| |
 Модуляция анодного сигнала ФЭУ |
|
|
|
|
 Oct 23 2007, 11:12
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Буду благодарен за советы.  Есть в одном приборе фотоумножитель (если кто не сталкивался - это просто такая светочувствительная лампа с катодом, анодом и динодами, представляет из себя по сути светозависимый источник тока), измеряет световой поток от некоей хим. реакции. Ранее луч света прерывался 50 Гц вращающейся крыльчаткой, соответственно вся дальнейшая схема на переменный сигнал и рассчитана. Прибор древний, хочется убрать всю эту ломающуюся механику. Так вот: как сделать амплитудную модуляцию сигнала без крыльчатки? 1. Попробовал разрывать анодную цепь высоковольтным твердотельным реле. Работает в принципе, но ОЧЕНЬ большие шумы появились - из-за коммутации высоковольтного сигнала. Может, как-то иначе? 2. Можно ли как-то электронно разрывать световой поток? Например, из LCD что-то может практически подойти? (какая-нибудь большая LCD-точка с проводками ) Диаметр перекрываемого окошка - 28 мм.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(1 - 51)
|
|
Oct 23 2007, 11:51
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 340
Регистрация: 28-11-05
Из: Москва
Пользователь №: 11 469
|
Цитата(Funtov @ Oct 23 2007, 15:12)  Буду благодарен за советы. Есть в одном приборе фотоумножитель (если кто не сталкивался - это просто такая светочувствительная лампа с катодом, анодом и динодами, представляет из себя по сути светозависимый источник тока), измеряет световой поток от некоей хим. реакции. Ранее луч света прерывался 50 Гц вращающейся крыльчаткой, соответственно вся дальнейшая схема на переменный сигнал и рассчитана. Прибор древний, хочется убрать всю эту ломающуюся механику. Так вот: как сделать амплитудную модуляцию сигнала без крыльчатки? 1. Попробовал разрывать анодную цепь высоковольтным твердотельным реле. Работает в принципе, но ОЧЕНЬ большие шумы появились - из-за коммутации высоковольтного сигнала. Может, как-то иначе? 2. Можно ли как-то электронно разрывать световой поток? Например, из LCD что-то может практически подойти? (какая-нибудь большая LCD-точка с проводками ) Диаметр перекрываемого окошка - 28 мм. Делал что то подобное, только у нас релеевское рассеивание было. У вас я так понимаю регестрируется только энергия хим. реакции? Вообще вы можете себе поставить PMT с регулируемым усилением. И модулировать сигнал, подавая ваши 50Гц на управляющий электрод. Я использовал такой PMT. Стоит порядка 1К евро. Вообще можете поискать подходящие вам PMT на сайте HAMAMATSU Можно также использовать поляризатор. Вообще посмотрите здесь, мож что найдёте интересное для себя: http://www.thorlabs.com/.
Сообщение отредактировал stoker - Oct 23 2007, 12:07
Прикрепленные файлы
H5784.pdf ( 79.89 килобайт )
Кол-во скачиваний: 157
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 23 2007, 15:39
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(Funtov @ Oct 23 2007, 15:12) Буду благодарен за советы. Есть в одном приборе фотоумножитель (если кто не сталкивался - это просто такая светочувствительная лампа с катодом, анодом и динодами, представляет из себя по сути светозависимый источник тока), измеряет световой поток от некоей хим. реакции. Ранее луч света прерывался 50 Гц вращающейся крыльчаткой, соответственно вся дальнейшая схема на переменный сигнал и рассчитана. Прибор древний, хочется убрать всю эту ломающуюся механику. Так вот: как сделать амплитудную модуляцию сигнала без крыльчатки? 1. Попробовал разрывать анодную цепь высоковольтным твердотельным реле. Работает в принципе, но ОЧЕНЬ большие шумы появились - из-за коммутации высоковольтного сигнала. Может, как-то иначе? 2. Можно ли как-то электронно разрывать световой поток? Например, из LCD что-то может практически подойти? (какая-нибудь большая LCD-точка с проводками ) Диаметр перекрываемого окошка - 28 мм. DASM очень правильно, но кратко написал. Не очень представляю себе, зачем нужен прерыватель для измерения хемилюминисценции... Если свет слабый, меньше собственного темнового фона, тогда счетчик фотонов будет лучше. Если считаете, что чувствительность плывет, что может быть, то можно предложить подсвечивать импульсно чем-то стабильным. Если хочется все-таки темновой ток измерять (вдруг он дрейфует - тут надо долго ждать и не засвечивать зря...), то можно изредка заслонку закрывать. А запирать фотокатод не вижу смысла - фон там (частично или гл. образом) и зарождается.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 07:07
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Спасибо всем откликнувшимся (сразу не разобрался с подпиской на тему, потому не отвечал, извините). Прибор этот - анализатор окислов азота и аммиака производства Monitor Labs (USA), устаревший предок вот этого. Уже не выпускается, да и фирмы такой уже нету. Принцип - простой: NO реагирует с озоном, при этом происходит свечение, энергия которого и измеряется ФЭУ. К сожалению, ничего не могу сказать о характеристиках светового потока - нигде не смог найти, "сколько же света" выделяется при реакции с озоном одной молекулы NO (практическое количество этих молекул - известно). Так что приходится использовать без переделок схему предусилителя (см.), изготовленную Monitor Labs. Используемые ФЭУ - действительно производства HAMAMATSU, используются двух типов (см.), темновой ток в документации указан: 2-3 nA (max 15 nA). По схеме предусилителя (производства Monitor Labs) у меня была с HAMAMATSU переписка, вот их ответ (в моём переводе "со словарём" : Цитата Японским инженерам неизвестен усилитель на Вашей схеме, т.к. они никогда не тестировали его.
Но у них есть некоторые комментарии по делителю. Хотя им неизвестен уровень света, падающего на фотокатод, но им кажется, что R16 слишком большой для управления средним током.
Это позитивная HV схема , следовательно, переменные (АС) или импульсные сигналы проходят только в усилительный тракт, однако, средний ток всё же течет через R16. Например, если средний ток равен 1 мкА, он течет через R16 и дает 100V. Таким образом, анодное напряжение достигает пика, поэтому напряжение между анодом и последним динодом может быть почти нулевым. Поэтому в данном случае не будет усиления РМТ, даже если увеличить HV. Это означает, что кривая V-усиления насыщена, но РМТ все же способен видеть сигнал.
Поскольку свет прерывистый, даже если усиление РМТ (не выход) насыщено, сигнальный выход определяется на аноде. Следовательно, если увеличивается уровень света – высота выходных импульсов также увеличится. Могу так прокомментировать: - при увеличении HV, усиление РМТ на практике всё же имеет место. - большой R16 - видимо, для ограничения анодного тока 10 мкА в расчёте именно на R268 (у R374 - 100 мкА). Теперь, собственно, о причине переделок. Крыльчатка изначально приводится в действие двигателем через пассик. Приборов много (полтора десятка), это система эко-мониторинга, работают они круглосуточно с 1993 г., в разных концах города, и от старости вся эта механика уже никуда не годится: пассики рвутся, втулки двигателей и шлицы крыльчаток вырабатываются,... Даже если механику эту "подшаманивать" - вылететь она может в любой момент, а обслуживает всё это хозяйство - одно "лицо" (моё ). Ну и вот, решил облегчить себе жизнь, сделать что-то электронное-долгоиграющее. deemon, сетки у ФЭУ нет  , а за подсказку с динодом спасибо . Динод использовать первый от анода? Весь делитель не стОит задействовать? Цитата("deemon") Может быть , кстати , что в этом старом приборе модуляция света была применена не из-за темнового тока ФЭУ , а из-за невозможности сделать стабильный усилитель слабых постоянных токов на той элементной базе . Да, я думаю, так оно и есть. stoker, изначально там частота прерывания пучка света крыльчаткой была что-то около 60 Гц. 50 от 60-и не сильно отличается, удобно берётся и схема дальнейшая её нормально обрабатывает, проверил (есть возможность её тестирования на рабочей частоте). DASM, прибор не слишком точный, можно "от балды", но в определённых рамках: слишком большие помехи на входе предусилителя - не убираются дальнейшей схемой, полезный сигнал не выделить. А что, вариант с прерыванием пучка света LCD-индикатором - совсем нереальный?
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленные файлы
R374.pdf ( 28.02 килобайт )
Кол-во скачиваний: 67
R268.pdf ( 520.59 килобайт )
Кол-во скачиваний: 304
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 07:24
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
khach, а какой там механизм потери чувствительности при модуляции по диноду? Нигде об этом не встречал информацию. Конечно, японцы об этом могут просто не писать, подразумевая, что такая ситуация нереальна ФЭУ эти могут работать и в постоянном и в импульсном режиме, вот что они мне ещё писали (извините, что без перевода): Цитата - Can I interrupt the light with another method - by electro-optic modulator for example? What models of it is the best?
- About light interrupting: Some NOx measuring instruments use chopper (modulator)
, but some don't. It depends on the idea to improve S/N ratio. In order to get more light,
it is necessary to minimize the distance between PMT and reaction chamber. However,
if chopper is used between the chamber and the PMT, the noise reduces but signal gets
weaker. So, it depends on the chamber design and in every particular case it is different.
So, we cannot comment on this matter.
- Does the pulse mode must be in this application, for these PMTs? Can I use another mode?
- Which mode to use depends on the instrument, so no comments again. В общем, они отмахнулись: "можно по-разному, но производителю газоанализатора виднее". Оно-то понятно...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 07:38
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(deemon @ Oct 23 2007, 22:08) Скорее уж тогда - для измерения напряжений ! Если подать напряжение через резистор на этот вибрирующий кондёр , то на нём появится переменка , которую можно усилить .... кстати хороший способ . А вот ток .... ну будет он заряжать кондёр , но как он разряжаться-то будет ? Не от вибрации же Для измерений слабых токов с помощью конденсатора можно применить зарядно-разрядную схему , я как-то тут писал про подобное решение ....... Да, компенсационный метод - нижний предел пикоамперы. Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 11:07) Уже не выпускается, да и фирмы такой уже нету. Принцип - простой: NO реагирует с озоном, при этом происходит свечение, энергия которого и измеряется ФЭУ. К сожалению, ничего не могу сказать о характеристиках светового потока - нигде не смог найти, "сколько же света" выделяется при реакции с озоном одной молекулы NO (практическое количество этих молекул - известно). Один квант на элементарный акт.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 09:17
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(deemon @ Oct 24 2007, 12:46) Вы имеете в виду метод , при котором кондёр заражяется измеряемым током , а при достижении некоего порога резко разряжается ? Если это , то действительно - это можно реализовать даже на очень древней элементной базе ....... а на современной , ИМХО , и пикоамперы не предел . Нет, там усилитель с синхронным детектором, выход которого через резистор компенсирует измеряемый ток - добиваются нулевого заряда на конденсаторе... Там пикоампер на всю шкалу, кажется... Стандартный прибор. Выпускался в больших количествах - напр., входил в состав хроматографов с пламенно-ионизационным детектором. Вот посмотрела на живой - называется ИМТ-5, значит, был и ИМТ-1....
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 09:25
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741
|
Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 09:24) khach, а какой там механизм потери чувствительности при модуляции по диноду? Не потерь- приключений. Неравномерность коэффициента усиления, появления странных шумов, перезарядок конструктивных емкостей делителя при больших фототоках итд. Я работал со стробируемыми ФЭУ Хамамацу, поэтому нерекомендую. Ну и смысла в этом нет- вам же надо отсечь фоновую засветку и собственные шумы фэу. Как раз поэтому режим ФЭУ лучше не менять. Иначе будет меняться его собственный шум и получите "подставку" на сигнале после синхронного детектора. Схема включения ФЭУ конечно странная- обычно всегда питание отрицательное, а анод зазаемлен- тогда нет надобности городить АС развязку сигнала через конденсатор в 3 кВ и шумы высоковольтного источника тоже в схему непролазят. Так что должна быть какая-то особенность, которая вызвала применение положительного питания. Есть ли конструктивня возможность охлаждать фэу с помощью пельтье? Можно немного выиграть на сигнал-шум при охлаждении. Переход на счет фоторнов для 11 динодного фэу практически невозможен- однофотонные импульсы к 11 диноду уже "склеились" и "размазались" во времени. Счетные ФЭУ обычно 7-8 динодные. Число регистрируемых квантов= числк молекул на вероятность реакции на вероятность попадания фотона на фэу (телесный угол, эффективность оптической системы) на эффективность фотокатода. Вертушку рекомендую оставить. Только иногда имеет смысл разогнать ее по скорости, если остальные каскады позволяют по частоте. Это позволяет отвязаться от частоты сети м выиграть в сигнал/шум за счет большего времени интегрирования по сравнению с частотой модуляции. А для проверки характеристик прибора- возьмите обычный светодиод, поставьте перед ФЭУ и заставть мигать с частотой синхронного детектора. Только ток давайте очень слабый (регулируемый), чтобы глазом было невидно. Определите уровень шумов системы, ее частотную характеристику. Для этого достаточно обычной звуковой карты хорошего класса. Посмотрите, на сколько ухудшается чувствтительность системы при выкидывании модуляции и как начинает плавать ноль. Сделайте для себя лабу по исследоваетю характеристик приемного тракта. И только потом начинайте переделывать. Иногда (для систем 70-80 годов) удается радикально поднять чувствительность, выведя сигнал после предусилителя наружу (через правильный драйвер кабеля) и подав на вход хорошей звуковой карты. Синхронный детектор- софтовый, в компе. По второму каналу- сигнал модуляции (следите за развязкой сигналов). Ингода лучше засинхронизировать вертушку от сигнала с выхода звуковой карты ( комп- ведущий по частоте, вертушка- ведомая).
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 09:57
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 340
Регистрация: 28-11-05
Из: Москва
Пользователь №: 11 469
|
Кстати, если не ошибаюсь, LCD прерыватель - поляризует свет, можно чувствительноть потерять. Можно поставить оптический затвор. Такие вещи точно есть, нужно только поискать. Вот нашёл тему, здесь на сайте: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=5746. Имхо, вводить модуляцию в ФЭУ и далее - как то не правильно. Вертушка тада, действительно, будет лучше. Кстати очень многое зависит от того как выполнена оптическая схема. Как она у вас сделана? Используете ли вы фильтры, щели? А то можно делать одно, а напороться в другом. Кстати вот: http://www.elan.spb.ru/rus/34.html. Там есть как сделать амплитудную модуляцию, правда работает тоже с поляризованным потоком.
Сообщение отредактировал stoker - Oct 24 2007, 10:24
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 11:41
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Цитата("khach") Неравномерность коэффициента усиления, появления странных шумов, перезарядок конструктивных емкостей делителя при больших фототоках итд. В общем-то, мне самое главное - чтобы любые помехи были не слишком большими (чтобы можно было усилительным трактом выделить полезный сигнал) и были неизменны во времени (чтобы не было ложных изменений показаний) хотя бы в течение пары суток (авто-калибровка - раз в сутки). Дело в том, что мне не важна мощность свечения как таковая, ей ставится в соответствие некоторая хим. концентрация. Так что лишь бы: 1. можно было схему "разогнать" до поданной концентрации и 2. показания затем не плавали бы произвольно. Цитата("khach") режим ФЭУ лучше не менять. Иначе будет меняться его собственный шум и получите "подставку" на сигнале после синхронного детектора. Наверное, это так... Цитата("khach") Схема включения ФЭУ конечно странная... должна быть какая-то особенность, которая вызвала применение положительного питания. Тут я сам не до конца разобрался с их рекомендацией (см.), что-то связано вроде бы с защитой катода от пробоя на землю. Цитата("khach") Есть ли конструктивня возможность охлаждать фэу с помощью пельтье? Была, охлаждалось... Но работает это всё, как я уже писал, круглосуточно, автоматически, постепенно всё это сгорело, убрал их давно уже... Но чисто практически разницы не заметил (ФЭУ на массивном радиаторе), только лучше стало: - нет бросков при включении термостата, - охладитель не превращается однажды в кипятильник (при сгорании). Цитата("khach") Число регистрируемых квантов= числк молекул на вероятность реакции на вероятность попадания фотона на фэу (телесный угол, эффективность оптической системы) на эффективность фотокатода.  Это, видимо, непросто подсчитать... Знаю только концентрацию вещества в ppm, давление в реакционной камере и её размеры, температуру, ну ещё скорость потока через камеру. Цитата("khach") Вертушку рекомендую оставить.... Спасибо за описание методики, может быть воспользуюсь, как раз светодиод уже встроен - для проверки прохождения оптического сигнала. Цитата("stoker") LCD прерыватель - поляризует свет, можно чувствительноть потерять.
Можно поставить оптический затвор. Такие вещи точно есть, нужно только поискать. В принципе, на некоторую (не знаю, какую) потерю можно бы согласиться. Вот нашёл один такой: проходит только четверть, но цена... 1000$ (а мне хотя бы штук 10 таких нужно) А что из себя представляют, например, моно-графический ЖК в старых мобильниках? Реально ли его подключать куда-либо? Цитата Имхо, вводить модуляцию в ФЭУ и далее - как то не правильно. Вертушка тада, действительно, будет лучше.
Кстати очень многое зависит от того как выполнена оптическая схема. Как она у вас сделана? Используете ли вы фильтры, щели? А то можно делать одно, а напороться в другом. Да, я понимаю, что это неправильно, но что-то же надо делать, вот прощупываю варианты... Схема оптическая простая: цилиндрическая светонепроницаемая реакционная камера, с одной стороны две форсунки для впрыскивания NO и O3, с другой стороны красный фильтр, за ним - торец ФЭУ. Спасибо за ссылку, посмотрю.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 11:59
|
Знающий
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888
|
Цитата(Tanya @ Oct 24 2007, 13:17) Нет, там усилитель с синхронным детектором, выход которого через резистор компенсирует измеряемый ток - добиваются нулевого заряда на конденсаторе... Там пикоампер на всю шкалу, кажется...
Стандартный прибор. Выпускался в больших количествах - напр., входил в состав хроматографов с пламенно-ионизационным детектором.
Вот посмотрела на живой - называется ИМТ-5, значит, был и ИМТ-1.... Логично - получается ОУ с модуляцией , охваченный ОС через резистор . А как там сделан этот вибрирующий кондёр ? Я бы применил что-то вроде обычного динамика , только вместо диффузора - пластина конденсатора ..... Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 15:41) Да, я понимаю, что это неправильно, но что-то же надо делать, вот прощупываю варианты...
Схема оптическая простая: цилиндрическая светонепроницаемая реакционная камера, с одной стороны две форсунки для впрыскивания NO и O3, с другой стороны красный фильтр, за ним - торец ФЭУ. Тут в общем-то главное - понять , чем ограничена чувствительность , шумом ФЭУ или шумом последующих каскадов . Если каскадов , то модуляцию можно и в ФЭУ попробовать ввести , избавившись от механики ....
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 12:06
|
Местный
Группа: Свой
Сообщений: 340
Регистрация: 28-11-05
Из: Москва
Пользователь №: 11 469
|
Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 15:41) В принципе, на некоторую (не знаю, какую) потерю можно бы согласиться. Вот нашёл один такой: проходит только четверть, но цена... 1000$ (а мне хотя бы штук 10 таких нужно) А что из себя представляют, например, моно-графический ЖК в старых мобильниках? Реально ли его подключать куда-либо? Во,а я все пытался вспомнить как это называлось Optical shutters. Сразу нашёл это: http://www.lctecdisplays.com/Optical%20shutters.asp. А зачем брать из мобильников? Если серийный прибор - лучше покупать что то готовое. Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 15:41) Да, я понимаю, что это неправильно, но что-то же надо делать, вот прощупываю варианты...
Схема оптическая простая: цилиндрическая светонепроницаемая реакционная камера, с одной стороны две форсунки для впрыскивания NO и O3, с другой стороны красный фильтр, за ним - торец ФЭУ.
Спасибо за ссылку, посмотрю. Т.е. вы не используете никаких линз? Думаю это не есть хорошо. Кажется вы потеряете много полезной информации. Оптический сигнал лучше сфокусировать на ФЭУ. Мне кажется, что лучше все же использовать хотя бы простенькую оптическую схему на линзе, а лучше: линза - щель - линза. Диамметр камеры какой? Можно выбрать частичный объём в камере где смеси равномерно распределены, исходя из выбранного объёма расчитать щель, впринципе диаметр щели можно регулировать поставив диафрагму. Так мне кажется вы добъётесь лучшей точности при определении концентрации. Ну и все сфокусировать в торец ФЭУ. Кстати вы говорите что светофильтр красный, вы из каких соображений его выбрали? Длина волны точно подходит? И ещё, реакционную камеру стоит, наверное, отделить от оптической схемы стеклом например, и сделать ее круглой для лучшего перемешивания смесей.
Сообщение отредактировал stoker - Oct 24 2007, 12:26
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 12:52
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Цитата("stoker") Оптический сигнал лучше сфокусировать на ФЭУ В этом нет необходимости, т.к. реакционная камера имеет очень маленький размер, цилиндрическая, одна стенка - круглый фильтр по размеру торца ФЭУ, так что свечение никуда не денется. Другое дело, что удивляет немного выбор конструкторами типа ФЭУ: он чувствует полосу 185...850 (макс.420) нм, а у реакции (об этом упоминают в инструкции на прибор) - полоса 500...3000(макс.1100)нм. Впрочем, HAMAMATSU тоже рекомендует для анализа NOx в т.ч. именно эти ФЭУ - то ли суммарной мощности 500...850 нм достаточно, то ли отсутствуют ФЭУ на нужный диапазон... Цитата("deemon") Тут в общем-то главное - понять , чем ограничена чувствительность , шумом ФЭУ или шумом последующих каскадов . Если каскадов , то модуляцию можно и в ФЭУ попробовать ввести , избавившись от механики .... Когда пробовал разрывать с частотой 50 Гц анодную цепь, то проблема возникла такая: свет отсутствует, анодного тока нет, конденсатор через 100 М постоянно подключен к питанию, импульсов на выходе быть не должно... А они есть. Причём амплитуда их нарастает с увеличением высокого по питанию. Откуда берутся? М/сх реле стоит на плате предусилителя, плата от ФЭУ не экранирована, питание м/сх экранировано. Сейчас вот подумал: а может, импульсы на разрываемом электроде - наводят электро-магнитные помехи на весь ФЭУ? (ФЭУ-то экранирован снаружи, но электроды ведь входят под экран). Цитата stoker, спасибо, очень интересно!
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 12:53
|
Знающий
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888
|
Цитата(Funtov @ Oct 24 2007, 16:42) Когда пробовал разрывать с частотой 50 Гц анодную цепь, то проблема возникла такая: свет отсутствует, анодного тока нет, конденсатор через 100 М постоянно подключен к питанию, импульсов на выходе быть не должно... А они есть. Причём амплитуда их нарастает с увеличением высокого по питанию. Откуда берутся? М/сх реле стоит на плате предусилителя, плата от ФЭУ не экранирована, питание м/сх экранировано. Сейчас вот подумал: а может, импульсы на разрываемом электроде - наводят электро-магнитные помехи на весь ФЭУ? (ФЭУ-то экранирован снаружи, но электроды ведь входят под экран). ИМХО , надо было не разрывать всё питание ФЭУ , а подавать модуляцию на первый динод или сетку ФЭУ . Это теоретически могло бы дать более приемлемые результаты .....
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 12:59
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Цитата(deemon @ Oct 24 2007, 14:53) ИМХО , надо было не разрывать всё питание ФЭУ , а подавать модуляцию на первый динод или сетку ФЭУ . Это теоретически могло бы дать более приемлемые результаты ..... Да, попробую завтра так сделать.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 24 2007, 19:29
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
В такой схеме модулировать ФЭУ бестолку. Есть российские LCD модуляторы с временем переключения порядка 1-3 мс. Когда я ими интересовался, стоили порядка 300 баксов. Концы могу разыскать, если необходимо. Но я бы тоже рекомендовал оставить вертушку - лучше ее никто пока не придумал shutter.
P.S. Не обратил внимания, что был в системе охладитель. Для катода, смещенного в красную область, как правило охлаждение просто необходимо. Эффект от этого будет куда больше, чем от попыток улучшить сигнал-шум модуляцией. Так что советую восстановить. Охлаждение снижает шумы ФЭУ на порядки.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 25 2007, 07:16
|
Гуру
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883
|
Цитата(deemon @ Oct 24 2007, 15:59) Логично - получается ОУ с модуляцией , охваченный ОС через резистор . А как там сделан этот вибрирующий кондёр ? Я бы применил что-то вроде обычного динамика , только вместо диффузора - пластина конденсатора .....
Тут в общем-то главное - понять , чем ограничена чувствительность , шумом ФЭУ или шумом последующих каскадов . Если каскадов , то модуляцию можно и в ФЭУ попробовать ввести , избавившись от механики .... Видела давно очень этот конденсатор. Помнится, внутри все-все позолоченное. Тефлон и (кажется) янтарь? Желтенькое такое... Мембрана на сильфонной подвеске (точно не помню). Возбуждается магнитной системой. Из пояснений автора ясно, что небольшой объем камеры и низкая предельная концентрация (несколько ppm) будет давать очень слабый свет, поэтому основной шум - флуктуации темнового тока - стало быть, либо прерыватель, либо счетчик... Но для счетчика нужно охлаждать...
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 25 2007, 07:22
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(Tanya @ Oct 25 2007, 11:16) Видела давно очень этот конденсатор. Помнится, внутри все-все позолоченное. Тефлон и (кажется) янтарь? Желтенькое такое... Мембрана на сильфонной подвеске (точно не помню). Возбуждается магнитной системой.
Из пояснений автора ясно, что небольшой объем камеры и низкая предельная концентрация (несколько ppm) будет давать очень слабый свет, поэтому основной шум - флуктуации темнового тока - стало быть, либо прерыватель, либо счетчик... Но для счетчика нужно охлаждать... Здесь для счетчика нужен будет ФЭУ с другим катодом, помимо охлаждения.
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Oct 25 2007, 07:27
|
Знающий
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888
|
Цитата(Tanya @ Oct 25 2007, 11:16) Из пояснений автора ясно, что небольшой объем камеры и низкая предельная концентрация (несколько ppm) будет давать очень слабый свет, поэтому основной шум - флуктуации темнового тока - стало быть, либо прерыватель, либо счетчик... Но для счетчика нужно охлаждать... Если так , то да ...... я в химии - просто дуб , и не представляю даже приблизительно , какой свет может давать такая реакция . Впрочем , автор появится и скажет , что дали опыты с модуляцией динода . ТОгда всё должно проясниться ......
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 5 2009, 15:17
|
Участник
Группа: Участник
Сообщений: 32
Регистрация: 23-10-07
Пользователь №: 31 632
|
Здравствуйте! Всё это время аппарат работал, как мне тут посоветовали, с модуляцией первого динода. В принципе, всё работало,... но плохо, не нравится: видимо, ФЭУ после начала работы в таком режиме очень медленно, но верно разогревается и стабилизации приходится ждать чуть ли не сутки. Да и потом, в процессе работы, сигнал постоянно плавает туда-сюда, не зависимо от измеряемой концентрации. Короче говоря, очень большой шум, нужно его постоянно корректировать. А так - на максимальном усилении ФЭУ (макс. напряжение питания) калибровочной концентрации вполне достаточно для "раскачки". Хочу попробовать что-то другое, не требующее высоковольтного источника. Как раз при переделке освободился ИК-датчик положения крыльчатки OPB867 (файл прикреплён), можно взять из него фототранзистор и подключить к старому предусилителю (см. схему). Что-то закупать новое сейчас не дают на работе из-за кризиса ... Подскажите пожалуйста, как на ваш взгляд, такое решение работоспособно в принципе? Может, что-то нужно в предусилителе изменить? Или вообще убрать его? Напомню: желательно, чтобы выходил переменный сигнал (дальше вся схема на него рассчитана). Или всё-таки если фототранзистор, то никакой такой модуляции быть не должно, только постоянный сигнал? Тогда какую схему посоветуете? Заранее всем спасибо
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 5 2009, 15:42
|
Профессионал
Группа: Свой
Сообщений: 1 079
Регистрация: 24-06-07
Из: г.Екатеринбург
Пользователь №: 28 654
|
Цитата(deemon @ Oct 23 2007, 20:39) Может быть , кстати , что в этом старом приборе модуляция света была применена не из-за темнового тока ФЭУ , а из-за невозможности сделать стабильный усилитель слабых постоянных токов на той элементной базе . Вот в этом случае можно было бы попробовать модулировать сам ФЭУ , например - подавая сигнал 50 герц на самый первый динод умножителя . А вот если погрешность тут вызвана слабостью светового потока , ток от которого сравним с темновым током ФЭУ - то никакая электронная модуляция не поможет . Нужно модулировать именно свет , и без механики не обойтись . Прибор может быть и старый,но и на новой элементной базе без механики не обойтись.Не проще ли сделать нормальный прерыватель(механический). Я не уверен,что прерывание внешнего светового потока и модуляция ФЭУ это одно и тоже.Есть вероятность(если не прав-то извиняюсь),что автор чегото не учел и не воспринял знания и опыт предшественников.Крыльчатка ломаться не может и двигатель относительно вечен. Внешняя модуляция возможна при измерении поглащения-а здесь похоже на измерение флуоресценции или чегото подобного. Кстати или нет а зачем модулировать ФЭУ тогда проще, и по результату одинаково,модулировать сигнал снятый с фэу. Ну или на крайняк питать ФЭУ импульсами.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 5 2009, 15:58
|
Гуру
Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250
|
Цитата(Funtov @ Mar 5 2009, 18:17) Здравствуйте! Всё это время аппарат работал, как мне тут посоветовали, с модуляцией первого динода. В принципе, всё работало,... но плохо, не нравится: видимо, ФЭУ после начала работы в таком режиме очень медленно, но верно разогревается и стабилизации приходится ждать чуть ли не сутки. Да и потом, в процессе работы, сигнал постоянно плавает туда-сюда, не зависимо от измеряемой концентрации. Короче говоря, очень большой шум, нужно его постоянно корректировать. А так - на максимальном усилении ФЭУ (макс. напряжение питания) калибровочной концентрации вполне достаточно для "раскачки". Хочу попробовать что-то другое, не требующее высоковольтного источника. Как раз при переделке освободился ИК-датчик положения крыльчатки OPB867 (файл прикреплён), можно взять из него фототранзистор и подключить к старому предусилителю (см. схему). Что-то закупать новое сейчас не дают на работе из-за кризиса ... Подскажите пожалуйста, как на ваш взгляд, такое решение работоспособно в принципе? Может, что-то нужно в предусилителе изменить? Или вообще убрать его? Напомню: желательно, чтобы выходил переменный сигнал (дальше вся схема на него рассчитана). Или всё-таки если фототранзистор, то никакой такой модуляции быть не должно, только постоянный сигнал? Тогда какую схему посоветуете? Заранее всем спасибо Думаю, что нет. Давайте к цифрам вернемся - какое сейчас усиление у ФЭУ, какие шумы и какой полезный сигнал ?
--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 06:20
|
Профессионал
Группа: Участник
Сообщений: 1 091
Регистрация: 25-07-07
Из: Саратов
Пользователь №: 29 357
|
Цитата(rudy_b @ Mar 5 2009, 22:03) Без модуляции светового потока с ФЭУ не обойтись. Еще ни разу не видел, чтобы с ФЭУ использовали модуляцию светового потока. Это во времена ламповой электрники сигналы переводили в переменку и с ними работали, потому что на лампах из-за дрейфов очень трудно сделать усилитеть постоянного тока. Кстати автор говорит, что прибор очень древний, что подтверждает эту версию. Цитата(rudy_b @ Mar 5 2009, 22:03) Если темновой фототок сравним с сигналом, Насколько я знаю принцип работы ФЭУ, у них нет никаких темновых фототоков. Он чувствует отдельные фотоны - попав на динод, фотон выбивает электрон, по пути к другому диноду он ионизирует атомы, возникает лавина электронов и напряжение анода падает почти до нуля. После этого ионы рекомбинируют и напряжение восстанавливается. Таким образом, если ФЭУ освещен слабым светом, то на аноде наблюдается лес импульсов. Чем ярче освещение, тем он гуще. (Кстати, при дневном освещении его включат нельзя, он сразу сгорает). Таким образом, выходные импульсы нужно либо считать цифровым счетчиком, либо на выходе поставить НЧ фильтр, и получить аналоговый сигнал (хотя насчет этого не уверен).
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 07:06
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(777777 @ Mar 6 2009, 09:20) Насколько я знаю принцип работы ФЭУ, у них нет никаких темновых фототоков. 777777, добрый день! вот читаю паспорта на ФЭУ: темновой ток при напряжении питания, соответствующем световой анодной чувствительности 10А/лм: ФЭУ-67Б - не более - 0,03мкА ФЭУ-85 - не более - 0,01мкА насчет леса импульсов Вы правы, при малейшей засветке ФЭУ дневным светом он перестает вообще что-то вразумительное детектировать, после чего необходимо некоторое время, чтобы он восстановился, а при длительной засветке ФЭУ выходит из строя
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 12:14
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(Vjacheslav @ Mar 6 2009, 14:36) Вероятность попасть ему (фотону) на фотокатод ФЭУ ~ 0.1 (реальная цифра), вероятность дать сигнал на аноде ФЭУ (эффективность регистрации) еще ~ 0.1 - 0.05.
Все это приводит к тому что полезный сигнал сравним с темновым сигналом ФЭУ. Наличие модуляции светового потока на входе ФЭУ автоматически удаляет темновой сигнал из переменного сигнала на выходе ФЭУ. а вот я все-равно не понял... если фотон не попадает на катод, то хоть модулируй, хоть усиливай, а его не зарегистрируешь. далее, если энергия фотонов такова, что вызванный ток анода равен или меньше темнового тока, то полезный сигнал тоже не зарегистрировать, во всяком случае модуляцией светового потока. и скорее всего даже при синхронном детектировании. мне кажется здесь нужно знать, что из себя представляет сигнал этой самой хемилюминесценции... я не знаю
Сообщение отредактировал stells - Mar 6 2009, 12:15
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 12:29
|
Профессионал
Группа: Участник
Сообщений: 1 091
Регистрация: 25-07-07
Из: Саратов
Пользователь №: 29 357
|
Цитата(stells @ Mar 6 2009, 10:06) темновой ток при напряжении питания, соответствующем световой анодной чувствительности 10А/лм:
ФЭУ-67Б - не более - 0,03мкА
ФЭУ-85 - не более - 0,01мкА А откуда он может взяться? Цитата(stells @ Mar 6 2009, 10:06) насчет леса импульсов Вы правы А вот я начал сомневаться Дело в том, что я их видел в скважинных приборах, регистрирующих гамма-излучение (подозреваю, что вы тоже), там перед ними ставится люминесцентный кристалл, в котором каждый гамма-квант вызывал вспышку света, а уже ее регистрировал ФЭУ. Так вот импульсы были от отдельных гамма-квантов, а не от отдельных фотонов света.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 13:08
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(777777 @ Mar 6 2009, 15:29) А откуда он может взяться? ну видимо какая-то самопроизвольная (может быть температурная) эмиссия Цитата(777777 @ Mar 6 2009, 15:29) А вот я начал сомневаться Дело в том, что я их видел в скважинных приборах, регистрирующих гамма-излучение (подозреваю, что вы тоже), там перед ними ставится люминесцентный кристалл, в котором каждый гамма-квант вызывал вспышку света, а уже ее регистрировал ФЭУ. Так вот импульсы были от отдельных гамма-квантов, а не от отдельных фотонов света. по-моему один гамма-квант выбивает только один фотон в сцинтилляторе. я действительно радиометр имел ввиду. так вот когда я пытался смоделировать высокую интенсивность гамма-излучения простой засветкой ФЭУ, то получил тот самый "лес импульсов", который приводил к лавинному току ФЭУ и в результате которого ФЭУ на некоторое время переставал детектировать одиночные импульсы Цитата(Vjacheslav @ Mar 6 2009, 14:36) Все это приводит к тому что полезный сигнал сравним с темновым сигналом ФЭУ. Наличие модуляции светового потока на входе ФЭУ автоматически удаляет темновой сигнал мне кажется я понял, что Вы имеете ввиду. импульсы сигнала хемилюминесценции на порядок (два-три) меньше постоянной составляющей темнового тока? ну так я и написал про пороговый детектор, который отсечет эту постоянную составляющую. а далее усиливаем импульсы. если амплитуда импульсов настолько мала, что пороговый детектор не в состоянии их детектировать, то можно по-другому сделать: на один вход дифусилителя подать проинтегрированный сигнал ФЭУ, а на другой - исходный сигнал - получим на выходе усиленные импульсы без постоянной составляющей темнового тока... и безо всякой модуляции
Сообщение отредактировал stells - Mar 6 2009, 13:14
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 13:44
|
внештатный сотрудник
Группа: Участник
Сообщений: 2 458
Регистрация: 10-05-08
Из: МО, Медвежьи озера
Пользователь №: 37 401
|
Цитата(Funtov @ Mar 5 2009, 18:17) видимо, ФЭУ после начала работы в таком режиме очень медленно, но верно разогревается и стабилизации приходится ждать чуть ли не сутки. Да и потом, в процессе работы, сигнал постоянно плавает туда-сюда, не зависимо от измеряемой концентрации. Короче говоря, очень большой шум, нужно его постоянно корректировать. использование фототранзистора в предусилителе не очень хорошее решение ввиду его нелинейности и температурной зависимости, а у Вас именно с этим проблема. вариант с дифусилителем, на один вход которого подаете сигнал с предусилителя, а на другой - интегрированный сигнал предусилителя, а затем выходной сигнал усиливаете (если нужно), мне кажется более стабильным, тем более в случае прецизионного инструментального ОУ. постоянная времени интегрирующей цепи небольшая, никакая коррекция при температурном дрейфе темнового тока не потребуется
Сообщение отредактировал stells - Mar 6 2009, 13:53
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 6 2009, 15:18
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 621
Регистрация: 25-10-04
Из: Новосибирск
Пользователь №: 971
|
Цитата(Tanya @ Mar 6 2009, 17:41) Обычно применяют нечто вроде фотометрической сферы.
Некоторые системы светят очень сильно. Вот, думается, что химический лазер вполне можно обозвать хемилюминисцентным. Обозвать то можно, но в реальных системах с которыми сталкиваются нет бешеных давлений и концентраций реагентов поэтому фотонов (химических актов) весьма немного - и сигнал сравним с темновым током не очень выдающихся ФЭУ - личный опыт (когда-то имел к этому отношение). Конечно бывают системы с относительно большим сигналом, но они и не требуют каких-то ухищрений, да и "обсосаны" они давно и не представляют поэтому интереса для исследований. Про регистрацию гамма квантов - сцинтиллятор ставят перед ФЭУ по простой причине: фотокатод не чувствителен к рентгену и гамма. При прохождении гамма кванта через сцинтиллятор рождаются бешеные количества обычных фотонов - в идеале вся энергия гамма кванта уходит в энергию фотонов (видимого диапазона).
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 8 2009, 12:11
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741
|
Цитата(Tanya @ Mar 6 2009, 19:58) В лазере тоже нет больших давлений. Собственно, сколько актов - столько и квантов. Не путайте сцинтиллятор со счетом фотонов в люминесценции. В сцинтилляторе один гамма-квант рождает под тысячу фотонов. В люминесценции- один к одному. Темновые импульсы малой амплитуды- это случайная эмиссия электронов с динодной системы- они не проходят полностью динодной системы и не успевают усилится до апмлитуды срабатывания дискриминатора. С фотокатода тепловые шумы практически рабочей амплитуды- от них можно избавиться только охлаждением фотоумножителя. Заряженные частицы при люминесцентных измерениях дают импульс огромной ампитуды, но они редко летают- несколько раз в минуту обычно, на них можно не обращать внимание. Смысл гейтировать первый динод имеется в кинетических измерениях (времяразрешенная люминесценция, лидары)- в первые наносекунды после возбуждающего импульса на фотокатод прилетает столько фотонов, что импульсы "склеиваются", сиситема перегружается итд. Поэтому иногда имеет смысл не пустить эти фотоэлектроны в динодную систему или вообще вернуть на фотокатод небольшим реверсом напряжения в промежутке фотокатод- первый динод. И только через десятки наносекунд, когда система "успокоится" , подать нормальное напряжение фотокатод- первый динод. Только надо внимательно емкость динода прикинуть относительно земли, а то там бывает огромная конструктивная емкость на корпус- пока ее перезарядишь, весь смысл затеи пропадает. В этом смысле удобно работать с хамамацевскими октальными ФЭУ (выглядят как наши старые радиолампы, только ножек на цоколе на 8 а 11-12). Есть вопрос к научному сообществу. А в Союзе выпускались кем-нибудь стрик-камеры (гибрид ФЭУ и осциллографической трубы) с пикосекундным разрешением? И как с этим обстоит дело в современном мире. А то в буржуинии этим только вышеупомянутая Хамамацу занимается, дорого выходит- труба с системой управления под 100 килогринов стоит.
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 9 2009, 11:34
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 621
Регистрация: 25-10-04
Из: Новосибирск
Пользователь №: 971
|
Цитата(khach @ Mar 8 2009, 16:11) Есть вопрос к научному сообществу. А в Союзе выпускались кем-нибудь стрик-камеры (гибрид ФЭУ и осциллографической трубы) с пикосекундным разрешением? И как с этим обстоит дело в современном мире. А то в буржуинии этим только вышеупомянутая Хамамацу занимается, дорого выходит- труба с системой управления под 100 килогринов стоит. Да выпускались стрик-камеры и занимались этим во ВнииОФИ (Москва) - более того, самые лучшие время-анализирующие ЭОП (электронно-оптический преобразователь) в свое время были советские, и Хамамацу не гнушалась закупать их у нас для своих стрик-камер. У истоков ЭОП стоял академик Завойский (открыватель ЭПР, не получивший Нобелевскую премию из-за "тайны") и, если я не ошибаюсь, ЭОП это наше изобретение. Поправка: стрик-камера это комбинация не ФЭУ, а ЭОП+....
|
|
|
|
|
|
|
|
Mar 18 2009, 11:18
|
Знающий
Группа: Свой
Сообщений: 754
Регистрация: 29-06-06
Из: Volgograd
Пользователь №: 18 458
|
Цитата насчет леса импульсов Вы правы, при малейшей засветке ФЭУ дневным светом он перестает вообще что-то вразумительное детектировать, Да, действительно ФЭУ "слепнут" хранить их надо в темноте. Вполне возможно, что используемые автором ФЭУ значительно убиты и регистриуется не концентрация чего-там, а мощность шума ФЭУ. Раньше в ПТЭ довольно много было публикаций о увеличении чувствительности ФЭУ, в основном варьировали разное распределение потенциала на динодах. И ни разу не видел электронную модуляцию сигнала. Голосую за "оставить чопер"! PS: Темновой ток это не только собственные шумы ФЭУ, но и шумы вызванные естественным радиационным фоном. Чтобы от них отстроиться, необходимо модулировать источник полезного (оптического) сигнала. PPS: А в люминисценции точно один фотон рождается? Атом тогда должен испытать отдачу из сохранения импульса, и раствор нагреваться. Вот распад ядра порождает два фотона, разлетающиеся в разные стороны. В этом случае можно поставить 2 ФЭУ и регистрировать только одновременные сработки ФЭУ, тогда и чопер не нужен, "Чопаем" сигнал за счет совпадений.
|
|
|
|
|
|
|
 |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|
