум из выражени  pi(/,)|, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точThe method of measuring the signal-to-noise ratio of a hollow-cathode lamp, which consists in measuring the light flux of the lamp under investigation by a photo-receiver multiple times, determining the average value of said light flux, determining the total noise g of the photo-receiver and the hollow cathode lamp, and calculating the value of the pi signal / noise from pi (/,) |, characterized in that, in order to increase the нести измерений, дополнительно направл ют на фотоприемник световой поток вспомогательного источника излучени , шум которого много меньше шума фотоприемника, многократно измер ют световой поток вспомогательного источника, определ ют среднее значение указанного светового потока /2, определ ют шум « фотоприемника и рассчитывают уточненное значение р сигна л/шум лампы с полым катодом из выражени carry the measurements, additionally direct the light beam of the auxiliary radiation source to the photodetector, the noise of which is much less than the photodetector noise, repeatedly measure the light flow of the auxiliary source, determine the average value of the specified light beam / 2, determine the noise of the photodetector, and calculate the updated value of the p signal l / noise of a hollow cathode lamp from the expression где р, J ,)/§. V(pVr)-l,where p, j,) / §. V (pVr) -l, P Pl/P2Pl / P2
SU874349953A 1987-12-25 1987-12-25 Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode SU1599672A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874349953A SU1599672A1 (en) 1987-12-25 1987-12-25 Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874349953A SU1599672A1 (en) 1987-12-25 1987-12-25 Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1599672A1 true SU1599672A1 (en) 1990-10-15

Family

ID=21344871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874349953A SU1599672A1 (en) 1987-12-25 1987-12-25 Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1599672A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Вайнфорднер Дж. Спектроскопические методы определени следов элементов. М.: Мир, 1979, с. 35. Курейчик К. П. и др. Газоразр дные источники света дл спектральных измерений. Минск: изд-во БГУ, 1987, с. 43. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1402862A (en) Device and method for verifying authenticity of banknotes
US4921351A (en) Spectrophotometer comprising a xenon flashtube as a light source
Ushida et al. Implementation of an image intensifier coupled with a linear position‐sensitive detector for measurements of absorption and emission spectra from the nanosecond to millisecond time regime
SU1599672A1 (en) Method of measuring signal-to-noise ratio of valve having hollow cathode
CN113933268B (en) Optical detection device and optical detection method
CA2585289C (en) Method and sensor for infrared measurement of gas
US5903346A (en) Analysis system
CN106383083B (en) Flow cytometer spectra overlapping signal digital processing method
RU2287803C2 (en) Multiple-component ir-range gas analyzer
JPS59182341A (en) Apparatus for measuring anisotropy of sample luminescence
Pollak et al. Recent advances in the photodensitometric evaluation of thin-media chromatograms
SU1045003A1 (en) Photometer
RU2014575C1 (en) Method of determination of intensity of spectral lamp
Snyder et al. Single photon counting lifetime measurements of weak, long-lived samples
CN219266086U (en) On-line gas analyzer, absorption spectroscopy analyzer, and fluorescence spectroscopy analyzer
SU1167482A1 (en) Gas analyser
Rooney et al. Interference of calcium on barium as a means of assessing atomic-absorption spectrophotometers
US20070103695A1 (en) Wavefront sensor using hybrid optical/electronic heterodyne techniques
JPH11508053A (en) Analysis system
SU1550332A1 (en) Spectral method of determining concentration of substances
SU1332154A1 (en) Photometer
JP2003083880A (en) Absorptiometer
RU1782118C (en) Adsorption method of determination of concentration of substances
SU1453189A1 (en) Method of atomic-absorption measurements
SU1723455A1 (en) Method for determining optical characteristics of sample and device