Токовый режим работы фотоэлектронного умножителя для регистрации кинетики слабых световых сигналов

Соломонов В.И., Спирина А.В., Макарова А.С., Липчак А.И., Спирин А.В., Лисенков В.В. Токовый режим работы фотоэлектронного умножителя для регистрации кинетики слабых световых сигналов // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 12. С. 46–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-12-46-53

Solomonov V.I., Spirina A.V., Makarova A.S., Lipchak A.I., Spirin A.V., Lisenkov V.V. Current mode of photomultiplier tube operation for the detection of the kinetics of small optical signals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 12. P. 46–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-12-46-53

V. I. Solomonov, A. V. Spirina, A. S. Makarova, A. I. Lipchak, A. V. Spirin, and V. V. Lisenkov, "Current mode of photomultiplier tube operation for the detection of the kinetics of small optical signals," Journal of Optical Technology. 89(12), 728-732 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000728

Предмет исследования. Исследовалась возможность использования нелинейного токового режима работы фотоэлектронного умножителя для измерения кинетики люминесценции. Цель работы. Обосновать возможность применения нелинейного токового режима работы фотоэлектронного умножителя для определения кинетических характеристик слабых сигналов люминесценции конденсированных сред, в том числе не регистрируемых при линейном токовом режиме. Метод. Измеряется сигнал, поступающий по коаксиальному кабелю с фотоэлектронного умножителя на высокоомный (1 МОм) вход цифрового осциллографа. Этот сигнал представляет собой свёртку импульса фототока с кинетической аппаратной функцией, определяемой законом разряда ёмкости измерительной цепи фотоэлектронного умножителя. Полоса частот пропускания схемы обуславливается наименьшей частотой её элементов, а не характерным временем аппаратной функции. Восстановление истинного сигнала фототока проводится путём математической операции деконволюции цифрового массива свёртки. Для регистрации кинетики использовался метод импульсной катодолюминесценции. Основные результаты. Представлена методика измерения кинетики слабых световых сигналов в токовом режиме работы фотоэлектронного умножителя при его нагрузке на высокоомный вход цифрового осциллографа. Приводятся результаты применения этой методики для измерения кинетики импульсной катодолюминесценции примесных и собственных центров в керамических и монокристаллических образцах иттрий-алюминиевого граната. Показано, что при экспоненциальном законе спада люминесценции характерные времена затухания могут быть найдены напрямую при аппроксимации кривых свёртки, то есть без проведения операции деконволюции. Практическая значимость. Предложенная методика регистрации характерных времён кинетики люминесценции позволяет проводить полноценный качественный люминесцентный анализ, который может быть использован в различных отраслях народного хозяйства.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 20-08-00018.