SU389416A1

SU389416A1 - PHOTOMETRIC TRACT STABILIZER

Info

Publication number: SU389416A1
Application number: SU1616489A
Authority: SU
Inventors: С. Драгун Г.; институт П. Н. Лебедева Физический
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1973-07-05

Description

II

Изобретение относитс к электронной технике и может быть применено при проведении физических экспериментов, когда требуетс высокостабильна продолжительна работа фотоумножителей и св занных с ним устройств в зслови х изменени температуры , влажности, магнитного пол , при нестабильной работе псточников питани и ограниченных ресурсах источников опорных световых импульсов.The invention relates to electronic engineering and can be applied when conducting physical experiments when high stability of photomultipliers and associated devices is required in conditions of temperature, humidity, magnetic field, unstable operation of power sources and limited sources of reference light pulses.

Известны стабилизаторы фотометрического тракта, содержащие синхронизирующий источник опорных световых импульсов и автоматическую систему регулировани коэффициента усилени фотоумножител . В этих стабилизаторах выходные электрические импульсы фотоумножител , полученные в результате подсвечивани фотокатода световыми импульсами опорного источника, преобразуютс в .Посто нное ианр жение, величина которого пропорциональна амплитуде импульсов . Преобразованное напр жение сравниваетс с эталонным, и при наличии рассогласовани производитс коррекци коэффициента усилени фотоумножител автоматической системой до тех пор, пока выходное нанр жение фотоумножител не станет равным эталонному.The photometric path stabilizers are known, which contain a synchronizing source of reference light pulses and an automatic photomultiplier gain control system. In these stabilizers, the output electric pulses of the photomultiplier, obtained as a result of the photocathode being illuminated by light pulses of the reference source, are converted into permanent oscillation, the magnitude of which is proportional to the amplitude of the pulses. The converted voltage is compared with the reference, and if there is a mismatch, the gain of the photomultiplier is corrected by an automatic system until the output photomultiplier is equal to the reference.

Известные устройства имеют существенные недостатки. О.сновной из них состоит в том, Known devices have significant drawbacks. O. the main one is

что подсвет катода фотоумножител должен производитьс световыми импульсами большой интенсивности таким образом, чтобы выходные импульсы имели незначительное амллитудное распределение при работе фотоАмножител в линейной области выходной характеристики. Это приводит к уменьшению срока сл)жбы источника опорных световых имлульсов и фотоумножител , а также к перегрузке фотоумножител и силительной системы. Перегрузка исключает возможность охвата системой регулировани усилителей и .дискриминаторов.that the cathode illumination of the photomultiplier should be produced by high-intensity light pulses in such a way that the output pulses have an insignificant amplitude distribution when the photomultiplier is operating in the linear region of the output characteristic. This leads to a decrease in the service life of the source of the light illumination and the photomultiplier, as well as to an overload of the photomultiplier and the silithic system. Overloading excludes the possibility of the system controlling the amplifiers and discriminators.

Кроме этого, дл известных стабнлизаторов трудно изготовить генератор эталонных импульсов света большой интенсивности.In addition, for known stabilizers, it is difficult to manufacture a generator of standard light pulses of high intensity.

Цель изобретени заключаетс в улучшении качества стабилизации, увеличении срока службы источника световых импульсов и фотоумножител , ликвидации перегрузок и охвате системой стабилизации не только фотоумножител , но и усилител и амплитудного дискриминатора. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство введены интенсиметр и генератор синхронизации, одни из выходов которого соединен с источником эталонных световых нмпульсов и со схемами совпадений и антисовнадений. Другой выход генератора синхронизации подключен к модул тору и синхронном) детектору снстемы автоматического регулировани , сумматор которой подключен к выходу интеысиметра. Вход нктенсиметра через схемы совпадений и антпсовпадений, амплитудный дискриминатор и усилитель соединен с выходом фотоумножител . На чертеже представл ет блок-схема предложенного стабилизатора. Фотометрический тракт, состо щий из фотоумножител 1, усилител 2 и амплитудного дискрнлишатора 3, охвачен автоматической стабилизирующей системой, содержащей генератор синхронизации 4, управл ющий работой системы с посто нной частотой; схему совпадений 5 и схему антисовпадений 6 с из: ,,срителы1ым выходом 7, коммутирующие измерительные и вспомогательные сигналы; ис точиик эталонных световых импульсов 8, необхо;и1мый дл подсвета катода фотоумножител / через световод 9; управл емый источник питани 10 фотоумножител /; интенсиметр 11, слулсащий дл преобразовани поступающих на его вход импульсов в посто нное напр жение по величине, пропорциональное числу импульсов, и систему 12 автоматиского регулировани , содержащую сумматор 13; высокостабильный источник опорного напр жени 14; модул тор 15, преобразующий посто нпое напр жение в переменное; усилитель 16, синхронный детектор 17 и электродвигатель 18, регулирующий с помощью механической св зи 19 выходное напр жение управл емого источника питани фотоумножител /. Работает стабилизатор фотометрического тракта следующим образом. Генератор синхронизации 4 вырабатывает синхронизирую щие импульсы со строго посто нной частотой , которые управл ют работой источникаS эталонных световых импульсов, схемы совпадений 5, схемы антисовпадений 6, модул тора 15 и синхронного детектора 17, Источник 8 эталонных световых импульсов, возбужл.аемый внешними синхронизирующими импульсами, генерирует стандартные малой итенсивиые световые вспыщки-импульсы, стабнльиые по продолжительности и интенсивности . Световые нмпульсы через световод 9 подсвечивают катод фотоумнол ;ител 1, который преобразует их в электрические. Преобразованис фотонов в фотоэлектроны и умножение последних в динодной системе фотоумножител носнт статистический характер , т. е. флуктуаци амнлитуд электрических импульсов иа выходе фотоумножител при нодсгечиваини катода световыми вспышками одииаково интенснвности зависит от числа фотонов но закону нормального распределени . Выходные импульсы фотоумножител / линейно усиливаютс в усилителе 2 и подаютс на вход амплитудного дискриминатора 3. Коэффициенты усилени фотоумножител 1 и усилител 2 и порог дискриминации амплитудного дискриминатора 3 подобраны таким образом, чтобы при данном амплитудном распределении регистрировалась только определенна часть поступающих на вход амплитудного дискримипатора 3 имп)льсов, а именно тех импульсов, у которых значение амплитуды больше или равно пороговому значению дискриминации Кдор.д. Импульсы с амплитудой меньще цор.д аМПлитудным дискриминатором 3 не регистрируютс . Сформированные по амплитуде и длительности выходные импульсы амплитудиото дискриминатора 3 подаютс на схему совпадений 5 и схему антисовладений 6, которые управл ютс генератором синхронизации 4. совпадении 5 пролускает на вход интенсиметра П только те импульсы, которые совпадают по времени с синхронизирующими , т. е. импульсы, по вл ющиес в результате работы источника эталонных световых импульсов 8. Схема антисовпадений 6 пропускает на измерительный выход 7 только те импульсы, которые не совпадают по времени с импульсами синхронизации, и, следовательно , не св заны с работой источника эталонных световых импульсов 8. Интенсиметр П преобразует поступающие на его вход импульсы схемы совпадений 6 в посто нное напр жение, пропорциональное по величине количеству импульсов. В сумматоре 13 выходное напр жение интенсиметра П суммируетс с напр жением источника опорного напр жени 14, которое имеет противоположный знак. Сумма напр жений с выхода сумматора 13 подаетс в модул тор 5. преобразующий посто нное напр жение в переменное с частотой, равной частоте синхронизации . Переменное напр жение модул тора 15 усиливаетс в- усилителе 16 и подаетс на вход синхронного детектора 17, в выходную цепь которого включен реверсивный электродвигатель 18. Синхронный детектор 17 питаетс переменным напр жением с частотой синхронизации. Направление тока в выходной цепи синхронного детектора 17, а следовательно , и направление вращени кор электродвигател 18 зависит от знака выходного напр жени сумматора 13. Ось электродвигател 18 с помощью механической св зи 19 соединена с регулирующим элементом управл емого источника питани 10 фотоумножител /. Процесс авторегулировани происходит следующим образом. Предполол им, что по какой-либо причине коэффициент усиленц фотометрического тракта уменьщнлс . При этом на выходе схемы совпадений 5 уменьшитс число импульсов , по вл ющихс в результате работы источника эталонных световых импульсов 8, уменьшитс также абсолютное значение выходного напр жени интенсиметра //. На выходе сумматора 13 по витс напр жение, знак и величина которого завис т от знака и степени изменени коэффициента усилени фотометрического тракта. Преобразованное в модул торе 15 и усиленное в усилителе 16, это напр жение управл ет работой синхронного детектора 17 таким образом, чтобы при помощи электродвигател 18 выходное напр жение управл емого источника питани 10 фотоумножител увеличивалось. С увеличением иитающего напр жени увеличиваетс коэффициент усилени фотоумножител /, а число выходных импульсов схемы совпадений 5 и выходное нанр жение интенсиметра // растут, и, следовательно, уменьшаетс напр жение сумматора 13. Процесс авторегулировани продолжаетс до тех пор, пока напр жение сумматора 13 не станет равным нулю. Если в первоначальный момент коэффициент усилени фотометрического тракта больше нормального, то процесс авторегулировани протекает в обратном направлении. Предмет изобретени Стабилизатор фотометрического тракта, состо щего из фотоумножител , усилител и амдлитудного дискриминатора, содержащий источник эталонных световых импульсов, схему совпадений, схему аитисовпадений и систему автоматического регулировани коэффициента усилени фотометрического тракта , состо щую из последовательно соединенных источника опорного напр жени , сумматора , модул тора, усилител , синхронного детектора и электродвигател , механически св занного с источником питани фотоумножител , отличающийс тем, что, с целью улучшени качества стабилизации, в него введены интенсиметр и генератор синхронизации , один из выходов которого соединен с источником эталонных световых импульсов и со схемами совпадений и антисовцадений, а другой выход подключен к модул тору и синхронному детектору системы автоматического регулировани , сумматор которой подключей квыходу интенсиметра, вход которого через схемы совпадений и антисовпадений , амплитудный дискриминатор и усилитель соединен с выходом фотоумножител .The purpose of the invention is to improve the quality of stabilization, increase the service life of the source of light pulses and the photomultiplier, eliminate overloads and reach the stabilization system not only with the photomultiplier, but also with the amplifier and amplitude discriminator. The goal is achieved by introducing an intensimeter and a synchronization generator into the device, one of the outputs of which is connected to a source of reference light pulses and to coincidence and anti-adapter circuits. Another output of the synchronization generator is connected to the modulator and the synchronous detector of the automatic control system, the adder of which is connected to the output of the inte-meter. The input of the nanctimeter is through the coincidence and anti-coincidence schemes, the amplitude discriminator and amplifier are connected to the output of the photomultiplier. The drawing is a block diagram of the proposed stabilizer. A photometric path consisting of a photomultiplier 1, an amplifier 2 and an amplitude discriminator 3 is covered by an automatic stabilizing system containing a synchronization generator 4 that controls the operation of the system with a constant frequency; coincidence circuit 5 and anti-coincidence circuit 6 with from :, output output 7, switching measurement and auxiliary signals; source of reference light pulses 8, required for illumination of the cathode of the photomultiplier / through the light guide 9; controlled power source 10 photomultiplier; an intensimeter 11, which is used to convert the pulses arriving at its input into a constant voltage in magnitude, proportional to the number of pulses, and an automatic regulation system 12 containing an adder 13; highly stable voltage source 14; a modulator 15 converting a direct voltage to an alternating voltage; the amplifier 16, the synchronous detector 17 and the electric motor 18, which regulates the output voltage of the controlled power source of the photomultiplier via mechanical coupling 19. Works stabilizer photometric tract as follows. Synchronization generator 4 generates synchronizing pulses with strictly constant frequency that control the operation of the source of reference light pulses, the coincidence circuit 5, the anti-coincidence circuit 6, the modulator 15 and the synchronous detector 17, the source 8 of the reference light pulses excited by external clock pulses It generates standard low intensity light flashes, which are stable in duration and intensity. The light pulses through the light guide 9 illuminate the cathode of a photolum; Itel 1, which converts them into electrical ones. The conversion of photons into pho- The output pulses of the photomultiplier / linearly are amplified in amplifier 2 and fed to the input of amplitude discriminator 3. The amplification factors of photomultiplier 1 and amplifier 2 and the discrimination threshold of amplitude discriminator 3 are chosen so that with this amplitude distribution only a certain part of the amplitude discriminator entering the input is detected. ) those pulses, for which the amplitude value is greater than or equal to the threshold discrimination value Kdor.d. Pulses with an amplitude less than a zor.d amplitude discriminator 3 are not recorded. Formed in amplitude and duration, the output pulses of the amplitude of the discriminator 3 are fed to the coincidence circuit 5 and the anti-tenancy circuit 6, which are controlled by the synchronization generator 4. By coincidence 5, only those pulses that coincide in time with the synchronizing pulse, i.e., pulses resulting from the operation of the source of the reference light pulses 8. The anti-coincidence circuit 6 transmits to the measurement output 7 only those pulses that do not coincide in time with the synchronization pulses ns, and hence, not associated with a source of reference light pulses work 8. Ratemeter P converts the pulses received at its input matching circuit 6 into a DC voltage, proportional in magnitude to the number of pulses. In the adder 13, the output voltage of the intensity meter P is summed with the voltage of the source of the reference voltage 14, which has the opposite sign. The sum of the voltages from the output of the adder 13 is fed to the modulator 5. which converts a constant voltage to an alternating voltage with a frequency equal to the synchronization frequency. The alternating voltage of the modulator 15 is amplified by the amplifier 16 and fed to the input of the synchronous detector 17, in the output circuit of which a reversing motor 18 is connected. The synchronous detector 17 is powered by alternating voltage with a synchronization frequency. The direction of the current in the output circuit of the synchronous detector 17, and hence the direction of rotation of the core of the electric motor 18, depends on the sign of the output voltage of the adder 13. The axis of the electric motor 18 is connected via a mechanical link 19 with a regulating element of the controlled power supply 10 of the photomultiplier. The process of autoregulation is as follows. I prepared them that for any reason the coefficient of amplification of the photometric tract decreased. At the same time, at the output of the coincidence circuit 5, the number of pulses resulting from the operation of the source of the reference light pulses 8 decreases, the absolute value of the output voltage of the intensity meter also decreases. At the output of the adder 13, Vits is a voltage, the sign and value of which depend on the sign and the degree of change in the gain of the photometric path. Transformed in the modulator 15 and amplified in the amplifier 16, this voltage controls the operation of the synchronous detector 17 so that the output voltage of the controlled power source 10 of the photomultiplier increases with the help of the electric motor 18. As the voltage increases, the gain of the photomultiplier / increases, and the number of output pulses of the coincidence circuit 5 and the output intensity of the intensity meter // increases, and, consequently, the voltage of the adder 13 decreases. The process of self-regulation continues until the voltage of the adder 13 will become zero. If at the initial moment the gain of the photometric path is greater than the normal one, the process of autoregulation proceeds in the opposite direction. The subject of the invention is a photometric path stabilizer consisting of a photomultiplier, an amplifier and an amplitude discriminator, containing a source of reference light pulses, a coincidence circuit, a coincidence circuit, and a photometric path gain control system consisting of a series-connected reference voltage source, adder, modulator , an amplifier, a synchronous detector and an electric motor mechanically connected to a photomultiplier power source, characterized by that, in order to improve the quality of stabilization, an intensity meter and a synchronization generator were introduced into it, one of the outputs of which is connected to a source of reference light pulses and coincidence and anti-interference circuits, and the other output is connected to a modulator and a synchronous detector of the automatic control system, whose adder A plug-in output of the intensity meter, whose input is through the coincidence and anti-match schemes, the amplitude discriminator and amplifier is connected to the output of the photomultiplier.