SU550537A1

SU550537A1 - The method of registration of the local light flux on the light background

Info

Publication number: SU550537A1
Application number: SU2303073A
Authority: SU
Inventors: Теодор Евгеньевич Замора; Виталий Петрович Маринец; Богдан Владимирович Осыка
Original assignee: Физико-Механический Институт Ан Украинской Сср
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-03-15

Description

1one

Изобретение относитс к регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума.The invention relates to the detection of local luminous flux against the background of intense spatial noise.

Известны способы и реализующие их устройства регистрации потоков излучени (например , астрономи слабых звезд на ночном небе, регистраци люминесцентных следов), в которых в качестве приемников излучени используютс фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). По известному способу дл регистрации локального светового потока излучени на фоне пространственного шума этот поток подвергают предварительно модул ции с целью придани регистрируемому локальному потоку свойств, отличных от свойств окружающего его фона. Практически эта операци сводитс к приданию разных законов модул ции локальному потоку и фону. Затем суммарный модулированный поток преобразуют в электрический сигнал с помощью ФЭУ, и, примен различные схемы обработки, обеспечивающие разделение информационного сигнала и шума, измер ют этот сигнал в течение определенного промежутка времени, т. е. производ т накопление периодической последовательности электрических сигналов с известным законом их следовани .Methods and devices for recording radiation fluxes (e.g., astronomer of faint stars in the night sky, recording luminescent traces) are known in which photomultiplier tubes are used as radiation detectors. According to a known method, in order to register a local light flux against a background of spatial noise, this flux is pre-modulated in order to impart to the detected local flux properties different from those of its surrounding background. In practice, this operation is reduced to imparting different modulation laws to the local stream and the background. The total modulated flux is then converted into an electrical signal using a photomultiplier, and, using various processing circuits that provide separation of the information signal and noise, measure this signal for a certain period of time, i.e., accumulate a periodic sequence of electrical signals with a known law follow them.

Недостатком известных способов регистрации вл етс существенное снижение точности регистрации при увеличении интенсивностиA disadvantage of the known registration methods is a significant decrease in the registration accuracy with increasing intensity

светового фона и уменьшении величины регистрируемого локального светового потока.light background and a decrease in the value of the recorded local luminous flux.

Известен способ регистрации локального светового потока на световом фоне, реализованный в схеме автоматической регулировки ФЭУ по шумам, включающий модул цию этого нотока, нреобразование его в электрический сигнал с помощью ФЭУ, затем из выходного сигнала ФЭУ выдел ют шумовую составл ющую и регулируют коэффициент усилени ФЭУ таким образом, что величина шумовой составл ющей поддерл иваетс на посто нном уровне при изменении интенсивности фоновой засветки .A known method of detecting a local light flux on a light background, implemented in the scheme of automatic adjustment of the photomultiplier on noise, including modulation of this notoc, converting it into an electrical signal using a photomultiplier, then separating the noise component from the output signal of the photomultiplier Thus, the magnitude of the noise component is maintained at a constant level when the intensity of the background light is changed.

Такой способ расшир ет световой диапазон регистрации, однако он не обеспечивает максимально возможный коэффициент усилени ФЭУ в широком дианазоне изменени суммарного потока излучени , что значительно снижает точность регистрации локальных нотоков слабого излучени , особенно при наличии интенсивного нространственного шума.This method broadens the registration range of light, but it does not provide the maximum possible gain of the photomultiplier in a wide range of variations in the total radiation flux, which significantly reduces the accuracy of recording local notes of weak radiation, especially in the presence of intense spatial noise.

На чертеже нредставлена зависимость выходного тока In (сплошна лини ) и шума 1шThe drawing shows the dependence of the output current In (solid line) and noise 1sh

(пунктирна лини ) от нанр жени питани Up ФЭУ прн разных значени х суммарного потока излучени PA Fi fz FnПр ма 1 на чертеже характеризует работу устройства по известному способу с использованием автоматической регулировки чувствительности ФЭУ по шумам. Выходной ток с ФЭУ поддерживаетс на посто нном уровне /л, причем величина /А задаетс исход из максимально возможного суммарного потока излучени FA. Дл всех других значений потоков , меньших FA (например, FI, FZ, Fn), рабоча точка на характеристиках ФЭУ перемещаетс по пр мой 1, обеспечива посто нство выходного сигнала.(dotted line) from the power supply Up The PMT of various parameters of the total radiation flux PA Fi fz FnSample 1 in the drawing characterizes the operation of the device by a known method using automatic adjustment of the sensitivity of the PMT by noise. The output current from the PMT is maintained at a constant level / l, with the value of / A being set based on the maximum possible total radiation flux FA. For all other flux values lower than FA (e.g. FI, FZ, Fn), the operating point on the PMT characteristics moves along forward 1, ensuring the constancy of the output signal.

Таким образом, по известному способу нельз поддерживать максимально-возможный коэффициент усилени ФЭУ дл каждого значени суммарного потока, что вл етс суш,ественным недостатком при регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума, измен юш,емс в большом диапазоне (пор дка 40-60 дБ), так как при этом величина и качество информационного сигнала вл ютс значительно меньшими по сравнению с максимально возможным . Чем меньше величина потока (. ), тем больше разность между реализуемым по известному способу коэффициентом усилени ФЭУ (пр ма 1) и коэффициентом усилени , полученным при нахождении рабочей точки на вершинах линейных участков характеристик ФЭУ (точки А, В, С на пр мой 2).Thus, according to a known method, it is not possible to maintain the maximum possible gain of the photomultiplier for each value of the total flux, which is sushi, a natural disadvantage when registering a local luminous flux against the background of intense spatial noise, changing ush, in a wide range (about 40 60 dB), since in this case the magnitude and quality of the information signal is much lower compared to the maximum possible. The smaller the flux value (.), The greater the difference between the photomultiplier gain factor (direct 1) and the gain obtained when the operating point is located on the vertices of the linear sections of the photomultiplier characteristics (points A, B, C on the straight line 2 ).

Экспериментально установлено, что величина шума в выходном сигнале ФЭУ (/ш) при посто нном потоке зависит пр мо пропорционально от напр жени питани t/p в области линейного усилени и обратно пропорционально в области насьодени ФЭУ. Зависимости () дл разных значений потоков (Рл, FI, FZ, РП) приведены на чертеже (пунктирные линии). Указанные зависимости при работе ФЭУ в широком диапазоне изменени Up к Р имеют рко выраженные экстремумы (максимумы в точках Л, В, С) дл каждого значени потока. Каждому экстремальному значению /ш соответствует максимально допустимый коэффициент линейного усилени ФЭУ, поскольку рабоча точка тогда находитс на верхнем пределе линейного участка характеристик ФЭУ (точки А, В, С). Путем поддержани максимального значени шума в выходном сигнале ФЭУ при каждом значении потока излучени возможно осушествить максимизацию выходного сигнала ФЭУ по амплитуде, и тем самым значительно повысить точность регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума.It was established experimentally that the magnitude of the noise in the output of the photomultiplier (/ w) at a constant flow depends directly proportional to the supply voltage t / p in the linear gain region and inversely proportional to the photomultiplier region of the photomultiplier. Dependencies () for different values of flows (R, FI, FZ, RP) are shown in the drawing (dashed lines). The indicated dependences for the operation of a photomultiplier in a wide range of changes of Up to P have clearly pronounced extremes (maxima at points L, B, C) for each value of flow. Each extreme value / w corresponds to the maximum allowable linear gain factor of the photomultiplier, since the operating point is then at the upper limit of the linear portion of the characteristics of the photomultiplier (points A, B, C). By maintaining the maximum noise in the output signal of the photomultiplier at each value of the radiation flux, it is possible to maximize the output signal of the photomultiplier in amplitude, and thereby significantly improve the accuracy of recording the local luminous flux against the background of intense spatial noise.

С целью повышени точности регистрации локального светового потока при изменении интенсивности светового фона по предлагаемому способу величину шумовой составл ющей в выходном сигнале поддерживают максимальной . Этим обеспечиваетс максимизаци информационного регистрируемого сигнала во всем диапазоне изменени интенсивности фоновой засветки, что повышает точность регистрации локального светового потока.In order to increase the accuracy of recording the local luminous flux when the intensity of the light background according to the proposed method is changed, the noise component in the output signal is kept at its maximum. This ensures the maximization of the information recorded signal over the entire range of background light intensity, which improves the accuracy of recording the local light flux.

Пример. Провод т регистрацию локального светового потока величиной , модулированного частотой 6 кГц, на световом фоне , интенсивность которого измен етс в пределах Лм предложенным и известным способами. Результаты эксперимента показывают , что предлагаемый способ обеспечивает регистрацию локального светового потока в диапазоне изменени интенсивности фоновой засветки Лм, а известный способ- 10-9-10-8 Лм.Example. The local luminous flux is recorded by a modulated frequency of 6 kHz against a luminous background, the intensity of which varies within Lm using suggested and known methods. The results of the experiment show that the proposed method provides the registration of the local light flux in the range of changes in the intensity of the background illumination Lm, and the known method provides 10–9–10–8 Lm.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа дл регистрации локальных световых потоков повышаетс точность регистрации при изменении величины фоновой засветки в больших пределах и расшир етс динамический диапазон работы аппаратуры.Thus, when using the proposed method for registering local light fluxes, the accuracy of registration increases when the amount of background illumination varies within large limits and the dynamic range of equipment operation expands.

Claims

Invention Formula

A method for detecting a local light flux on a light background, including modulating this flux, converting it into an electrical signal using a photomultiplier (PMT), extracting the noise component in the output signal from the photomultiplier, adjusting the gain of the photomultiplier when the noise component changes and registering the electrical the output signal of the PMT, characterized in that, in order to increase the recording accuracy when changing the intensity of the light background, the magnitude of the noise component in the output signal vayut maximum.

1 t.

0.6