Снятие сигнала с ФЭУ, схема пред-усилителя для счета и интегрирования Опции

[Rockstein]

Не хочу раздувать уже создавшийся офф-топ, поэтому создаю эту тему.

Имеется ФЭУ от хамаматсу H7422-40 ( http://doc.chipfind.ru/pdf/hamamatsu/h7422.pdf ). Он имеет встоенный источник высокого напряжения и охлаждение на пельтье для понижения шума. Так же имеется защита при токе больше 6 мкА, хотя макс всего 2 мкА. Сигнал с анода выводится через BNC разъем.

Требуется сделать предусилитель с выходом для счетчика и интегрированного сигнала. Выкладываю схему своего варианта пред-усилителя на обсуждение.
 PMT_PreAmp.sch ( 337.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1189

Формат eagle 5. Схема, конечно же, не идеальна. Выражаю благодарность jam за помощь и советы.

Собрал почти навесным монтажем на цельной плате и засунул с ВЧ-экранированную коробку. Разделительный кондер на входе, а так же диоды я не ставил. 1 Гигом разряжает входную емкость ФЭУ, так что никакого высокого там не натекает. Вообщем теперь о грустном. Входной каскад дает импульсы где-то 40нс на выходе, при том что на входе в среднем где-то 3-5 нс. Усиление можно и единичное сделать, сиграла там достаточно. Но почему-то с инвертирующим включением AD8014 не получается такой скорости, даже при Rg=Rf=1ком. В неинвертирующем включении, когда выход фэу на 50Ом зашунтирован и потом на вход AD8014 добиваюсь 5нс, но поясляется овершутинг, хотя выход через 50Ом на RG58 кабель и потом на осциллоскопе 50Ом терминатор. Подскажите как добится 5 нс. Может кто другой усилитель посоветует?

Еще одна проблема с интегратором. Так как AD8014 дает на выходе несколько мВ оффсет, напрямую интегратор входит в насыщение. Поэтому сначала обрезаю DC и пускаю только AC на интегратор. Но скважность импульсов настолько мала, что интегрированный сигнал просто тонет в шуме, который гже-то около двух мВ пик-пик. Много чего перепробовал, и сначала интегрировать на RC-цепочке, потом усилять и активный low-pass. Результат не утешительный. Зато если выход ФЭУ пустить на трансимпедансный усилетель на AD549, то интегрированный сигнал снимается прекрасно. Вот только нужно и считать и интегрировать.

Выглядел у америкосов следующий девайс Супер-пупер малошумящий усилитель заряда. Стоит ли под него копать?

[jam]

Не хочу раздувать уже создавшийся офф-топ, поэтому создаю эту тему.

Имеется ФЭУ от хамаматсу H7422-40 ( http://doc.chipfind.ru/pdf/hamamatsu/h7422.pdf ). Он имеет встоенный источник высокого напряжения и охлаждение на пельтье для понижения шума. Так же имеется защита при токе больше 6 мкА, хотя макс всего 2 мкА. Сигнал с анода выводится через BNC разъем.

Требуется сделать предусилитель с выходом для счетчика и интегрированного сигнала. Выкладываю схему своего варианта пред-усилителя на обсуждение.
 PMT_PreAmp.sch ( 337.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1189

Входной каскад дает импульсы где-то 40нс на выходе, при том что на входе в среднем где-то 3-5 нс.

Это нормально - если Вы убрали коаксиальный кабель, то остаётся только выделить фильтром передний фронт - это будут те самые 3-5нс.

Еще одна проблема с интегратором. Так как AD8014 дает на выходе несколько мВ оффсет, напрямую интегратор входит в насыщение. Поэтому сначала обрезаю DC и пускаю только AC на интегратор. Но скважность импульсов настолько мала, что интегрированный сигнал просто тонет в шуме, который гже-то около двух мВ пик-пик. Много чего перепробовал, и сначала интегрировать на RC-цепочке, потом усилять и активный low-pass. Результат не утешительный. Зато если выход ФЭУ пустить на трансимпедансный усилетель на AD549, то интегрированный сигнал снимается прекрасно. Вот только нужно и считать и интегрировать.

Ну если Вы обрезали DC - то на выходе интегратора всегда будет ноль... Второе - чтобы интегратор мог интегрировать он должен быть достаточно быстрым... AD711 в данном случае не годятся.

Выглядел у америкосов следующий девайс...Супер-пупер малошумящий усилитель заряда[/url]. Стоит ли под него копать?

Мы тоже делаем подобные гибридки - у моих параметры лучше. Однако это отдельный вид спорта...
Кстати - Вы так и не сообщили какая у Вас максимальная загрузка - если она менее 1Мгц, то можно предложить и другие решения.

[Rockstein]

Это нормально - если Вы убрали коаксиальный кабель, то остаётся только выделить фильтром передний фронт - это будут те самые 3-5нс.

Смотрю через кабель, на 50Ом нагрузку. Тоесть с выхода АД8014 через 51Ом на кабель и на осциллоскопе теминирую через Т-разветвитель тоже 51 Омом. Сегодня попробую AD8000, он быстрее, но потребляет много.

Ну если Вы обрезали DC - то на выходе интегратора всегда будет ноль... Второе - чтобы интегратор мог интегрировать он должен быть достаточно быстрым... AD711 в данном случае не годятся.

Да c AD711 никаких результатов, обрезаю DC первыйм каскадом, потом lowpass вторым и получается такой бандпасс с частотой среза где-то 10гц-10кгц. А на выходе ноль, ну тоеть только шумы около миливольта. И при 10кГц, которые я считаю сигнал интегратора тонет в шуме.
Можно ли просто поставить пассивный фильтр и потом сигнал усиливать? Непонятно зачем нужен быстрый, ведь все равно вч обрезана.
И еще, если сигнал проинтегрировать, то получиться несколько микровольт на выходе при моей загрузке. А шум у меня около миливольта.

Мы тоже делаем подобные гибридки - у моих параметры лучше. Однако это отдельный вид спорта...
Кстати - Вы так и не сообщили какая у Вас максимальная загрузка - если она менее 1Мгц, то можно предложить и другие решения.

Это наверное для физиков ядерщиков, где сигнал вообще очень маленький и нужно его усилить. Я понял что в моем случае мне это не надо, так как сигнала у меня достаточно. Загруженность меньше 1Мгц это точно. Потому что пробы со 100mSv дают макс 100кГц. А выше этой дозы мерять не нужно. Вопрос стоит ли заморачиватся с интегратором, если такая маленькая частота. Мне нужен интегратор, чтобы проверить линиарность при счете и подобрать уровень отсечки компаратору. А как Вы выбираете уровень отсечки?

[stells]

я недавно помучился с AD8012 и вернулся к старой проверенной схемке на 2-х транзисторах BC817. всплеск она дает на фронтах, потому как шибко быстрая, а значит искажает амплитуду импульса. с выхода усилителя у меня сигнал идет на вход компаратора контроллера (второй вход компаратора - регулируемый ШИМом, таким образом настраивается порог дискриминации). контроллер просто считает импульсы по прерыванию от компаратора

[stells]

перепутал, я пробовал max4012 (600V/us)

[jam]

Смотрю через кабель, на 50Ом нагрузку. Тоесть с выхода АД8014 через 51Ом на кабель и на осциллоскопе теминирую через Т-разветвитель тоже 51 Омом. Сегодня попробую AD8000, он быстрее, но потребляет много.

Про кабель это между фэу и входным каскадом - мне показалось , что Вы между ними поставили кабель - этого делать не следует - важен каждый пф.

Загруженность меньше 1Мгц это точно. Потому что пробы со 100mSv дают макс 100кГц. А выше этой дозы мерять не нужно.

Ну тогда всё гораздо проще - поставте вместо ad8014 ad8038 с резистором 100ком в обратной связи - получите пилу с входным вронтом 100нс и длинным задним,

[Rockstein]

Про кабель это между фэу и входным каскадом - мне показалось , что Вы между ними поставили кабель - этого делать не следует - важен каждый пф.

Нет, кабель между осциллоскопом и выходом усилителя около метра. Между ФЭУ и входом 15см кабеля, просто нет возможности напрямую плату втыкнуто.

А в этой "пиле" энергия импульса сохранится, тоесть будет ли интеграл этой пилы пропорционален интегралу самого сигнала, как если бы сразу выход ФЭУ на трансимпедансный усилитель пускать.

Мне кажется при 100ком Rf и 50Ом Rg полоса очень уж сузится и будет насыщение. Мне максимум усиление 10 надо. Хотя если импульсы будут шире, то амплитуда должна быть соответственно меньше. Попробую обязательно

Сообщение отредактировал Rockstein - Oct 21 2009, 06:06

[stells]

А в этой "пиле" энергия импульса сохранится, тоесть будет ли интеграл этой пилы пропорционален интегралу самого сигнала, как если бы сразу выход ФЭУ на трансимпедансный усилитель пускать.

в том-то и дело... смотря какой задний фронт пилы и частота импульсов

[Rockstein]

я недавно помучился с AD8012 и вернулся к старой проверенной схемке на 2-х транзисторах BC817. всплеск она дает на фронтах, потому как шибко быстрая, а значит искажает амплитуду импульса. с выхода усилителя у меня сигнал идет на вход компаратора контроллера (второй вход компаратора - регулируемый ШИМом, таким образом настраивается порог дискриминации). контроллер просто считает импульсы по прерыванию от компаратора

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

[stells]

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

видимо в связи с тем, что сигнал на аноде ФЭУ отрицательной полярности

[jam]

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

Полевик ставят потому что у биполярника большой ток базы , который шумит... Но на частотах выше 20Мгц более важна крутизна , чем ток утечки, поэтому там ставят биполярники, выше 300Мгц ставят GaAs полевики и биполярники, выше 1000 - GaAs и SiGe.
15см кабеля это очень много - поэтому и работает плохо... AD8038 работать будет линейно, но придётся уменьшить напряжение на фэу.

[Rockstein]

Полевик ставят потому что у биполярника большой ток базы , который шумит... Но на частотах выше 20Мгц более важна крутизна , чем ток утечки, поэтому там ставят биполярники, выше 300Мгц ставят GaAs полевики и биполярники, выше 1000 - GaAs и SiGe.
15см кабеля это очень много - поэтому и работает плохо... AD8038 работать будет линейно, но придётся уменьшить напряжение на фэу.

Ясно. Спасибо. Можно было бы, конечно, и самому догадаться.

Исходя из того, что сигнал на выходе ФЭУ у меня сильный, думаю в моем случае ставить транзисторы нет смысла. Все равно в ОУ на входе стоят. AD8038 пока достать не могу, но при возможности попробую. Пока что попробовал AD8000 с 1.5Ггц полосой. Делаю усиление 20 с Rg=50Ом и Rf=1кОм, раскачиваю до 1В при больших импульсах.Правда такие очень редко попадаются. Полоса сужается до импульса в 10нс и где-то 2нс переднего фрона. Теоретически могу еще заузить полосу не увеличиваю усиление. Вообще им доволен. Единственное с искажением и нелинейностью не могу проверить.

Вопрос, неужели AD8000 с усилением 20 искажает сигнал и шумит больше чем AD8038? Тоесть зачем нужен такой медленный, он ведь импульсы растянет и чтобы амплитуду такую же получить, нужно усиление порядка 200. Лучше интегрировать?

Если уменьшу напряжение на ФЭУ, то не увижу слабого сигнала. Пока что темновой ток у меня в среднем 30 фотонов в секунду. Проба в 0,1mSv дает мне где-то 200фотонов без вычета темнового тока. А хотелось бы еще и 0,01 mSv увидеть.

С удовольствием выкинул бы эти 15см кабеля, если придумаю как соединить два BNC-папы без кабеля(кабель обычно имеет мама-мама разъемы). Не могу найти подходящую маму, которую в корпус вмонтировать можно. Да и емкость кабеля по сравнению с входной емкостью ФЭУ (где-то 100пФ) на порядок меньше.

А как дело обстоит с линейностью при счете? и как ее лучше проверить. Пока пользуюсь трансимпедансным усилителем для сравнения. Но результат не очень. И главное как выставить порог для компаратора.

[jam]

С ad8014 можно считать фотоны поштучно, ad8000 более шумный, хотя я его не пробывал, может он тоже может... Чтобы убрать кабель можно поставить маму на корпус, нужно только изготовить винт с отверстием. ad8038 также шумит не сильно и должен быть в состоянии посчитать отдельные фотоны - хотя я его пользовал для более больших сигналов. 100пф для фэу это явно перебор - может посмотреть какой-нибудь другой? Насколько я понял с слов - интегрирование тут совершенно не нужно, достаточно счёта...

Причина редактирования: Излишнее цитирование

[Rockstein]

Решил проблему следующим образом:
разделил сигнал прямо на входе (см. схему). Ну тоесть выход ФЭУ пустил на прямую на AD549 для интегрирования и через разделяющий кондер на AD8014 для снятия импульсов. Конечно это компромис. И если в ОС у интегратора будет большая емкость, то пульсы будут ей гасится. А если разделительный конденсатор портит возрастающий фронт, про спадающий я молчу, он и так растягиватся. Второй каскад на AD8014 вообще-то и не нужен, но все таки решил им дотянуть большие импульсы до 1В амплитуды макс.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 PMT_PreAmp.sch ( 133.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 44

 

[jam]

Решил проблему следующим образом:
разделил сигнал прямо на входе (см. схему). Ну тоесть выход ФЭУ пустил на прямую на AD549 для интегрирования и через разделяющий кондер на AD8014 для снятия импульсов. Конечно это компромис. И если в ОС у интегратора будет большая емкость, то пульсы будут ей гасится. А если разделительный конденсатор портит возрастающий фронт, про спадающий я молчу, он и так растягиватся. Второй каскад на AD8014 вообще-то и не нужен, но все таки решил им дотянуть большие импульсы до 1В амплитуды макс.

Принимая во внимание большую ёмкость фэу , думаю , что схема правильная...многие уже хотели сделать такой гибрид - один канал на время, второй на амплитуду, но удачных реализаций пока не видел... Надеюсь, что Ваша удачная. На днях посмотрю на спайсе, что получилось... Если можно , пришлите выходной сигнал - если есть генератор с хорошими фронтами, то стоит подать на вход через 1пф....

[Rockstein]

Принимая во внимание большую ёмкость фэу , думаю , что схема правильная...многие уже хотели сделать такой гибрид - один канал на время, второй на амплитуду, но удачных реализаций пока не видел... Надеюсь, что Ваша удачная. На днях посмотрю на спайсе, что получилось... Если можно , пришлите выходной сигнал - если есть генератор с хорошими фронтами, то стоит подать на вход через 1пф....

Хорошо, попробую, у нас есть тектроникс осцилограф, туда можно усб флеш вставить. Сделаю пару скриншотов. К сожалению генератора с хорошими фронтами нет и не предвидится. Слышал, если транзистор пробивать, то фронты очень крутые. Видел где-то схему, основанную на этом эффекте.

Я тоже надеюсь, что мое решение удовлетворит. Но пока проблемы с линеакйностью при счете. Интегральный сигнал довольно неплохой, а вот считает хуже 4% линейность. даже до в диапазоне до 1 Килоимпульса. Грешу на компаратор и зависимость порога срабатывания от амплитуды и скважности импульсов. А какую вообще линейность стоит ожидать от фэу такого класса (н7422)?

Проблема с компаратором состоит в следующем, нужно опустить порог чуть выше уровня шума. Допустим 1мВ. А оффсет у AD8014 в данном включении составляет 20мВ. Чтобы убрать оффсет вставляю полосовой фильтр из rlc с плохой добротностью, чтоб без пика, где-то на 1-100Мгц. Уходит постояный оффсет, но появляются неприятные овершуты ниже нуля. И потом уровень медленно поднимается либо до нуля либо пока не прийдет следующий импульс. Вообще на сколько я понял высокоскоростные компараторы не отличаются точностью. Реально ли таким компаратором ловить пульсы по такому низкому порогу в 1мВ к земле, естессно питание биполярное (+-5В)

У меня пока стоит выбор между LT1719 и LT1016. Первый быстрее и есть возможность раздельного питания. Второй, вроде, по-медленнее и по прожерливее, но точнее. Что посоветуете?

Раздельное питание нужно только для согласования уровней с логикой или его можно еще и как развязку между грязным питанием логики и прецизионным аналоговым использовать? Ну тоесть чтобы возвратные токи из грязного питания не текли на чистую землю через вот такой вот компаратор.



@jam: А вы какой SPICE пользуетесь?
Я сейчас набросал схему в свежеустановленном мультисиме, все проблемы на лицо. Файлик мультисимовский прилагаю.
Длинный задний фронт никуда не деть. И откуда этот овершут ниже нуля берется. Если мелкий импульс прийдет, когда задний фронт большого еще не спал, то он останется незамеченным. Вообщем порог компаратора не имеет смысла делать меньше чем овершут. В моем случае около 50 мВ.

Странно, но я не смог загрузить файл с расширением ms10. Переименовал его в .sch. Просьба вернуть назад расширение .ms10

Прикрепленные файлы

 PMT_FrontEnd.rename_to_ms10.sch ( 158.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47

 

[jam]

Хорошо, попробую, у нас есть тектроникс осцилограф, туда можно усб флеш вставить. Сделаю пару скриншотов. К сожалению генератора с хорошими фронтами нет и не предвидится. Слышал, если транзистор пробивать, то фронты очень крутые. Видел где-то схему, основанную на этом эффекте.

возмите ltc6903/04 - поделив 1ком\50ом на кабель - фронты крутые - частота по умолчанию 1кгц.

Я тоже надеюсь, что мое решение удовлетворит. Но пока проблемы с линеакйностью при счете. Интегральный сигнал довольно неплохой, а вот считает хуже 4% линейность. даже до в диапазоне до 1 Килоимпульса. Грешу на компаратор и зависимость порога срабатывания от амплитуды и скважности импульсов. А какую вообще линейность стоит ожидать от фэу такого класса (н7422)?

Чтобы ноль не уплывал , в анализаторах его восстанавливают - см. base line restorer. Но в данном случае можно обойтись просто большой ёмкостью, например 22uF*1ком обрежут Вам оффест , а выбросов больших не дадут. Линейность фэу зависит от его коэффициента усиления, чем больше - тем хуже, поэтому и рекомендовал Вам снизить коэффициет усиления, со всеми вытекающими проблемами. Говорят, что если запитать фэу от умножителя, то линейность улучшается, но сам не проверял.

Проблема с компаратором состоит в следующем, нужно опустить порог чуть выше уровня шума. Допустим 1мВ. А оффсет у AD8014 в данном включении составляет 20мВ. Чтобы убрать оффсет вставляю полосовой фильтр из rlc с плохой добротностью, чтоб без пика, где-то на 1-100Мгц. Уходит постояный оффсет, но появляются неприятные овершуты ниже нуля. И потом уровень медленно поднимается либо до нуля либо пока не прийдет следующий импульс. Вообще на сколько я понял высокоскоростные компараторы не отличаются точностью. Реально ли таким компаратором ловить пульсы по такому низкому порогу в 1мВ к земле, естессно питание биполярное (+-5В)
У меня пока стоит выбор между LT1719 и LT1016. Первый быстрее и есть возможность раздельного питания. Второй, вроде, по-медленнее и по прожерливее, но точнее. Что посоветуете?

lt1719 - впечатления хорошие, но пользую max9144, поскольку несколько миливольт для моих применений не критичны...

Раздельное питание нужно только для согласования уровней с логикой или его можно еще и как развязку между грязным питанием логики и прецизионным аналоговым использовать? Ну тоесть чтобы возвратные токи из грязного питания не текли на чистую землю через вот такой вот компаратор.

Раздельное питание использую всегда, поскольку не хочу полагаться на авось - в любом случае это не помешает, а может быть и критично.

@jam: А вы какой SPICE пользуетесь?
Я сейчас набросал схему в свежеустановленном мультисиме, все проблемы на лицо. Файлик мультисимовский прилагаю.
Длинный задний фронт никуда не деть. И откуда этот овершут ниже нуля берется. Если мелкий импульс прийдет, когда задний фронт большого еще не спал, то он останется незамеченным. Вообщем порог компаратора не имеет смысла делать меньше чем овершут. В моем случае около 50 мВ.

Странно, но я не смог загрузить файл с расширением ms10. Переименовал его в .sch. Просьба вернуть назад расширение .ms10

Пользую spb16.2. Длинный задний фронт подрезаете формирователем - для этого Вам надо посчитать Ваш rcl, можно сделать формирователь и на операционниках - тут простор открыт, главное, что бы он как можно меньше трогал нулевую линию - тут 4 варианта 1 base line restorer 2. опустить полосу почти до dc 3. Поставить очень быстрый ацп и обработать в цифре 4. Продиферинциировать гаусс до куска синуса и думать, что с этим делать.
З.Ы. Говорят что амптековский а250 изготавливает в России некий Громов, а америкосы только продают, не знаю правда или нет, но по корпусу похож на наш.

[serebr]

На ту же тему, но немного в другом ракурсе.
Кроме стремления улучшить характеристики исходного импульса можно использовать последующую цифровую обработку сигналов с ФЭУ "на лету" с небольшой и строго определённой задержкой. Пример обработки, для которой задержка составляет 150 нс, приведен на рисунке:


Результирующая картинка выглядит, например, так:


Картинки получены на реальных данных в реальном приборе.

Сообщение отредактировал serebr - Nov 22 2009, 03:55

[jam]

Кроме стремления улучшить характеристики исходного импульса можно использовать последующую цифровую обработку сигналов с ФЭУ "на лету" с небольшой и строго определённой задержкой. Пример обработки, для которой задержка составляет 150 нс
Картинки получены на реальных данных в реальном приборе.

Красивые картинки - если не сектрет - какой у Вас АЦП стоит? У меня так ad9235 только 11 бит без шума выдаёт - или это у Вас на картинке усреднение по 1000 событий?

[serebr]

Красивые картинки - если не сектрет - какой у Вас АЦП стоит? У меня так ad9235 только 11 бит без шума выдаёт - или это у Вас на картинке усреднение по 1000 событий?

Используем АЦП AD9248.
Первая картинка с одиночным импульсом - это реальный одиночный импульс. Поскольку у нас АЦП работает на 20 МГц, то совсем уж высокочастотных шумов нет. Это ведь не единицы наносекунд, как у вас, а уже целых 50 нс. Шумы с 14-битным АЦП получаются примерно 1-2 единицы в отсчётах АЦП (RMS). Если мерять от пика до пика, то тоже порядка 11 бит получится. Одиночный импульс приведен достаточно большой амплитуды - 5000 отсчётов, так что на этом фоне на достаточно грубом графике шумов не видно.

[Tanya]

Используем АЦП AD9248.
Одиночный импульс приведен достаточно большой амплитуды - 5000 отсчётов, так что на этом фоне на достаточно грубом графике шумов не видно.

Что-то у меня немного не сходится (внутри). Можно отсчеты пересчитать в электроны?

[serebr]

Что-то у меня немного не сходится (внутри). Можно отсчеты пересчитать в электроны?

Честно говоря, не понял вопроса. Надо отсчёты АЦП пересчитать в количество прилетевших на анод ФЭУ электронов?

[Tanya]

Честно говоря, не понял вопроса. Надо отсчёты АЦП пересчитать в количество прилетевших на анод ФЭУ электронов?

Да.

[serebr]

Да.

Это круто.
В моём случае использется детектор гамма-квантов на кристалле. Надо взять энергию гамма-кванта, умножить на коэффициент усиления ФЭУ, заряд перевести в ток исходя из времени нарастания/спада импульса, умножить на коэффициент преобразования ток/напряжение входного усилителя ФЭУ, пересчитать напряжение в код исходя из характеристик АЦП.
И всё это предлагается проделать для удовлетворения чьего-то абстрактного любопытства? Я тихо фигею.

Сообщение отредактировал serebr - Nov 22 2009, 17:55

[Tanya]

Это круто.
Я тихо фигею.

А что сложного? Коэффициент усиления ФЭУ в электронах на первичный фотон или электрон, умножить на заряд электрона, умножить на величину сопротивления нагрузки, чувствительность АЦП в тиках на вольт...
Хочется понять, сколько электронов содержится в одном кванте АЦП*время накопления.

[jam]

Это круто.
В моём случае использется детектор гамма-квантов на кристалле. Надо взять энергию гамма-кванта, умножить на коэффициент усиления ФЭУ, заряд перевести в ток исходя из времени нарастания/спада импульса, умножить на коэффициент преобразования ток/напряжение входного усилителя ФЭУ, пересчитать напряжение в код исходя из характеристик АЦП.
И всё это предлагается проделать для удовлетворения чьего-то абстрактного любопытства? Я тихо фигею.

Сигнал\шум у Вас замечательный - можно позавидовать, но кроме него для получения разрешения нужна хорошая статистика - т.е. то число первичных электронов фотокатода - эти два параметра в сумме дают возможность оценить Вашу замечательную конструкцию, поэтому и интерес к числу этих вот электронов. Ещё хотелось спросить - какой у Вас сцинтилятор - у нас LaBr:Ce.
А на счёт АЦП - сейчас смотрю начинают появляться continuous time sigma-delta. National уже как года два делает, а тут за ними и AD подтягиваются - сделали ad9267 - жаль в продаже пока нет. Хоти они на мой взгляд какие-то недоделанные, ну лиха беда начало. Смотрю так, придётся в скором времени с цифровой электроникой активно дружиться .

[serebr]

А что сложного? Коэффициент усиления ФЭУ в электронах на первичный фотон или электрон, умножить на заряд электрона, умножить на величину сопротивления нагрузки, чувствительность АЦП в тиках на вольт...
Хочется понять, сколько электронов содержится в одном кванте АЦП*время накопления.

Цитата из Википедии:

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) — электровакуумный прибор, в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%...%B5%D0%BB%D1%8C

Соответственно, не электрон умножается ФЭУ, а гамма-квант, который выбивает количество электронов, пропорциональное энергии гамма-кванта, попавшего на фотокатод. Собственно этим и оперируют разработчики, т.к. не электроны мы регистрируем, а гамма-кванты. Хочется посчитать - считайте электроны на здоровье.
Для ориентира могу лишь сказать, что в нашем приборе 1 отсчёт АЦП соответствует примерно 1 кэв, 8000 отсчётов - 8 Мэв.

Сигнал\шум у Вас замечательный - можно позавидовать, но кроме него для получения разрешения нужна хорошая статистика - т.е. то число первичных электронов фотокатода - эти два параметра в сумме дают возможность оценить Вашу замечательную конструкцию, поэтому и интерес к числу этих вот электронов. Ещё хотелось спросить - какой у Вас сцинтилятор - у нас LaBr:Ce.
А на счёт АЦП - сейчас смотрю начинают появляться continuous time sigma-delta. National уже как года два делает, а тут за ними и AD подтягиваются - сделали ad9267 - жаль в продаже пока нет. Хоти они на мой взгляд какие-то недоделанные, ну лиха беда начало. Смотрю так, придётся в скором времени с цифровой электроникой активно дружиться .

Конструкция не моя, я в радиоактивных делах не спец. Что касается цифровой обработки, то это моё детище.
И схемотехника уменьшения наводок на цепи входного тракта - здесь я тоже неплохо свои знания приложил. Только вот как об этом делиться на форуме не знаю - вроде как коммерческая тайна.

[jam]

Хочется посчитать - считайте электроны на здоровье.
Для ориентира могу лишь сказать, что в нашем приборе 1 отсчёт АЦП соответствует примерно 1 кэв, 8000 отсчётов - 8 Мэв.

Не вижу смысла делать коммерческой тайны из фэу , типа сцинтилятора и метода преобразования - иначе покупателей окажется существенно меньше. А если засекретить факт существования самого девайса - то покупателей не будет вобще.
Мы вот покупали 4KSАА у парсека http://www.parsek.ru/ru/products.html - они нам перед покупкой все детали работы девайса подробно рассказали. Мы у них кроме того и амплитудные анализаторы покупаем - может быть Ваши лучше?
Предположим , у Вас NaI со сбором 50%, получаем 6 электронов на бит - на мой взгляд ацп то что-надо...

[Tanya]

Соответственно, не электрон умножается ФЭУ, а гамма-квант, который выбивает количество электронов, пропорциональное энергии гамма-кванта, попавшего на фотокатод. Собственно этим и оперируют разработчики, т.к. не электроны мы регистрируем, а гамма-кванты. Хочется посчитать - считайте электроны на здоровье.
Для ориентира могу лишь сказать, что в нашем приборе 1 отсчёт АЦП соответствует примерно 1 кэв, 8000 отсчётов - 8 Мэв.

Вы не поняли. Хотела понять, каков заряд у Вашего одноэлектронного импульса на выходе. Все. Что тут такого? В паспорте на ФЭУ посмотреть... напряжение вспомнить. Гамма квант не интересует.

[Rockstein]

возмите ltc6903/04 - поделив 1ком\50ом на кабель - фронты крутые - частота по умолчанию 1кгц.

1нс на 5пф нагрузку довольно неплохо. Я правильно понимаю, 1ком последовательно выходу и сразу на BNC, а 50ом волновое сопротивление кабеля?

Чтобы ноль не уплывал , в анализаторах его восстанавливают - см. base line restorer. Но в данном случае можно обойтись просто большой ёмкостью, например 22uF*1ком обрежут Вам оффест , а выбросов больших не дадут.

Да, basr line restorer штука нужная, но в моем случае не нужно считать интеграл под импульсом, (ну тоесть заряд или энергию кванта). Мне б только чтобы дискриминировал стабильно. А в случае с CR 22uF*1kohm время восстановления зависит от амплитуды импульса.

Линейность фэу зависит от его коэффициента усиления, чем больше - тем хуже, поэтому и рекомендовал Вам снизить коэффициет усиления, со всеми вытекающими проблемами. Говорят, что если запитать фэу от умножителя, то линейность улучшается, но сам не проверял.

Так и сделал, но уперся рогами в слабый сигнал, который снять совсем не имеет возможности. Скорее всего мой ФЭУ со встроенным блоком питания и пельте не подходит. У него усиление 10^6, а если взять дискретный фэу то там уже 10^7. К тому же диаметр фотокатода 5мм в моем по сравнению с 8мм в другом (площадь больше чем в 2 раза). Зато надо городить огород с охлаждением и HV блоком питания.

Раздельное питание использую всегда, поскольку не хочу полагаться на авось - в любом случае это не помешает, а может быть и критично.

Уточню вопрос, не возникнут ли проблемы если чистое аналоговое и шумное цифровое сойдутся в LT1719. Я посмотрел его схему и фактического разделения не увидел. Мне кажется это только чтоб не делать level shift. Объясните.

Пользую spb16.2.

Ни разу не слышал. Отстал наверное от жизни

Длинный задний фронт подрезаете формирователем - для этого Вам надо посчитать Ваш rcl, можно сделать формирователь и на операционниках - тут простор открыт, главное, что бы он как можно меньше трогал нулевую линию - тут 4 варианта 1 base line restorer 2. опустить полосу почти до dc 3. Поставить очень быстрый ацп и обработать в цифре 4. Продиферинциировать гаусс до куска синуса и думать, что с этим делать.

Прошу прощения за ликбез
Пункт 2 не понял. Как расширение полосы уберет задний фронт?
Пункт 4 вообще не представляю. Гауссовское распределение чего? И как его дифференцировать
Чувствую прийдется жить с rlc и надеятся, что не прийдут два импульса рядом где второй сидит ниже из-за овершута первого и не пролазит через порог компаратора.

З.Ы. Говорят что амптековский а250 изготавливает в России некий Громов, а америкосы только продают, не знаю правда или нет, но по корпусу похож на наш.

В очередной раз радость берет за наших Не знаю почему я их так не люблю.

[jam]

Извините, я давно за собой заметил, что выражаюсь непонятно - так сказать половину пропустил, а думаю, что другим должно быть ясно....

1нс на 5пф нагрузку довольно неплохо. Я правильно понимаю, 1ком последовательно выходу и сразу на BNC, а 50ом волновое сопротивление кабеля?

Конечно ещё нужно 51 ом на землю, т.е впараллель кабелю - получится согласованный делитель.

Да, basr line restorer штука нужная, но в моем случае не нужно считать интеграл под импульсом, (ну тоесть заряд или энергию кванта). Мне б только чтобы дискриминировал стабильно. А в случае с CR 22uF*1kohm время восстановления зависит от амплитуды импульса.

Хотел сказать , что при помощи формирователя можно подрезать задний фронт, но чтобы нулевая линия плавала поменьше, остальные каскады должны быть связаны через rc с очень низкой полосой среза - тогда выбросы будут минимальны при достаточно простой схеме.

Так и сделал, но уперся рогами в слабый сигнал, который снять совсем не имеет возможности. Скорее всего мой ФЭУ со встроенным блоком питания и пельте не подходит. У него усиление 10^6, а если взять дискретный фэу то там уже 10^7. К тому же диаметр фотокатода 5мм в моем по сравнению с 8мм в другом (площадь больше чем в 2 раза). Зато надо городить огород с охлаждением и HV блоком питания.

Увы , для быстрых сигналов ничего лучше чем ad8014 ad8005 не нашёл - впрочем искал не долго, лежат ещё усилители от оптики на полке - но до них дело пока не дошло. Есть усилитель на рассыпухе (bfg620), но тоже с фэу не проверялся... Занят пока сигналами более медленными... Диаметр фотокатода - это важно в плане светосбора, ну это вобщем и так понятно.

Уточню вопрос, не возникнут ли проблемы если чистое аналоговое и шумное цифровое сойдутся в LT1719. Я посмотрел его схему и фактического разделения не увидел. Мне кажется это только чтоб не делать level shift. Объясните.

Вполне возможно , что возникнут - надо разделить аналоговую и цифровую земли резистором 10 ом или дросселем или и тем и другим или короткой перемычкой - но заливку земли сделать отдельную. Да смотрите ещё linear продаёт их в разных корпусах - cs6 cs8 - на деле совершенно разные микросхемы, хотя может внутри у них одно и тоже ....

Ни разу не слышал. Отстал наверное от жизни

Это cadence - capture и pspice как в orcadе.

Прошу прощения за ликбез
Пункт 2 не понял. Как расширение полосы уберет задний фронт?
Пункт 4 вообще не представляю. Гауссовское распределение чего? И как его дифференцировать
Чувствую прийдется жить с rlc и надеятся, что не прийдут два импульса рядом где второй сидит ниже из-за овершута первого и не пролазит через порог компаратора.

Пункт 2 пытался объяснить выше - извините за непонятки.
Пункт 4 - это надо сначала получить гаусс , а потом ещё раз продифференциировать, тогда уход базовой линии прекратится... Но это я только собираюсь попробывать - обдумываю , как это лучше сделать.

В очередной раз радость берет за наших Не знаю почему я их так не люблю.

Есть за что не любить... Я тоже почти 10 лет в Германии прожил - но у Вас там мне было скучно... как-то всё совсем чужое.

[Rockstein]

Сделал несколько скринов, попытаюсь выложить

Легенда, может кому непонятно:
Канал 1 - Желтый это выход усилителя без фильтра.
Канал 2 - Голубой это выход интегратора
Канал 3 - Лиловый - выход ТТЛ после дискриминатора и монопенисуального вибратора
Внизу можно углядеть масштаб по напряжению и по времени. Также можно увидеть среднее (почти оффсет) по первому и второму каналам. Частота событий тригера показывает приблизительно сколько импульсов в секунду и сам уровень и канал тригера можно рассмотреть на стрелке справа.

Начну с пустых, здесь импульсы ниже порога дискриминатора и видно шум от динодов и прочего.



Теперь для оценки порога срабатывания по возрастающей








Триггер переставил на ТТЛ


Немного картинок интегрального сигнала





Тут только сигнал с интегратора в разном временном масштабе






Ну и напоследок ловил монстрские пульсы и сам офигел что такие есть, нужно срочно усиление уменьшить!!! Размаха ОУ при +-5В не хватает

А это уже нелинейность ОУ?


Что скажите, господа-знатоки?
З.Ы. На интегральном сигнале видно небольшую помеху по земле когда компаратор срабатывает. Но это макет, а не печатная плата. Надеюсь на плате будет чисто. Фото схемы стыдно выкладывать, жуть. Но если кому интерессно, сфоткаю.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[serebr]

Навскидку видно, что интегратор может временно смещаться от нулевой линии до 40 mV при регистрации импульсов большой амплитуды. Соответственно, в это время регистрация импульсов малой амплитуды происходить не будет. Чтобы уменьшить этот эффект можно поступать разными способами. Например, ограничивать максимальную амплитуду, поступающую на интегратор. Другой вариант - делать интегратор по типу устройства выборки-хранения, а во время срабатывания дискриминатора отключать ему вход.

Сообщение отредактировал serebr - Nov 24 2009, 03:16

[serebr]

Не вижу смысла делать коммерческой тайны из фэу , типа сцинтилятора и метода преобразования - иначе покупателей окажется существенно меньше. А если засекретить факт существования самого девайса - то покупателей не будет вобще.
Мы вот покупали 4KSАА у парсека http://www.parsek.ru/ru/products.html - они нам перед покупкой все детали работы девайса подробно рассказали. Мы у них кроме того и амплитудные анализаторы покупаем - может быть Ваши лучше?
Предположим , у Вас NaI со сбором 50%, получаем 6 электронов на бит - на мой взгляд ацп то что-надо...

Получил "добро" на озвучку информации от нашего специалиста по радиоактивным вопросам.
Кристалл - NaI, размеры 18x60 и 18x160. ФЭУ Hamamatsu R8668.

Сообщение отредактировал serebr - Nov 24 2009, 12:45

[Tanya]

Получил "добро" на озвучку информации от нашего специалиста по радиоактивным вопросам.

Так можно ли узнать у Вас величину одноэлектронного импульса - максимальный шумовой импульс от одного электрона случайно вылетевшего с фотокатода ФЭУ?

[serebr]

Так можно ли узнать у Вас величину одноэлектронного импульса - максимальный шумовой импульс от одного электрона случайно вылетевшего с фотокатода ФЭУ?

Коэффициент передачи аналогового тракта с выхода ФЭУ до входа АЦП - около 0.5В/ма.
Шкала АЦП - +/-2 В(дифф), что соответствует +/-4 ма (дифф).
8 ма=16000 LSB (14 бит).
1 LSB = 0.5 мка.
Примерное время импульса - 0.5 мкс.
Заряд 1 LSB = 0.25е-12 кл.
Заряд электрона 1.6е-19 кл.
Коэффициент усиления ФЭУ по электронам (gain) - примерно 2e6. Даташита нет под рукой, ориентировочно.
ИТОГО: В одном LSB АЦП помещается 0.8 электрона, прилетевшего с фотокатода.

[Rockstein]

Хотел сказать , что при помощи формирователя можно подрезать задний фронт, но чтобы нулевая линия плавала поменьше, остальные каскады должны быть связаны через rc с очень низкой полосой среза - тогда выбросы будут минимальны при достаточно простой схеме.

Про низкую полосу среза не могу согласиться. Если ставлю CR цепочку с большим С линия пляшет в зависимости от загрузки ФЭУ и амплитуды. Нужно что-то типа Pole-Zero компенсатор.
Я прикинул и пришел к выводу. Ведь если мне в дискриминаторе особо точной привязки по времени не надо, и энергию импульса измерять не требуется, и загрузка данного феу не большая (до 10 Килокаунтов) единственное что нужно четкое ограничение по амплитуде, то .... на кой мне формирователь, пусть висят хвосты, главное чтобы последующие импульсы садились не на танцующую линию.

Можно ли только Pole-Zero компенсацией добиться четкой линии или Pole-Zero зависит от сигнала?
Идея с base line restorer неплохая, чтобы CR дифференциатор включать на время. Пока непонятно чем кроме микроконтроллера или DSP можно управлять ключем включения дифференциатора. Уж очень не хочется огород городить без надобности.

Вполне возможно , что возникнут - надо разделить аналоговую и цифровую земли резистором 10 ом или дросселем или и тем и другим или короткой перемычкой - но заливку земли сделать отдельную. Да смотрите ещё linear продаёт их в разных корпусах - cs6 cs8 - на деле совершенно разные микросхемы, хотя может внутри у них одно и тоже ....

На счет земли... говорят новая мода пошла, земляной полигон на все земли одним общим делать, а только полигоны питания раздельно и очень следить, чтобы синалы одной цепи не заходили в другую. ВЧ возвратные токи все равно от дорожки далеко не убегут, если правильно все сделать, то цифровые вч токи не потекут через аналоговый участок. Но буду делать как Вы говорите, две земли и соединю либо перемычкой у разьема питания либо еще чем.

Чтобы разделить цепи полностью хочу выход компаратора (запитаного аналогом) пустить на ADUM1100 изолятор а уже с другой стороны запускать моностабильный мультивибратор запитаный цифровым. Вроде бы у АДУМ1100 есть шмиттриггер на входе. Будет ли это работать?

Навскидку видно, что интегратор может временно смещаться от нулевой линии до 40 mV при регистрации импульсов большой амплитуды. Соответственно, в это время регистрация импульсов малой амплитуды происходить не будет. Чтобы уменьшить этот эффект можно поступать разными способами. Например, ограничивать максимальную амплитуду, поступающую на интегратор. Другой вариант - делать интегратор по типу устройства выборки-хранения, а во время срабатывания дискриминатора отключать ему вход.

Немного не понял. Почему импульсы малой амплитуды проходить не будут. Они очень хорошо накапливаются в емкости. Уточню, что 40мВ это при загрузке около 4 килокаунтов. Заряд и маленьких и больших накапливается в конденсаторе по моему мнению, про такие грабли не слышал.

[serebr]

Немного не понял. Почему импульсы малой амплитуды проходить не будут. Они очень хорошо накапливаются в емкости. Уточню, что 40мВ это при загрузке около 4 килокаунтов. Заряд и маленьких и больших накапливается в конденсаторе по моему мнению, про такие грабли не слышал.

Если сдвинется вверх линия нуля, с которой сравнивает входные импульсы дискриминатор, то дискриминатор перестанет срабатывать на импульсы малой амплитуды.
Линия же нуля дискриминатора, насколько я понял из сообщений в теме, формируется интегратором.

[Rockstein]

Если сдвинется вверх линия нуля, с которой сравнивает входные импульсы дискриминатор, то дискриминатор перестанет срабатывать на импульсы малой амплитуды.
Линия же нуля дискриминатора, насколько я понял из сообщений в теме, формируется интегратором.

Нет, вы неправильно поняли. Интегратор служит для измерения сигнала при большой загрузке, после 10кГц, когда ошибка в счете возрастает. При средней загрузке можно снимать два сигнала. Во время измерения нет возможности подстроится под сигнал. Измеряю облученный кристалл, который излучает в видимом спектре при нагреве и только один раз в зависимости от дозы. После нагрева кристалл пустой и его можно снова облучать.

[serebr]

Коэффициент передачи аналогового тракта с выхода ФЭУ до входа АЦП - около 0.5В/ма.
Шкала АЦП - +/-2 В(дифф), что соответствует +/-4 ма (дифф).
8 ма=16000 LSB (14 бит).
1 LSB = 0.5 мка.
Примерное время импульса - 0.5 мкс.
Заряд 1 LSB = 0.25е-12 кл.
Заряд электрона 1.6е-19 кл.
Коэффициент усиления ФЭУ по электронам (gain) - примерно 2e6. Даташита нет под рукой, ориентировочно.
ИТОГО: В одном LSB АЦП помещается 0.8 электрона, прилетевшего с фотокатода.

Уточнение: в даташите на ФЭУ R8668 указан gain=3e5. Значит надо больше электронов с катода ФЭУ, чтобы получить тот же выходной ток:
ИТОГО: В одном LSB АЦП помещается 5 электронов, прилетевших с фотокатода.

[jam]

Нет, вы неправильно поняли. Интегратор служит для измерения сигнала при большой загрузке, после 10кГц, когда ошибка в счете возрастает. При средней загрузке можно снимать два сигнала. Во время измерения нет возможности подстроится под сигнал. Измеряю облученный кристалл, который излучает в видимом спектре при нагреве и только один раз в зависимости от дозы. После нагрева кристалл пустой и его можно снова облучать.

Посмотрел картинки - чтобы понять , какой у Вас шум усилителя , нужно подать какой-нибудь сигнал с хорошим фронтом на вход скажем через 1пф - т.е дать какой-то известный заряд.
Тут пришла мысль - не взять ли сигнал с интергатора для восстановления нулевой линии? Конечно это надо моделировать.... Вечером буду посвободней отвечу подробней...

Уточнение: в даташите на ФЭУ R8668 указан gain=3e5. Значит надо больше электронов с катода ФЭУ, чтобы получить тот же выходной ток:
ИТОГО: В одном LSB АЦП помещается 5 электронов, прилетевших с фотокатода.

Это уже похоже на правду - скорее даже 7 или 8, если у Вас со светосбором всё в порядке.

[Tanya]

Уточнение: в даташите на ФЭУ R8668 указан gain=3e5. Значит надо больше электронов с катода ФЭУ, чтобы получить тот же выходной ток:
ИТОГО: В одном LSB АЦП помещается 5 электронов, прилетевших с фотокатода.

Усиление очень сильно зависит от напряжения. Оно у Вас такое, как в прописи?
Мои вопросы были вызваны впечатлением, что Вы считаете фотоны. А Вы считаете вспышки сцинтиллятора...

[serebr]

Усиление очень сильно зависит от напряжения. Оно у Вас такое, как в прописи?
Мои вопросы были вызваны впечатлением, что Вы считаете фотоны. А Вы считаете вспышки сцинтиллятора...

Напряжение питания ФЭУ варьируется относительно номинального на +/-200В при настройке устройства. Конкретное напряжение выбирается из соображений выхода на так называемое "плато" для ФЭУ.

[Rockstein]

Напряжение питания ФЭУ варьируется относительно номинального на +/-200В при настройке устройства. Конкретное напряжение выбирается из соображений выхода на так называемое "плато" для ФЭУ.

У меня странный ФЭУ, сколько не пытался, плато не находится

[stells]

У меня странный ФЭУ, сколько не пытался, плато не находится

по идее оно должно быть. при увеличении загрузки ФЭУ напряжение на его динодах падает, что приводит к уменьшению коэффициента усиления ФЭУ и уменьшению амплитуды выходных импульсов. при поиске плато подбирают такое напряжение на катоде ФЭУ, при котором амплитуда импульсов меняется незначительно во всем рабочем диапазоне загрузок

Интегратор служит для измерения сигнала при большой загрузке, после 10кГц, когда ошибка в счете возрастает

а почему? чем Вы считаете и какова у Вас максимальная загрузка?

Сообщение отредактировал stells - Nov 25 2009, 14:27

[Rockstein]

по идее оно должно быть. при увеличении загрузки ФЭУ напряжение на его динодах падает, что приводит к уменьшению коэффициента усиления ФЭУ и уменьшению амплитуды выходных импульсов. при поиске плато подбирают такое напряжение на катоде ФЭУ, при котором амплитуда импульсов меняется незначительно во всем рабочем диапазоне загрузок

Странно, но у меня амплитуда скачит при любой загрузке и при любом напряжении. Искал плато по отношению сигнал/шум при сигнале где-то 10% от верхней границы постепенно увеличивая напряжение. И как ни странно сигнал/шум уменьшался почти линейсто с напряжением. Дошел до максимума напряжения (0.9В по спецификации) и там было лучше всего. Напомню, что ФЭУ имеет встроенный БП и управляется напряжением 0.5В-0.9В. Думаю, хамаматсу захотели ограничить макс напряжение незадолго до выхода на плато. Зачатки этого плато едва просматриваются под конец.

Еще искал плато поднимая напряжение ступеньками и меряя 100 раз на каждой ступени. Получил зависимость сигнала от напряжения оценивая среднее значение за 100 раз плюс еще макс-мин разброс для каждой ступени. Такое чувство что ещеб немного и вышел бы на плато.

Может ли такое быть и где грабли?

а почему? чем Вы считаете и какова у Вас максимальная загрузка?

Я считаю 16-битным 8254. На одном канале импульсы через компаратор при пороге 5мВ, на другом напряжение интегратора через U/F конвертер AD652. Максимальная загрузка около 100килособытий.

[jam]

У меня странный ФЭУ, сколько не пытался, плато не находится

Когда коэфициент усиления фэу очень большой - то он выходит на плато(в насыщение, однофотонный режим или счётный ) - про другое плато не слышал.
Судя по приведённым Вами картинкам, всё работает , осталось только посчитать импульсы, но шумовые характеристики канала определить не могу, поскольку не понятно, что на входе.
Большие импульсы могут быть космикой - возможно она вызывает люменисценцию активированного сцинтилятора...
На мой взгляд Вам надо решить - устраивает ли шум усилителя на ad8014 и насколько критично иметь импульс коротким - есть возможность применить более медленные но менее шумные решения и тут есть куда двигаться - недавно мы сделали прототип с коэфицентом усиления 8 (вместо фэу фототриод) и тем не менее сразу получили 3% на 1Мэв (будем стараться конечно улучшить) - плюсов в таком решении несколько - 1.) не боится магнитного поля 2 )тряски 3 )более компактный.

[stells]

Я считаю 16-битным 8254. На одном канале импульсы через компаратор при пороге 5мВ, на другом напряжение интегратора через U/F конвертер AD652. Максимальная загрузка около 100килособытий.

мне и раньше было непонятно, для чего нужен интегратор, а теперь тем более. он же вместе с ПНЧ вносит погрешность. неужели счетчик не успевает отработать эти 100кГц? понятно, что при частичном наложении импульсов он будет что-то пропускать, но и интегратор мне кажется не сильно поможет

[Rockstein]

мне и раньше было непонятно, для чего нужен интегратор, а теперь тем более. он же вместе с ПНЧ вносит погрешность. неужели счетчик не успевает отработать эти 100кГц? понятно, что при частичном наложении импульсов он будет что-то пропускать, но и интегратор мне кажется не сильно поможет

[jam]

Не думаю, что фэу будет пропускать импульсы - если это так, то где об этом можно прочитать? Единственно, что знаю, что когда загрузка большая (большой ток эмиссии), то
а) падает напряжение на динодах, что вроде бы лечится
б) уменьшается коэффициент умножения на самих динодах ввиду конечной эмиссии.

[stells]

ну... так интегратор с ПНЧ даст еще большую дельта m. причем она будет как положительной, так и отрицательной. у меня в приборе используется контроллер - регулируемый ШИМом дискриминатор на внутреннем компараторе контроллера и программный счет импульсов по прерываниям от компаратора. на испытаниях прибор попал на реальную скважину с дозой излучения 20000мкР/час и отработал лучше, чем другой прибор со счетчиком на тех же самых 8254

[stells]

в общих чертах это выглядит вот так:

порог дискриминации задается по каналу OC0A, регулировка и стабилизация напряжения ФЭУ - по каналу OC0B

Сообщение отредактировал stells - Nov 26 2009, 10:17

[Tanya]

Как-то попадалась пару+(?) лет назад статья в ПТЭ. Там с помощью какой-то небольшой схемки... Было написано, что до (неточно) 10^7 импульсов можно счетчик фотонов применять. Т.е. в 10 раз больше, чем обычно принято считать.
Но это относилось к одноэлектронным импульсам.

[stells]

до (неточно) 10^7 импульсов можно счетчик фотонов применять

я вижу на экране осциллографа (при фоновой загрузке сцинтиллятора) ширину импульсов после усилителя ФЭУ в пределах 0,5-5мкс в зависимости от энергии гамма-квантов. наверное реально все-таки меньше, чем 10^7

хотя... Вы говорили об одноэлектронных импульсах

Сообщение отредактировал stells - Nov 26 2009, 13:57

[Rockstein]

Большие импульсы могут быть космикой - возможно она вызывает люменисценцию активированного сцинтилятора...
На мой взгляд Вам надо решить - устраивает ли шум усилителя на ad8014 и насколько критично иметь импульс коротким - есть возможность применить более медленные но менее шумные решения и тут есть куда двигаться

У меня стоит задача немного по другому. Нагревается проба до 250 градусов и плавно начинает светиться секунду или две, потом угасает. Никаких сцинциляторов, просто термолюминисценция. Не знаешь какой сигнал прийдет и после нагрева проба пуста, сигнал повторно не измеришь. Поэтому интегратор обязателен, так как дает дополнительную возможность контроля и поправки. Как уже писал, сейчас все уперлось в чувствительность, которой не хватает.

Жду ltc6903, чтобы собрать генератор и пустить на вход.

ну... так интегратор с ПНЧ даст еще большую дельта m. причем она будет как положительной, так и отрицательной. у меня в приборе используется контроллер - регулируемый ШИМом дискриминатор на внутреннем компараторе контроллера и программный счет импульсов по прерываниям от компаратора. на испытаниях прибор попал на реальную скважину с дозой излучения 20000мкР/час и отработал лучше, чем другой прибор со счетчиком на тех же самых 8254

А Вы какую линейность ожидаете от вашего устройства и какие фронты у ваших импульсов. Какая амплитуда? Не думаю что встроеный атмеловский компаратор способен поднять что-то при пульсе в 50 нс. Да и порог танцует в зависимости от амплитуды. Считать пульсы не проблема, ловить все пульсы-нужна скорость. Ведь если даже 1% пульсов в хаотическом потоке идут почти друг за другом вашим компаратором их не споймать.



Счетчик 8254 стоит на PC104 карте, которая вместе с PC104 компом. Программа на паскале. Конечно это не писк моды, зато отлаживать быстро и безболезненно. Для тестов самое оно. Потом конечно засуну в МК

Сообщение отредактировал Rockstein - Nov 26 2009, 22:06

[alexkok]

У меня стоит задача немного по другому. Нагревается проба до 250 градусов и плавно начинает светиться секунду или две, потом угасает. Никаких сцинциляторов, просто термолюминисценция. Не знаешь какой сигнал прийдет и после нагрева проба пуста, сигнал повторно не измеришь.

А есть проблемы записать эту выборку с достаточным разрешением?
Если нет, запишите и отрабатывайте на ней все возможные способы обработки, какие сможете придумать.

[stells]

А Вы какую линейность ожидаете от вашего устройства и какие фронты у ваших импульсов. Какая амплитуда? Не думаю что встроеный атмеловский компаратор способен поднять что-то при пульсе в 50 нс. Да и порог танцует в зависимости от амплитуды. Считать пульсы не проблема, ловить все пульсы-нужна скорость. Ведь если даже 1% пульсов в хаотическом потоке идут почти друг за другом вашим компаратором их не споймать.

амплитуда импульсов от америция-241 (60кэВ), по которому производится калибровка прибора, на входе компаратора контроллера составляет около 600мВ, ширина около 600нс, а задача стоит регистрировать все, что выше 20кэВ (200мВ при ширине импульса около 200нс) - ловит. среднее время отклика на прерывание около 1мкс, поэтому если в течение этой 1мкс приходит следующий импульс, то я его пропускаю конечно, но при максимальных скоростях счета 20-30 тыс.имп/сек эти потери укладываются в статистическую погрешность счета

Сообщение отредактировал stells - Nov 27 2009, 04:49

[NNikolaev]

ну... так интегратор с ПНЧ даст еще большую дельта m. причем она будет как положительной, так и отрицательной. у меня в приборе используется контроллер - регулируемый ШИМом дискриминатор на внутреннем компараторе контроллера и программный счет импульсов по прерываниям от компаратора. на испытаниях прибор попал на реальную скважину с дозой излучения 20000мкР/час и отработал лучше, чем другой прибор со счетчиком на тех же самых 8254

Чтобы скомпенсировать эту м вводят специальную поправку на мертвое время регистрации по формуле
N'=N/(1-tm*N)
обычно tm выбирают 1...1.5 мкс

На ту же тему, но немного в другом ракурсе.
Кроме стремления улучшить характеристики исходного импульса можно использовать последующую цифровую обработку сигналов с ФЭУ "на лету" с небольшой и строго определённой задержкой. Пример обработки, для которой задержка составляет 150 нс, приведен на рисунке:


Результирующая картинка выглядит, например, так:


Картинки получены на реальных данных в реальном приборе.

Скажите пожалуйста - как вы выделяете так спектр с помощью свертки?!
Еще один момент - ваш тракт преобразования - выход с ФЭУ, преобразователь ток напряжение на дифференциальном каскаде (с парафазными выводами)+ развязка на трансформаторе + АЦП.
Насколько важна как сделана развязка - использовать ли трансформатор или просто ацп на прямую.
еще вот противоречие вообщем то операционник должен быть с хорошим сливом 1000 в/мкс и в тоже самое время с большим входным сопротивлением и малым входным током - что бы преобразователь I->U хорошо работал как вы решаете эту проблему?!

[serebr]

Скажите пожалуйста - как вы выделяете так спектр с помощью свертки?!

Про какой спектр идёт речь? Про энергетический, т.е. распределение импульсов по энергиям? Если про такой - то с помощью свёртки уменьшается размытие статистики распределения по энергиям, особенно в момент большой загрузки тракта регистрации.

Еще один момент - ваш тракт преобразования - выход с ФЭУ, преобразователь ток напряжение на дифференциальном каскаде (с парафазными выводами)+ развязка на трансформаторе + АЦП.
Насколько важна как сделана развязка - использовать ли трансформатор или просто ацп на прямую.
еще вот противоречие вообщем то операционник должен быть с хорошим сливом 1000 в/мкс и в тоже самое время с большим входным сопротивлением и малым входным током - что бы преобразователь I->U хорошо работал как вы решаете эту проблему?!

Трансформатор не используется, выход операционника подаётся прямо на АЦП. Конкретную схемотехнику я наверно не вправе выдавать, хотя уж сильно замудрённого в ней и нет. Так, несколько достаточно общеизвестных принципов правильно собранных и применённых в одном устройстве.

[NNikolaev]

Про какой спектр идёт речь? Про энергетический, т.е. распределение импульсов по энергиям? Если про такой - то с помощью свёртки уменьшается размытие статистики распределения по энергиям, особенно в момент большой загрузки тракта регистрации.

Трансформатор не используется, выход операционника подаётся прямо на АЦП. Конкретную схемотехнику я наверно не вправе выдавать, хотя уж сильно замудрённого в ней и нет. Так, несколько достаточно общеизвестных принципов правильно собранных и применённых в одном устройстве.

Да имел ввиду энергетический спектр.
Сейчас проектируем гамма спектрометр - предпологается слудующая цепочка ФЭУ -> преобразователь ток -напряжение-> трансформаторная развязка-> АЦП -> FPGA
Суть в том, что ОУ для преобразователя ток -напряжение-> должен иметь минимальный входной ток, и хороший слив тока.
Если допустим NAI(Tl) высвечивает 400 нс то используя допустим 125 М выборок в секунду получаем 125 выборок за 1 мксекунду или 50 выборок на 1 высвечивание.
А вы как то мертвое время при подсчтете энергетических спектров учитываете?!

[serebr]

А вы как то мертвое время при подсчтете энергетических спектров учитываете?!

конечно учитываем. Правда конкретные цифры и технологию я уже не помню - этим занимался другой человек. Я участвовал в корректировке алгоритма вычисления года 3-4 назад, сейчас уже детали подзабылись.