Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Кроме того, наблюдается большой разброс времени пролета электронов из-за отсутствия их фокусировки что увеличивает постоянную времени. Эти недостатки устранены в системах со скрещенными магнитными и электрическими полями, которые используют для изготовления высокочастотных ФЭУ.
Анодный блок ФЭУ состоит из последнего динода и анода. Часто анод выполняют в виде сетки и располагают между предпоследним и последним динодом. В этом случае электроны от последнега динода ускоряются анодом-сеткой и, умножаясь на последнем диноде, собираются на анод. Недостатком сетчатого анода является перехват части электронов иа пути к последнему днноду, что ухудшает временнбе разрешение ФЭУ.
Спектральная чувствительность ФЭУ определяется в основном типом фотокгтада и материалом окна колбы, Спектральные характеристики ФЭУ такие же, кгк у ФЭ (см. рис. 5.1, б). Для регистрации излучения с 7 ( 105 нм применяют ФЭУ и открытым входом (ист входного окна). Коэффициент усиления ФЭУ можно также определить как отношение интегральной анаднай чувствительности ФЭУ Ьр к интегральной чувствительности фотокатода Вфт при определенном наиаяжении между анодам и фатокатодом Ра „= сапа! и рекомендов,ш ной паспортом иа ФЭУ схемой включения т)( =- 5р75фт. При наличии в паспорте иа ФЭУ значения темпового аноднога така н темпового тока фатокатада 7,, при У,, == сопз1 можно также определить коэффициент усиления ФЭУ т т.
ат т т.т В паспортах на ФЭУ указывают ряд рекомендованных напряжений питания )7,, „., соответствующих определенным номинальным значениям гнадной чувствительности: 5, == 1: 3; 10; 30; 100; !000; ... А~ям. Иногда приводится одно значение Ь', при рекомендованное У, т Для разных экземпляров ФЭУ одного и того же типа разброс 3,. при )т, „.=-- сопя! монтет превышать порядок, а для !згзиых ФЭй' — несколько иарядкаи. Временное разрешение ФЭУ зависит от времени внешнего фатаэф<ректа (10 " с), времени вторичной эмиссии (10 'т с), времени пролета электронов от фатокатода до анода (с учетом умножения иа динодах), изохранности (однавременнасти) их прихода на вход и постоянной времени схемной релаксации тр.
Постоянная времени по фронту нарастания импульса для обычных ФЭУ составляет 5 — 10 ис (при тр(1 нс), что позволяет регистрировать модулированные патоки с частотой в сотни мегагерц. Специальные динамические электронные умножители со скрещенным электрическим и магнитным полями (ДЭУСП) имеют постоянную времени 1 — 3 нс и работают до частот !О ГГц. ФЭУ присущи все виды шумов приемников на основе внешнего фотоэффекта, однако превалирует дробовый. Кроме того, следует учитывгть тепловые шумы нггрузочного резистора Ток дробового эффекта фатакатода в ФЭУ усиливается каждым каскадом, и выражение для деиствующего значения шума имеет вид 1 =-Р Йе!„34'(1+В)Л7, 1бб где е — заряд электрона (1,6 10 "), А с; 1„— суммарный ток фотокатодз, складывающийся из его фототока и темновато тока, А; М вЂ” коэффициент у.пленив ФЭУ; (1 + В) — множитель, учитывающий влияние дробового эффекта .эмиттерав, для ФЭУ с электростатической фокусировкой (1 + Ь) = 2,5; Л7 — полоса ча.
стот, Л7 = 7т — /'и С учетом тепловых шумов нагрузочного сопротивления ФЭУ ()с„) среднеквадратичесхое значение суммарного шумового тока на входе усилителя 1 - !/1 т 1 т„- 'т 2 Г М ~~ ~ В Л~ т ттт Л~т, ' где й — постоянная Бальцмана; Т вЂ” абсолютная температура иагрузочного сопротивления 1(„К. ! Пороговый поток ФЭУ. Ф„= ~/2е!,М~(1+ Ь', Л("-!-4/гТР,, ' Л7 /Вт. (5.2) При расчете порогового (темнс ваго) тока ФЭУ (при отсутствии фоновой засветки) основной составляющей тоьа фотокатада будет ега темновой так 7', „, знапеяие которого и подставляют в формулу (5.2).
Так как в паспо!.те ФЭУ приводится значение темновата анодного тока >', „та значение 1, „рассчитывают по формуле т т.1 — тт.а Источниками темпового тока являются термоэлектроннгя эмиссия фотакатада и дииодов (осабенно первых, так как их ток усиливается), автоэлектраниая эмиссия электродов, ток обратной ионной и оптической связи, а также тоь утечки между анодом и остальными электродами.
В спектре темпового тока равномерна представлены составляющие всех частот — белый шум. Пры рстистрации переменного сигнала на уровне постоянной фоновэй зас-ветки в формулу для определения порогового потока подставляют суммарный ток 7т =- 7.. г + 1фр = 1.. р + ФВф„т где (ф„— ток фатокатода от фоновой засветки; Ф вЂ” поток фона, лм (Вт); аф„— интегральная чувствительност ъ фотокатода, Л/лм (А7Вт). Схемы включения ФЭУ и режим его питания р .каменду1отся заводом-изготовителем и приводя-ся в паспорте Ф.'ЧУ. Типовое включение ФЭУ показано на рис, 5.3, а.
Благодаря делителю нгпр якпения Я1 — Я11 кажд ый последующий электрод ФЭУ находитсм под более высоким потс'нциалом, чем предыдущий. Сопротивления резисторов делителей с гпряжения выбирак1т в диапазоне от 20 до 50 кОм на каскгд таки'м образом, чтобы ток делителя напряжения превосходил аноднгяй ток на поРЯдок ь пРи линейности ФЭУ в 1 — 2"тй — в 100 — 50с1 Раз !57 3 противном случае колебания анодного тока (при изменении осве;,ения) значительно перераспределяют токи в звеньях делителя апряжения и изменяют потенциалы динодов, что меняет коэффичент усиления ФЭУ н нарушает его линейность. Линейность иашается также при освящении ФЭУ мощными световыми имтьсами, так как в этом случае с последних динодов отбираются .ьшие импульсы тока, приводящие к изменению потенциалов иодов из-за большой гостоянной времени делителя напряжения.
: "обы устранить это явление, последние каскады шунтируют кон:, гаторами подпитки С, (рис. 5.3, а), емкость которых рассчи.и; от в зависимости от заряда электронного пакета, эмитти.-мого очм динодом, о ~де 1 (1) — импульс тока 1-го каскада, А, т — длительность им~ульса, с. При условии изменения каскадного напряженчя У, на 13о ;ЛУ, < У;7100) заряд Ясо выда ваемый на динод конденсатором См должен удовлетворять условыю 9ш ) 1000;, откуда а„ишь, юо С, > — = — — = —,— ~ 1(1) о)1. Л1 о ЗУ! о Нестабильность напряжения источника питания следующим бразом влияет на коэффициент усиления ФЭУ: ЛМ/М = (0,7 —;1,0) и (ЛУ!У), ЛМ1М вЂ” относительное изменение коэффициента усиления; число каскадов Ф~~У; ЛУ/У вЂ” относительное изменение пигакч:его напряжения. 1зкнм образом, глля обеспечения постоянного выходного сигнала в пределах 1»4 колебания напряжения питания не должны превышать 0,05 — Г>,1»4, пульсации должны быть меньше 0,005— 0,01»4, что обесг,ечивается электронной стабилизацией.
При регистрации ФЭУ постоянных световых потоков можно осуществлять внутреннюю мг»дуляцию анодного тока за счет подачи напряжения запирания (2Π— 40 В) на промежутке катод — диафрагма, анод— последний д'анод илн иа одном из каскадных промежутков. При нзм.енении слабых пот»пков целесообразно схемным путем скомпенсщровать анодный темнолой ток 1» о Для этой цели параллельно во»одной цепи усилителя (выходной цепи ФЭУ) включают переменыое сопротивление Я и чсточник питания (рис. 5.3, б).
регистр,ируя сопротивление Р (высокоомное), можно компенсировать темновой ток ФЭУ встречным током батареи, а затем уже чзмерять ток сигнала. ФЭУ необходимо защищать от внешних магнитных и электростатических полей, так как оии меняют тра'оз окторию электронов и, как следствие, изменяют коэффициент его ,силения. Фотокатод и электроды, находящиеся под напряжением, »олжны быть защищены от засветок, так как большие засветки выводят ФЭУ из строя. Поскольку более всего параметры ФЭУ лзменяются сразу после включения (примерно 30 мин), для точных измерений рекомендуется предварительно выдерживать ФЭУ юд напряжением в течение 1 — 2 ч. При работе с пороговыми потоками ФЭУ необходимо предварительно выдерживать в темноте.
Изменение интегральной чувствительности ФЭУ в процессе длительной работы не превышает 50 — 100% от номинала, что легко компенсируется изменением напряжения питания на 10 — 20%. 9 5.3. Диссекторы [691 П рнменять ФЭУ в приборах обнаружения малых объектов по их излучению на излучающем фонде не всегда можно, так как фон, засвечивая весь фотокатод, создает анодный ток 1 ф, часто превосходящий фототок от объекта на несколько порядков. У меньшение углового поля уменьшает фоновые засветки, но это не всегда допустимо. Просмотреть большие зоны пространства при обеспечении малых фоновых засветок можно при сканировании пространства прибором с малым угловым полем. В настоящее время существуют различные способы сканирования, одним из которых является электронное сканирование, осуществляемое з приемнике на внешнем фотоэффекте, который называется д и сс е к т о р о и (рис.
5.4, а). Диссектор — это передающая элекгронно-лучевая трубка, в которой сфокусированное электронное изображение, полученное с фотокатода путем электронного отклонения, развертывается относительно неподвижного отверстия лли щели. П ринцип действия диссектора заключается в следующем. Изооражение предмета 1 (или пространства предметов) на фотокатоде 3 диссектора строит объектив 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
