Светодиод+ФЭУ Опции

[AndreyVN]

Кто дразнил ФЭУ светодиодом? Интересует два вопроса:

1)Качественно картина фототока совпадает с моей (рис.)?
Верхний луч - ток светодиода, нижний - выход с предусилителя на AD8056, ФЭУ EMI9750QB.
Визуально светодиод (красный) работает чуть ниже порога, регистрируемого глазом.
Обрезания выбросов отрицательной полярности пока нет, коррекции базовой линии тоже нет.
ФЭУ включен в режиме с заземленным фотокатодом и положительным питанием 700В.

2)Как оценить зависимость светового потока от тока светодиода?

[stells]

а почему у Вас сигнал на выходе предусилителя получился продифференцированным?

[Onkel]

ну дразнить фэу вряд ли стоит, но вообще-то у нормальных тренированных фэу линейный диапазон может доходить до 7-9 порядков, а у вас похоже регистрируется не сигнал светодиода, а наводка от его питания. поставьте механический прерыватель (диск с отверстиями, например), светодиод в режим рабочего тока, а световой сигнал ослабляйте нейтральными (или любыми другими , в зависимости от задачи) светофильтрами.

[AndreyVN]

а почему у Вас сигнал на выходе предусилителя получился продифференцированным?

У меня анод ФЭУ, с которого снимается сигнал, под высоким потенциалом, соответственно, стоит разделительный конденсатор, он и дифференцирует.
Я уже много раз пожалел, что связался с режимом заземленного фотокатода, копировал решение, которое применяется в спектрометрических блоках БДЭГ.

2 Onkel. Что-то я Вас не совсем понял, если регистрируется наводка по высоковольтному питанию ФЭУ, чем поможет механический чопер?
Ослабитель в виде матового оргстекла предусмотрен.

Честно говоря, я тоже не ожидал увидеть свет в виде дробового шума, поэтому задал вопрос и поэтому есть желание пересчитать ток светодиода в штука-фотоны.

[Onkel]

2 Onkel. Что-то я Вас не совсем понял, если регистрируется наводка по высоковольтному питанию ФЭУ, чем поможет механический чопер?
Ослабитель в виде матового оргстекла предусмотрен.

Честно говоря, я тоже не ожидал увидеть свет в виде дробового шума, поэтому задал вопрос и поэтому есть желание пересчитать ток светодиода в штука-фотоны.

наводка скорее всего на сигнальный провод, может и не непосредственно, через цепи делителей и пр.
Поясню- если светодиод в режиме "почти не видно", то он что угодно может высвечивать, в том числе и различный шум, ну грубо говоря относительный шум светодиода в области малых токов больше, чем в области номинального тока, не только от дробового (корень из числа фотонов) шума, но и от нестационарности процессов в гетеро - переходе. Светодиод должен быть в рабочем режиме, а ослабление нужно реализовать оптическими фильтрами.
Чоппер позволит вам полностью убрать наводку от импульсного питания светодиода. В общем так- питаете диод как положено (10 или там 50 мА, по ттд светодиода), рубите свет чоппером, ослабляете светофильтрами и смотрите сигнал с фэу. Вот в этой схеме эксперимента вы с большой вероятностью и увидите чистый отклик фэу, без наводок от питания светодиода и без шумов светодиода.

[Tanya]

работает чуть ниже порога, регистрируемого глазом.

А какая у этого ФЭУ спектральная чувствительность?
Возьмите белый светодиод для пробы.
Вы странный вопрос задали - видит ли ФЭУ свет? Нормальный видит... Для чего и создан.
Глаз в темноте через некоторое время видит отдельные кванты.
Что Вы хотели-то?

[AndreyVN]

А какая у этого ФЭУ спектральная чувствительность?
Возьмите белый светодиод для пробы.
Вы странный вопрос задали - видит ли ФЭУ свет? Нормальный видит... Для чего и создан.

Я удивлен тем, что вижу свет столь поштучно, в виде дробового шума. Красный свет действительно на краю спектральной кривой ФЭУ, но мне это и нужно было, чтобы настраивать предусилитель на малые сигналы, загрубить чувствительность всегда проще.

[Tanya]

Я удивлен тем, что вижу свет столь поштучно, в виде дробового шума. Красный свет действительно на краю спектральной кривой ФЭУ, но мне это и нужно было, чтобы настраивать предусилитель на малые сигналы, загрубить чувствительность всегда проще.

Малые сигналы регистрируют счетчиком фотонов. Что там усиливать хотели при десятках фотонов в секунду, - отдельные пики?

[Onkel]

Я удивлен тем, что вижу свет столь поштучно, в виде дробового шума. ...гда проще.

это скорее всего не дробовой шум от отдельных фотонов, а шум именно излучателя, почти стохастический. Ну грубо говоря создалась населенность - ток упал- высветились носители- освободилась зона - ток растет, ну вроде шума стабилитрона, т.е. именно шум гетероперехода (или pn перехода).

[AndreyVN]

Малые сигналы регистрируют счетчиком фотонов. Что там усиливать хотели при десятках фотонов в секунду, - отдельные пики?

Конечная цель - запустить режим счета сцинциляций от NaI(TI). Режима счета фотонов - не будет.
Грубая оценка количества фотонов от моего светодиода дала 7*10^4 штук в секунду. Ток светодиода 0.2 mA, силу света при таком токе оценил как 18 мкКд.

это скорее всего не дробовой шум от отдельных фотонов, а шум именно излучателя, почти стохастический. Ну грубо говоря создалась населенность - ток упал- высветились носители- освободилась зона - ток растет, ну вроде шума стабилитрона, т.е. именно шум гетероперехода (или pn перехода).

Уже ищу лампу накаливания! Светимость выставлю на грани порога визуальной регистрации, т.е. близкую к той, которая была.

[Onkel]

Уже ищу лампу накаливания! Светимость выставлю на грани порога визуальной регистрации, т.е. близкую к той, которая была.

с чоппером? Имхо регулировать светимость лучше светофильтрами, а не работой лампы или светодиода на грани.

[DS]

А кто мешает взять сцинтиллятор и сразу посмотреть, какой от космических мюонов будет отклик ? Только скоп нужен цифровой. И желательно все-таки брать источник с приближенной к сцинтиллятору характеристикой, синий диод, например. ФЭУ же щелочной ?

[rudy_b]

Что-то у вас не так, сигнал поностью дифференцирован и постоянной компоненты вы просто не видите. Какая временная шкала на осциллограмме?

Увеличте разделительную емкость в сотню раз.

[AndreyVN]

с чоппером? Имхо регулировать светимость лучше светофильтрами, а не работой лампы или светодиода на грани.

При чем тут чопер, нужно ведь было проверить идею о дискретном характере светимости светодиода.
Уже попробовал, не подтверждается, с лампой накаливания тоже-самое.

Что-то у вас не так, сигнал полностью дифференцирован и постоянной компоненты вы просто не видите. Какая временная шкала на осциллограмме?

Вы абсолютно правы!
Погнавшись за фронтами и коэффициентом усиления я добросовестно отфильтровал и усилил собственные шумы ФЭУ. Сигналом является только первый всплеск.
С бОльшей емкостью требуются специальные меры коррекции базовой линии. Это уже было. Помимо этого, при включении высокого всплеск проходит прямо на вход ОУ, чем больше разделительная емкость, тем больше пикофарад в цепях защиты.
Здесь сплошные компромиссы.

А кто мешает взять сцинтиллятор и сразу посмотреть, какой от космических мюонов будет отклик ? Только скоп нужен цифровой.

Это тоже уже было, не имея регулярного сигнала на входе, очень трудно понять как ведет себя предусилитель. Цифрового осциллографа - нет.

В целом, картина прояснилась! Всем спасибо, буду двигаться дальше...

[Onkel]

При чем тут чопер, нужно ведь было проверить идею о дискретном характере светимости светодиода.
Уже попробовал, не подтверждается, с лампой накаливания тоже-самое.

Чоппер тут при том, что если бы вы делали все по порядку, начиная с засветки фэу известным сигналом от лампочки с чоппером, вы бы эту ветку не начинали бы и на экране осциллографа видели бы меандр, а не то что вы видели. А уже дальше можно и светодиод, и сцинциллятор.
Светимость светодиода безусловно дискретна, как и у любого источника света, потому что свет сам дискретен - состоит из квантов.

[Tanya]

Конечная цель - запустить режим счета сцинциляций от NaI(TI). Режима счета фотонов - не будет.

Так бы сразу и сказали... Мне кажется, что Вам все-таки нужен дискримиинатор для счета (интегрирования) лавин.
Ведь попадание быстрой частицы порождает сразу (немного размазано по времени, конечно) много фотонов. Не так ли? А собственный шум ФЭУ и таким образом можно отрезать.

[AndreyVN]

Так бы сразу и сказали... Мне кажется, что Вам все-таки нужен дискримиинатор для счета (интегриррования) лавин.
Ведь попадание быстрой частицы порождает сразу (немного размазано по времени, конечно) много фотонов. Не так ли? А собственный шум ФЭУ и таким образом можно отрезать.

Да я и не против... Onkel, призывает все делать по порядку. Сейчас на повестке предусилитель с правильной постоянной времени в цепи связи с ФЭУ и правильным коэффициентом усиления.

[Tanya]

Да я и не против... Onkel, призывает все делать по порядку. Сейчас на повестке предусилитель с правильной постоянной времени в цепи связи с ФЭУ и правильным коэффициентом усиления.

Тут я вижу разные пути...
Вот один. Два интегратора со сбросом, интегрирующие поочередно достаточно короткое время, чтобы вероятность попадания за это время двух лавин была мала, но значительно превышающее время одной лавины. И относительно медленный АЦП. Тогда не нужно делать быстрые усилители. В качестве прототипа можно посмотреть пример от TI-TINA с IVC102, измеряющей интеграл интенсивности короткого лазерного импульса.
Естественно, надо выбирать время интегрирования таким, чтобы интеграл от фона был значительно меньше интеграла от лавины.

[Onkel]

Тут я вижу разные пути...
Вот один. Два интегратора со сбросом, интегрирующие поочередно достаточно короткое время, чтобы вероятность попадания за это время двух лавин была мала, но значительно превышающее время одной лавины. И относительно медленный АЦП. Тогда не нужно делать быстрые усилители. В качестве прототипа можно посмотреть пример от TI-TINA с IVC102, измеряющей интеграл интенсивности короткого лазерного импульса.
Естественно, надо выбирать время интегрирования таким, чтобы интеграл от фона был значительно меньше интеграла от лавины.

а что потом делать с этими двумя интеграторами? Никак не пойму, в чем тут сакральный смысл....Если время между лавинами (это я так понимаю событие - попадание частицы на сцинциллятор) много больше времени лавины, то зачем второй интегратор?

[Tanya]

а что потом делать с этими двумя интеграторами? Никак не пойму, в чем тут сакральный смысл....Если время между лавинами (это я так понимаю событие - попадание частицы на сцинциллятор) много больше времени лавины, то зачем второй интегратор?

А тогда медленный АЦП подойдет.Без УВХ. Пресловутая ivc не очень шустрая, к примеру. И сбрасывается не очень воспроизводимо.

[Onkel]

А тогда медленный АЦП подойдет.Без УВХ. Пресловутая ivc не очень шустрая, к примеру. И сбрасывается не очень воспроизводимо.

так а как включать -то? Вот у нас выход фэу, два интегратора, их ключ поочередно к выходу фэу подключает? И что потом с этими двумя выходами интеграторов?

[Tanya]

так а как включать -то? Вот у нас выход фэу, два интегратора, их ключ поочередно к выходу фэу подключает? И что потом с этими двумя выходами интеграторов?

ФЭУ - токовый прибор. Нагружается на конденсатор, к которому - коммутируемые ivc, выходы которых ацпируются поочередно.

[Onkel]

т.е зарядили кондер от генератора тока - фэу, ацп померял напругу и разрядил, а в это время зарядается другой кондер, который идет на 2 ацп после того, как первый свою работу сделал? Такая метода конечно возможна, но особого выигрыша в чем-либо что-то не вижу.

[Tanya]

т.е зарядили кондер от генератора тока - фэу, ацп померял напругу и разрядил, а в это время зарядается другой кондер, который идет на 2 ацп после того, как первый свою работу сделал? Такая метода конечно возможна, но особого выигрыша в чем-либо что-то не вижу.

Нет, конденсатор служит буфером, сглаживая недостаточное быстродействие усилителя, перекачивающего заряд в конденсатор
обратной связи.

[DS]

Так бы сразу и сказали... Мне кажется, что Вам все-таки нужен дискримиинатор для счета (интегрирования) лавин.
Ведь попадание быстрой частицы порождает сразу (немного размазано по времени, конечно) много фотонов. Не так ли? А собственный шум ФЭУ и таким образом можно отрезать.

Постоянная времни ~250 нс. Это совсем не сразу. И наверняка задача еще стоит амплитудный спектр построить, для определения энергии. В общем случае могут быть налагающиеся импульсы, с ними надо что-то делать - или выбрасывать, или только посчитать, или попытаться заряд для двух определить ... - В зависимости от того, для чего делается прибор.

[Tanya]

Постоянная времни ~250 нс. Это совсем не сразу. И наверняка задача еще стоит амплитудный спектр построить, для определения энергии. В общем случае могут быть налагающиеся импульсы, с ними надо что-то делать - или выбрасывать, или только посчитать, или попытаться заряд для двух определить ... - В зависимости от того, для чего делается прибор.

Вот АЦП и измерит амплитудный спектр. Если импульсы накладываются, то надо уменьшить поток. Миллионы импульсов в секунду - это перебор.

[DS]

Поток обычно нельзя уменьшить - тогда для достижения нужной чувтвительности придется ставить больше фэу, что всегда дороже более хитрой электроники.
Схему с двумя интераторами по очереди часто применяют, но обычно на ускорителязх когда более-менее предсказуемо время прихода. Хотя тут тоже можно что-нибудь изобразить, если взять постоянную интегратора больше постоянной сцинтиллятора, но уж больно сложно будет.
При таких временах, если нет сильных ограничений на питание, надо в лоб цифровать, брать производные и интегралы и получать из этого число частиц и спектр.

[ffilin]

зависимость мощности светодиода от протекающего через него тока практически линейная, единственное светодиоды достаточно медленные, если не оговоренно в PDF полоса с верху ограничена 2МГц.

не путайте светодиод и лазерный диод, у лазерного диода зависимость экспонециальная, с перегоранием при превышении определённого порога мощности и частота пропускания сотни МГц.

Второе если засветить ФЭУ, напряжение на динодах перераспределится (на последних упадёт на верхних вырос тет) и коэффициент умножения динодной системы в целом упадёт, для этого нужно ставить активные делители или ставить конденсаторы в последние каскады умножителей.

Активный делитель из себя представляет последовательно соединенные биполяные транзисторы базы котрых подключены к резисторному делителю, а эмиттеры к динодам. получается мого выходный эмиттерный повторитель. Это эквивалентно уменьшению сопротивления делителя на коэффициент передачи по току транзисторов.

[AndreyVN]

зависимость мощности светодиода от протекающего через него тока практически линейная, единственное светодиоды достаточно медленные, если не оговоренно в PDF полоса с верху ограничена 2МГц.

Вот бы связать световой выход и ток через светодиод.

[ffilin]

снимал харрактеристики светового потока от тока светодиода более 10 лет назад, для диплома. Какая линейность нужна?

[AndreyVN]

снимал харрактеристики светового потока от тока светодиода более 10 лет назад, для диплома. Какая линейность нужна?

Да без разницы, хочется оценить световые характеристики ФЭУ выпусков 70-80 годов.

[jak]

Если применять ФЭУ со сцинтиллятором, например NaI(Tl), для детектирования ионизирующих излучений, светодиод можно использовать только для проверки работоспособности ФЭУ+электроники, не более. Сигнал на выходе предусилителя от гамма-квантов - фронт около 200 нс и спад на порядок длиннее. От светодиода (обычный синий) сигнал с фронтом более 1000 нс. И плохой амплитудный спектр - хуже (шире), чем от ОСГИ Cs-137 в 2-3 раза. Почему, хз. Схема предусилителя стандартная, могу поделиться. Для спектрометрического канала далее нужно ставить схему пикового детектора и АЦП. В принципе, с МК STM32 аппаратно только ОУ-интегратор, который управляется МК.