Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Ток дробового эффекта фотокатода в ФЭУ усиливается каждым каскадом, и выражение для действующего значения шума имеет вид
/ДР - УТеТкМ* {\ + ВЩ,
156
где е — заряд электрона (1,6- 10-1в), А-с; /„ —суммарный ток фотокатода, складывающийся из его фютотока и темнового тока, А; М — коэффициент усиления ФЭУ; (1 4- В) — множитель, учитывающий влияние дробового эффекта эмиттеров, для ФЭУ с электростатической фокусировкой (1 -f В) = 2,5; А/ — полоса частот, Д/ = /2 — /j.
С учетом тепловых шумов нагрузочного сопротивления ФЭУ (RH) среднеквадратическое значение суммарного шумового тока на входе усилителя
Iz = 1//др + /тепл' = У~ыим2( 1 + в7д/ +4ЛГ д//?г‘,
где k — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура нагрузочного сопротивления RH, К-j Пороговый поток ФЭУ ^
Фп = Y2е/кМ2(1 + 'E^If^AkTRu1 А/ /Sа- (5.2)
При расчете порогового (темнс'вого) тока ФЭУ (при отсутствии фоновой засветки) основной составляющей тока фотокатода /, будет его темновой ток /т. к. значение которого и подставляют в формулу (5.2). Так. как в паспорте ФЭУ приводится значение темнового анодного тока /т. а, то значение /т. к рассчитывают по формуле
; _ г I ал
1 т. к — *¦ т. а/ 1 •
Источниками темнового тока являются термоэлектронная эмиссия фотокатода и динодов (особенно первых, так как их ток усиливается), автоэлектронная эмиссия электродов, ток обратной ионной и оптической связи, а также ток утечки между анодом и остальными электродами.
В спектре темнового тока равномерно представлены составляющие всех частот — белый шум. При регистрации переменного сигнала на уровне постоянной фоновой засветки в формулу для определения порогового потока подставляют' суммарный ток
IК = /т. К + ^фи = ^Т. В Ф"5фк'>
где /фк — ток фотокатода от фоновой засветки; Ф — поток фона, лм (Вт); 5фк — интегральная чувствительность фотокатода, А/лм (А/Вт).
Схемы включения ФЭУ и режим его питания рекомендуются заводом-изготовителем и приводятся в паспорте ФЭУ. Типовое включение ФЭУ показано на рис.. 5.3, а.
Благодаря делителю напряжения Rl—R11 каждый последующий электрод ФЭУ находится под более высоким потенциалом, чем предыдущий. Сопротивления резисторов делителей напряжения выбирают в диапазоне от 20 до 50 кОм на каскад таки м образом, чтобы ток делителя напряжения превосходил анодной ток на порядок и при линейности ФЭУ в 1—2% — в 100—500 раз.
3 противном случае колебания анодного тока (при изменении осве-дения) значительно перераспределяют токи в звеньях делителя тпряжения и изменяют потенциалы динодов, что меняет коэффициент усиления ФЭУ и нарушает его линейность. Линейность на-инается также при освещении ФЭУ мощными световыми им-
тьсами, так как в этом случае с последних динодов отбираются >¦ г'ьпме импульсы тока, приводящие к изменению потенциалов дов из-за большой постоянной времени делителя напряжения.
; гобы устранить это яЕ.ление, последние каскады шунтируют кон--нсаторами подпитки Сг (рис. 5.3, а), емкость которых рассчи-!»1г«яют в зависимости от заряда электронного пакета, эмитти-. емого i-м динодом,
Т
J /(f)df,
о
где / (0 — импульс тока, f-ro каскада, А; т — длительность им-лульса, с.
При условии изменения декадного напряжения Vt на 1% (Д Vi <. Уг/ЮО) заряд Qcl, выда ваемый на динод конденсатором Ct, должен удовлетворять условию Qct >- lOOQj, откуда
с > ®?L ~ _ J22. Г / ц\ At
> avt ~ йгг ~ avT J ( )
о
Нестабильность напряжения источника питания следующим ¦бразом влияет на коэффициент усиления ФЭУ:
Щ/М = (0,7ч-1,0) п (&V/V),
it ДМ/М —относительное изменение коэффициента усиления; ¦; число каскадов Фс^У; &V/V — относительное изменение ш-[аю'цего напряжения..
Гахим образом, гАля обеспечения постоянного выходного сигнала в пределах 1% колебания напряжения питания не должны превышать 0,05—0,1%, пульсации должны быть меньше 0,005— 0,01%, что обеспечивается электронной стабилизацией. При регистрации ФЭУ постоянных световых потоков можно осуществлять внутреннюю модуляцию анодного тока за счет подачи напряжения запирания (20—40 В) на промежутке катод—диафрагма, анод— последний динод или на одном из каскадных промежутков.
При изменении слабых потоков целесообразно схемным путем скомпенсировать анодный темнолой ток /т. а. Для этой цели параллельно вводной цепи усилителя (выходной цепи ФЭУ) включают переменное сопротивление R и источник питания (рис. 5.3, б). Регистрируя сопротивление R (высокоомное), мЬжно компенсировать темновой ток ФЭУ встречным током батареи, а затем уже измерять ток сигнала. ФЭУ необходимо защищать от внешних магн итных и электростатических полей, так как они меняют тра-
'¦н
окторию электронов и, как следствие, изменяют коэффициент его
усиления.
Фотокатод и электроды, находящиеся под напряжением, должны быть защищены от засветок, так как большие засветки выводят ФЭУ из строя. Поскольку более всего параметры ФЭУ изменяются сразу после включения (примерно 30 мин), для точных измерений рекомендуется предварительно выдерживать ФЭУ под напряжением в течение 1—2 ч. При работе с пороговыми потоками ФЭУ необходимо предварительно выдерживать в темноте.
