SU1078259A1 - Счетчик фотонов - Google Patents

Abstract

СЧЕТЧИК ФОТОНОВ, содержащий последовательно соединенные ФЭУ, дискриминатор и блок управлени , а .также оперативное запоминающее устройство , электронную вычислительную Мсшшну и схему синхронизации, причем оперативное запоминающее устройство подключено своим информационным выходом к входному регистру электронной вычислительной машины, а выход блока управлени  подключен к гщресным входам оперативного запоминающего устройства и к регистру входных данных электронной в ычислительной машины, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введен резистор, через который информационный вход оперативного запоминающего устройства подключен к шине питани , а блок управлени  выполнен в виде генератора временных интервалов , триггера наличи  фотона, ад,ресного счетчика и триггера режима оперативного запоминающего устрой- ства, причем выход схемы синхрони .зации подключен к первому входу генератора временных интервалов и к первому входу триггера режима оперативного запоминающего устройства, а выход дискриминатора подключен к триггеру наличи  фотона, выход которого подключен к второму входу управлени  оперативного запоминающего устройства, выход Генератора временных интервалов подключен к од5 ному из входов адресного счетчика (Л и к второму входу триггера нгшичи  фотона, первые адресные выходы сщресного счетчика  вл ютс  выходом блока управлени -, к другому входу адресного счзтчика подключен выход одного разр да выходного регистра электронной вычислительной маиганы, выход триггера режима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора временных интервалов и к входу управлени  оперативного запоминающего устройства, а второй выход адресного счетчика соединен с вторым входом триггера режима оперативного .запоминающего устройства.

Description

Изобретение относитс  к оптике атмосферы и может быть использовано дл  регистрации слабых и сверхслабых световых потоков в физике, спектроскопии, химии, астрономии и т.д.

известно устройство дл  счета фотонов, содержащее последовательно включенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), дискриминатор, счетчик и оперативное запоминающее устройство .

Недостатками устройства  вл ютс  низкие временное разрешение и быстродействие , большие габариты, сложна  техническа  реализаци .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  счетчик фотонов, содержащий последовательно соединенные ФЭУ дискриминатор и блок управлени , а также оперативное запоминающее устройство , электронную вычислительную машину и синхронизации, причем оперативное запоминающее устройство подключено своим информационным выходом к входному регистру электронной вычислительной машины, а выход блока управлени  подключен к адресным входам оперативного запоминающего устройства и к регистру входных данных электронной вычислительной машины Сз ,

Недостатком известного счетчика фотонов  вл етс  ограниченна  тонност временной прив зки фотонов, так как счет фотонов происходит в течение определенного временного интервала, а распределение поступающих фотонов внутри этого временного интервала считаетс  равномерным, хот  на самом деле их мгновенна  частотамен етс  значительно. Дл  повышени  временного (пространственного ) разрешени  исследуемого сигнала необходимо уменьшить длительность временного интервала, что при сданном методе счета ведет к недоступному .росту погрешностей за счет роста просчетов, отношение длительности фронтов временного интервала к длительности самого временного интервала возрастает .

Цель изобретени  -, повышение точности измерений.

Дл  достижени  указанной цели в счетчик фотонов, содержащий последовательно соединенные ФЭУ, дискриминатор и блок управлени ., а также оперативное запоминающее устройство, электронную вычислительную машину и схему синхронизации, причем оперативное запоминающее устройство подключено своим информационным выходом к входному регистру электронной вычислительной машины, а выход, блока управлени  поключен к адресЗйым входам оперативного запоминающего устройства и к регистру входных данных электронной вычислительной машины, введен ре;3истор , через который информационный вход оперативного запоминающего уст5 ройства подключен к шине питани , а блок управлени  выполнен в виде генератора временных интервалов, триггера наличи  фотона, адресного счетчика и триггера режима оператив0 ного запоминающего устройства, причем выход схемы синхронизации подключен к первому входу генератора временных интервалов и к первому входу триггера режима оперативного

5 запоминающего устройства, а выход дискриминатора подключен к триггеру наличи  фотона, выход которого подключен к второму входу управлени  оперативного запоминающего устQ ройства, выход генератора временных интервалов подключен к одному из входов адресного счетчика и к второму входу триггера наличи  фотона, первые адресные выходы адресного счет5 чика  вл ютс  выходом блока управлени , к другому входу адресного .счетчика подключен выход одного разр да выходного регистра электронной вычислительной машины, выход триггера режима оперативного запоми нающего устройства подключен к второму входу генератора временных интервалов и к входу управлени  оперативного запоминающего устройства, а второй выход адресного счетчика

5 соединен с вторым входом триггера режима оперативного запоминающего устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

0 Устройство содержит последовательно соединенные ФЭУ 1 и дискриминатор 2, оперативное запоминающее устройство 3, блок 4 управлени , электронную вычислительную машину 5, схе5 му 6 синхронизации. Блок 4 управлени  выполнен в виде генератора 7 временных интервалов, триггера 8 наличи  фотона, адресного счетчика 9 и триггера 10 режима оперативного

запоминающего устройства. Информационный вход оперативного запоми- . нающего устройства 3 через резистор 11 соединен с шиной 12 питани .

Элементы блока 4 управлени  соединены следующим образом.

Выход 6 синхронизации подключен к входу генератора 7 временных интервалов и входу триггера 10 режима оперативного запоминающего устройства, а выход триггера 10 ре0 жима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора 7 временных интервалов и к входу управлени  оперативного запоминающего устройства 3. Вы5 ход дискг иминатора 2 подключен к триггеру 8 наличи  фотона, выход которого подключен к второму входу управлени  оперативного запоминающего устройства. Выход генератора временных интервалов подключен к одному из входов адресного счетчика 9 и к второму входу триггера 8 наличи  фотона. Адресные выходы ад ного счетчика 9 подключены к адрес рходам оперативного запоминающего устройства 3 и одновременно к регистру входных данных электронной вычислительной машины 5, К второму входу адресного счетчика 9 подключен выход одного разр да выходн го регистра электронной вычислител ной машины 5,  вл ющийс  сигналом считывани  дл  адресного счетчика Второй выход адресного счетчика 9 соединен с вторым входом триггера режима оперативного запоминающего устройства. Устройство работает следующим образом. Генератор 7 временных интервалов запускаетс  иМпульсом со схемы 6 синхронизации, определ ющим начало цикла счета. Этот же импульс устанавливает триггер .10 ре жима оперативного запоминающего устройства в режим Запись. Генератор 7 временных интервалов фор мирует временные интервалы необходимой длительности и управл ет сменой сщреса адресного счетчика 9 который определ ет номер- чейки on ративного запоминающего устройства 3, в которую может быть записан фотон, если он по витс  в данный момент. Фотон, поступивший в ФЭУ 1 на дискриминатор 2 в виде импульса напр жени  в момент времени tp пос ле импульса синхронизации, формируетс  дискриминатором в стандартный импульс и поступает на триггер наличи  фотона блока 4 управлени  который вырабатывает в ответ импул разрешени  записи посто нно присут ствующей на входе оперативного зап . минающего устройства единицы в  че . ку, номер которой определ етс  со то нием адресного счетчика, установившегос  к данному моменту вре мени. где N .ц - двоичный адрес адресног счетчика; tjj - длительность временного интервала, вырабатываем го генератором 7 времен интервалов блока 4 упра лени . Таким образом, реализуетс  воз можность временного (на врем  цик записи, определ емого временем tg информации в оперативное запомина ее устройство) хранени  информаии о по влении в данный момент вреени фотона. После прохождени  всех возможных состо ний адресный счетчик 9 выабатывает сигнал окончани  режима чета, по которому триггера 10 реима оперативного запоминающего устойства запрещает дальнейшую работу генератора 7 временных интервалов и переводит оперативное запоминающее устройство в режим Считывание , в течение которого происХОДИТ-считывание записанных в определенных  чейках оперативного запоминающего устройства 3 единиц в электронную вычислительную машину 5. Положение единиц во времени определ етс  соответсвующим состо нием адресного счетчика, которое тоже считываетс  в электронную вычислительную машину. Таким образом, на входной регистр электронной вычислительной машины подаетс  и затем считываетс  в электронную вычислительную машину М-разр дный адрес, первый разр д которого несет информацию о наличии фотона в данном временном интервале, а остальные М-1 разр дов сообщают, в какой именно временной интервал попал данный фотон. Если при считывании в электронную вычислительную машину в первом разр де оказываетс  нуль, это означает, что по данному М-1разр дному адресу записи фотона не было, т.е. в этот момент фотон на устройство не поступал. Поскольку в известном устройстве нет необходимости считать несколько фотонов в течение временного интервала, то существует возможность уменьшени  вырабатываемой генератором временных интервалов длительности временных интервалов до минимума, ограниченного быстродействием оперативного запоминающего устройства, что и позволило в конечном счете повысить временное разрешение принимаемого оптического сигнала. Многократное повторение цикла записи-считывани  приводит к тому, что в  чейках пам ти ЭВМ, адреса которых .определ ют положение поступающих фотонов, происходит накопление числа фотонов до необходимого заданного уровн . Предлагаемое устройство за счет фиксировани  момента прихода каждого фотона, а не серии фотонов в течение данного временного интервала, позвол ет повысить точность измерени  временных параметров принимаемого сигнала, в частности., повысить его пространственное разрешение . За счет сокращени  числа злементов повышаетс , надежность уст ройства , снижаетс  вли ние фронтов временных интерх1алов. Быстродействие определ етс  только быстродействием оперативного запоминающего устройства и достаточно высоко.

Claims (1)

1. СЧЕТЧИК ФОТОНОВ, содержащий последовательно соединенные ФЭУ, дискриминатор и блок управления, а также оперативное запоминающее устройство, электронную вычислительную машину и схему синхронизации, причем оперативное запоминающее устройство подключено своим информационным выходом к входному регистру электронной вычислительной машины, а выход блока управления подключен к адресным входам оперативного запоминающего устройства и к регистру входных данных электронной вычислительной машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен резистор, через который информационный вход оперативного запоминающего устройства подключен к шине питания, а блок управления выполнен в виде генератора временных интервалов, триггера наличия фотона, адресного счетчика й триггера режима оперативного запоминающего устройства, причем выход схемы синхронизации подключен к первому входу генератора временных интервалов и к первому входу триггера режима оперативного запоминающего устройства, а выход дискриминатора подключен к триггеру наличия фотона, выход которого подключен к второму входу управления оперативного запоминающего устройства, выход Генератора вре-_с менных интервалов подключен к од- <£ ному из входов адресного счетчика и к второму входу триггера наличия фотона, первые адресные выходы ’ ” адресного счетчика являются выходом блока управления-, к другому входу адресного счэтчика подключен выход одного разряда выходного регистра электронной вычислительной машины, выход триггера режима оперативного запоминающего устройства подключен к второму входу генератора временных интервалов и к входу управления оперативного запоминающего устройства, а второй выход адресного счетчика соединен с вторым входом триггера режима оперативного запоминающего устройства.

   ОЖ‘ ns