Стробирование ФЭУ-130 Опции

[KV99]

Приветствую всех.

Довольно длительное время пытаюсь осуществить стробирование, только ничего не получается Помогите пожалуйста.

Дано ФЭУ-130 работающее в счетном режиме в составе Лидара. В начале зондирования присутствует засветка (около 10мкС), от которой нужно избавится, понизив чувствительность ФЭУ. На катод ФЭУ подается +2100В. На анод соответственно минус.



Я уже собрал устройство включающее два высоковольтных быстродействующих ключа на MOSFET, один из которых подает -150В на катод, а другой +150В на первый динод. Идея в том, что должно возникнуть отклонение, которое не даст возникнуть лавине электронов. Судя по статьям, на большинстве ФЭУ этот метод работает, а у меня не хочет. Никак не могу понять почему....


Заранее, большое спасибо всем кто откликнется.

[Vjacheslav]

Начнем с того, что Вы неправильно "запитали" ФЭУ: на фотокатод подается отрицательное напряжение (относительно анода) - фотокатод является источником фотоэлектронов и как же они полетят к минусу? Наверно необходимо прочитать книгу про ФЭУ? Для того чтобы запереть ФЭУ ( запереть, а не "отклонить" электроны!!) Вам необходимо на первый или на 2 первых промежутка Фотокатод - 1-ый динод - 2-ой динод подать напряжение обратной полярности - т.е. на 1-ом диноде напряжение должно стать НИЖЕ ( в -) по отношению к фотокатоду. Но тут есть некоторые сомнения: будет ли толк от такого запирания: одноэлектронные ФЭУ очень не любят засветок - после этого они будут долго "очухиваться".

[KV99]

Добрый день,Vjacheslav. Спасибо за совет.

Vjacheslav> фотокатод является источником фотоэлектронов и как же они полетят к минусу?

Да, вы правы, на фотокатод подается -2100 В... Я ошибся при описании, прошу прощения. Книжкой на данный ФЭУ я не располагаю, есть только схема включения и схема делителя. ФЭУ я подключил согласно схеме и уже осуществялю счет фотонов...... А вот со стробированием проблеммы


Vjacheslav>Для того чтобы запереть ФЭУ ( запереть, а не "отклонить" электроны!!) Вам необходимо на >первый или на 2 первых промежутка Фотокатод - 1-ый динод - 2-ой динод подать напряжение >обратной полярности - т.е. на 1-ом диноде напряжение должно стать НИЖЕ ( в -) по отношению к >фотокатоду.

Именно так я и пытаюсь сделать - подаю на фотокатод +150В. А на первый динод -150В. Эффекта не получаю. Я посчитал, на делителе после первого динода должно быть около -1900В. Соответственно
-1900 -150 = -2050. Я прав?!

Скажите пожалуйста, а каким образом перераспределяется напряжение на делителе, когда я подаю +150 на фотокатод?! Может мне стоит подавать отклонение только на первый динод?!

Сегодня нашел в ПТЭ за 77г. статью, там в делителе каждый динод через конденсатор заведен на землю. А динод на который подается отклонение, соединен через конденсатор с землей и через другой кондер с анодом. Для чего это делается?!

[Vjacheslav]

Я все таки не понял как же Вы подаете напряжение стробирования? - хоть бы картинку какую прилепили здесь. Попробую погадать: при стробировании ФЭУ Ваша задача, не нарушая распределения напряжений на динодах и фотокатоде, изменить напряжение только на одном-двух 1-ых динодах, так чтобы на диноде (например 1-ом) напряжение стало больше ( в +) чем на фотокатоде. Остальные напряжения не меняются - импульсное напряжение прикладывается так: (-) вывод импульса к фотокатоду, (+) импульса к 1-ому диноду. При этом напряжение на промежутке фотокатод-1-ый динод вместо положителного должно стать отрицательным, то есть вместо ускоряющего напряжение стало запирающим. Далее, в Вашем случае импульс должен быть заведомо больше чем 640 Вольт, а не 150!!! 150 ему что "слону дробина". В одноэлектронных ФЭУ всегда напряжение на первом промежутке (фотокатод-1-ый динод) много больше остальных - это необходимо для получения гарантированного хорошего одноэлектронного пика. В Вашем случае это превышение 5.2 раз при стандартном (ФЭУ-130) делителе! В этом смысле одноэлектронные ФЭУ очень неудобны для запирания.
По поводу статьи в ПТЭ: хотите обсудить так либо прилепите картинку либо дайте ссылку и через 5-минут (благо библиотека у нас приличная) я смог бы говорить предметно, а не гадать... Большинство конденсаторов в делителях ФЭУ для "фиксации" распределения напряжения при импульсных сигналах с ФЭУ, которые много больше чем ток делителя.

[KV99]

http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...ost&id=7555

Эскизы прикрепленных изображений

 

[KV99]

Добрый день,Vjacheslav.

В прошлом сообщении присоединил схему своей установки, дабы можно было общаться более детально.
Конденсаторы С3-С7 я пока не установил.... Не могу понять их значения...

Vjacheslav> Большинство конденсаторов в делителях ФЭУ для "фиксации" распределения напряжения > при импульсных сигналах с ФЭУ, которые много больше чем ток делителя.
Не уверен, что понял вас правильно, опишите пожалуйста физику процесса......

Vjacheslav> Далее, в Вашем случае импульс должен быть заведомо больше чем 640 Вольт, а не 150!!!
> 150 ему что "слону дробина". В одноэлектронных ФЭУ всегда напряжение на первом промежутке >(фотокатод-1-ый динод) много больше остальных - это необходимо для получения гарантированного >хорошего одноэлектронного пика.
Это объясняет многое. Хотя, в общая амплитуда сигнала в схеме получается 300В - все равно не достаточно. А каким образом достигается такое неравномерное распределение напряжения между динодами, если все резисторы в делителе одного номинала?!

[Vjacheslav]

Посмотрел Вашу схему и еще раз убедился: необходимо прочитать учебник - что-нибудь по ядерной электронике, как минимум главу про ФЭУ и их схемы включения: никакое общение на форуме не заменит систематических знаний - уж не обижайтесь.
1. Делитель у ФЭУ-130 неравномерный: посмотрите в любом справочнике или фирменную бумажку, которая идет с ним в комплекте. Делитель включает 13 сопротивлений: считая от фотокатода R1, R2,...R13. Значения: R1=5.2R, R2=R3=...R13=R, где R это базовое значение 150-100 кОм.
2. В Вашей схеме С5 и С7 необходимо убрать: иначе они не дадут изменяться напряжению на 1-ом диноде, в зависимости от их величины эффект будет от затягивания фронтов до полного "уничтожения" импульса стробирования. Смысл остальных емкостей я уже писал: ФЭУ требует на своих динодах ряд увеличивающихся напряжений, считая от фотокатода - электрон должен лететь с ускорением, рождая на каждом диноде еще электроны, которые ускоряются ... и так до самого анода. При этом электроны, которые "рождаются\умножаются" на динодах берутся из тока текущего через делитель, что приводит к изменению напряжений в этом делителе и соответственно на динодах. Для сглаживания этого процесса и необходимы конденсаторы в делителе, который очень высокоомный и имеет большую постоянную времени. Смысл этих конденсаторов - тот же что и у блокировочных в любой схеме.
3. Ключ на Q2 бессмысленный: на фотокатоде у Вас "борются" два напряжения: источник высоковольтного питания ФЭУ и выходное напряжение ключа Q2: результат зависит от выходных сопротивлений питания и ключа! В общем нонсенс!

[KV99]

Хорошо, я обязательно последую вашему совету и прочитаю учебник по ядерной электронике и тогда продолжим наш разговор более детально. ОК?!

Прочитал на форуме, что вам справочные данные на ФЭУ-110. Не могли бы вы со мной поделится?! Мой мыл kv99@mail.ru. Вообще, буду рад любой информации по данному поводу. Спасибо.

[Vjacheslav]

Справочник я Вам выслал. Я правда предпочитаю пользоваться "фирменными" этикетками, но не всегда они есть. Существуют еще справочники Дейтон и Электронстандарт, но отсканированных у меня нет, только в нашей библиотеке. ФЭУ-110 мне не подошел - слишком велик диаметр фотокатода, вместо него использовал ФЭУ-118 (буржуйских аналогов нет): спектральный диапазон тот же, выходной ток тоже очень велик (10 mA), а размер куда меньше. Но это все не одноэлектронные ФЭУ. Сейчас существуют отличные одноэлектронные фотодиодные датчики - это много удобнее чем ФЭУ - имел с ними дело и очень понравились, правда цена ...

[KV99]

Большое вам спасибо, Вячеслав. Справочник получил.
Хотел бы обсудить с вами статью опубликованную в журнале ПТЭ №2 1977г. с.174-175. У вас есть доступ к этой статье или вам ее отсканировать.
Вкратце, в этой статье предложено подавать отрицательный импульс на Д1, а положительный на Д3. Однако, разработчики изменили параметры делителя, а именно: Rфотокатод-фокус. электрод и Rфокус.электрод-д1. Боюсь, в случае ФЭУ-130 это не получится.
Кстати, сегодня проверил делитель - он оказался линейным по 150К.... видимо с какого-то другого ФЭУ, попробую его пределать и посмотрю на результат.

[Vjacheslav]

Сканировать не надо - я же писал, что у меня рядом с кабинетом очень приличная библиотека (ровно 20 шагов). В этой статье управление ФЭУ осуществляется по двум промежуткам: промежуток перед 1-ым динодом и промежуток от 3-го до 4-го динода (т.е после 3-го динода). Отсюда и разные полярности импульсов, но на обоих промежутках напряжение становится "тормозящим". Обычно, (а для одноэлектронного ФЭУ обязательно) запирают промежуток Фотокатод - 1-ый динод, а уж остальные промежутки дополнительно, если не хватает коэффициента запирания. Но повторяю - с одноэлектронным ФЭУ будет большой "геморрой"- ни одной публикации по запиранию одноэлектронных ФЭУ не встречал: по обычным навалом.

[DS]

Не встречали, потому что это бессмысленно делать - если уровень освещения в пределах допустимого, проще стробировать счетчик, а если импульс света яркий, после него в катоде остаются возбужденные состояния, которые на достаточнор длительное время повышают фон, обычно настолько, что измерение производить нельзя.
Решение здесь только в оптическом стробировании.
SPAD вместо ФЭУ отнюдь не панацея - кроме цены, еще гораздо меньше динамический диапазон, очень маленькая приемная площадка, хлипкие, и срок службы порядка 5 лет.

[Tanya]

Не встречали, потому что это бессмысленно делать - если уровень освещения в пределах допустимого, проще стробировать счетчик, а если импульс света яркий, после него в катоде остаются возбужденные состояния, которые на достаточнор длительное время повышают фон, обычно настолько, что измерение производить нельзя.
Решение здесь только в оптическом стробировании.
SPAD вместо ФЭУ отнюдь не панацея - кроме цены, еще гораздо меньше динамический диапазон, очень маленькая приемная площадка, хлипкие, и срок службы порядка 5 лет.

А вот еще наивный вопрос. Если подать на первый динод запирающее напряжение, то за какое время электроны, вылетевшие из фотокатода улетучатся, и куда?

[DS]

Вернутся они на фотокатод, время зависит от напряженности поля и энергии вылетевшего электрона, посчитать не трудно.

[Tanya]

Вернутся они на фотокатод, время зависит от напряженности поля и энергии вылетевшего электрона, посчитать не трудно.

Вопрос был про стенки, обладающие сами собой или по воле изготовителя некоторой поверхностной проводимостью и емкостью. При импульсном изменениии потенциала на электродах на стенках может быть свистопляска, которая потом может сказаться на фокусировке?

[DS]

Вернутся они на фотокатод, время зависит от напряженности поля и энергии вылетевшего электрона, посчитать не трудно.

Вопрос был про стенки, обладающие сами собой или по воле изготовителя некоторой поверхностной проводимостью и емкостью. При импульсном изменениии потенциала на электродах на стенках может быть свистопляска, которая потом может сказаться на фокусировке?

Никогда сам не встречался и не слышал про такое. Речь должна идти об очень больших токах, чтобы быстро изменить распределение зарядов на стенках.

[KV99]

Приветствую всех.

Просуммировав все вышесказанное, пришел к выводу, что ничего у меня хорошего со стробированием не получиться. Даже если мне удасться запереть ФЭУ - все равно придется как-то бороться с эффектом последействия.
Стробировать счетчик - не имеет смысла - он итак стробируемый.
Оптическая шторка - хорошая идея. Вот только, как я понял, нужно искать движок, который будет вращаться со скоростью 1000 об/сек. А где такой найти?! Кто нибудь уже имел опыт в разработке устройств оптического стробирования?!

[Vjacheslav]

Вывод Вы сделали правильный.
Но электромеханическое стробирование это не то. Есть несколько других способов:
1. Самый распространенный способ применяется в лазерах с модулированием добротности - ячейка Покельса.
2. Использование ЭОП с затвором на входе Вашей системы - это заодно повысит чувстивительность системы.
3. Акустооптический модулятор.

[Владимир]

Просуммировав все вышесказанное, пришел к выводу, что ничего у меня хорошего со стробированием не получиться. Даже если мне удасться запереть ФЭУ - все равно придется как-то бороться с эффектом последействия.
Стробировать счетчик - не имеет смысла - он итак стробируемый.
Оптическая шторка - хорошая идея. Вот только, как я понял, нужно искать движок, который будет вращаться со скоростью 1000 об/сек. А где такой найти?! Кто нибудь уже имел опыт в разработке устройств оптического стробирования?!

Не надо бросаться в уныние.
Лет 20 назад делали и стробирование, и оптические фильтры и механическое и...
В результате при большой мощности лазера, совмещеноого конструктивно с фотоприемником добивались регистации сигналов и в ближней зоне, и в дальней, даже с переходом в режим счета фотонов.
Дерзайте.

[DS]

Оптическая шторка - хорошая идея. Вот только, как я понял, нужно искать движок, который будет вращаться со скоростью 1000 об/сек. А где такой найти?! Кто нибудь уже имел опыт в разработке устройств оптического стробирования?!

А сделать в диске много дырочек и вращать со скоростью, скажем 50 об/сек не думали ? Какая у Вас частота повторения импульсов, ведь вряд ли больше 1 Кгц ?
Покельсом можно закрыть вполне, но дороговато. Акустооптика здесь будет слишком громоздкой - угол отклонения луча небольшой.
Я еще видел ЖК модуляторы недорогие, в ФИАНе делают. Если интересно, могу выяснить параметры и цены. у них остаточное пропускание порядка 1%, для Вашего применения, я думаю подойдет.

[Tanya]

Оптическая шторка - хорошая идея. Вот только, как я понял, нужно искать движок, который будет вращаться со скоростью 1000 об/сек. А где такой найти?! Кто нибудь уже имел опыт в разработке устройств оптического стробирования?!

А сделать в диске много дырочек и вращать со скоростью, скажем 50 об/сек не думали ? Какая у Вас частота повторения импульсов, ведь вряд ли больше 1 Кгц ?
Покельсом можно закрыть вполне, но дороговато. Акустооптика здесь будет слишком громоздкой - угол отклонения луча небольшой.
Я еще видел ЖК модуляторы недорогие, в ФИАНе делают. Если интересно, могу выяснить параметры и цены. у них остаточное пропускание порядка 1%, для Вашего применения, я думаю подойдет.

А еще можно зеркало вращать как Майкельсон с Морлеем...

[DS]

С зеркалом в данном случае неудобно Также, как и с АО - пучок после телескопа, расходящийся скорее всего и не узкий. Возни очень много будет.

[KV99]

Всем доброго времени суток.

А сделать в диске много дырочек и вращать со скоростью, скажем 50 об/сек не думали ? Какая у Вас частота повторения импульсов, ведь вряд ли больше 1 Кгц ?
Покельсом можно закрыть вполне, но дороговато. Акустооптика здесь будет слишком громоздкой - угол отклонения луча небольшой.
Я еще видел ЖК модуляторы недорогие, в ФИАНе делают. Если интересно, могу выяснить параметры и цены. у них остаточное пропускание порядка 1%, для Вашего применения, я думаю подойдет.

Частота повторения у меня 20Гц.
Выясните пожалуйста, про ЖК модуляторы -никогда про них не слышал.

[DS]

Спросил приятеля, который купил такой. Сделан на основе ферроэлектриков. Тот, который у него, используется на частоте 1 Кгц и имеет время срабатывания 100 мкс. Но вроде можно повысить напряжение и при снижении частоты переключения повысить скорость переключения - она пропорциональна напряжению. Могу спросить телефон изготовителя.

[khach]

Затворы для лидара... это врядли. имхо слишком они "темные". ЖК- медленный, поккельс требует параллельного поляризованного пучка, акустооптика- заморочка с геометрией. А что в реале получается, каково распределение счетных импульсов по времени? Может ну его, запирание? Фотокатод охладить, последние диноды питать через транзисторные стабилизаторы, чтобы напряжение делителя непроседало при импульсах. Можно конечно и первый динод стробировать, но тогда фронты надо неслишком крутые (трапецию), а то счетный предусилитель начнет сходить с ума от наводок. Кстати, немного странно питать делитель плюсом со стороны анода, может лучше как обычно, минусом со стороны фотокатода, а запирающий импульс через трансформатор импульсный подавать? А по поводу затвора быстрого- можно призму с моторчиком из лазерного принтера выдрать. При достаточно большой базе между призмой и фэу можно микросекунды вылавливать, только временный ворота выходят малые, приходиться сканировать фазу мотора (задержку относительно лазера).

[KV99]

Приветствую всех.

Спросил приятеля, который купил такой. Сделан на основе ферроэлектриков. Тот, который у него, используется на частоте 1 Кгц и имеет время срабатывания 100 мкс. Но вроде можно повысить напряжение и при снижении частоты переключения повысить скорость переключения - она пропорциональна напряжению. Могу спросить телефон изготовителя.

Впринципе мне как раз около 100мкс и надо. А можете ли вы отсканировать тех.документацию на это устройство?! Мой мыл kv99@mail.ru

При достаточно большой базе между призмой и фэу можно микросекунды вылавливать, только временный ворота выходят малые, приходиться сканировать фазу мотора (задержку относительно лазера).

Сомневаюсь, что при помощи призмы от лазерного принтера такое можно осуществить... Это какое же расстояние должно быть между ФЭУ и выходом приемной системы!!! Кроме того, понадобится делать дополнительную систему фокусировки. Я все еще надеюсь решить эту задачу 'малой кровью'

[Krys]

Всем здравствуйте! Считаю, что стробировать ФЭУ отнюдь не бесполезно. Другое дело, что это было выполнено неправильно, схемотехника была ошибочной, поэтому и не получилось. На своей схеме, приведённой ранее, автор не указал, как же соединяются между собой источники напряжения, и какое отношение к ним имеет общая точка. А это на многом сказывается.
По поводу перегрузки фотокатода ярким светом. Могу привести сылку на книгу, где говорится, что перегрузка фотокатода возникает только при наличии фототока. Таким образом, пректатив ток через ФК, можно не бояться пересветки. Другими словами, в электрически запертом состоянии ФЭУ фотокатод не повреждается. Это было многократно подтверждено лично мной на ЭОПах, где свойства в принципе те же самые.

[Vjacheslav]

Никто и не говорил, что фотокатод при пересвете повреждается (разумном конечно).
Но в одноэлектронных ФЭУ после засветки фотокатода требуется много времени, чтобы он опять стал одноэлектронным - наличие одноэлектронного "горба" на счетной характеристике, минимальные послеимпульсы и т.д. Так вот как показывает практика (я имею в виду не публикации, а собственный опыт), после засветки обычным светом (комнатным) такой ФЭУ выходит из стресса после нескольких часов работы - снижение темновых импульсов до приемлемого уровня! Поэтому я и высказывал скепсис по поводу ключевания одноэлектронного ФЭУ через динодную систему, ссылаясь и на отсутствие публикаций по этому поводу тоже.