JPH0773846A - 光電子増倍管制御モジュール - Google Patents

光電子増倍管制御モジュール

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JPH0773846A
JPH0773846A JP21628893A JP21628893A JPH0773846A JP H0773846 A JPH0773846 A JP H0773846A JP 21628893 A JP21628893 A JP 21628893A JP 21628893 A JP21628893 A JP 21628893A JP H0773846 A JPH0773846 A JP H0773846A
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崇典 中谷
Hidehiro Kume
英浩 久米
Seiji Suzuki
誠司 鈴木
Hiroyuki Kushima
浩之 久嶋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が低く、かつ、SN比の高い出力信
号を得ることができる光電子増倍管制御モジュールを提
供する。 【構成】 直流電源920から入力する直流電圧信号が
直流交流変換器110で交流電圧信号(V1)に変換さ
れ、多段倍電圧整流器120に入力する。多段倍電圧整
流器120は、入力した交流電圧信号(V1)に基づい
て順次倍電圧整流を実施し、各ダイノードなどに供給す
る直流電圧を生成する。一方、交流電圧信号(V1)の
生成と同時に、反転変換器130が交流電圧信号(V
1)と逆位相を有する交流電圧信号(V2)を生成し、
振幅可変器140により振幅値が調整された後、結合器
150を介して光電子増倍管910の光検出信号の伝達
経路に交流結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光電子増倍管への高圧
電圧の供給と光検出信号の取り出しとを行う光電子増倍
管制御モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光電子増倍管は、光電陰極(フォトカソ
ード)に入射した光によって発生した電子を多段に配設
されたダイノードで増幅後、最終的にアノードから光検
出信号を出力する、電子増倍率の大きな光検出器であ
る。こうした大きな電子増倍率で光電子増倍管を動作さ
せるためには、フォトカソードと初段ダイノードとの
間、各ダイノード間、および最終段ダイノードとアノー
ドとの間に、その光電子増倍管固有に定められた電圧比
で電圧を印加しなければならない。こうした電圧印加の
ために、従来は以下のような手法が用いられ、光電子増
倍管制御モジュールに実装されていた。
【0003】従来の代表的な手法は、抵抗器を直列に接
続した抵抗ブリーダで光電子増倍管制御モジュールを構
成し、この抵抗ブリーダに高圧直流電圧を印加する方法
であり、直列に接続され個々の抵抗器の端子から各ダイ
ノードなどへの供給電圧をとりだす。
【0004】また、多段に倍電圧整流器を直列に積み重
ねて、例えばコックロフト−ウォルトン型整流器を形成
して光電子増倍管制御モジュールを構成し、この多段整
流器に交流電圧を印加して、個々の倍電圧整流器の端子
から各ダイノードなどへの供給電圧をとりだす手法も用
いられている。図5は、この手法の回路構成図である。
図示のように、この光電子増倍管制御モジュールは、外
部の直流電源から供給される直流電圧信号を入力して交
流電圧信号に変換する直流−交流変換器と、直流−交流
変換器から出力される交流電圧信号を入力して光電子増
倍管のフォトカソード(K)および各ダイノード(Dy
1〜Dy9)に供給するコックロフト−ウォルトン型の
多段倍電圧整流器と、から構成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の光電子増倍管制
御モジュールは、以上のように構成されるので次のよう
な問題点があった。
【0006】すなわち、抵抗ブリーダ方式では、光が非
入射で増倍動作を実行しない時にも抵抗を介して電流が
流れるので総消費電力が大きくなるという問題点があっ
た。また、光電子増倍管制御モジュールに高電圧を外部
から供給する必要があるため、取扱いに留意しなければ
ならないという問題点もあった。
【0007】また、多段倍電圧整流器方式では、多段倍
電圧整流器に入力する交流電圧信号が交流電圧信号の経
路とアノードからの出力信号経路との静電結合により、
または交流電圧信号の電磁放射により、アノードからの
出力信号経路に多段倍電圧整流器に入力する交流電圧信
号と同位相のノイズが混入し、光検出信号のSN比が低
下するという問題点があった。図6は、図5に示した回
路構成の光電子増倍管制御モジュールを用いた場合の混
入ノイズの測定結果である。図示のように、混入ノイズ
は約5mVP-P に達する。
【0008】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、光電子増倍管による光検出動作に
あたって、消費電力が低く、かつ、SN比の高い光検出
信号を得ることができる光電子増倍管制御モジュールを
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の光電子増倍管制
御モジュールは、多段倍電圧整流回路により各ダイノー
ドなどに印加する電圧を生成することにより低消費電力
化を図るとともに、アノードから出力される光検知信号
に、多段倍電圧整流回路に入力する交流信号と逆位相を
有する交流信号を重畳することにより、光検出信号のS
N比を向上することを特徴とする。
【0010】すなわち、本発明の光電子増倍管制御モジ
ュールは、(a)直流電圧を入力し、第1の交流電圧信
号に変換して出力する直流交流変換器と、(b)複数の
倍電圧整流回路を直列に接続して構成され、直流交流変
換器から出力される第1の交流電圧信号を基にして、夫
々の倍電圧整流回路で第1の交流電圧信号の最大振幅値
の所定倍の直流電圧を生成する多段倍電圧整流器と、
(c)第1の交流電圧信号と逆位相を有する第2の交流
電圧信号を生成する反転変換器と、(d)反転変換器か
ら出力された前記第2の交流電圧信号を入力し、位相は
変化させずに振幅を変化させて第3の交流電圧信号を生
成する振幅可変器と、(e)振幅可変器から出力された
第3の交流電圧信号を、光電子増倍管の光検出信号に交
流重畳させる結合器と、を備えることを特徴とする。
【0011】ここで、多段倍電圧整流器はコックロフト
−ウォルトン型であることを特徴としてもよい。また、
反転変換器は、直流電圧から第2の交流電圧信号を生成
してもよいし、第1の交流電圧信号から第2の交流電圧
信号を生成してもよい。
【0012】
【作用】本発明の光電子増倍管制御モジュールは、直流
電源から直流電圧信号を入力する。入力した直流電圧信
号は直流交流変換器で第1の交流電圧信号が生成され、
この第1の交流電圧信号は多段倍電圧整流器に入力す
る。多段倍電圧整流器は、入力した第1の交流電圧信号
に基づいて順次倍電圧整流を実施し、各ダイノードなど
に供給する直流電圧を生成する。
【0013】第1の交流電圧信号の生成と同時に、反転
変換器が第1の交流電圧信号と逆位相を有する第2の交
流電圧信号を生成する。この第2の交流電圧信号は、振
幅可変器により振幅値が調整されて第3の交流電圧信号
に変換後、結合器を介して光電子増倍管の光検出信号の
伝達経路に交流重畳される。
【0014】光検出信号の伝達経路には、第1の交流電
圧信号の伝達経路との静電結合あるいは第1の交流電圧
信号の電磁放射により第1の交流電圧信号と同位相のノ
イズが重畳しているが、結合器を介して振幅値が調節さ
れた第1の交流電圧信号と逆位相の第3の交流信号が重
畳されるので、ノイズが相殺される。以上の結果、SN
比の向上した光検出信号が出力される。なお、ノイズ相
殺のために重畳する第3の交流電圧信号の振幅は、振幅
可変器の操作により調整される。
【0015】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の光電子
増倍管制御モジュールの実施例を説明する。図1は、本
実施例の光電子増倍管制御モジュールの概念図である。
図示のように、光電子増倍管制御モジュール100は、
光電子増倍管910の電圧供給端子および光検出信号の
出力端子と、例えばソケット接続など(図示せず)によ
り電気的に接続されるとともに、直流電源920から直
流電圧入力端子180を介して直流電圧の供給を受け、
光検出信号出力端子190から処理装置(図示せず)へ
光検出信号を送り出す。
【0016】図2は、本実施例の光電子増倍管制御モジ
ュールの機能ブロック図である。図示のように、この光
電子増倍管制御モジュールは、(a)直流電圧を入力
し、交流電圧信号(V1)に変換して出力する直流交流
変換器110と、(b)複数の倍電圧整流回路を直列に
接続して構成され、直流交流変換器から出力され交流電
圧信号(V1)を基にして、夫々の倍電圧整流回路で交
流電圧の最大振幅値の所定倍の直流電圧を生成する多段
倍電圧整流器120と、(c)交流電圧信号(V1)と
逆位相を有する交流電圧信号(V2)を生成する反転変
換器130と、(d)反転変換器130から出力された
交流電圧信号(V2)を入力し、位相は変化させずに振
幅を変化させて交流電圧信号(V3)を生成する振幅可
変器140と、(e)振幅可変器140から出力された
交流電圧信号(V3)を、光電子増倍管910の光検出
信号(V0)に交流重畳させる結合器と、を備える。
【0017】図3は、図2の機能ブロック図を回路素子
レベルに展開した回路構成図である。図3に示すよう
に、直流交流変換器110は、直流電圧信号を入力し
て、この直流電圧信号の電圧値に応じた振幅値の交流信
号を生成する発振器111と、発振器が出力した交流
信号を入力し、電流を駆動するトランジスタ112、1
13と、トランジスタ112、113と1次側コイル
が接続され、1次側コイルに印加された交流電圧を2次
側コイルに伝達するトランス114と、から構成され
る。
【0018】多段倍電圧整流器120は、直列に積み重
ねられた多段の倍電圧整流器から構成され、コックロフ
ト−ウォルトン型整流器を形成する。ここで、コンデン
サC1〜C10は平滑コラムとして作用し、コンデンサ
C11〜C19は押上コラムとして作用する。
【0019】反転変換器130は、一方の端子が接地接
続され、他方の端子がトランス114の2次側コイルの
多段倍電圧整流器120に接続される端子とは異なる端
子に接続されたコンデンサC30から構成される。
【0020】振幅可変器140は、抵抗部の一方の端子
が接地接続され、他方の端子がコンデサC30の他方の
端子と接続された、可変抵抗出力端子を有する可変抵抗
器VR1から構成される。
【0021】結合器150は、一方の端子が可変抵抗器
VR1の可変抵抗出力端子と接続され、他方の端子が光
検出信号の伝達経路に接続されたコンデンサC40から
構成される。
【0022】この光電子増倍管制御モジュール100に
は、直流電圧入力端子180を介して、直流電源920
から直流電圧信号が入力される。入力した直流電圧信号
は直流交流変換器110で交流電圧信号(V1)が生成
され、この交流電圧信号(V1)は多段倍電圧整流器1
20に入力する。多段倍電圧整流器129は、入力した
交流電圧信号(V1)に基づいて順次倍電圧整流を実施
し、各ダイノードなどに供給する直流電圧を生成する。
【0023】交流電圧信号(V1)の生成と同時に、反
転変換器130が交流電圧信号(V1)と逆位相を有す
る交流電圧信号(V2)を生成する。この交流電圧信号
(v2)は、振幅可変器140により振幅値が調整され
た交流電圧信号(V3)に変換後、結合器150を介し
て光電子増倍管910の光検出信号の伝達経路に交流伝
達される。
【0024】光検出信号の伝達経路には、交流電圧信号
(V1)の伝達経路との静電結合あるいは交流電圧信号
(V1)の電磁放射により交流電圧信号(V1)と同位
相のノイズが重畳しているが、結合器150を介して振
幅値が調節された交流電圧信号(V1)と逆位相の交流
電圧信号(V3)が重畳されるので、ノイズが相殺され
る。以上の結果、SN比の向上した光検出信号を光検出
信号出力端子190から出力する。なお、ノイズ相殺の
ために重畳する交流電圧信号(V3)の振幅は、振幅可
変器140の操作により調整される。
【0025】図4は、本実施例における光検出信号の混
入ノイズの測定結果である。図示のように混入ノイズは
約1mVP-P 以下となり、上記の従来例に比較して混入
ノイズは1/5以下に低減した。したがって、出力され
る光検出信号のSN比は5倍以上向上する。
【0026】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々の変形が可能である。
【0027】例えば、多段倍電圧整流器はコックロフト
−ウォルトン型整流器に代えてシュンケル型整流器に構
成しても同様の効果を奏する。また、上記の実施例にお
けるトランスの2次側にコイルを2つ設置し、一方を多
段倍電圧整流器へ接続するとともに、他方を反転変換器
として使用することも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
電子増倍管制御モジュールによれば、多段倍電圧整流回
路により各ダイノードなどに供給する電圧を生成し、ア
ノードから出力される光検知信号に多段倍電圧整流回路
に入力する交流信号と逆位相を有する交流信号を重畳す
ることにより、直流−交流変換器の出力交流信号に伴う
該出力交流信号と同位相のノイズを補償することにし
た。したがって、本発明の光電子増倍管制御モジュール
を介して光電陰極および各ダイノードに動作電圧を供給
するとともに光検出信号を取り出せば、低消費電力かつ
SN比を向上した光検出動作ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光電子増倍管制御モジュールの実施例
の概要説明図である。
【図2】本発明の光電子増倍管制御モジュールの実施例
の機能ブロック図である。
【図3】本発明の光電子増倍管制御モジュールの実施例
の回路構成図である。
【図4】本発明の光電子増倍管制御モジュールの実施例
によるノイズ波形図である。
【図5】従来の光電子増倍管制御モジュールの回路構成
図である。
【図6】従来の光電子増倍管制御モジュールによるノイ
ズ波形図である。
【符号の説明】
100…光電子増倍管制御モジュール、110…直流−
交流変換器、120…多段倍電圧整流器、130…反転
変換器、140…振幅可変器、150…結合器、910
…光電子増倍管、920…直流電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久嶋 浩之 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電圧を入力し、第1の交流電圧信号
    に変換して出力する直流交流変換器と、 複数の倍電圧整流回路を直列に接続して構成され、前記
    直流交流変換器から出力される前記第1の交流電圧信号
    を基にして、夫々の前記倍電圧整流回路で前記第1の交
    流電圧信号の最大振幅値の所定倍の直流電圧を生成する
    多段倍電圧整流器と、 前記第1の交流電圧信号と逆位相を有する第2の交流電
    圧信号を生成する反転変換器と、 前記反転変換器から出力された前記第2の交流電圧信号
    を入力し、位相は変化させずに振幅を変化させて第3の
    交流電圧信号を生成する振幅可変器と、 前記振幅可変器から出力された前記第3の交流電圧信号
    を、光電子増倍管の光検出信号に交流重畳させる結合器
    と、 を備えることを特徴とする光電子増倍管制御モジュー
    ル。
  2. 【請求項2】 前記多段倍電圧整流器はコックロフト−
    ウォルトン型である、ことを特徴とする請求項1記載の
    光電子増倍管制御モジュール。
  3. 【請求項3】 前記反転変換器は、直流電圧または前記
    第1の交流電圧信号を入力して前記第2の交流電圧信号
    を生成する、ことを特徴とする請求項1記載の光電子増
    倍管制御モジュール。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19516730A1 (de) * 1995-05-06 1996-11-07 Frank Dr Gleisberg Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung von Elektronenvervielfacherröhren
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