электровакуум.приборы (1084498), страница 37
Текст из файла (страница 37)
На выходе такого устройства появляется стандартный импульс, если входной сигнал попадает в заданный интервал амплитуд. В одноканальном дифференциальном дискриминаторе напряжение дискриминации можно регулировать, но при этом установленная ширина канала (интервал амплитуд) не должна изменяться. На рис.
14.15 показаны дифференциальные спектры идеального (график 1) и реального (крнвая 2) ФЭУ. Разброс амплитуд характеризуется наклоном (крутизной) границы интегрального спектра нли шириной дифференциального спектра. Собственное амплитудное разрешение Я ФЭУ выражается в процентах и находится как отношение ширины кривой дифференциального распределения анодных импульсов Ьст (рис. 14.15), определяемой на полувысоте этой кривой, к наиболее вероятной амплитуде распределения при облучении фотокатода вспышками одинаковой интенсивности 71 = (Аю~ 17) 100.
Таким же образом определяется энергетическое разрешение системы сцинтнллятор — ФЭУ при облучении моноэнергетическими части- 180 цами. Наилучшее энергетическое разрешение на практике не превосходит 7%, причем собственное амплитудное разрешение ФЭУ составляет приблизительно 4%.
Временное разрешение ФЭУ, как и фотоэлемента, характеризуется группой параметров: временем нарастания фронта между уровнями 0,1 — 0,9 значения амплитуды, шириной импульсов на половине высоты нли по основанию на уровне 0,1 амплитуды (см. рис. 13.6) . Энергетический эквивалент собственных шумов — это энергия гамма.излучения И'„„вызывающая в системе сцинтиллятор — ФЭУ импульсы с амплитудой, определяемой по уровню собственных шумов. Этот параметр, характеризующий пороговую чувствительность системы сцинтиллятор — ФЭУ, выражается в единицах энергии ядерных излучений по аналогии с единицами пороговой чувствительности при оптических измерениях.
Энергетический эквивалент собственных шумов ФЭУ вычисляют по формуле И' = И ип7и„ где ИгА — энергия моноэнергетического излучения эталонного свинтиллятора; (7имп,ср — средняя амплитуда импульса на выходе ФЭУ при попадании частйцы с энергией; сгп — порог дискриминатора при заданной скорости счета (обычно 50 имп/с) шумовых импульсов ФЭУ без сцинтиллятора. Вместе с Ию необходимо указать скорость счета шумовых импульсов и тип используемого сцинтиллятора.
Однозлектронные характеристики ФЭУ. Очень большой коэффиниент усиления ФЭУ позволяет регистрировать на выходе сигналы, вызванные одиночными электронами, змиттируемыми фотокатодом. действительно, каждый электрон, проходя умножительную систему, приводит к появлению у анода заряда еМ. Средняя амплитуда импульса на анодиой нагрузке равна Ггимп,ср = ем/С где С вЂ” емкость цепи анода, включзющая междуэлектродную емкость ФЭУ н емкость, вносимую электронной схемой регистрации. Амплитуда выходных импульсов, вызванных одиночными электронами с фотокатода, составляет десятки — сотни милливольт, поэтому зти импульсы могут быть без труда зарегистрированы с помощью измерительной аппаратуры. При измерении сверхслабых световых сигналов возможны два способа использования ФЭУ в измерительной аппаратуре: 1) измерение среднего значения анодного тока, 2) измерение средней частоты следования импульсов анодного тока, вызванных одиночными фотонами, падающими на фотокатод.
181 Рно. 14.18. Счетные характеристики идеального н реала. ного ФЗУ ! л мю импекс 1О" таз ~От 10 15 ~О' Эффективность работы ФЭУ в режиме счета фотонов оценивается по следующим его характеристикам: счетной характеристике — зависимости скорости счета импульсов от напряжения питания ФЭУ по~„=)'((2) при неизменном пороговом напряжении дискриминатора, амплитудному распределению шумовых импульсов при постоянном напряжении питания и стабильности уровня шумов во времени при фиксированных напряжении питания и пороговом напряжении 80 О ое дискриминатора. Счетная характеристика ФЭУ. Если ФЭУ считать идеальным прибо.ром, то каждый электрон, вышедший с фотокатода, создает в анощюй цепи импульс тока, обусловленный зарядом еМ.
При малом напряжении питания амплитуда выходных импульсов ФЭУ оказывается ниже порогового йапряжения дискриминатора и импульсы не будут поступать в счетчик. По мере увеличения напряжения питания растет коэффициент усиления ФЭУ. Когда амплитуда выходных импульсов достиг. нет порогового напряжения, все импульсы, создаваемые эмиттированными с фотокатода электронами, будут зарегистрированы. Прн дальнейшем повышении напряжения скорость счета не изменится. Счетная характеристика идеального ФЭУ представлена на рис. 14.16 (кривая 1) . Из-за флуктуации коэффициента усиления реальных ФЭУ даже при небольших напряжениях питания могут появляться на выходе импутгьсы с амплитудой, превышающей пороговое напряжение дискриминатора.
Участок А на рис. 14.16 (кривая 2) соответствует ситуации, когда усиление недостаточно для регистрации каждого электрона, вышедшего из фотокатода. На участке Б (плато счетной характеристики) регистрируется каждьш электрон, эмиттированный из фотокатода. Когда напряжение питания превысит некоторое значение, наблюдается резкое увеличение скорости счета импульсов, вызванное интенсивным развитием обратной связи и автоэлектронной эмиссии. Такой режим относится к участку В счетной характеристики. Рабочей областью напряжений питания ФЭУ является участок Б.
1(ля того чтобы не предъявлять очень жестких требований к стабильности напряжения питания, для работы в режиме счета фотонов выбираются ФЭУ, имеющие плато на счетной характеристике. 182 Скорость счета импульсов полезного сигнала определяют вычитанием из показаний счетчика скорости счета темповых импульсов, образованных электронами термозлекгрониой эмиссии фотокатода. Использование ФЭУ в режиме счета импульсов позволяет несколько улучшить пороговую чувствительность по сравнению с режимом измерения среднего анодного тока. Применение ФЭУ. Области применения ФЭУ весьма обширны. Наиболее широко эти приборы используются в сцинтиллнционных счетчиках, приемниках лазерного излучения (светолокаторах, линиях связи, лазерных дальномерах), космической аппаратуре (устройствах астроориентащш), измерительной технике.
Контрольные вопросы и задания 1. Приведите схематическое изображение ФЗУ и поясните принцип его работы. Изобразите схему включения ФЭУ. 2. Какие змиттеры вторичных электронов применяются в умножительных системах ФЗУ? 3. Сформулируйте требования, предъявляемые к катодным камерам и умножительным системам.
Проведите сравнительный анализ различных конструкпнй умножительных систем на дискретных динодах. 4. Какие преимущества и недостатки имеют умножительные системы на распределенных динодах? Что дает применение МКП? 5. Приведите основные характеристики и параметры ФЗУ, объясните ход характеристик. 6. Объясните природу темпового тока ФЗУ и его зависимость от напряжения питания. Что такое световой эквивалент темпового тока? 7. Объясните природу шумов ФЭУ.
Приведите выражение для ра. счета порогового потока. 8. Почему с помощью ФЭУ можно регистрировать очень малые потоки, модулированные с высокой частотой, а с помощью электровакуумного фотоэлемента не удается? 9. Какими параметрами характеризуется эффективность применения ФЭУ в сцинтилляционных счетчиках? 10. Что такое одноэлектронные характеристики ФЭУ? Часть четвертая ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ Глава пятнадцатая ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ПРИБОРОВ '15Д.
СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ Э)(ЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ПРИБОРОВ Электронно-лучевыми приборами (ЭЛП) принято называть группу злектровакуумных приборов, действие которых основано на формировании и управлении интенсивностью и направлением электронных пучков. В любом ЭЛП можно вьщелить следующие основные элементы: электронный прожектор — устройство, представляющее собой систему электродов, предназначенное для создания сфокусированного электронного луча. Более общим является понятие "электронноюптическая система" — совокупность электродов и внешних элементов ЭЛП, образующая электростатические и магнитные поля, формирующая электронный луч и управляющая им; отклоняющая система — устройства, создающее магнитные и (или) электрические поля для отклонения электронного луча; экран — конструктивный элемент ЭЛП, представляющий собой подложку (внутренняя сторона фронтального стекла баллона) с нанесенным на нее люминофором.
Люминофор преобразует кинетическую энергию электронов луча в электромагнитное излучение в видимом диапазоне длин волн; мишень — элемент ЭЛП, на котором создается и хранится потенциальный рельеф (определенное распределение потенциала) . 15.2. КЛАССИФИКАНИЯ ЭЛП Современные ЭЛП выполняют в радиоэлектронной аппаратуре самые различные функции преобразования информации. С этой точки зрения многообразные ЭЛП принято классифицировать на следующие группы: приборы, осуществляющие преобразование электрических сигналов в оптическое изображение (приемные электронно-лучевые трубки— ЭЛТ); к ним относятся осциллографические трубки, индикаторные радиолокационные трубки, кинескопы — приемные телевизионные трубки, а также трубки, предназначенные дпя решения специальных задач, например вывода информации с ЭВМ; 184 приборы, преобразующие оптическое изображение в последовательность электрических сигналов (передающие ЭЛТ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
