文档介绍：
年第
期光学机械总第
期
用于真空紫外波段弱光光谱
测且的光子计数器
米宝永南玉女
摘要
本文介绍了用于真空紫外波段内弱光光谱测量的光子计数系统, 概述了
, 。
它的设计原则给出了有关指标的定量关系和实用线路该系统具有从
人到
人
“。
的波长覆盖范围和大于
护的动态范围, 可用来测量小到
’吕
的弱光辐射在真空
“。
紫外区已用该系统测量到
小于
个计数
的弱光谱线
一、月
言
我们知道, 常规的模拟测量系统所记录的是若一干光子事件单独作
而引起的一系列光电
‘
脉冲的平均结果, 是将噪声干扰和信号脉冲毫无区别地起平均进行读出的。当被测光较弱
。
时, 将导致这些平均结果的某些起伏, 光愈弱, 起伏愈严重当被测光弱到以单光子计或儿
。
个光子计时, 欲得到满意的信噪比是不可想象的, 甚至是不可能的
而光子计数技术充分利用了探测器输出的光电信号的脉冲特性以及它的幅度分布与噪声
,
,
幅度谱的差异作计数测量的因而, 只要合理选择为去掉噪声而设置的窗口甄别器的
值
。
就可获得极好的信噪比和相当高的稳定性光子计数法灵放度极高, 可测量小于一个光子计
数的弱光辐射, 加之它的数字化特点, 使得它在超高分辨光谱学、生物医学、天体物理等若
。
干科学领域里愈渐为人们所关注
、
在真空紫外波段的光谱测量中, 由于入射的单色光被反射吸收或散射等的再辐射通常
。’
都很弱, 即平均光子速率很低, 而不采用信噪比十分恶劣的常规模拟测量为此, 笔者利用
当今弱光测量的最灵敏技术设计了一套具有通道电子倍增器和电荷读出放大器的光子计数系
。
统, 进行了从
人到
入波段内的光谱测量该系统灵敏度极高, 其暗计数小于
。
计数
, 动态范围达
以上, 是进行真空紫外光谱测量的最有效手段
二、光子计数测量系统
众所周知, 一束光的功率等于单位时间内向所有方向发射的光子数
与光子能量
, 的
乘积, 即
才
,
、、。、
““毛、“
,
兄, 其中
之分别表示普朗克常数
一
光速
、
和单色光的
。
波长
以
计
对于波长为之的光, 如能测出单位时间内的光子数, 那么, 就测出了它的辐
。
身寸通量
、、,
光谱
量就是对不同波长的光的反射透射吸收和散射等光度值的测量, 所涉及的是
。
相对值, 因而与光子能量无关在短波段辐射和低光子速率下, 接收器对光子速率的响应比
。
单光子能量更为突出选择接收器及其工作条件可以使探测器输出比例于光子速率的光电脉
冲幅度分布与噪声幅度分布存在着一定的差异, 利用所设置的窗口甄别器, 合理选择
! 值把
一。,
噪声排除在窗口之外, 而使落人窗口之内的光脉冲信号变成可以计数的等幅脉冲显然光
、、、、
子计数系统应包括探测器砍大器窗
甄别器反符合门等脉冲处理电路以及计数显,
飞
。
功能控制和其它一些辅助电路等一
。
我们所设计的这套系统如图
所示探测器为通道电
’倍增器, 放大器是电荷灵敏放
一。。
大, 窗
甄别器由
卜
! 甄别器组