Осциллографическое измерение ФЭУ в режиме счета фотонов

У меня есть установка, как показано ниже: источник постоянного тока 15 В, подключенный к источнику высокого напряжения (ВН) 1500 В, подключенному к фотоумножителю Hamamatsu, R1-R3 - резисторы, встроенные в разъем ФЭУ (на самом деле их 10 и несколько конденсаторов.. .). R4 — сопротивление нагрузки для преобразования тока ФЭУ в напряжение. Меряю напряжение осциллографом. Осциллограф питается от разделительного трансформатора. Входное постоянное напряжение также питается от блока питания с трансформатором, поэтому заземление должно быть изолировано.

Моя проблема показана ниже на изображениях: если я подключаю щупы осциллографа в одной полярности, я получаю ожидаемый результат (импульсы фотонного возбуждения), изображение 1. Но если я меняю полярность, я получаю странные пульсации на 13 кГц, изображение 2. Я думаю, что это пульсация от источника питания ВН. Но я не понимаю, зачем я это измеряю. Если я изменю полярность зонда, я ожидаю только изменения полярности измеряемого сигнала (пики вверх, а не вниз).

Меня больше всего это озадачивает: то же самое, когда я использую батареи на 15 В постоянного тока вместо регулируемого источника питания.

Почему я получаю эти результаты? Я хочу посчитать импульсы, но кажется, что когда я пытаюсь сделать это с АЦП и Arduino, питающимися от USB, я считаю только пульсации или какой-то подобный шум, а не пики. Это проблема с некоторыми контурами заземления? Как я могу этого избежать? Использование инструментального усилителя с R4 в цепи отрицательной обратной связи, но с аналогичным результатом.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Что произойдет, если вы поместите изолирующий трансформатор на стороне источника питания?
Хороший вопрос, забыл упомянуть: когда я использую батареи вместо источника питания 15 В постоянного тока, то же самое. Вот что меня больше всего озадачивает.

Ответы (2)

Я не уверен, какова ваша пульсация 13 кГц, но она больше похожа на пульсацию источника питания, чем на контур заземления. Если ваше питание высокого напряжения является положительным, то «земля» ФЭУ будет пульсирующей. Плавающий заземляющий провод на вашем прицеле, по-видимому, имеет большую паразитную емкость, так как он идет к шасси и повсюду внутри. Когда заземляющий вывод подключен к заземлению ФЭУ, на аноде не так много емкости, но когда заземляющий вывод находится на аноде, появляется большая часть емкости для зарядки и разрядки с пульсациями. Это мое предположение.

В общем, при работе с импульсами вам нужен «дискриминатор импульсов», который позволяет вам устанавливать условия для высоты, длины и т. д. интересующих вас импульсов. Поскольку вы считаете импульсы, вы, вероятно, не Не нужно ничего необычного, подойдет простой компаратор, но он должен иметь достаточный отрицательный входной диапазон. Вы можете построить простой с помощью операционного усилителя, но вы можете получить готовые более быстрые и с выходом логического уровня. В качестве альтернативы вы можете использовать топологию инвертирующего усилителя для инвертирования сигнала, но вам все равно потребуется отрицательный входной диапазон и достаточно широкая полоса пропускания для пропускания импульсных сигналов.

Редактировать: Еще одна вещь, разве максимальное напряжение на R1166 не 1250 В?

Спасибо за комментарий. К напряжению R1166: да, нашел в характеристиках, что оно 1250В. Но я разобрал два из них из какого-то медицинского устройства, уже подключенного к источнику постоянного тока 1500 В. У меня нет опыта работы с ПМТ. Это большая проблема?
Вероятно, это не имеет большого значения. Производительность будет отличаться от спецификации, но вас это, вероятно, не волнует.
Почему If your HV supply is a positive supply, then the PMT 'ground' is going to be ripple-y? Есть ли преимущества у отрицательного HVPS?
@Pana, как правило, HV изготавливается с помощью трансформатора обратного хода или конденсаторного умножителя, а может быть, и того, и другого. Так что на «горячем» конце будет пульсация. Поскольку электроны хотят стать более положительными, если вы используете источник питания +HV с ФЭУ, он будет соединен с заземлением питания с первым динодом, а +HV с «землей» ФЭУ. Таким образом, использование пульсирующего источника питания в качестве опорного напряжения заземления не является идеальным.

Ну, вы не можете подать 15 В постоянного тока через трансформатор и получить 1500 В на выходе. Я предполагаю, что в вашем источнике высокого напряжения есть осциллятор и высоковольтная секция Кокрофта-Уолтона. Это может быть источником вашего сигнала 12 кГц. Не видя вашей установки, должно быть какое-то заземление/общее соединение между прицелом и ФЭУ.

Кстати, я бы уменьшил R4 до 50 или 100 Ом ... тогда ваши импульсы ~ 50 мкс превратятся в импульсы ~ 50 нс, и у вас будет гораздо более высокая максимальная скорость счета.

Конечно, в источнике высокого напряжения есть не только трансформатор, я просто не нашел лучшей схемы :-) Номиналы резисторов даны E974-13. Я еще не экспериментировал с номиналами резисторов. У меня есть комплект ФЭУ (Hamamatsu R1166-05) и панелька. Спасибо за точку.
Даже если есть какая-то общая точка (а ее не должно быть, 15 В постоянного тока от трансформаторного блока питания, а осциллограф также питается от разделительного трансформатора), как я могу измерять с другой полярностью?
Вы можете позвонить (и соединиться) с одной точкой заземления. Подключить мой 'sc
Комментарий к R4: его цель обычно состоит в том, чтобы предотвратить зарядку анода до высокого напряжения, которое может быть вредным для человека и электроники (хотя больше для электроники, емкость низкая). Хорошей идеей будет поставить 50 Ом на выходную линию, использовать кабель на 50 Ом, а также перевести прицел в режим 50 Ом. Таким образом, нагрузка составляет 100 Ом, и вы измеряете только половину выходного напряжения, но это первый шаг к согласованию импедансов. Когда-то я работал с ФЭУ и импульсами длительностью 1 нс. Это очень помогло улучшить сигнал.
Осциллографическое измерение ФЭУ в режиме счета фотонов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v