JPH0814508B2 - Weak light measurement device with mode switching function - Google Patents

Weak light measurement device with mode switching function

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JPH0814508B2
JPH0814508B2 JP32325087A JP32325087A JPH0814508B2 JP H0814508 B2 JPH0814508 B2 JP H0814508B2 JP 32325087 A JP32325087 A JP 32325087A JP 32325087 A JP32325087 A JP 32325087A JP H0814508 B2 JPH0814508 B2 JP H0814508B2
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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログモードとカウンティングモードとを
自動的に切り換えて微弱光を測定するモード切り換え機
能を備えた微弱光測定装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a weak light measuring device having a mode switching function of automatically switching between an analog mode and a counting mode to measure weak light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図にイメージインテンシファイヤと自己走査型リ
ニアイメージセンサであるPCD(Plasuma-Coupled Devic
e)、高圧電源、及び駆動回路を内蔵した従来の高感度
マルチチェンネル光検出器(Intensified Multichannel
Detector、以下IMDと言う)を示す。図中、101は分光
器、103はIMD、105はイメージインテンシファイヤ、107
は光電面、109はメッシュ電極、111、113は集束電極、1
15はマイクロチャンネルプレート(MCP)、117は螢光
面、119は高圧電源、121はファイバープレート、123はP
CD、125はPCD駆動回路、127は積分回路、129は増幅器で
ある。
Figure 7 shows the image intensifier and PCD (Plasuma-Coupled Devic) which is a self-scanning linear image sensor.
e), conventional high-sensitivity multi-channel photodetector (Intensified Multichannel) with built-in high voltage power supply and drive circuit
Detector, hereafter referred to as IMD). In the figure, 101 is a spectroscope, 103 is an IMD, 105 is an image intensifier, 107
Is a photocathode, 109 is a mesh electrode, 111 and 113 are focusing electrodes, 1
15 is a micro channel plate (MCP), 117 is a fluorescent surface, 119 is a high voltage power supply, 121 is a fiber plate, 123 is P
CD, 125 is a PCD driving circuit, 127 is an integrating circuit, and 129 is an amplifier.

図において、分光器101で分光された微弱スペクトル
像はイメージインテンシファイヤ105の光電面107に入射
し、光電子に変換されてメッシュ電極109で加速され、
集束電極111、113は介してMCP115の入力面へ結像され、
MCP115の内部を通過するときに数千倍以上に増倍されて
螢光面117に衝突し再び光学像に変換され、その結果入
射光は数万倍に増強される。増強されたスペクトル像
は、ファイバープレート121により高効率でPCD123へ導
かれ、波長方向に512または1024チャンネルの独立した
時系列の電気信号として出力される。
In the figure, the weak spectrum image dispersed by the spectroscope 101 enters the photocathode 107 of the image intensifier 105, is converted into photoelectrons, and is accelerated by the mesh electrode 109,
The focusing electrodes 111 and 113 are imaged on the input surface of the MCP 115 via
When passing through the inside of the MCP 115, it is multiplied by several thousand times or more, collides with the fluorescent surface 117 and is converted into an optical image again, and as a result, the incident light is enhanced by tens of thousands of times. The enhanced spectral image is guided to the PCD 123 with high efficiency by the fiber plate 121, and is output as an independent time-series electric signal of 512 or 1024 channels in the wavelength direction.

PCDはマスタークロックCLKと、これに同期したスター
トパルスにより駆動され、出力信号は1チャンネル当た
り4CLKの転送速度で、かつスタートパルスの周期でビデ
オ出力として読み出される。そして読み出し周期の間は
信号が積分されるので光の分光スペクトルのような微弱
光像の読み出しが可能となる。
The PCD is driven by the master clock CLK and a start pulse synchronized with the master clock CLK, and the output signal is read out as a video output at a transfer rate of 4 CLK per channel and at a cycle of the start pulse. Since the signals are integrated during the read cycle, a weak light image such as a light spectrum can be read.

〔発明が解決すべき問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような従来のIMDにおいては、イメージインテン
シファイヤがMCPを1枚しか持っていないために光増強
度が数万倍しかなく、従って入力光が微弱になるとPCD
に送り込む光が弱くなり、そのためPCD側では積分時間
を長くしてこの信号を取り出さなければならない。しか
し、積分時間を長くするとPCD自体から発生するリーク
電流により信号が埋もれてしまうため、少しでもゲイン
を上げて積分時間を短くしたりしているが、熟練度が必
要となり、操作性に欠けるという問題があった。
In such a conventional IMD, since the image intensifier has only one MCP, the light intensity is only tens of thousands of times, and therefore the PCD becomes weak when the input light becomes weak.
The light sent to is weakened, so the integration time must be lengthened on the PCD side to extract this signal. However, if the integration time is lengthened, the signal will be buried by the leakage current generated from the PCD itself, so although the gain is increased to shorten the integration time, skill is required and operability is lacking. There was a problem.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、光増強
度を大きくして積分時間を短く設定でき、リーク電流の
影響をなくすと共に、光増強度を大きくしたことに伴う
電荷の飽和現象を利用してカウンティングモードでの測
定を行うと共に、アナログモードとカウンティングモー
ドとを自動的に切り換えることができるようにしたモー
ド切り換え機能を備えた微弱光測定装置を提供すること
を目的とする。
The present invention is for solving the above-mentioned problems, and it is possible to set the integration time short by increasing the light enhancement level, eliminate the influence of leak current, and reduce the charge saturation phenomenon associated with the increase in the light enhancement level. It is an object of the present invention to provide a weak light measurement device equipped with a mode switching function capable of automatically performing switching between an analog mode and a counting mode while performing a measurement in a counting mode by utilizing it.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのために本発明は、光電陰極と、光電陰極から放出
された電子による電子像を結像する電子光学系と、光電
子を二次元的な位置を維持して増倍する二次電子増倍器
と、増倍された電子を検出する検出素子アレイとを有す
る電子管により光測定を行う装置において、電子管の駆
動電圧を制御する制御手段を備え、該制御手段は、検出
素子アレイの最大出力チャンネルの出力が飽和値の所定
割合になるように二次電子増倍器駆動電圧を制御してア
ナログモードとすると共に、アナログモードにおいて二
次電子増倍器駆動電圧が所定値以上のとき二次電子増倍
器を飽和させるように駆動電圧を設定してカウンティン
グモードに切り換え、カウンティングモードにおいて検
出素子アレイの最大出力チェンネルの出力が所定値以上
となるイベントが所定割合以上のときアナログモードに
切り替えることを特徴とする。
To this end, the present invention provides a photocathode, an electron optical system that forms an electron image of electrons emitted from the photocathode, and a secondary electron multiplier that multiplies photoelectrons while maintaining a two-dimensional position. In an apparatus for performing optical measurement by an electron tube having a detection element array for detecting multiplied electrons, the control means is provided with a control means for controlling a driving voltage of the electron tube, and the control means outputs the maximum output channel of the detection element array. The secondary electron multiplier drive voltage is controlled so that becomes a predetermined ratio of the saturation value to enter the analog mode, and in the analog mode, when the secondary electron multiplier drive voltage is equal to or higher than the predetermined value, the secondary electron multiplier There is an event that the output of the maximum output channel of the detector array exceeds a specified value in the counting mode by setting the drive voltage to saturate the detector and switching to the counting mode. And it switches the analog mode when the above ratio.

〔作用〕[Action]

本発明は、ゲインの大きい二次電子増倍器を有する高
感度マルチチャンネル光検出器を使用し、入射光量が大
きい場合は検出素子アレイの最大出力チャンネルの出力
を飽和値の80%程度になるように二次電子増倍器の駆動
電圧を制御してアナログモードによる測定を行い、アナ
ログモードにおいて二次電子増倍器駆動電圧が所定値以
上であることを条件に二次電子増倍器駆動電圧を大きい
値に設定し、飽和させてカウンティングモードによる測
定に切り換え、カウンティングモードにおいて、検出素
子アレイの最大出力チャンネルの出力が所定値以上とな
るイベントが所定割合以上のときアナログモードに切り
換えて微弱光の自動測定を行うことが可能となる。
The present invention uses a high-sensitivity multi-channel photodetector having a secondary electron multiplier with a large gain, and when the amount of incident light is large, the output of the maximum output channel of the detector array becomes about 80% of the saturation value. The secondary electron multiplier drive voltage is controlled as described above to perform measurement in the analog mode, and the secondary electron multiplier drive is performed on condition that the secondary electron multiplier drive voltage is equal to or higher than a predetermined value in the analog mode. Set the voltage to a high value, saturate it, and switch to measurement in counting mode. In counting mode, when the output of the maximum output channel of the detector array exceeds a specified value, the event is switched to analog mode and weak It becomes possible to perform automatic measurement of light.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明によるモード切り換え機能を備えた微
弱光測定装置の一実施例の構成を示すブロック図、第2
図は本発明で使用するイメージインテンシファイヤの一
実施例の一部構成と、アナログモード時とカウンティン
グモード時の駆動電圧を示す図である。図中、11はIM
D、13は電源、15は増幅器、17はサンプルホールド回
路、19はスイッチ回路、21は制御回路、23はA/D変換
器、25は比較器、27はCTカウンタ、29はCFカウンタ、31
はカソード、33はメッシュ電極、35は集束電極、37はMC
P、39はスクリーン電極、41はカソード用電源、43はMCP
用電源、45はスクリーン用電源である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a weak light measuring device having a mode switching function according to the present invention, and FIG.
The figure is a diagram showing a part of the configuration of an embodiment of the image intensifier used in the present invention and the drive voltage in the analog mode and the counting mode. In the figure, 11 is IM
D, 13 is a power supply, 15 is an amplifier, 17 is a sample hold circuit, 19 is a switch circuit, 21 is a control circuit, 23 is an A / D converter, 25 is a comparator, 27 is a CT counter, 29 is a CF counter, 31
Is a cathode, 33 is a mesh electrode, 35 is a focusing electrode, and 37 is a MC
P, 39 are screen electrodes, 41 is cathode power supply, 43 is MCP
And 45 is a screen power supply.

本実施例におけるIMD11は、第7図のIMD103と同様の
構成であるが、第2図に示すようにMCP2枚を有するイメ
ージインテンシファイヤを使用し、ゲインを106まで上
げるようにしている点が異なっている。このようにする
と、従来のイメージインテンシファイヤを使用したIMD
に比して最大100倍も明るく光らせることが可能とな
り、その分積分時間を短くしてリーク電流の影響を少な
くすることができる。
The IMD 11 in this embodiment has the same structure as the IMD 103 in FIG. 7, but as shown in FIG. 2, an image intensifier having two MCPs is used to increase the gain up to 10 6 . Are different. This way IMDs using traditional image intensifiers
It is possible to illuminate up to 100 times brighter than the above, and it is possible to reduce the influence of leak current by shortening the integration time accordingly.

ところで、MCP1枚の場合、ゲインは高々104程度しか
上げることができないが、入出力特性は直線性が保たれ
ており、MCPの一つのチャンネルに1個の電子が入れば1
04個が出力され、10個の電子が入れば105個が出力され
るのに対し、ゲインを106まで上げた場合、MCPは飽和状
態となってしまい、一つのチャンネルに1個の電子が入
っても、2個の電子が入っても出力は106個の電子とい
うようにチャージ量が揃ってしまい、しかもそれが回復
するのに数10msecの時間を必要とする。
By the way, in the case of one MCP, the gain can be increased up to about 10 4 at most, but the linearity of the input / output characteristics is maintained, and if one electron enters one channel of the MCP, it becomes 1
While 0 4 is output and 10 electrons are input, 10 5 is output, whereas when the gain is increased to 10 6 , the MCP becomes saturated and one is output to one channel. Even if an electron enters, even if two electrons enter, the output will be 10 6 electrons and the charge amount will be uniform, and it will take several tens of milliseconds to recover.

そこで本発明は光量が比較的多い場合には、第2図
(イ)に示すようにMCPの駆動電圧を、例えば1〜1.5KV
と小さい値に設定し、ゲインを下げて電流値として入射
光量を測定し(アナログモード)、光が少ない場合に
は、第2図(ロ)に示すようにMCPの駆動電圧を、例え
ば1.9KVと大きい値に設定してゲインを上げ、飽和状態
にして光子が入射したか否かを検出する(カウンティン
グモード)ようにしたものである。
Therefore, in the present invention, when the amount of light is relatively large, the driving voltage of the MCP is set to, for example, 1 to 1.5 KV as shown in FIG.
Set the value to a small value and decrease the gain to measure the incident light amount as a current value (analog mode). If the light is low, set the MCP drive voltage to, for example, 1.9KV as shown in Fig. 2 (b). Is set to a large value and the gain is increased to a saturated state to detect whether or not a photon is incident (counting mode).

第1図において、IMD11のPCD検出出力は、増幅器15で
増幅され、サンプルホールド回路17でサンプルホールド
され、例えばCPUを内蔵した制御回路21に読み込まれ
る。制御回路21は読み込んだ値により電源13を制御して
IMD11の増強度を制御する。この場合、後述するようにP
CD検出電圧が飽和値に対して所定割合、例えば80%のよ
うな適正値になるようにフィードバック制御を行う。ま
た制御回路21は読み込んだ値により入射光量が多く、ア
ナログモードによる測定が適切か、或いは入射光量が少
なく、カウンティングモードによる測定が適切か否か判
断し、スイッチ回路19を切り換える。アナログモードに
おいてはIMD出力をA/D変換器23に加えてA/D変換し、図
示しない電流計、或いは記録計等で表示または記録す
る。またカウンティングモードでは比較器25でPCD出力
と設定値とを比較し、PCD出力が設定値より小さければC
Tカウンタ27でカウントし、PCD出力が設定値より大きけ
ればCFカウンタ29でカウントし、これらの値が制御回路
21に読み込まれ、後述するように両者の和に対するCTカ
ウンタの値の比が求められ、この比の値によりアナログ
モードに切り換えるか否かの判断を行う。
In FIG. 1, the PCD detection output of the IMD 11 is amplified by the amplifier 15, sample-held by the sample-hold circuit 17, and read into the control circuit 21 including a CPU, for example. The control circuit 21 controls the power supply 13 according to the read value.
Controls IMD11 gain. In this case, P
Feedback control is performed so that the CD detection voltage becomes a predetermined ratio with respect to the saturation value, for example, an appropriate value such as 80%. The control circuit 21 determines whether the amount of incident light is large and the measurement in the analog mode is appropriate or the amount of incident light is small and the measurement in the counting mode is appropriate based on the read value, and switches the switch circuit 19. In the analog mode, the IMD output is A / D converted in addition to the A / D converter 23 and displayed or recorded by an ammeter, a recorder or the like not shown. Also, in counting mode, the comparator 25 compares the PCD output with the set value, and if the PCD output is smaller than the set value, C
The T counter 27 counts, and if the PCD output is larger than the set value, the CF counter 29 counts these values, and these values
The value is read in 21 and the ratio of the value of the CT counter to the sum of the two is calculated as will be described later. Based on the value of this ratio, it is determined whether or not to switch to the analog mode.

次に、アナログモードとカウンティングモードとの切
り換えについて説明する。
Next, switching between the analog mode and the counting mode will be described.

第3図は入射光量とIMD出力の関係を示す図で、特性
Aはチャンネルプレート電圧Vmcp=1.0KV、スクリーン
電圧Vs=4KV、積分時間Texp=10msの場合を示し、Vmc
p、Vsを低く設定して光増強度を小さくし、Texpを最小
に設定して一番強い光に対応できるようにした状態で、
最大1.15×107pe(ホトエレクトロン)/secまで出力電
圧の入射光量に対する直線性が保たれる。また特性Bは
Vmcp=1.4KV、Vs=5KV、Texp=10msの場合を、特性Cは
Vmcp=1.4KV、Vs=5KV、Texp=100msの場合を示してい
る。特性Cの場合は、入射光が少ない場合で、Vmcpは特
性Aの場合よりは大きいが飽和する値より小さく設定
し、露光時間を長くして入射光を積分する時間を増やし
ている。
Fig. 3 shows the relationship between the amount of incident light and the IMD output. Characteristic A shows the case where the channel plate voltage Vmcp = 1.0KV, the screen voltage Vs = 4KV, and the integration time Texp = 10ms.
With p and Vs set low to reduce the light intensity, and Texp set to the minimum so that it can handle the strongest light,
The linearity of the output voltage with respect to the incident light quantity is maintained up to 1.15 × 10 7 pe (photoelectrons) / sec. Characteristic B is
Characteristic C is when Vmcp = 1.4KV, Vs = 5KV, Texp = 10ms
The case where Vmcp = 1.4 KV, Vs = 5 KV, and Texp = 100 ms is shown. In the case of the characteristic C, when the incident light is small, Vmcp is set to be larger than that of the characteristic A but smaller than the saturation value, and the exposure time is lengthened to increase the time for integrating the incident light.

また10pe/secでは、Vmcpを2KVとしてMCPを飽和状態で
駆動している。入射光量1pe/secに対するIMDとVmcpとの
関係は第4図のようであり、例えば1.9KV以上であれば
飽和する。このときVsは飽和値との関係で設定し、また
この状態では1個ホトンが入っても飽和するので、積分
時間は最小にしておく。
At 10pe / sec, MCP is driven in a saturated state with Vmcp set to 2KV. The relationship between IMD and Vmcp with respect to the incident light amount of 1 pe / sec is as shown in FIG. 4, and is saturated if it is 1.9 KV or more, for example. At this time, Vs is set in relation to the saturation value, and in this state, even if one photon enters, it is saturated, so the integration time is set to the minimum.

この特性A〜Cの直線性を利用して入射光量を測定で
きる範囲がアナログモード領域であり、PCDで検出され
るIMD出力が、例えば飽和値の80%となるような最も直
線性のよいところにVmcpが設定される。この場合、Vsは
MCPに負担をかけないように最大に設定される。この状
態で入射光量が減少すると、制御回路21はPCD検出電圧
が飽和値の80%を維持するようにVmcpの値を増加させる
ことになる。従って、入射光とVmcpとには入射光が弱く
なるとVmcpが上がるという関係になるので、逆にVmcpよ
り入射光がどのくらいかを判別することが可能となる。
そこで、あらかじめ入射光とVmcpの関係を測定してお
き、PCDのピークチャンネルのMCPの入射電子数が10pe/s
ecになるVmcpを求めておけばVmcpの値をモニターするこ
とによりアナログモードからカウンティングモードへの
切り換えの判定を行うことができる。
The range in which the amount of incident light can be measured using the linearity of these characteristics A to C is the analog mode region, and the IMD output detected by the PCD has the best linearity, for example, 80% of the saturation value. Is set to Vmcp. In this case, Vs is
It is set to the maximum so as not to burden the MCP. When the amount of incident light decreases in this state, the control circuit 21 increases the value of Vmcp so that the PCD detection voltage maintains 80% of the saturation value. Therefore, since the incident light and Vmcp have a relationship that Vmcp increases when the incident light becomes weaker, it is possible to determine how much the incident light is from Vmcp.
Therefore, the relationship between the incident light and Vmcp was measured in advance, and the number of incident electrons in the MCP of the PCD peak channel was 10 pe / s.
If Vmcp that becomes ec is obtained, the switching from the analog mode to the counting mode can be determined by monitoring the value of Vmcp.

また、10pe/sec以下では、前述したようにVsは飽和電
圧との関係で調整して設定し、積分時間は、ホトンが1
個入射しても飽和する状態であるので、これが長いと何
を検出したのか分からなくなるので最小の10msecとす
る。そして、積分時間を10msecとした場合、PCDの1回
の走査でホトンを検出する確率は0。1以下であり、PC
Dの1つのチャンネルにおける入射頻度に対する出力電
圧(チャージ量)は第5図に実線として示すようなシン
グルホトン分布を示す。光が増えてくるとPCDの1つの
チャンネルに対応したチャンネルプレートの複数のチャ
ンネルにホトンが入射し、第5図に破線で示すダブルホ
トン分布を生じる。したがって、PCDの検出出力とPCD飽
和レベルまたはPCD飽和レベルよりすこし低い設定レベ
ルとを比較し、これらのレベルを越える割合がどのくら
いかによりダブルホトン分布がどのくらい生じたか、即
ち光が増えてきたか否かを判定することができる。な
お、カウンティングモードではダブルホトン分布が検出
された場合はこのデータは採用しない。
At 10 pe / sec or less, Vs is adjusted and set in relation to the saturation voltage as described above, and the integration time is 1
Since it is in a saturated state even when it is individually incident, if it is long, it will not be known what was detected, so the minimum is 10 msec. When the integration time is 10 msec, the probability of detecting photons in one scan of PCD is 0.1 or less,
The output voltage (charge amount) with respect to the incident frequency in one channel of D shows a single photon distribution as shown by the solid line in FIG. When the amount of light increases, photons are incident on the channels of the channel plate corresponding to one channel of the PCD, and the double photon distribution shown by the broken line in FIG. 5 is generated. Therefore, compare the detection output of the PCD with the PCD saturation level or a setting level slightly lower than the PCD saturation level to determine how much the double photon distribution has occurred, that is, whether the light has increased or not depending on the ratio exceeding these levels. Can be determined. In the counting mode, this data is not used when the double photon distribution is detected.

次に、第6図(イ)によりアナログモードからカウン
ティングモードへの切り換え動作について説明する。
Next, the switching operation from the analog mode to the counting mode will be described with reference to FIG.

第6図(イ)において、まずMCPの負担を少なくし、
直線性をよくするためにスクリーン電圧Vsを最大(例え
ば6KV)に設定する(ステップ)。次にPCDのピークチ
ャンネルの出力電圧を検出し、この値が、例えば飽和値
の80%になっているか否か判断し(ステップ、)、
80%になっていなければチャンネルプレート電圧Vmcpを
制御して適正出力が得られるようにする(ステップ
)。PCD出力が飽和値の80%になっている状態で、チ
ャンネルプレート電圧Vmcpがあらかじめ求めた設定値よ
り大きいか否かみて(ステップ)、大きければ入射量
が10pe/sec以下と判断してカウンティングモードへ切り
換え、小さければステップに戻ってVmcpを変えてIMD
のゲインコントロールを行う。
In Fig. 6 (a), first reduce the load on the MCP,
The screen voltage Vs is set to the maximum (for example, 6 KV) to improve the linearity (step). Next, the output voltage of the peak channel of the PCD is detected, and it is judged whether this value is, for example, 80% of the saturation value (step,),
If it is not 80%, control the channel plate voltage Vmcp so that an appropriate output is obtained (step). While the PCD output is at 80% of the saturation value, check if the channel plate voltage Vmcp is larger than the preset value (step), and if it is larger, judge that the incident amount is 10 pe / sec or less and count mode Switch to, if it is smaller, go back to step and change Vmcp and IMD
Gain control of.

次に第6図(ロ)によりカウンティングモードからア
ナログモードへの切り換えについて説明する。
Next, switching from the counting mode to the analog mode will be described with reference to FIG.

まず、飽和領域とするためにVmcpを最大、VsとTexpを
最小に設定し(ステップ)、ピークチャンネルPCD出
力を検出する(ステップ)。そしてPCD出力が設置電
圧より大きければダブルホトン分布であるとしてCFカウ
ンタで計数し(ステップ)、PCD出力が設定電圧より
小さければシングルホトン分布としてCTカウンタで計数
し(ステップ)、これらの計数値の和に対するCTカウ
ンタの計数値の比率を算出し(ステップ)、これが例
えば0.5より小であればダブルホトン分布の割合が50%
を越え、光が多くなった状態であるとしてアナログモー
ドに切り換え、また0.5より大きければ、ステップに
戻る。なお、上記説明ではアナログモードにおけるIMD
のゲインコントロールをVmcpを変えて行う例について説
明したが、積分時間Texpも可変にしてコントロールして
もよい。
First, Vmcp is set to the maximum and Vs and Texp are set to the minimum to set the saturation region (step), and the peak channel PCD output is detected (step). If the PCD output is larger than the installation voltage, it is counted as a double photon distribution by the CF counter (step), and if the PCD output is smaller than the set voltage, it is counted as a single photon distribution by the CT counter (step) and the sum of these count values is calculated. Calculate the ratio of the count value of the CT counter to (step). If this is less than 0.5, the ratio of the double photon distribution is 50%.
If it is above 0.5, the mode is switched to analog mode, assuming that the light level is high, and if it is greater than 0.5, the process returns to step. In the above description, IMD in analog mode
Although the example in which the gain control is performed by changing Vmcp has been described, the integration time Texp may be variable and controlled.

また上記実施例ではMCPを2枚とした場合について説
明したが、要はゲインが従来のMCP1枚の場合に比して2
桁以上大きければよいのでMCPの枚数を限定する必要が
なく、また検出素子もPCD素子に限らずCCD等他の光学
的、或いは電子的検出素子アレイでもよい。ただし、電
子的に検出するものの場合にはその検出部が電子管内に
封入されるようにすればよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the number of MCPs is two has been described, but the point is that the gain is 2 as compared with the case of one conventional MCP.
It is not necessary to limit the number of MCPs as long as it is larger than a digit, and the detection element is not limited to the PCD element, and other optical or electronic detection element array such as CCD may be used. However, in the case of electronic detection, the detection unit may be enclosed in the electron tube.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、光増強度を大きくして
積分時間を短く設定でき、リーク電流の影響をなくすと
共に、光増強度を大きくしたことに伴う電荷の飽和現象
を利用してカウンティングモードでの測定を行うと共
に、アナログモードとカウンティングモードとを自動的
に切り換えて微弱光の測定を簡便に行うことが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the photointensity can be increased and the integration time can be set to be short, the influence of the leakage current can be eliminated, and the charge saturation phenomenon associated with the increase in the photointensity can be used for counting. It becomes possible to perform the measurement in the mode and automatically switch the analog mode and the counting mode to easily measure the weak light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるモード切り換え機能を備えた微弱
光測定装置の構成を示すブロック図、第2図はイメージ
インテンシファイヤの一部構成と、アナログモード時と
カウンティングモード時の駆動電圧を示す図、第3図は
入射光量とIMD出力との関係を示す図、第4図は1pe/sec
の入射光量に対するIMD出力とVmcpの関係を示す図、第
5図は入射頻度とチャージ量との関係を示す図、第6図
はアナログモードとカウンティングモードの切り換え動
作を説明するための図、第7図は従来のIMDの構成を示
す図である。 11……IMD、13……電源、15……増幅器、17……サンプ
ルホールド回路、19……スイッチ回路、21……制御回
路、23……A/D変換器、25……比較器、27……CTカウン
タ、29……CFカウンタ、31……カソード、33……メッシ
ュ電極、35……集束電極、37……MCP、39……スクリー
ン電極、41……カソード用電源、43……MCP用電源、45
……スクリーン用電源。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a weak light measuring device having a mode switching function according to the present invention, and FIG. 2 shows a partial configuration of an image intensifier and driving voltages in an analog mode and a counting mode. Figures and 3 show the relationship between the amount of incident light and IMD output, and Figure 4 shows 1pe / sec.
Shows the relationship between the IMD output and Vmcp with respect to the incident light amount, FIG. 5 shows the relationship between the incident frequency and the charge amount, FIG. 6 shows the switching operation between the analog mode and the counting mode, FIG. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional IMD. 11 …… IMD, 13 …… Power supply, 15 …… Amplifier, 17 …… Sample hold circuit, 19 …… Switch circuit, 21 …… Control circuit, 23 …… A / D converter, 25 …… Comparator, 27 ...... CT counter, 29 …… CF counter, 31 …… cathode, 33 …… mesh electrode, 35 …… focusing electrode, 37 …… MCP, 39 …… screen electrode, 41 …… cathode power supply, 43 …… MCP For power, 45
…… Screen power supply.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光電陰極と、光電陰極から放出された電子
による電子像を結像する電子光学系と、光電子を二次元
的な位置を維持して増倍する二次電子増倍器と、増倍さ
れた電子を検出する検出素子アレイとを有する電子管に
より光測定を行う装置において、電子管の駆動電圧を制
御する制御手段を備え、該制御手段は、検出素子アレイ
の最大出力チャンネルの出力が飽和値の所定割合になる
ように二次電子増倍器駆動電圧を制御してアナログモー
ドとすると共に、アナログモードにおいて二次電子増倍
器駆動電圧が所定値以上のとき二次電子増倍器を飽和さ
せるように駆動電圧を設定してカウンティングモードに
切り換え、カウンティングモードにおいて検出素子アレ
イの最大出力チャンネルの出力が所定値以上となるイベ
ントが所定割合以上のときアナログモードに切り替える
ことを特徴とするモード切り換え機能を備えた微弱光測
定装置。
1. A photocathode, an electron optical system for forming an electron image by electrons emitted from the photocathode, a secondary electron multiplier for multiplying photoelectrons while maintaining a two-dimensional position. In an apparatus for performing optical measurement by an electron tube having a detection element array for detecting multiplied electrons, a control means for controlling a driving voltage of the electron tube is provided, and the control means controls the output of the maximum output channel of the detection element array. The secondary electron multiplier drive voltage is controlled so that it becomes a predetermined ratio of the saturation value to enter the analog mode, and when the secondary electron multiplier drive voltage is equal to or higher than the predetermined value in the analog mode, the secondary electron multiplier The drive voltage is set to saturate the sensor, and the mode is switched to the counting mode. Weak light measuring apparatus equipped with a mode switching function, characterized in that to switch to analog mode when.
【請求項2】検出素子アレイは電子検出素子アレイまた
は光検出素子アレイである特許請求の範囲第1項記載の
モード切り換え機能を備えた微弱光測定装置。
2. The weak light measuring device having a mode switching function according to claim 1, wherein the detecting element array is an electronic detecting element array or a photodetecting element array.
JP32325087A 1987-12-21 1987-12-21 Weak light measurement device with mode switching function Expired - Fee Related JPH0814508B2 (en)

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