Фотоумножители. Метод определения нелинейности световой характеристики в статическом режиме

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФОТОУМНОЖИТЕЛИ

Метод определения нелинейности световой
характеристики в статическом режиме
Photomultipliers. Method of measuring non-
linearity of light characteristic in static mode
ОКП 63 6722
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 февраля 1984 г. № 464 срок действия установлен
с 01.07.85
до 01.07.90
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на фотоумножители с числом каскадов умножения более одного и устанавливает два метода определения нелинейности световой характеристики в ста­тическом режиме:
I — определение нелинейности световой характеристики при освещении рабочей площади фотокатода постоянным световым потоком. Метод I следует применять при измерении значения не­линейности 10 % й более;
II — определение нелинейности световой характеристики при освещении рабочей площади фотокатода двумя независимыми источниками света — постоянным и модулированным.
Общие требования при измерении и требования безопасно­сти — по ГОСТ 11612.0—81.
Метод I полностью соответствует Публикации МЭК 306—4.
Метод II полностью соответствует рекомендации СЭВ по стан­дартизации PC 285—73.

1. МЕТОД I

1.1. Принцип измерения
1.1.1. Метод основан на сравнении отношения постоянных све­товых потоков, падающих на фотокатод, с отношением соответ­ствующих им токов анода.
Перепечатка воспрещена
Переиздание. Июль 1986 г.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Измерения следует проводить на установке, электричес­кая структурная схема которой приведена на черт. 1.

1—источник света с ослабителями светового потока, источником питания и вольтметром контроля режима работы; 2—поверочный осла­битель светового потока; 3—светонепроницаемая камера с фотоумножителем; 4—источник пита­ния фотоумножителя с делителем напряжения (или отдельные источники питания электоодов) и вольтметром контроля режима работы; 5—ам­перметр
Черт. 1

1.2.2. Требования к источнику света, ослабителям светового потока, источнику питания и вольтметру контроля режима рабо­ты — по ГОСТ 11612.0—81.
Световой поток должен обеспечить ток анода, соответствую­щий значению предела линейности, установленному в стандартах или технических условиях на фотоумножители конкретных типов.
При измерениях освещают рабочую поверхность фотокатода или ее участок, размеры которого должны быть установлены в стандартах или технических условиях на фотоумножители кон­кретных типов.
1.2.3. Требования к поверочному ослабителю светового пото­ка — по ГОСТ 11612.0—81.
Коэффициент поглощения поверочного ослабителя должен быть в пределах 0,2—0,5.
Погрешность коэффициента поглощения поверочного ослаби­теля должна быть в пределах ±2 %.
1.2.4. Требования к светонепроницаемой камере, источнику питания фотоумножителя с делителем напряжения (или отдель­ным источникам питания) и вольтметру контроля режима рабо­ты — по ГОСТ 11612.0—81.
1.2.5. Требования к амперметру — по ГОСТ 11612.0—81.
. Измерения следует проводить в последних 2/з шкалы.
1.3. Подготовка и проведение измерений
1.3.1. Устанавливают напряжение питания, указанное в стан­дартах или технических условиях на фотоумножители конкрет­ных типов.
1.3.2. Освещают рабочую поверхность фотокатода (или ее участок) таким световым потоком, чтобы ток анода соответство­вал значению предела линейности, установленному в стандартах или технических условиях на фотоумножители конкретных типов.
1.3.3. Выдерживают фотокатод фотоумножителя в темноте не менее 5 мин.
1.3.4. Поверочным ослабителем уменьшают постоянный свето­вой ноток и измеряют ток анода.
1.4. Обработка результатов
Нелинейность световой характеристики % в процентах следует рассчитывать по формуле п—п' 1ПЛ 100, п ’
где п — величина, обратная коэффициенту поглощения повероч­ного ослабителя;
п' — отношение токов анода, измеренных по пп. 1.3.2 и 1.3.4.
1.5. Показатели точности измерения
Абсолютная погрешность измерения нелинейности световой характеристики фотоумножителя в статическом режиме не долж­на превышать 3,5 % при установленной вероятности 0,95.
Закон распределения погрешности — нормальный.

2. МЕТОД I!

2.1. Принцип измерения
2.1.1. Метод основан на сравнении средних квадратических значений напряжения первой гармоники сигнала фотоумножите­ля при освещении фотокатода модулированным световым потоком и постоянным световым потоком двух различных уровней.
2.2. Аппаратура
2.2.1. Измерения следует проводить на установке, электричес­кая структурная схема которой приведена на черт. 2.

/—источник модулируемого постоянного светового потока с ослабителями светового по­тока; 2—модулятор светового потока; 3—оптический смеситель; 4—источник постоянного светового потока с ослабителями светового потока; 5—светонепроницаемая камера с фото­умножителем; 6—источник питания фотоумножителя с делителем напряжения (или от­дельные источники питания электродов) и вольтметром контроля режима работы; 7—уси­
литель переменного напряжения; 3—амперметр; 9—вольтметр переменного тока

Черт. 2
2.2.2. Требования к источнику модулируемого постоянного светового потока.
Источник модулируемого постоянного светового потока дол­жен соответствовать требованиям ГОСТ 11612.0—81, предъявляе­мым к источникам света с ненормированным спектральным со­ставом излучения.
Модулируемый постоянный световой поток должен обеспечи­вать получение среднего квадратического значения напряжения первой гармоники сигнала фотоумножителя, превышающего сред­нее квадратическое значение напряжения шума тока анода фото­умножителя более чем в 50 раз.
При измерениях освещают рабочую поверхность фотокатода или ее участок, размеры которого должны быть установлены в стандартах или технических условиях на фотоумножители кон­кретных типов.
2.2.3. Требования к модулятору светового потока — по ГОСТ 11612.6—83.
2.2.4. Оптический смеситель должен обеспечивать попадание модулированного и постоянного светового потока на фотокатод.
2.2.5. Требования к источнику постоянного светового потока.
Источник постоянного светового потока должен соответство­вать требованиям ГОСТ 11612.0—81, предъявляемым к источни­кам света с ненормированным составом излучения.
Источник светового потока должен обеспечивать ток анода фотоумножителя, соответствующий значению предела линейности, указанному в стандартах или технических условиях на фотоумно­жители конкретных типов.
При измерениях освещают рабочую поверхность фотокатода или ее участок, размеры которого должны быть установлены в стандартах или технических условиях на фотоумножители кон­кретных типов.
2.2.6. Требования к светонепроницаемой камере, источнику пи­тания фотоумножителя с делителем напряжения (или отдель­ным источникам питания) и вольтметру контроля режима фото­умножителя — по ГОСТ 11612.0—81.
2.2.7. Требования к амперметру — по ГОСТ 11612.0—81.
Измерения следует проводить в последних 2/з шкалы.
2.2.8. Требования к усилителю переменного напряжения.
Усилитель переменного напряжения должен быть узкополос­ным.
Средняя частота полосы пропускания должна быть равна час­тоте модуляции светового потока.
Нелинейность амплитудной характеристики усилителя при пятикратном изменении среднего квадратического значения вход­ного сигнала синусоидальной формы должна быть в пределах ±5%.
2.2.9. Вольтметр переменного тока должен обеспечивать по­
грешность отсчета показаний среднего квадратического значения напряжения первой гармоники сигнала фотоумножителя в пре­делах ±2,5 %.
2.3. Подготовка и проведение измерений
2.3.1. Устанавливают напряжение питания фотоумножителя, указанное в стандартах или технических условиях на фотоумно­жители конкретных типов.
2.3.2. Освещают рабочую поверхность (или ее участок) фото­катода таким постоянным световым потоком, чтобы значение тока анода фотоумножителя соответствовало значению предела линей­ности, заданному в стандартах или технических условиях на фо­тоумножители конкретных типов.
2.3.3. Измеряют среднее квадратическое значение напряжения, шума тока анода фотоумножителя от постоянного светового по­тока на выходе усилителя переменного напряжения.
2.3.4. Освещают фотокатод модулированным световым пото­ком, при котором среднее квадратическое напряжение первой гар­моники сигнала на выходе усилителя превышает среднее квадра­тическое напряжение шума, измеренное по п. 2.3.3 более чем в 50 раз.
2.3.5. Измеряют среднее квадратическое значение напряжения первой гармоники сигнала на выходе усилителя переменного на­пряжения.
2.3.6. Выдерживают фотокатод фотоумножителя в темноте не менее 5 мин.
2.3.7. Уменьшают постоянный световой поток, установленный по п. 2.3.2, в 2—5 раз.
2.3.8. Измеряют среднее квадратическое значение напряжения первой гармоники сигнала фотоумножителя на выходе усилителя переменного напряжения.
2.4. Обработка результатов
Нелинейность световой характеристики х в процентах следует рассчитывать по формуле
100,
где Ui — среднее квадратическое значение напряжения первой гармоники сигнала фотоумножителя на выходе усили­теля переменного напряжения при освещении фотока­тода модулированным световым потоком и ослаблен­ным постоянным световым потоком, В;
t/2— среднее квадратическое значение напряжения первой гармоники сигнала фотоумножителя на выходе усили­теля переменного напряжения при освещении фотока­тода модулированным и постоянным световым пото­ком, В.
2.5. Показатели точности измерений
Абсолютная погрешность измерения нелинейности световой характеристики фотоумножителя в статическом режиме не пре­вышает 2,5 % при установленной вероятности 0,95.
Закон распределения погрешности — нормальный.