JP2010054364A - Drive circuit of photomultiplier tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電子増倍管駆動回路に関するものである。 The present invention relates to a photomultiplier tube driving circuit.
光電子増倍管においては、高電圧が印加される陰極(光電陰極)と陽極との間に複数のダイノードが配置され、複数のダイノードは所定の電圧にバイアスされる。陰極に光が入射すると電子(光電子)に変換され、その電子が複数のダイノードに衝突する毎に高い増倍率で増倍される。こうして増加した電子(二次電子)の数は入射光量に比例しており、増加した電子は光電子増倍管の出力電流として陽極から出力される。 In a photomultiplier tube, a plurality of dynodes are arranged between a cathode (photocathode) to which a high voltage is applied and an anode, and the plurality of dynodes are biased to a predetermined voltage. When light enters the cathode, it is converted into electrons (photoelectrons), and is multiplied at a high multiplication factor each time the electrons collide with a plurality of dynodes. The number of electrons (secondary electrons) thus increased is proportional to the amount of incident light, and the increased electrons are output from the anode as the output current of the photomultiplier tube.
各ダイノードのバイアス電圧(以下、ダイノード電圧という)を設定するための最も基本的な回路としては、電圧分割回路が用いられる。電圧分割回路は、陰極と陽極との間に印加される高電圧を複数の直列抵抗により分圧し、その分割電圧を各ダイノードに印加する。しかし、このような電圧分割回路を用いると、十分な出力電流を確保したり増倍率の直線性を維持するために、各抵抗素子の抵抗値を小さくして電圧分割回路を流れる電流量を大きくする必要があり、消費電力が増加するという問題がある。 A voltage dividing circuit is used as the most basic circuit for setting the bias voltage of each dynode (hereinafter referred to as dynode voltage). The voltage dividing circuit divides a high voltage applied between the cathode and the anode by a plurality of series resistors and applies the divided voltage to each dynode. However, when such a voltage divider circuit is used, the resistance value of each resistive element is reduced to increase the amount of current flowing through the voltage divider circuit in order to ensure sufficient output current and maintain the linearity of the multiplication factor. There is a problem that power consumption increases.
電圧分割回路におけるこのような問題点を解決するための回路が、例えば特許文献1に開示されている。図11は、特許文献1に開示された光電子増倍管のブリーダ回路を示す回路図である。 A circuit for solving such a problem in the voltage dividing circuit is disclosed in Patent Document 1, for example. FIG. 11 is a circuit diagram showing a bleeder circuit of a photomultiplier tube disclosed in Patent Document 1.
図11に示すブリーダ回路100では、高圧電源101からの高電圧を直列抵抗102a〜102iにて分圧し、このうち抵抗102a〜102eによって生じる分割電圧を、光電子増倍管103の前段側(陰極104の側)の5つのダイノード105a〜105eに直接印加している。また、後段側(陽極106の側)の3つのダイノード105f〜105hには、PNPトランジスタ107a〜107cの各エミッタ電圧を印加しており、PNPトランジスタ107a〜107cのベース端子は、抵抗102f〜102iによって生じる分割電圧にてバイアスされている。また、PNPトランジスタ107cのエミッタ端子にはバイアス抵抗102jが接続されている。PNPトランジスタ107aのコレクタ端子には、PNPトランジスタ107a〜107cのバイアス電圧を安定化するためのコンデンサ108が接続され、高圧電源101から抵抗102kを通してPNPトランジスタ107a〜107cに電流が供給される。
In the
このブリーダ回路100では、PNPトランジスタ107a〜107cのベース・エミッタ間電圧が一定になることを利用することにより、ダイノード105f〜105hのダイノード電圧を安定化して、増倍率の直線性を改善している。また、ダイノード105f〜105hにおいて二次電子として消費される電流をPNPトランジスタ107a〜107cから供給するので、直列抵抗102a〜102iの抵抗値を大きくしてこれらの抵抗を流れる電流を小さくでき、前述した電圧分割回路を用いる場合と比較して消費電力が低減される。
しかしながら、図11に示すブリーダ回路100では、PNPトランジスタ107a〜107cを流れるコレクタ電流は電源101から抵抗102kを通して供給される。したがって、抵抗102kにおいて無駄な電力損失が生じ、十分な消費電力の低減化を図ることができない。
However, in the
また、PNPトランジスタ107a〜107cを流れるコレクタ電流が著しく増加した場合、抵抗102kの両端電圧が大きくなるが、PNPトランジスタ107aのエミッタ電位は、抵抗102fと抵抗102gとの接続点の電位のみに依存する。したがって、抵抗102kの両端電圧は、電源101の電圧値からPNPトランジスタ107aのエミッタ電位を差し引いた電圧値より大きくなることができない。このような抵抗102kの両端電圧値の制限によって、抵抗102kを流れる電流量すなわちPNPトランジスタ107a〜107cを流れるコレクタ電流量が制限され、増倍率の直線性を損ねる原因となる。
When the collector current flowing through the PNP transistors 107a to 107c is remarkably increased, the voltage across the
また、ブリーダ回路100のように、ダイノード105f〜105hに電流を供給する能動素子としてバイポーラトランジスタを使用した場合、コレクタ電流と直流電流増倍率(hFE)の逆数との積に相当する電流が、抵抗102a〜102hを通じてベースに流れる。したがって、抵抗102a〜102hの電圧配分が変動し易く、ダイノード電圧の安定性に問題がある。
Further, when a bipolar transistor is used as an active element that supplies current to the
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、消費電力を抑えつつダイノード電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる光電子増倍管駆動回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a photomultiplier tube drive capable of stably maintaining the dynode voltage while maintaining power and reducing the power consumption and maintaining the linearity of the output current with respect to the amount of incident light. An object is to provide a circuit.
上記課題を解決するために、本発明による光電子増倍管駆動回路は、入射光量に応じた光電子を放出する陰極と、ダイノードがn段(nは1以上の整数)に配置され光電子を増倍する増倍部と、増倍部によって増倍された電子を収集する陽極とを有する光電子増倍管に接続され、陰極及びn段のダイノードに所定の電位勾配を与える光電子増倍管駆動回路であって、陰極に負電極が接続される直流電源と、m個(mは1以上n以下の整数)のトランジスタを含み、該m個のトランジスタそれぞれの一方の電流端子が他のトランジスタを介して若しくは直接に直流電源の負電極と接続されており、該m個のトランジスタそれぞれの他方の電流端子がn段のダイノードのうち対応するダイノードに接続されるトランジスタ群と、直流電源の正電極と負電極との電位差を抵抗分割して電位勾配を生成し、該勾配電位をm個のトランジスタの制御端子それぞれに印加する抵抗分割回路と、互いに直列に接続された複数のコンデンサを含み、その一端が直流電源の負電極に接続され、その他端が直流電源の正電極に接続され、隣り合うコンデンサ同士の接続点が該接続点毎に対応するトランジスタの制御端子に接続されたコンデンサ群とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photomultiplier tube driving circuit according to the present invention has a cathode for emitting photoelectrons corresponding to the amount of incident light and dynodes arranged in n stages (n is an integer of 1 or more) to multiply photoelectrons. A photomultiplier tube driving circuit that is connected to a photomultiplier tube having a multiplier unit and an anode that collects electrons multiplied by the multiplier unit, and applies a predetermined potential gradient to the cathode and the n-stage dynode. A negative power source connected to the negative electrode, and m (m is an integer from 1 to n) transistors, one current terminal of each of the m transistors being connected to the other transistor Alternatively, a transistor group that is directly connected to the negative electrode of the DC power supply, and the other current terminal of each of the m transistors is connected to the corresponding dynode among the n-stage dynodes, and the positive electrode of the DC power supply A resistance dividing circuit for generating a potential gradient by dividing the potential difference with the negative electrode by resistance, and applying the gradient potential to each of the control terminals of the m transistors; and a plurality of capacitors connected in series to each other; Is connected to the negative electrode of the DC power supply, the other end is connected to the positive electrode of the DC power supply, and a connection point between adjacent capacitors is connected to a control terminal of a transistor corresponding to each connection point. It is characterized by that.
上記光電子増倍管駆動回路においては、トランジスタ群に含まれるトランジスタの制御端子に印加される抵抗分割回路からの勾配電位によって各ダイノード電圧を規定し、ダイノードにおいて二次電子として消費される電流をトランジスタから供給するので、抵抗分割回路の抵抗値を大きくして消費電力を低減することが可能となる。 In the photomultiplier tube driving circuit, each dynode voltage is defined by the gradient potential from the resistance dividing circuit applied to the control terminal of the transistor included in the transistor group, and the current consumed as secondary electrons in the dynode is determined by the transistor. Therefore, it is possible to increase the resistance value of the resistance dividing circuit and reduce power consumption.
更に、上記光電子増倍管駆動回路は、互いに直列に接続された複数のコンデンサを含むコンデンサ群を備えている。このコンデンサ群の一端は直流電源の負電極に接続され、他端は直流電源の正電極に接続されている。そして、隣り合うコンデンサ同士の接続点は該接続点毎に対応するトランジスタの制御端子に接続されている。このようなコンデンサ群により、トランジスタの制御端子同士の電圧変動が緩和され、ひいてはダイノード電圧の変動が緩和されるので、ステップ光やパルス光といった急激に変化する光が陰極に入射した場合であっても、ダイノード電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる。 Further, the photomultiplier tube driving circuit includes a capacitor group including a plurality of capacitors connected in series with each other. One end of this capacitor group is connected to the negative electrode of the DC power supply, and the other end is connected to the positive electrode of the DC power supply. A connection point between adjacent capacitors is connected to a control terminal of a transistor corresponding to each connection point. Such a capacitor group alleviates the voltage fluctuation between the control terminals of the transistor, and hence the fluctuation of the dynode voltage, so that a rapidly changing light such as step light or pulse light is incident on the cathode. However, it is possible to keep the dynode voltage stable and maintain good linearity of the output current with respect to the amount of incident light.
また、上記光電子増倍管駆動回路においては、m個のトランジスタそれぞれの一方の電流端子が他のトランジスタを介して若しくは直接に直流電源の負電極と接続されている。すなわち、図11の抵抗102kのような抵抗素子を介さずにトランジスタと直流電源の負電極とを相互に接続している。これにより、直流電源からトランジスタへ電荷が供給される際の抵抗損失が格段に低減され、十分な消費電力の低減化を図ることができる。加えて、図11の抵抗102kのような抵抗素子の両端電圧値が制限されることに起因する電流の制限がなく、出力電流量が大きい場合であっても増倍率の十分な直線性を維持できる。また、抵抗損失により生じる熱による光電子増倍管の暗電流の増加も防ぐことができる。
In the photomultiplier tube driving circuit, one current terminal of each of the m transistors is connected to the negative electrode of the DC power supply via the other transistor or directly. That is, the transistor and the negative electrode of the DC power supply are connected to each other without using a resistance element such as the
また、上記光電子増倍管駆動回路は、トランジスタ群のm個のトランジスタが互いに直列に接続されており、その一端に位置するトランジスタの一方の電流端子が直流電源の負電極に短絡されていることを特徴としてもよい。このような構成により、トランジスタ群の各トランジスタの一方の電流端子に対し直流電源からの電荷を好適に供給できる。 In the photomultiplier tube driving circuit, m transistors of the transistor group are connected in series with each other, and one current terminal of the transistor located at one end thereof is short-circuited to the negative electrode of the DC power supply. May be a feature. With such a configuration, the charge from the DC power source can be suitably supplied to one current terminal of each transistor of the transistor group.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、m個のトランジスタが電界効果トランジスタ(FET)であることを特徴としてもよい。このように、ダイノードに電流を供給する能動素子としてバイポーラトランジスタではなくFETを使用することにより、このFETの制御端子に対し抵抗分割回路から勾配電位を印加する際に抵抗分割回路から能動素子へは電流が流れず、抵抗分割回路における電圧配分の変動をより効果的に抑えることができるので、ダイノード電圧をより安定に保つことができる。 The photomultiplier tube driving circuit may be characterized in that the m transistors are field effect transistors (FETs). In this way, by using an FET instead of a bipolar transistor as an active element that supplies current to the dynode, when a gradient potential is applied from the resistance divider circuit to the control terminal of the FET, the resistance divider circuit is not switched to the active element. Since no current flows and fluctuations in voltage distribution in the resistance divider circuit can be more effectively suppressed, the dynode voltage can be kept more stable.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、m個のトランジスタがPチャネルFETであり、一方の電流端子がドレイン端子であり、他方の電流端子がソース端子であることを特徴としてもよい。このような構成により、各FETのゲート端子に印加された電圧に応じて各ダイノード電圧を規定しつつ、各ダイノードにおいて消費される電荷を各FETのソース端子を介して好適に供給できる。 The photomultiplier tube driving circuit may be characterized in that m transistors are P-channel FETs, one current terminal is a drain terminal, and the other current terminal is a source terminal. With such a configuration, it is possible to suitably supply the electric charge consumed in each dynode via the source terminal of each FET while defining each dynode voltage in accordance with the voltage applied to the gate terminal of each FET.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、トランジスタの個数mがダイノードの段数nの1/3以上であり、陽極に最も近い最終段から数えて第m段目までのダイノードにトランジスタが接続されることを特徴としてもよい。陽極寄りの後段側のダイノードでは、陰極寄りの前段側のダイノードと比較して出力される電荷(二次電子)量が多く、ダイノード電圧の変動が生じやすい。したがって、このように陽極に近い側から数えて1/3以上のダイノードに対してトランジスタから電荷を供給することで、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を効果的に維持することができる。 In the photomultiplier tube driving circuit, the number m of transistors is 1/3 or more of the number n of dynodes, and the transistors are connected to the dynodes from the last stage closest to the anode to the m-th stage. This may be a feature. The dynode on the rear side near the anode has a larger amount of charge (secondary electrons) output than the dynode on the front side near the cathode, and the dynode voltage is likely to fluctuate. Therefore, by supplying charges from the transistor to the dynodes counting from the side close to the anode in this way, it is possible to effectively maintain good linearity of the output current with respect to the incident light amount.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、トランジスタの個数mがダイノードの段数nに等しく、第1段から第n段までのダイノード全てにトランジスタが接続されることを特徴としてもよい。これにより、光電子増倍管の全てのダイノードにおける電圧変動を効果的に抑制し、入射光量に対する出力電流の良好な直線性をより効果的に維持することができる。 The photomultiplier tube driving circuit may be characterized in that the number m of transistors is equal to the number n of dynodes, and the transistors are connected to all the dynodes from the first stage to the n-th stage. Thereby, the voltage fluctuation in all the dynodes of a photomultiplier tube can be suppressed effectively, and the favorable linearity of the output current with respect to incident light quantity can be maintained more effectively.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、トランジスタ群に含まれる、一のトランジスタの他方の電流端子と他のトランジスタの他方の電流端子との間に接続されたコンデンサを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、ダイノード間の電圧変動を更に抑制することができる。 The photomultiplier tube driving circuit may further include a capacitor connected between the other current terminal of one transistor and the other current terminal of the other transistor included in the transistor group. Good. Thereby, the voltage fluctuation between dynodes can further be suppressed.
また、上記光電子増倍管駆動回路は、トランジスタ群に含まれるトランジスタの制御端子と他方の電流端子との間に接続されたツェナダイオードを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、トランジスタを好適に保護できる。 The photomultiplier tube driving circuit may further include a Zener diode connected between a control terminal of the transistor included in the transistor group and the other current terminal. Thereby, a transistor can be protected suitably.
なお、本発明において、トランジスタがバイポーラトランジスタである場合、制御端子とはベース端子を意味し、電流端子とはエミッタ端子およびコレクタ端子を意味する。また、トランジスタがFETである場合、制御端子とはゲート端子を意味し、電流端子とはソース端子およびドレイン端子を意味する。 In the present invention, when the transistor is a bipolar transistor, the control terminal means a base terminal, and the current terminal means an emitter terminal and a collector terminal. When the transistor is an FET, the control terminal means a gate terminal, and the current terminal means a source terminal and a drain terminal.
本発明によれば、光電子増倍管に接続される光電子増倍管駆動回路において、消費電力を抑えつつダイノード電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる。 According to the present invention, in the photomultiplier tube driving circuit connected to the photomultiplier tube, it is possible to keep the dynode voltage stable while suppressing power consumption, and to maintain good linearity of the output current with respect to the incident light amount. .
以下、添付図面を参照しながら本発明による光電子増倍管駆動回路の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a photomultiplier tube driving circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明による光電子増倍管(Photomultiplier Tube、以下PMTという)駆動回路の第1実施形態として、PMT駆動回路1Aの構成を示す回路図である。図1に示すように、PMT駆動回路1AはPMT2に接続されて使用される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
PMT2は、被測定光Lの入射光量に応じた光電子を放出する陰極(光電陰極)Kと、光電子を増倍する増倍部Dと、増倍部Dによって増倍された電子を収集する陽極Pとを真空管Tの内部に有している。増倍部Dは、n段(nは1以上の整数)に配置された第1段ないし第n段のダイノードを有している。なお、図1ではn=8としており、第1段ダイノードDy1ないし第8段ダイノードDy8が図示されている。ダイノードDy1は陰極Kからの光電子を受ける位置に配置され、ダイノードDy2〜Dy8は前段のダイノードからの二次電子を受ける位置に配置されている。陽極Pは、ダイノードDy8からの二次電子を受ける位置に配置されている。
The
PMT駆動回路1Aは、PMT2に接続されて陰極K及びダイノードDy1〜Dy8に所定の電位勾配を与える。PMT駆動回路1Aは、直流電源11、トランジスタ群12、抵抗分割回路13、およびコンデンサ群14を備えている。直流電源11は高圧電源装置である。直流電源11の負電極11aはPMT2の陰極Kに接続されており、直流電源11の正電極11bは基準電位線(GNDライン)15に接続されている。
The
トランジスタ群12は、m個(mは1以上n以下の整数)のPチャネルFETを有している。なお、図1ではm=8としており、ダイノードDy1〜Dy8の段数に等しくなっている。トランジスタ群12に含まれる8個のPチャネルFET12a〜12hの一方の電流端子(図1ではドレイン端子)は、直流電源11の負電極11aと直接に接続されている。ここで、直接に接続されるとは、抵抗素子や他の抵抗成分を含む電気素子を介さない意であり、導電のためだけに設けられた低抵抗率の配線や端子、コネクタによって短絡されることをいう。また、FET12a〜12hの他方の電流端子(図1ではソース端子)は、ダイノードDy1〜Dy8のうち対応するダイノードに接続されている。本実施形態ではFET12a〜12hの個数mがダイノードDy1〜Dy8の段数nに等しいので、PMT2の全てのダイノードにFETが接続されることとなる。
The
抵抗分割回路13は、直流電源11の負電極11aと正電極11bとの電位差を抵抗分割して電位勾配を生成し、該勾配電位をFET12a〜12hのゲート端子それぞれに印加する回路である。抵抗分割回路13は、(n+1)個の抵抗素子13a〜13iを有しており、これらの抵抗素子13a〜13iがこの順で直列に接続されて成る。そして、抵抗素子13a〜13iからなる直列回路の一端(抵抗素子13aの一端)は直流電源11の負電極11aに接続されており、他端(抵抗素子13iの他端)は直流電源11の正電極11bに接続されている。このような構成により、抵抗分割回路13では、抵抗素子13aと抵抗素子13bとの接続点に電位Vaが発生し、抵抗素子13bと抵抗素子13cとの接続点に電位Vbが発生し、以降、抵抗素子13c〜13iの各接続点に電位Vc〜Vhが発生する。なお、これらの電位Va〜Vhの間には、Va<Vb<Vc<Vd<Ve<Vf<Vg<Vhという関係があり、抵抗分割回路13は、このような勾配電位Va〜VhのそれぞれをFET12a〜12hそれぞれのゲート端子に印加する。
The
コンデンサ群14は、互いに直列に接続された(m+1)個のコンデンサ14a〜14iを有している。コンデンサ14a〜14iからなる直列回路の一端(コンデンサ14aの一端)は直流電源11の負電極11aに接続されており、他端(コンデンサ14iの他端)は直流電源11の正電極11bに接続されている。そして、コンデンサ14a〜14iのうち隣り合うコンデンサ同士の接続点は、該接続点毎に対応するFET12a〜12hのゲート端子に接続されている。すなわち、コンデンサ14aとコンデンサ14bとの接続点はFET12aのゲート端子に接続されており、コンデンサ14bとコンデンサ14cとの接続点はFET12bのゲート端子に接続されており、以降、コンデンサ14c〜14iの各接続点はFET12c〜12hのゲート端子にそれぞれ接続されている。
The
以上の構成を備えるPMT駆動回路1Aにおいては、トランジスタ群12に含まれるFET12a〜12hのゲート端子に印加される抵抗分割回路13からの勾配電位Va〜VhによってダイノードDy1〜Dy8の電圧を規定している。そして、ダイノードDy1〜Dy8において二次電子として消費される電流をFET12a〜12hから供給するので、抵抗分割回路13の抵抗値を大きくして消費電力を低減することが可能となる。更に、FET12a〜12hのソース端子からダイノードDy1〜Dy8へ供給される電流は、PMT2に被測定光Lが入射しない間は流れないので、例えば図11に示した回路と比較して消費電力を格段に低減することができる。したがって、消費電力及び発熱量を大幅に低減することができ、直流電源11の容量を小さくすることもできる。そして、発熱量の低減によってPMT2の暗電流の発生をも抑制することができる。
In the
また、PMT駆動回路1Aが備えるコンデンサ群14によって、次の効果が得られる。すなわち、直流電源11の負電極11aとFET12aのゲート端子との間に接続されたコンデンサ14aによって、負電極11aに対するFET12aのゲート端子の電圧変動が緩和されるので、ダイノードDy1の電圧変動が緩和されることとなる。同様に、コンデンサ14b〜14iによってFET12b〜12hのゲート端子の電圧変動が緩和され、ひいてはダイノードDy2〜Dy8の電圧変動が緩和される。したがって、ステップ光やパルス光といった急激に変化する光が被測定光Lとして陰極Kに入射した場合であっても、ダイノードDy1〜Dy8の電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる。
Further, the following effects can be obtained by the
また、PMT駆動回路1Aにおいては、FET12a〜12hそれぞれの一方の電流端子(ドレイン端子)が直流電源11の負電極11aと直接に接続されている。すなわち、図11の抵抗102kのような抵抗素子を介さずに、FET12a〜12hのドレイン端子と直流電源11の負電極11aとが相互に短絡されている。したがって、直流電源11からFET12a〜12hへ電荷が移動する際の抵抗損失が格段に低減され、十分な消費電力の低減化を図ることができる。
In the
また、前に述べたように、図11の抵抗102kのような抵抗素子があると、抵抗102kの両端電圧値が電源101の負電極とトランジスタ107aのエミッタとの電位差より大きくなることができず、抵抗102kを流れる電流が制限される。これに対し、本実施形態のPMT駆動回路1Aでは、FET12a〜12hのドレイン端子と直流電源11の負電極11aとが抵抗素子を介さずに相互に短絡されているので、上記のような電流の制限がなく、出力電流量が大きい場合であっても増倍率の十分な直線性を維持することができる。
Further, as described above, if there is a resistive element such as the
また、前に述べたように、図11の抵抗102kのような抵抗素子があると、抵抗102kの発熱によって光電子増倍管103の暗電流の増加を招く。本実施形態のPMT駆動回路1Aでは、FET12a〜12hのドレイン端子と直流電源11の負電極11aとが抵抗素子を介さずに相互に短絡されているので、抵抗損失により生じる熱によるPMT2の暗電流の増加も防ぐことができる。
Further, as described above, if there is a resistive element such as the
また、本実施形態のように、ダイノードDy1〜Dy8に電流を供給する能動素子としてバイポーラトランジスタではなくFET12a〜12hを使用し、このFET12a〜12hのゲート端子に対し抵抗分割回路13から勾配電位Va〜Vhを印加することが好ましい。これにより、抵抗分割回路13から能動素子へは電流が流れず、抵抗分割回路13における電圧配分の変動をより効果的に抑えることができるので、ダイノードDy1〜Dy8の電圧をより安定に保つことができる。なお、トランジスタ群12を構成するトランジスタとして、FET12a〜12hに代えてバイポーラトランジスタを使用することもできる。その場合、トランジスタ群12に含まれる各トランジスタの一方の電流端子(例えばコレクタ端子)は、直流電源11の負電極11aと直接に接続される。また、各トランジスタの他方の電流端子(例えばエミッタ端子)は、ダイノードDy1〜Dy8のうち対応するダイノードに接続される。また、各トランジスタの制御端子であるベース端子には、抵抗分割回路13から勾配電位Va〜Vhが印加される。
Further, as in the present embodiment,
また、本実施形態のように、PMT駆動回路1Aにおいては、FET12a〜12hとしてPチャネルFETが採用され、直流電源11の負電極11aに接続された一方の電流端子がドレイン端子となっており、ダイノードDy1〜Dy8に接続される他方の電流端子がソース端子となっていることが好ましい。このような構成により、各FET12a〜12hのゲート端子に印加された電圧に応じて各ダイノードDy1〜Dy8の電圧を規定しつつ、各ダイノードDy1〜Dy8において消費される電荷を各FET12a〜12hのソース端子を介して好適に供給できる。
Further, as in this embodiment, in the
また、本実施形態のように、PMT駆動回路1Aでは、FET12a〜12hの個数がダイノードDy1〜Dy8の段数に等しく、全てのダイノードDy1〜Dy8にFET12a〜12hが接続されることが好ましい。これにより、PMT2の全てのダイノードDy1〜Dy8における電圧変動を効果的に抑制し、入射光量に対する出力電流の良好な直線性をより効果的に維持することができる。
Further, as in the present embodiment, in the
(変形例)
上記実施形態において、PMT駆動回路1Aは、図2に示すようにFET12a〜12hのゲート端子とソース端子との間に接続されたツェナダイオード21a〜21hを更に備えてもよい。具体的には、ツェナダイオード21aのカソードがFET12aのソース端子に接続され、ツェナダイオード21aのアノードがFET12aのゲート端子に接続される。同様に、ツェナダイオード21b〜21hのカソードが、対応するFET12b〜12hのソース端子にそれぞれ接続され、ツェナダイオード21b〜21hのアノードが、対応するFET12b〜12hのゲート端子にそれぞれ接続される。PMT駆動回路1Aがこのようなツェナダイオード21a〜21hを備えることによって、FET12a〜12hを過電圧から好適に保護できる。
(Modification)
In the above embodiment, the
(第2の実施の形態)
図3は、本発明によるPMT駆動回路の第2実施形態として、PMT駆動回路1Bの構成を示す回路図である。図3に示すように、PMT駆動回路1BはPMT2に接続されて使用されるが、PMT2の構成は前述した第1実施形態と同じであるため、PMT2に関する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a
PMT駆動回路1Bは、直流電源11、抵抗分割回路13、コンデンサ群14、トランジスタ群16、およびコンデンサ群14とは別に設けられた複数のコンデンサ17a〜17cを備えている。これらの構成要素のうち、直流電源11、抵抗分割回路13、およびコンデンサ群14の構成は第1実施形態と同様である。
The PMT drive circuit 1 </ b> B includes a plurality of
トランジスタ群16は、m個のPチャネルFETを有している。図3ではm=8としており、ダイノードDy1〜Dy8の段数に等しくなっている。トランジスタ群16に含まれる8個のPチャネルFET16a〜16hの一方の電流端子(図3ではドレイン端子)は、トランジスタ群16に含まれる他のFETを介して、又は直接に直流電源11の負電極11aと接続されている。具体的には、トランジスタ群16のm個のFET16a〜16h同士が互いに直列に接続されており、その一端に位置するFET16aのドレイン端子が直流電源11の負電極11aに短絡されている。なお、FET16a〜16h同士が互いに直列に接続されているとは、FET16a〜16hにおいて、隣り合う一方のFETのドレイン端子と他方のFETのソース端子とが互いに接続された状態をいう。
The
FET16a〜16hの他方の電流端子(図3ではソース端子)は、ダイノードDy1〜Dy8のうち対応するダイノードに接続される。したがって、例えばダイノードDy1にはFET16aのソース端子とFET16bのドレイン端子とが接続され、ダイノードDy2にはFET16bのソース端子とFET16cのドレイン端子とが接続される。本実施形態ではFET16a〜16hの個数がダイノードDy1〜Dy8の段数に等しいので、PMT2の全てのダイノードにFETが接続されることとなる。なお、トランジスタ群16の他端に位置するFET16hのソース端子は、バイアス抵抗18を介して直流電源11の正電極11b(すなわち基準電位)に接続されている。
The other current terminals (source terminals in FIG. 3) of the FETs 16a to 16h are connected to corresponding dynodes among the dynodes Dy1 to Dy8. Therefore, for example, the dynode Dy1 is connected to the source terminal of the
また、FET16a〜16hそれぞれのゲート端子には、抵抗分割回路13において発生した勾配電位Va〜Vhそれぞれが印加される。更に、コンデンサ14a〜14iのうち隣り合うコンデンサ同士の接続点が、該接続点毎に対応するFET16a〜16hのゲート端子に接続されている。すなわち、コンデンサ14aとコンデンサ14bとの接続点はFET16aのゲート端子に接続されており、コンデンサ14bとコンデンサ14cとの接続点はFET16bのゲート端子に接続されており、以降、コンデンサ14c〜14iの各接続点はFET16c〜16hのゲート端子にそれぞれ接続されている。
Further, the gradient potentials Va to Vh generated in the
コンデンサ17aは、トランジスタ群16に含まれるFET16a〜16hのうち、FET16fのソース端子とFET16gのソース端子との間に接続されている。また、コンデンサ17bは、FET16gのソース端子とFET16hのソース端子との間に接続されている。コンデンサ17cは、FET16hのソース端子と直流電源11の正電極11bとの間に接続されている。
The
以上の構成を備えるPMT駆動回路1Bにおいては、第1実施形態のPMT駆動回路1Aと同様に、トランジスタ群16に含まれるFET16a〜16hのゲート端子に印加される抵抗分割回路13からの勾配電位Va〜VhによってダイノードDy1〜Dy8の電圧を規定している。そして、ダイノードDy1〜Dy8において二次電子として消費される電流をFET16a〜16hから供給するので、抵抗分割回路13の抵抗値を大きくして消費電力を低減することが可能となる。更に、FET16a〜16hのソース端子からダイノードDy1〜Dy8へ供給される電流は、PMT2に被測定光Lが入射しない間は流れないので、消費電力を格段に低減することができる。したがって、消費電力及び発熱量を大幅に低減することができ、直流電源11の容量を小さくすることもできる。そして、発熱量の低減によってPMT2の暗電流の発生をも抑制することができる。
In the
また、PMT駆動回路1Bにおいては、FET16a〜16hが互いに直列に接続され、その一端に位置するFET16aの一方の電流端子(ドレイン端子)が直流電源11の負電極11aと直接に接続されている。すなわち、図11の抵抗102kのような抵抗素子を介さずに、FET16a〜16hと直流電源11の負電極11aとが相互に接続されている。したがって、直流電源11からFET16a〜16hへ電荷が移動する際の抵抗損失が格段に低減され、十分な消費電力の低減化を図ることができる。
In the
また、コンデンサ群14のコンデンサ14a〜14iによってFET16a〜16hのゲート端子の電圧変動が緩和され、ひいてはダイノードDy1〜Dy8の電圧変動が緩和される。したがって、急激に変化する光が被測定光Lとして陰極Kに入射した場合であっても、ダイノードDy1〜Dy8の電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる。
Further, the voltage fluctuations of the gate terminals of the FETs 16a to 16h are alleviated by the
ここで、コンデンサ群14による効果についてより詳細に説明する。比較として、図4に、コンデンサ群14に代えて1つのコンデンサ201を備えるPMT駆動回路200を示す。なお、コンデンサ201の一端は直流電源11の負電極11aに接続されており、他端は正電極11bに接続されている。PMT駆動回路200における他の構成は、PMT駆動回路1Bと同じである。
Here, the effect of the
これら2つのPMT駆動回路1Bおよび200のそれぞれに対し、パルス状の被測定光Lを入射させたときの出力電流の様子を図5および図6に示す。図5は、本実施形態のPMT駆動回路1Bにおける被測定光Lの波形と、対応する出力電流Iの波形とを示しており、図6は、比較例としてのPMT駆動回路200における被測定光Lの波形と、対応する出力電流Iの波形とを示している。そして、図5及び図6において、(a)よりも(b)の方が被測定光Lの光量が大きく、(b)よりも(c)の方が被測定光Lの光量がさらに大きくなっている。なお、図5及び図6において、縦軸は光量または電流量を示しており、横軸は時間を示している。
FIGS. 5 and 6 show the state of the output current when the pulsed light to be measured L is incident on each of the two
図6に示すように、PMT駆動回路200では被測定光Lの光量が大きくなるほどダイノードDy1〜Dy8の各電位が振られてしまい、出力電流Iの波形も歪んでしまう。これに対し、図5に示すように、本実施形態のPMT駆動回路1Bにおいては、コンデンサ群14によって各ダイノードDy1〜Dy8の各電位が安定するので、被測定光Lの光量が大きくなっても出力電流が安定している。このように、コンデンサ群14によってダイノードDy1〜Dy8の電圧変動が緩和されることにより、急激に変化する被測定光Lに対してもダイノードDy1〜Dy8の電位を安定に保ち、出力電流の良好な直線性を維持することができる。
As shown in FIG. 6, in the
更に、本実施形態に特有の効果として、次の効果がある。すなわち、図11に示した回路では、トランジスタ107a〜107cのコレクタ電流の大きさがPMT103の陽極106における出力電流の大きさに比例するので、抵抗102kの両端電圧が出力電流に応じて大きく変化し、トランジスタ107aのコレクタ電圧が大きく変化する。このため、トランジスタ107aとして高耐圧のトランジスタを使用する必要が生じる。これに対し、本実施形態のPMT駆動回路1Bでは、FET16a〜16hが直列接続され、且つ最も端に位置するFET16aのドレイン端子と直流電源11の負電極11aとが抵抗素子を介さずに相互に短絡されている。したがって、FET16aのドレイン電圧が殆ど変化せず、また直流電源11の高電圧が複数のFET16a〜16hに分散されるので、FET16a〜16hへの耐圧要求を緩和することができる。
Furthermore, the following effects are provided as effects unique to the present embodiment. That is, in the circuit shown in FIG. 11, since the magnitude of the collector current of the transistors 107a to 107c is proportional to the magnitude of the output current at the
また、本実施形態のPMT駆動回路1Bでは、FET16f〜16hのソース端子間にコンデンサ17aおよび17bが設けられ、更にFET16hのソース端子と直流電源11の正電極11b(すなわち基準電位)との間にコンデンサ17cが設けられている。これらのコンデンサ17a〜17cを備えることによって、後段側のダイノードDy6〜Dy8の電圧変動を更に抑制できるので、例えば高速パルス波形に対する応答速度を速め、且つ入射光量に対する出力電流の直線性をより高めることができる。
Further, in the
また、本実施形態のように、トランジスタ群16の他端に位置するFET16hのソース端子は、バイアス抵抗18を介して直流電源11の正電極11bに接続されてもよい。このバイアス抵抗18によって、ダイノードDy1〜Dy8の電位を更に安定させることができる。PMT駆動回路1Bでは、直流電源11の負電極11aから各FET16a〜16hを経て各ダイノードDy1〜Dy8へ必要な電荷が供給されるので、バイアス抵抗18を省略することも可能である。また、バイアス抵抗18が設けられていても、それにより各ダイノードDy1〜Dy8への電流量が制限されることはなく、高い出力電流を実現できる。バイアス抵抗18が設けられる場合には、このバイアス抵抗18の抵抗値を高くすることによって、電流消費を抑えることができる。
Further, as in this embodiment, the source terminal of the
なお、本実施形態のPMT駆動回路1Bにおいても、図2に示したツェナダイオード21a〜21hをFET16a〜16hのゲート端子とソース端子との間にそれぞれ設けることで、FET16a〜16hを過電圧から好適に保護できる。
In the
(第3の実施の形態)
図7は、本発明によるPMT駆動回路の第3実施形態として、PMT駆動回路1Cの構成を示す回路図である。なお、本実施形態においても、PMT2の構成は前述した第1実施形態と同じである。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a
PMT駆動回路1Cは、直流電源11、抵抗分割回路13、トランジスタ群19、コンデンサ群22、およびコンデンサ群22とは別に設けられた複数のコンデンサ17a〜17cを備えている。これらの構成要素のうち、直流電源11および抵抗分割回路13の構成は第1実施形態と同様であり、コンデンサ17a〜17cの構成は第2実施形態と同様である。
The PMT drive circuit 1 </ b> C includes a plurality of
本実施形態のトランジスタ群19と第2実施形態のトランジスタ群16との相違点は、FETの個数である。すなわち、本実施形態のトランジスタ群19ではFETの個数mをm=4としており、ダイノードDy1〜Dy8の段数の1/3以上、具体的にはダイノードDy1〜Dy8の段数の1/2となっている。トランジスタ群19に含まれる4個のPチャネルFET19a〜19dの一方の電流端子(図7ではドレイン端子)は、トランジスタ群19に含まれる他のFETを介して、又は直接に直流電源11の負電極11aと接続されている。具体的には、トランジスタ群19のFET19a〜19d同士が互いに直列に接続されており、その一端に位置するFET19aのドレイン端子が直流電源11の負電極11aに短絡されている。
The difference between the
FET19a〜19dの他方の電流端子(図7ではソース端子)は、ダイノードDy1〜Dy8のうち対応するダイノード、すなわち後段側の4つのダイノードDy5〜Dy8に接続される。したがって、例えばダイノードDy5にはFET19aのソース端子とFET19bのドレイン端子とが接続され、ダイノードDy6にはFET19bのソース端子とFET19cのドレイン端子とが接続される。なお、トランジスタ群19の他端に位置するFET19dのソース端子は、バイアス抵抗18を介して直流電源11の正電極11b(すなわち基準電位)に接続されている。
The other current terminals (source terminals in FIG. 7) of the FETs 19a to 19d are connected to the corresponding dynodes among the dynodes Dy1 to Dy8, that is, the four dynodes Dy5 to Dy8 on the rear stage side. Therefore, for example, the dynode Dy5 is connected to the source terminal of the
抵抗分割回路13は、直流電源11の負電極11aと正電極11bとの電位差を抵抗分割して電位勾配を生成し、該勾配電位をFET19a〜19dのゲート端子それぞれに印加する。但し、本実施形態は第2実施形態と次の点において異なる。本実施形態では抵抗素子13a〜13iによって生成される8つの勾配電位Va〜Vhのうち、4つの電位Ve〜VhがFET19a〜19dのゲート端子にそれぞれ印加される。そして、残りの電位Va〜Vdは、ダイノードDy1〜Dy4へ、FETを介さずに直接印加される。
The
コンデンサ群22は、互いに直列に接続された(m+1)個のコンデンサ22a〜22eを有している。コンデンサ22a〜22eからなる直列回路の一端(コンデンサ22aの一端)は直流電源11の負電極11aに接続されており、他端(コンデンサ22eの他端)は直流電源11の正電極11bに接続されている。そして、コンデンサ22a〜22eのうち隣り合うコンデンサ同士の接続点は、該接続点毎に対応するFET19a〜19dのゲート端子に接続されている。すなわち、コンデンサ22aとコンデンサ22bとの接続点はFET19aのゲート端子に接続されており、コンデンサ22bとコンデンサ22cとの接続点はFET19bのゲート端子に接続されており、以降、コンデンサ22c〜22eの各接続点はFET19c,19dの各ゲート端子にそれぞれ接続されている。
The
以上の構成を備えるPMT駆動回路1Cにおいては、トランジスタ群19に含まれるFET19a〜19dのゲート端子に印加される抵抗分割回路13からの勾配電位Ve〜Vhによって、ダイノードDy4〜Dy8の電圧を規定している。そして、ダイノードDy4〜Dy8において二次電子として消費される電流をFET19a〜19dから供給する。このように、PMT2が有する一部のダイノードにFETを介して電流を供給した場合でも、抵抗分割回路13の抵抗値を大きくして消費電力を低減することが可能であり、加えて、図3の形態と比較して、FETの個数mを減らすことによりコスト低減と小型化が可能になる。また、FET19a〜19dのソース端子からダイノードDy5〜Dy8へ供給される電流は、PMT2に被測定光Lが入射しない間は流れないので、消費電力を格段に低減することができる。したがって、消費電力及び発熱量を大幅に低減することができ、直流電源11の容量を小さくすることもできる。そして、発熱量の低減によってPMT2の暗電流の発生をも抑制することができる。
In the
また、本実施形態のようにPMT2が有する一部のダイノードにFETを介して電流を供給する場合、FET19a〜19dの個数mをダイノードDy1〜Dy8の段数nの1/3以上(本実施形態では1/2)とし、陽極Pに最も近い最終段から数えて第m段目までのダイノードDy5〜Dy8にFET19a〜19dが接続されることが好ましい。陽極P寄りの後段側のダイノードDy5〜Dy8では、陰極K寄りの前段側のダイノードDy1〜Dy4と比較して出力する電荷(二次電子)量が多く、ダイノード電圧の変動が生じやすい。したがって、陽極Pに近い側から数えて1/3以上のダイノードDy5〜Dy8に対してFET19a〜19dから電荷を供給することで、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を効果的に維持することができる。 Further, in the case where current is supplied to some dynodes of the PMT2 through the FET as in this embodiment, the number m of the FETs 19a to 19d is equal to or more than 1/3 of the number n of dynodes Dy1 to Dy8 (in this embodiment). It is preferable that the FETs 19a to 19d are connected to the dynodes Dy5 to Dy8 from the last stage closest to the anode P to the m-th stage. The dynodes Dy5 to Dy8 on the rear stage side near the anode P have a larger amount of charges (secondary electrons) to be output than the dynodes Dy1 to Dy4 on the front stage side near the cathode K, and the dynode voltage tends to fluctuate. Therefore, by supplying charges from the FETs 19a to 19d to the dynodes Dy5 to Dy8 that are 1/3 or more counted from the side close to the anode P, it is possible to effectively maintain good linearity of the output current with respect to the incident light amount. Can do.
また、コンデンサ群22のコンデンサ22a〜22eによってFET19a〜19dのゲート端子の電圧変動が緩和され、ひいてはダイノードDy5〜Dy8の電圧変動が緩和される。したがって、急激に変化する光が被測定光Lとして陰極Kに入射した場合であっても、ダイノードDy5〜Dy8の電圧を安定に保ち、入射光量に対する出力電流の良好な直線性を維持することができる。
Further, the voltage fluctuations at the gate terminals of the FETs 19a to 19d are alleviated by the
また、PMT駆動回路1Cにおいては、FET19a〜19dが互いに直列に接続され、その一端に位置するFET19aの一方の電流端子(ドレイン端子)が直流電源11の負電極11aと直接に接続されている。すなわち、図11の抵抗102kのような抵抗素子を介さずに、FET19a〜19dと直流電源11の負電極11aとが相互に接続されている。したがって、直流電源11からFET19a〜19dへ電荷が移動する際の抵抗損失が格段に低減され、十分な消費電力の低減化を図ることができる。
In the
なお、本実施形態のPMT駆動回路1Cにおいても、図2に示したツェナダイオード21a〜21hをFET19a〜19dのゲート端子とソース端子との間にそれぞれ設けることで、FET19a〜19dを過電圧から好適に保護できる。
Also in the
(第4の実施の形態)
図8は、本発明によるPMT駆動回路の第4実施形態として、PMT駆動回路1Dの構成を示す回路図である。なお、本実施形態においても、PMT2の構成は前述した第1実施形態と同じである。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a
本実施形態のPMT駆動回路1Dが第3実施形態のPMT駆動回路1C(図7)と異なる点は、トランジスタ群23およびコンデンサ群24の構成である。すなわち、本実施形態のトランジスタ群23は、図7に示したトランジスタ群19と同様に4つのFET23a〜23dを有しているが(すなわちm=4)、その一端に位置するFET23aの他方の電流端子(ソース端子)は、図7のFET19aとは異なりダイノードDy3に接続されている。また、FET23aの制御端子(ゲート端子)は、抵抗素子13cと抵抗素子13dとの接続点に接続されており、FET23aのゲート端子には勾配電位Vcが印加される。なお、抵抗分割回路13により生成される勾配電位Va〜Vhのうち、4つの電位Vc,Vf,VgおよびVhがFET23a〜23dのゲート端子にそれぞれ印加され、残りの電位Va,Vb,VdおよびVeは、それぞれに対応するダイノードDy1,Dy2,Dy4およびDy5へ、FETを介さずに直接印加される。
The
また、コンデンサ群24は、図7に示したコンデンサ群22と同様に(m+1)個すなわち5個のコンデンサ24a〜24eを有しているが、コンデンサ24aとコンデンサ24bとの接続点はFET23aのゲート端子に接続されており、コンデンサ24bとコンデンサ24cとの接続点はFET23bのゲート端子に接続されており、以降、コンデンサ24c〜24eの各接続点はFET23c,23dの各ゲート端子にそれぞれ接続されている。
Similarly to the
本実施形態のように、FET群を構成する各FETの個数mがダイノードの段数nより少ない場合、各FETは任意のダイノードに接続されることができ、第3実施形態において説明した効果を好適に奏することができる。この場合、陽極Pに最も近い最終段のダイノードDy8を含め、ダイノードDy8から前段側に向けて連続する少なくとも3段のダイノード、つまり本実施形態においては少なくともダイノードDy6,Dy7,及びDy8のそれぞれに対してFETが設けられることが好ましい。 When the number m of each FET constituting the FET group is smaller than the number n of dynodes as in this embodiment, each FET can be connected to an arbitrary dynode, and the effects described in the third embodiment are preferable. Can be played. In this case, with respect to at least three dynodes continuous from the dynode Dy8 toward the previous stage, including the last dynode Dy8 closest to the anode P, that is, at least each of the dynodes Dy6, Dy7, and Dy8 in the present embodiment. It is preferable that an FET is provided.
また、図7に示したトランジスタ群19では、最も端に位置するFET19aが5段目のダイノードDy5へ電流を供給するため、直流電源11の負電極11aに短絡されるFET19aのドレイン端子と、ゲート端子およびソース端子との間に大きな電位差が生じる。このため、FET19aにはより高い耐圧性が要求されることとなる。これに対し、本実施形態では最も端に位置するFET23aが3段目のダイノードDy3へ電流を供給し、隣のFET23bとの間の電位差を図7より大きくしているので、必要な耐圧が分散され、負電極11aに短絡されるFET23aのドレイン端子と、ゲート端子およびソース端子との間の電位差を緩和することができる。
In the
(第5の実施の形態)
図9は、本発明によるPMT駆動回路の第5実施形態として、PMT駆動回路1Eの構成を示す回路図である。なお、本実施形態においても、PMT2の構成は前述した第1実施形態と同じである。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a
本実施形態のPMT駆動回路1Eは第2実施形態のPMT駆動回路1B(図3参照)とほぼ同様の構成を備えるが、次の点において異なっている。すなわち、本実施形態のPMT駆動回路1Eは、いわゆる陰極接地の形態を備えており、陰極Kに接続される直流電源11の負電極11aが基準電位線15に接続されている。そして、直流電源11の正電極11bが抵抗素子25を介して陽極Pに接続されるとともに、陽極Pは、コンデンサ26を介して出力端子27に接続される。
The
このような陰極接地方式であっても、第2実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。また、陰極Kを基準電位(GND)とすることによりPMT2内部の電子軌道を安定させ、出力電流に含まれるノイズを低減することができる。但し、陽極Pが高電圧となるので、コンデンサ26によりカップリングを行ってから出力信号を取り出す必要がある。そのため、直流信号は得られないので、パルス状の被測定光Lを測定する用途に適している。
Even with such a cathode grounding method, the same effects as those of the second embodiment can be obtained. Further, by setting the cathode K to the reference potential (GND), the electron trajectory inside the
なお、本実施形態によるPMT駆動回路1Eでは、最終段ダイノードDy8と直流電源11の正電極11bとの間のバイアス抵抗18を無くすことにより、陽極Pからの出力電流のみをFET16a〜16hに流すことができる。すなわち、図10に示すようにダイノードDy8の接続先をFET16hのソース端子のみとし、FET16aのドレイン端子を出力端子28に接続すれば、陽極Pからの出力電流は、各ダイノードDy1〜Dy8からFET16a〜16hに流れ込み、FET16aのドレイン端子から電流出力として直流信号を取り出すことが可能となる。
In the
本発明によるPMT駆動回路は、これまでに説明した各実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、トランジスタ群を構成するトランジスタとしてPチャネルFETを使用しているが、他のFETやバイポーラトランジスタを使用してもよい。 The PMT drive circuit according to the present invention is not limited to the embodiments described so far, and various other modifications are possible. For example, in each of the above embodiments, a P-channel FET is used as a transistor constituting the transistor group, but other FETs or bipolar transistors may be used.
また、上記各実施形態では、PMTが備えるダイノードの段数nをn=8として説明したが、本発明は、任意の段数のダイノードを備えたPMTのためのPMT駆動回路に対して適用することができる。 In each of the above embodiments, the number n of dynodes provided in the PMT has been described as n = 8. However, the present invention can be applied to a PMT drive circuit for a PMT provided with an arbitrary number of dynodes. it can.
1A〜1E…駆動回路、2…PMT、11…直流電源、11a…負電極、11b…正電極、12…トランジスタ群、12a〜12h,16a〜16h,19a〜19d,23a〜23d…PチャネルFET、13…抵抗分割回路、14,22,24…コンデンサ群、15…基準電位線、16,23…トランジスタ群、19…トランジスタ群、27,28…出力端子、D…増倍部、Dy1〜Dy8…ダイノード、K…陰極、L…被測定光、P…陽極、T…真空管、Va〜Vh…勾配電位。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記陰極に負電極が接続される直流電源と、
m個(mは1以上n以下の整数)のトランジスタを含み、該m個のトランジスタそれぞれの一方の電流端子が他の前記トランジスタを介して若しくは直接に前記直流電源の負電極と接続されており、該m個のトランジスタそれぞれの他方の電流端子が前記n段のダイノードのうち対応する前記ダイノードに接続されるトランジスタ群と、
前記直流電源の正電極と負電極との電位差を抵抗分割して電位勾配を生成し、該勾配電位を前記m個のトランジスタの制御端子それぞれに印加する抵抗分割回路と、
互いに直列に接続された複数のコンデンサを含み、その一端が前記直流電源の負電極に接続され、その他端が前記直流電源の正電極に接続され、隣り合う前記コンデンサ同士の接続点が該接続点毎に対応する前記トランジスタの制御端子に接続されたコンデンサ群と
を備えることを特徴とする、光電子増倍管駆動回路。 A cathode that emits photoelectrons according to the amount of incident light, a dynode arranged in n stages (n is an integer of 1 or more), a multiplier that multiplies the photoelectrons, and an electron that has been multiplied by the multiplier A photomultiplier tube driving circuit that is connected to a photomultiplier tube having an anode that provides a predetermined potential gradient to the cathode and the n-stage dynode,
A direct-current power source in which a negative electrode is connected to the cathode;
Including m transistors (m is an integer from 1 to n), and one current terminal of each of the m transistors is connected to the negative electrode of the DC power supply via the other transistor or directly. A transistor group in which the other current terminal of each of the m transistors is connected to the corresponding dynode among the n stages of dynodes;
A resistance dividing circuit that generates a potential gradient by dividing a potential difference between a positive electrode and a negative electrode of the DC power source and applies the gradient potential to each of the control terminals of the m transistors;
A plurality of capacitors connected in series with each other, one end of which is connected to the negative electrode of the DC power supply, the other end is connected to the positive electrode of the DC power supply, and a connection point between adjacent capacitors is the connection point And a capacitor group connected to a control terminal of the transistor corresponding to each of the photomultiplier tube driving circuits.
前記陽極に最も近い最終段から数えて第m段目までの前記ダイノードに前記トランジスタが接続されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光電子増倍管駆動回路。 The number m of the transistors is 1/3 or more of the number n of stages of the dynodes;
5. The photomultiplier tube driving circuit according to claim 1, wherein the transistor is connected to the dynodes from the last stage closest to the anode to the m-th stage. 6. .
第1段から第n段までの前記ダイノード全てに前記トランジスタが接続されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光電子増倍管駆動回路。 The number m of the transistors is equal to the number n of stages of the dynodes;
5. The photomultiplier tube driving circuit according to claim 1, wherein the transistor is connected to all the dynodes from the first stage to the n-th stage.
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