RU2263368C1 - Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier - Google Patents

Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier Download PDF

Info

Publication number
RU2263368C1
RU2263368C1 RU2004100294/28A RU2004100294A RU2263368C1 RU 2263368 C1 RU2263368 C1 RU 2263368C1 RU 2004100294/28 A RU2004100294/28 A RU 2004100294/28A RU 2004100294 A RU2004100294 A RU 2004100294A RU 2263368 C1 RU2263368 C1 RU 2263368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dynode
pulse
voltage
output
photoelectronic multiplier
Prior art date
Application number
RU2004100294/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004100294A (en
Inventor
О.С. Морозов (RU)
О.С. Морозов
В.М. Новиков (RU)
В.М. Новиков
А.В. Ржищин (RU)
А.В. Ржищин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2004100294/28A priority Critical patent/RU2263368C1/en
Publication of RU2004100294A publication Critical patent/RU2004100294A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263368C1 publication Critical patent/RU2263368C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: proposed method includes selection of dynode by voltage drop across dynode characteristic. Working point of chosen dynode is set by potential selection on descending branch of dynode characteristic when nonflatness coefficient of output pulse is higher than unity or on its ascending branch when nonflatness coefficient is lower than unity. Voltage pulse is generated across chosen dynode simultaneously with arrival of light pulse, its value each time being proportional to charge picked off this dynode, and voltage amplitude by end of light pulse is set equal to voltage drop across chosen dynode thereby decreasing or increasing photoelectronic multiplier gain by value of nonflatness coefficient of photoelectronic multiplier.
EFFECT: reduced output pulse distortions.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению формы светового импульса с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), и может быть использовано для коррекции частотной характеристики ФЭУ в области низких частот.The invention relates to the field of measuring equipment, namely to measuring the shape of a light pulse using a photomultiplier tube (PMT), and can be used to correct the frequency response of a PMT in the low frequency region.

При измерении световых импульсов с помощью ФЭУ при большом выходном токе наблюдаются искажения формы выходного импульса. В этих случаях необходима коррекция частотной характеристики ФЭУ.When measuring light pulses using a photomultiplier, with a large output current, distortions in the shape of the output pulse are observed. In these cases, correction of the frequency response of the PMT is necessary.

Известен способ подавления высокочастотных колебаний, появляющихся на фронте импульса и обусловленных индуктивностью выводов ФЭУ (см., например, патент США №2798165, кл. 250-207, 1956 г.), путем введения в цепи последних динодов ФЭУ демпфирующих фильтров из низкоомных резисторов.There is a method of suppressing high-frequency oscillations that appear at the pulse front and are caused by the inductance of the conclusions of the PMT (see, for example, US patent No. 2798165, CL 250-207, 1956) by introducing damping filters from low-resistance resistors into the chains of the last PMT dynodes.

Но в области низких частот наблюдается подъем или спад вершины выходного импульса ФЭУ при засветке его фотокатода прямоугольным импульсом.But in the low-frequency region, a rise or fall of the peak of the PMT output pulse is observed when its photocathode is exposed to a rectangular pulse.

Известен способ (см. ГОСТ 11612.0-75), основанный на стабилизации напряжения между динодами ФЭУ с помощью шунтирующих последние диноды ФЭУ конденсаторов, значения емкости которых рассчитывают по формуле:A known method (see GOST 11612.0-75), based on the stabilization of the voltage between the PMT diodes using capacitors shunting the last PMT dynodes, the capacitance values of which are calculated by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Q - заряд анодного тока, Кл,where Q is the anode current charge, C,

m - коэффициент усиления каскада (динода),m is the gain of the cascade (dynode),

n - общее число каскадов,n is the total number of cascades,

Ui - напряжение на i-м каскаде (между i-м и (i-1)-м динодами),U i - voltage at the i-th cascade (between the i-th and (i-1) -th dynodes),

Q- заряд i-го динода, Кл,Q is the charge of the i-th dynode, C,

I - ток i-го динода, А,I - current of the i-th dynode, A,

tu - длительность импульса света, с,t u - the duration of the light pulse, s,

100 - коэффициент, вводимый в предположении допустимого изменения междинодного напряжения не более 1%.100 - coefficient entered under the assumption of an allowable change in the inter-single-voltage voltage of not more than 1%.

Этот способ принят за прототип.This method is adopted as a prototype.

При использовании этого способа не обеспечивается коррекция формы выходного импульса при выходном заряде более 1 мкКл (или при токах более 0.1 А и длительности импульса более 10 мкс), что связано с эффектом Молтера в структуре динода (см. Nuclear Instruments and Methods, 1963, v.24, No.2, 353-357), в результате которого коэффициент вторичной эмиссии увеличивается со временем и, несмотря на постоянное напряжение между динодами, вершина выходного импульса начинает возрастать. Кроме того, при съеме больших токов с фотокатодов, особенно бищелочных, из-за большого сопротивления фотокатода происходит изменение потенциала между фотокатодом и первым динодом, в результате чего вершина выходного импульса начинает спадать. Использование пассивных корректирующих фильтров на выходе ФЭУ, например, дифференцирование импульса, приводит как к уменьшению выходного сигнала, так и к появлению искажения формы выходного импульса при малых выходных токах ФЭУ, то есть при отсутствии указанных выше эффектов Молтера.When using this method, the shape of the output pulse is not provided for an output charge of more than 1 μC (or for currents of more than 0.1 A and pulse duration of more than 10 μs), which is associated with the Molter effect in the structure of the dynode (see Nuclear Instruments and Methods, 1963, v .24, No.2, 353-357), as a result of which the secondary emission coefficient increases with time and, despite the constant voltage between the dynodes, the peak of the output pulse begins to increase. In addition, when high currents are taken from photocathodes, especially those that are alkaline, due to the high resistance of the photocathode, the potential changes between the photocathode and the first dynode, as a result of which the top of the output pulse begins to decline. The use of passive correction filters at the output of the PMT, for example, pulse differentiation, leads both to a decrease in the output signal and to distortion of the shape of the output pulse at low output currents of the PMT, that is, in the absence of the above Molter effects.

Предлагаемый способ решает задачу уменьшения искажений плоской вершины выходного импульса во всем диапазоне линейных выходных токов ФЭУ.The proposed method solves the problem of reducing distortion of the flat top of the output pulse in the entire range of linear output currents of the PMT.

Это достигается тем, что в способе коррекции частотной характеристики фотоэлектронного умножителя путем стабилизации напряжений между последними динодами фотоэлектронного умножителя выбирают один из динодов, подбором потенциала устанавливают рабочую точку выбранного динода на спадающей ветви динодной характеристики, если коэффициент неплоскостности выходного импульса больше единицы, или на восходящей ветви, если коэффициент неплоскостности меньше единицы, при этом одновременно с приходом светового импульса на выбранном диноде создают импульс напряжения, значение которого в каждый момент времени пропорционально заряду, снимаемому с этого динода, при этом амплитуду напряжения в момент окончания светового импульса устанавливают равной перепаду напряжения на выбранном диноде, чем, соответственно, уменьшают или увеличивают коэффициент усиления фотоэлектронного умножителя на значение коэффициента неплоскостности выходного импульса фотоэлектронного умножителя, при этом импульс напряжения формируют путем интегрирования тока выбранного динода на конденсаторе, соединяющем выбранный динод и соседний с ним динод, при этом емкость конденсатора с учетом паразитной емкости устанавливают из условия:This is achieved by the fact that in the method of correcting the frequency response of the photomultiplier tube by stabilizing the voltage between the last dynodes of the photomultiplier tube, one of the dynodes is selected, by selecting the potential, the operating point of the selected dynode is set on the falling branch of the dynode characteristic, if the output pulse non-flatness factor is greater than unity, or on the ascending branch if the non-flatness coefficient is less than unity, while simultaneously with the arrival of a light pulse at the selected dynode with create a voltage pulse, the value of which at each moment of time is proportional to the charge removed from this dynode, while the voltage amplitude at the time of the end of the light pulse is set equal to the voltage drop across the selected dynode, thereby reducing or increasing the gain of the photoelectronic multiplier by the value of the non-flatness coefficient the output pulse of the photoelectronic multiplier, while the voltage pulse is formed by integrating the current of the selected dynode on the capacitor, Connects the selected dynode and neighboring dynode, and the capacitance of the capacitor based on the parasitic capacitance set of conditions:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Id - максимальный ток выбранного динода, соответствующий пределу линейности выходной характеристики фотоэлектронного умножителя,where I d is the maximum current of the selected dynode corresponding to the linearity limit of the output characteristic of the photoelectronic multiplier,

tu - максимальная длительность светового импульса,t u - the maximum duration of the light pulse,

ΔU - перепад напряжения на динодной характеристике, при котором коэффициент усиления фотоэлектронного умножителя изменяется на значение коэффициента неплоскостности выходного импульса, длительностью tu,ΔU is the voltage drop across the dynode characteristic, at which the gain of the photoelectronic multiplier changes to the value of the non-flatness coefficient of the output pulse, duration t u ,

Qd - максимальный заряд выбранного динода, соответствующий предельному заряду выходной характеристики фотоэлектронного умножителя.Q d is the maximum charge of the selected dynode corresponding to the limiting charge of the output characteristic of the photoelectron multiplier.

Динод и его рабочую точку выбирают из условия обеспечения минимального отклонения формы выходного импульса от прямоугольной при засветке фотокатода прямоугольным импульсом света, а интенсивность импульса света выбирают достаточной для получения максимального анодного тока.The dynode and its operating point are selected from the condition of ensuring the minimum deviation of the shape of the output pulse from the rectangular one when the photocathode is illuminated by a rectangular light pulse, and the light pulse intensity is selected sufficient to obtain the maximum anode current.

Анализ известных решений не выявил признаков, сходных с отличительными признаками заявленного способа. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию новизны.Analysis of known solutions did not reveal signs similar to the hallmarks of the claimed method. This allows us to conclude that the claimed method meets the novelty criterion.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана типовая форма импульса тока ФЭУ со стандартным делителем напряжения (в прототипе) при засветке прямоугольньм импульсом, на фиг.2 представлена динодная характеристика ФЭУ - зависимость его коэффициента усиления от напряжения между выбранным динодом и предыдущим динодом, на фиг.3 показаны амплитудно-временные диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ коррекции: на фиг.3а - импульс напряжения, создаваемый на выбранном диноде, на фиг.3б - изменение коэффициента усиления ФЭУ, на фиг.3в - форма выходного импульса ФЭУ при наличии коррекции.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a typical shape of a photomultiplier current pulse with a standard voltage divider (in the prototype) when illuminated by a rectangular pulse, Fig. 2 shows a photomultiplier characteristic of a photomultiplier - the dependence of its gain on voltage between the selected dynode and the previous dynode, figure 3 shows the amplitude-time diagrams illustrating the proposed correction method: on figa - voltage pulse generated on the selected dynode, on fig.3b - change the gain of the PMT, on figv - PMT output pulse shape in the presence of correction.

На фиг.4 представлено устройство, реализующее предложенный способ.Figure 4 presents a device that implements the proposed method.

Устройство содержит: ФЭУ - 1, в котором показаны выбранный динод 2, четыре смежных с ним динода (i-1), i, (i+1), (i+2) и анод 3, фрагмент резисторного делителя напряжения питания ФЭУ 1, состоящего из резисторов Ri-1, Rд (подстроечный) и Ri+1, включенных между (i-1) и i, i и (i+1), (i+1) и (i+2) динодами соответственно. Конденсаторы Сi-1 и Ci+1 шунтируют резисторы Ri-1 и Ri+1 соответственно, конденсатор Сi подключен между i-м динодом и общей точкой схемы, интегрирующий конденсатор Си подключен между (i+1) динодом и выбранным динодом 2, который подключен к подвижному отводу подстроечного резистора Rд. Резисторы Ri-1, Rд и Ri+1 задают необходимые напряжения между динодами ФЭУ. Конденсаторы Ci-1, Ci и Ci+1 обеспечивают стабилизацию междинодных напряжений при прохождении импульса тока, а их емкости выбираются в соответствии с известной формулой (1). На конденсаторе Си формируется импульс напряжения для управления коэффициентом усиления ФЭУ 1 по выбранному диноду 2, что обеспечивает коррекцию низкочастотной характеристики ФЭУ и формы выходного импульса.The device contains: PMT - 1, which shows the selected dynode 2, four adjacent dynodes (i-1), i, (i + 1), (i + 2) and anode 3, a fragment of the resistor divider of the supply voltage of the PMT 1, consisting of resistors R i-1 , R d (tuning) and R i + 1 , connected between (i-1) and i, i and (i + 1), (i + 1) and (i + 2) diodes, respectively . Capacitors C i-1 and C i + 1 shunt the resistors R i-1 and R i + 1, respectively, the capacitor C i is connected between the i-th diode and the common point of the circuit, the integrating capacitor C and is connected between the (i + 1) diode and the selected dynode 2, which is connected to the movable tap of the trimming resistor R d . Resistors R i-1 , R d and R i + 1 set the necessary voltage between the PMT diodes. Capacitors C i-1 , C i and C i + 1 provide stabilization of inter-diode voltages during the passage of a current pulse, and their capacitances are selected in accordance with the well-known formula (1). The capacitor C and a voltage pulse is generated for controlling the gain of the photomultiplier dynode 1 to 2 selected that provides a low frequency correction characteristics PMT and pulse shape of the output.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

При освещении фотокатода ФЭУ на выходе ФЭУ (с его анода) при питании от известного делителя напряжения с накопительными конденсаторами снимается импульс тока, форма которого показана на фиг.1.When illuminating the photomultiplier photomultiplier at the output of the photomultiplier (from its anode) when powered from a known voltage divider with storage capacitors, a current pulse is removed, the shape of which is shown in figure 1.

Отклонение формы выходного импульса от прямоугольной формы можно охарактеризовать:The deviation of the shape of the output pulse from a rectangular shape can be characterized:

- неплоскостностью выходного импульса, численное значение которой определяется по формуле:- non-flatness of the output pulse, the numerical value of which is determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Iо - ток ФЭУ в начальный момент времени,where I o - PMT current at the initial time,

Ik - ток ФЭУ в момент окончания светового импульса,I k - PMT current at the end of the light pulse,

ΔI=Ik-Io - разность токов в конце и начале светового импульса.ΔI = I k -I o the current difference at the end and beginning of the light pulse.

- коэффициентом неплоскосности выходного импульса, значение которого вычисляется по формуле:- the flatness coefficient of the output pulse, the value of which is calculated by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

Параметр δ может принимать положительное значение (для импульса с положительным наклоном вершины выходного импульса) или отрицательное значение (для импульса с отрицательным наклоном вершины выходного импульса). Соответственно, коэффициент К может быть больше или меньше единицы.The parameter δ can take a positive value (for a pulse with a positive slope of the peak of the output pulse) or a negative value (for a pulse with a negative slope of the peak of the output pulse). Accordingly, the coefficient K may be greater or less than unity.

Коррекция частотной характеристики ФЭУ в области низких частот, то есть уменьшение коэффициента δ, с помощью предлагаемого способа осуществляется следующим образом.The correction of the frequency response of the PMT in the low frequency region, that is, the reduction of the coefficient δ, using the proposed method is as follows.

Как видно из фиг.1, коэффициенты δ и К увеличиваются с увеличением длительности светового импульса, что соответствует увеличению выходного заряда Q=Ia·tu. Как показали исследования, эти коэффициенты не зависят от значения анодного тока, если сохраняется значение выходного заряда в импульсе, то есть при увеличении выходного тока те же искажения (значения коэффициентов δ и К) будут достигаться при пропорционально уменьшенной длительности светового импульса tu.As can be seen from figure 1, the coefficients δ and K increase with increasing duration of the light pulse, which corresponds to an increase in the output charge Q = I a · t u . Studies have shown that these coefficients are independent of the value of the anode current if the value of the output charge in the pulse is preserved, that is, with an increase in the output current, the same distortions (values of the coefficients δ and K) will be achieved with a proportionally reduced light pulse duration t u .

Как видно на фиг.2, динодная характеристика ФЭУ имеет ярко выраженное плато, средняя точка которого соответствует типовому (известному) распределению потенциалов между динодами. На этой зависимости отмечены две пары точек: (А, В) и (A1, B1), соответствующие рабочим точкам выбранного динода, в одну из которых требуется установить его потенциал. Выбор конкретной рабочей точки зависит от характера искажения формы выходного импульса (который известен заранее, до начала измерения) и от полярности импульса напряжения, подаваемого на выбранный динод, о чем будет сказано ниже.As can be seen in figure 2, the dynode characteristic of the PMT has a pronounced plateau, the middle point of which corresponds to the typical (known) distribution of potentials between the dynodes. Two pairs of points are marked on this dependence: (A, B) and (A1, B1) corresponding to the operating points of the selected dynode, one of which requires its potential to be set. The choice of a specific operating point depends on the nature of the distortion of the shape of the output pulse (which is known in advance, before the start of the measurement) and on the polarity of the voltage pulse supplied to the selected dynode, which will be discussed below.

Рассмотрим, как проводится коррекция характеристики ФЭУ при искажении в виде импульса с нарастающей вершиной (см. фиг.1). При таком искажении формы импульса устанавливают потенциал выбранного динода в точку А на спадающей ветви динодной характеристики (см. фиг.2).Consider how the correction of the characteristics of the PMT is carried out with distortion in the form of a pulse with a rising peak (see figure 1). With this distortion of the pulse shape, the potential of the selected dynode is set to point A on the falling branch of the dynode characteristic (see Fig. 2).

Чтобы увеличить точность коррекции характеристики и визуально наблюдать ее эффективность, освещают ФЭУ прямоугольным импульсом света. Одновременно с приходом светового импульса (в момент начала светового импульса) на выбранный динод подают импульс положительной полярности (см. фиг.3а), напряжение которого в каждый момент времени увеличивают пропорционально выходному заряду ФЭУ. В этом случае коэффициент усиления ФЭУ будет уменьшаться по мере увеличения выходного заряда (см. фиг.3б) в соответствии с его динодной характеристикой (см. фиг.2), в результате чего выходное напряжение ФЭУ будет уменьшаться и форма выходного импульса становится более плоской. Для того, чтобы полностью скорректировать неплоскостность выходного импульса, необходимо создать на выбранном диноде импульс напряжения с амплитудой ΔU (см. фиг.3а), при которой выполняется следующее условие:To increase the accuracy of the correction characteristics and visually observe its effectiveness, illuminate the PMT with a rectangular pulse of light. Simultaneously with the arrival of the light pulse (at the moment of the beginning of the light pulse), a pulse of positive polarity is fed to the selected dynode (see Fig. 3a), the voltage of which at each moment of time is increased in proportion to the output charge of the PMT. In this case, the gain of the PMT will decrease as the output charge increases (see Fig.3b) in accordance with its dynode characteristic (see Fig.2), as a result of which the output voltage of the PMT will decrease and the shape of the output pulse becomes flatter. In order to completely correct the non-flatness of the output pulse, it is necessary to create a voltage pulse with the amplitude ΔU on the selected dynode (see figa), under which the following condition is satisfied:

Figure 00000006
Figure 00000006

где M(Ua) - коэффициент усиления ФЭУ при напряжении Ua в точке А (см. фиг.2),where M (U a ) is the gain of the PMT at a voltage U a at point A (see figure 2),

M(Ua+ΔU) - коэффициент усиления ФЭУ при напряжении (Ua+ΔU),M (U a + ΔU) is the gain of the PMT at voltage (U a + ΔU),

K(tu) - коэффициент неплоскостности для импульса длительностью tu.K (t u ) is the non-flatness coefficient for a pulse of duration t u .

Чтобы компенсация произошла по всей длительности импульса, производят подбор (подстройку) рабочей точки А и выбор динода, на который будет подаваться импульс напряжения, таким образом, чтобы соотношение (5) выполнялось при различной длительности светового импульса с максимальной точностью на всей длительности импульса.In order for compensation to occur over the entire duration of the pulse, the selection (adjustment) of the operating point A and the selection of the dynode to which the voltage pulse will be supplied are performed so that relation (5) is fulfilled at different light pulse durations with maximum accuracy over the entire pulse duration.

Как известно, импульс тока с динода ФЭУ имеет положительную полярность и пропорционален анодному току. Это позволяет сформировать импульс напряжения на выбранном диноде путем интегрирования его тока на конденсаторе Си, второй вывод которого подключен к соседнему диноду, относительно которого изменяется напряжение. Зная необходимую амплитуду импульса ΔU и заряд в импульсе Qd с выбранного динода, можно рассчитать емкость интегрирующего конденсатора Си по формуле (2).As is known, the current pulse from the PMT dynode has a positive polarity and is proportional to the anode current. This allows you to generate a voltage pulse on the selected dynode by integrating its current on the capacitor C and , the second output of which is connected to an adjacent dynode, relative to which the voltage changes. Knowing the required ΔU pulse amplitude and pulse charge Q d in the selected dynode can be calculated capacitance of the integrating capacitor C, and the formula (2).

В случае искажения импульса в виде отрицательного наклона рабочую точку динода устанавливают в точку В (см. фиг.2). При подаче на выбранный динод импульса положительной полярности происходит увеличение коэффициента усиления ФЭУ, которое компенсирует спад вершины выходного импульса, аналогично описанному выше процессу для искажения в виде нарастающей вершины.In the case of distortion of the pulse in the form of a negative slope, the working point of the dynode is set to point B (see figure 2). When a positive polarity pulse is applied to the selected dynode, the gain of the PMT increases, which compensates for the drop in the peak of the output pulse, similar to the process described above for distortion in the form of a rising peak.

Предлагаемый способ обеспечивает коррекцию характеристики ФЭУ и при подаче на выбранный динод отрицательного импульса. В этом случае рабочие точки выбранного динода следует брать А1 (вместо А) или В1 (вместо В) для искажений в виде нарастающей или спадающей вершины импульса соответственно.The proposed method provides correction of the characteristics of the PMT and when a negative pulse is applied to the selected dynode. In this case, the operating points of the selected dynode should be taken A1 (instead of A) or B1 (instead of B) for distortions in the form of rising or falling peak of the pulse, respectively.

Устройство, обеспечивающее реализацию данного способа (см. фиг.4), работает следующим образом.A device that provides the implementation of this method (see figure 4), works as follows.

Практически коррекция формы выходного импульса в данном устройстве осуществляют следующим образом. В исходном состоянии (при номинальном напряжении питания ФЭУ, напряжение питания выбираемого динода устанавливается в области плато (см. фиг.2), а емкость конденсатора Си устанавливается исходя из формулы (1)). ФЭУ освещается прямоугольным импульсом света достаточной интенсивности и длительности. Определяются характер искажений формы выходного импульса и значения коэффициентов К и δ при максимальных значениях выходного тока ФЭУ и длительности светового импульса. Учитывая, что для ФЭУ заданного типа характер искажений не изменяется, выбирают рабочую точку А или В (см. фиг.2) выбранного динода 2 с помощью подстроечного резистора Rд. Затем, подбирая емкость интегрирующего конденсатора Си (исходное значение вычисляется по формуле (2)), добиваются минимального искажения формы выходного импульса ФЭУ (см. фиг.3в). При необходимости проводят повторную постройку рабочей точки А с помощью подстроечного резистора Rд и емкости интегрирующего конденсатора Си. Отметим, что второй вывод интегрирующего конденсатора Си может быть подключен к i-му диноду (вместо (i+1)-го динода), но в этом случае при использовании режима питания динода на спадающей ветви динодной характеристики (точка А) рабочее напряжение на интегрирующем конденсаторе Си будет увеличиваться, что потребует применения конденсаторов на большее рабочее напряжение.In practice, the correction of the shape of the output pulse in this device is as follows. In the initial state (at the rated voltage of the PMT, the voltage of the selected dynode is set in the plateau region (see Fig. 2), and the capacitance of the capacitor Cu is set based on formula (1)). PMT is illuminated by a rectangular pulse of light of sufficient intensity and duration. The nature of the distortions in the shape of the output pulse and the values of the coefficients K and δ are determined at the maximum values of the output current of the PMT and the duration of the light pulse. Given that for the PMT of a given type, the nature of the distortion does not change, choose the operating point A or B (see figure 2) of the selected dynode 2 using a trimming resistor R d . Then, choosing the capacitance of the integrating capacitor C and (the initial value is calculated by the formula (2)), they achieve the minimum distortion of the shape of the output PMT pulse (see Fig. 3c). If necessary, re-build the working point A using a trimming resistor R d and the capacitance of the integrating capacitor C and . Note that the second terminal of the integrating capacitor C, and can be connected to the i-th dynode (instead of the (i + 1) -th dynode), but in this case using the dynode power mode to the descending branch dynode characteristics (point A) to the operating voltage integrating capacitor C and will increase, which will require the use of capacitors for a larger operating voltage.

Выбор динода 2 ФЭУ 1, по которому следует проводить коррекцию частотной характеристики, определяется допустимым значением емкости интегрирующего конденсатора Си и близостью (соответствием) формы динодной характеристики (см. фиг.2, фиг.3б) к форме неплоскостности выходного импульса (см. фиг.1). Для ФЭУ заданного типа достаточно один раз подобрать динод 2, по которому осуществлять коррекцию частотной характеристики ФЭУ, а для отдельных образцов ФЭУ подбирать только емкость интегрирующего конденсатора Си. Условием выбора динода является также требование, чтобы емкость интегрирующего конденсатора значительно превышала паразитную емкость. Практически это соответствует емкости Си>200 пФ. Поэтому она может быть включена, начиная с динодов в средней части умножительной системы ФЭУ.The choice of PMT dynode 2, according to which the frequency response should be corrected, is determined by the permissible value of the capacitance of the integrating capacitor C and the proximity (correspondence) of the shape of the dynode characteristic (see Fig. 2, Fig. 3b) to the non-flatness of the output pulse (see. 1). For a PMT of a given type, it is enough to select dynode 2 once, by which to correct the frequency response of the PMT, and for individual PMT samples, select only the capacitance of the integrating capacitor C and . A condition for choosing a dynode is also the requirement that the capacitance of the integrating capacitor significantly exceed the stray capacitance. In practice, this corresponds to capacitance C and > 200 pF. Therefore, it can be included, starting with dynodes in the middle part of the photomultiplier tube multiplier system.

Динодные характеристики, как правило, не зависят от номера динода, однако у отдельных динодов могут быть конструктивные особенности, которые целесообразно использовать при выборе динода, по которому будет производиться коррекция. Более того, при недостаточной степени коррекции по одному диноду можно использовать еще один динод с аналогичной корректирующей емкостью.Dynode characteristics, as a rule, do not depend on the dynode number, however, individual dynodes may have design features that are advisable to use when choosing the dynode by which the correction will be performed. Moreover, with an insufficient degree of correction for one dynode, one more dynode with the same correction capacity can be used.

После подбора динода, его потенциала и емкости конденсатора Си с помощью прямоугольного импульса света ФЭУ готов регистрировать без искажений световые импульсы произвольной формы, если выходной заряд не превышает выходного заряда, для которого произведена настройка.After selecting the dynode, its potential and the capacitance of the capacitor C, with the help of a rectangular light pulse, the photomultiplier is ready to detect light pulses of arbitrary shape without distortion if the output charge does not exceed the output charge for which the adjustment is made.

Отметим, что, несмотря на схемное сходство включения интегрирующего конденсатора Си и накопительных конденсаторов Сi-1i+2, они принципиально отличаются по выполняемой функции. Конденсаторы Ci-1i+2 стабилизируют напряжения между динодами. Интегрирующий конденсатор Си создает изменение напряжения на выбранном диноде 2, управляющее коэффициентом усиления ФЭУ. Практически перепад напряжения ΔU в конце светового импульса составляет десятки вольт (десятки процентов от установленного напряжения в точке А), а технический эффект предлагаемого способа, по сравнению с известным решением, выражается в увеличении выходного заряда ФЭУ в несколько раз при одинаковом (заданном) уровне допустимых искажений формы выходного сигнала ФЭУ.Note that, despite the circuit similarity of the inclusion of the integrating capacitor C and the storage capacitors C i-1 -C i + 2 , they fundamentally differ in their function. Capacitors C i-1 -C i + 2 stabilize the voltage between the dynodes. The integrating capacitor Cu creates a voltage change at the selected dynode 2, which controls the gain of the PMT. In practice, the voltage drop ΔU at the end of the light pulse is tens of volts (tens of percent of the installed voltage at point A), and the technical effect of the proposed method, in comparison with the known solution, is expressed in several times increase in the output charge of the PMT at the same (specified) level of permissible PMT output waveform distortion.

Claims (4)

1. Способ коррекции частотной характеристики фотоэлектронного умножителя путем стабилизации напряжений между последними динодами фотоэлектронного умножителя, отличающийся тем, что выбирают один из динодов, подбором потенциала устанавливают рабочую точку выбранного динода на спадающей ветви динодной характеристики, если коэффициент неплоскостности выходного импульса больше единицы, или на восходящей ветви, если коэффициент неплоскостности меньше единицы, при этом одновременно с приходом светового импульса на выбранном диноде создают импульс напряжения, значение которого в каждый момент времени пропорционально заряду, снимаемому с этого динода, при этом амплитуду напряжения в момент окончания светового импульса устанавливают равной перепаду напряжения на выбранном диноде, чем, соответственно, уменьшают или увеличивают коэффициент усиления фотоэлектронного умножителя на значение коэффициента неплоскостности выходного импульса фотоэлектронного умножителя.1. A method of correcting the frequency response of a photoelectronic multiplier by stabilizing the voltages between the last dynodes of the photoelectronic multiplier, characterized in that one of the dynodes is selected, by selecting the potential, the operating point of the selected dynode is set on the falling branch of the dynode characteristic, if the output pulse non-flatness factor is greater than one, or on the upward branches, if the non-flatness coefficient is less than unity, while simultaneously with the arrival of a light pulse at the selected dynode, They produce a voltage pulse, the value of which at each moment of time is proportional to the charge removed from this dynode, while the voltage amplitude at the time of the end of the light pulse is set equal to the voltage drop across the selected dynode, thereby reducing or increasing the gain of the photoelectronic multiplier by the value of the non-flatness coefficient output pulse of a photomultiplier tube. 2. Способ коррекции частотной характеристики фотоэлектронного умножителя по п.1, отличающийся тем, что импульс напряжения формируют путем интегрирования тока выбранного динода на конденсаторе, соединяющем выбранный динод и соседний с ним динод, при этом емкость конденсатора с учетом паразитной емкости устанавливают из условия2. The method of correcting the frequency response of the photoelectronic multiplier according to claim 1, characterized in that the voltage pulse is formed by integrating the current of the selected dynode on the capacitor connecting the selected dynode and its adjacent dynode, while the capacitance of the capacitor, taking into account the stray capacitance, is established from the condition
Figure 00000007
Figure 00000007
где Id - максимальный ток выбранного динода, соответствующий пределу линейности выходной характеристики фотоэлектронного умножителя,where I d is the maximum current of the selected dynode corresponding to the linearity limit of the output characteristic of the photoelectronic multiplier, tu - максимальная длительность светового импульса,t u - the maximum duration of the light pulse, ΔU - перепад напряжения на динодной характеристике, при котором коэффициент усиления фотоэлектронного умножителя изменяется на значение коэффициента неплоскостности выходного импульса длительностью tu,ΔU is the voltage drop across the dynode characteristic, at which the gain of the photoelectronic multiplier is changed by the value of the non-flatness coefficient of the output pulse of duration t u , Qd - максимальный заряд выбранного динода, соответствующий предельному заряду выходной характеристики фотоэлектронного умножителя.Q d is the maximum charge of the selected dynode corresponding to the limiting charge of the output characteristic of the photoelectron multiplier.
3. Способ коррекции частотной характеристики фотоэлектронного умножителя по п.1, отличающийся тем, что динод и его рабочую точку выбирают из условия обеспечения минимального отклонения формы выходного импульса от прямоугольной при засветке фотокатода прямоугольным импульсом света.3. The method of correcting the frequency response of the photoelectronic multiplier according to claim 1, characterized in that the dynode and its operating point are selected from the condition of ensuring a minimum deviation of the shape of the output pulse from the rectangular when the photocathode is illuminated by a rectangular light pulse. 4. Способ коррекции частотной характеристики фотоэлектронного умножителя по п.3, отличающийся тем, что интенсивность импульса света выбирают достаточной для получения максимального анодного тока.4. A method for correcting the frequency response of a photoelectronic multiplier according to claim 3, characterized in that the light pulse intensity is selected sufficient to obtain the maximum anode current.
RU2004100294/28A 2004-01-12 2004-01-12 Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier RU2263368C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100294/28A RU2263368C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100294/28A RU2263368C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004100294A RU2004100294A (en) 2005-07-20
RU2263368C1 true RU2263368C1 (en) 2005-10-27

Family

ID=35842108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100294/28A RU2263368C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263368C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 11612.0-81 Фотоумножители. Общие требования при измерении электрических и светотехнических параметров. 01.07.1982. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004100294A (en) 2005-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6002122A (en) High-speed logarithmic photo-detector
DE4334128C2 (en) Resonance inverter
US8587917B2 (en) Static eliminator and static elimination control method
DE2749404B2 (en) Automatic bias control circuit for a modulatable injection laser
DE3125552C1 (en) Tester indicating voltage magnitude, polarity and testing continuity - has mains section and switchable reservoir enabling self-testing
WO2007128528A2 (en) Circuit arrangement and method for controlling at least one light source
DE102009038843A1 (en) Discharge lamp lighting device, headlight device and a motor vehicle having this
RU2263368C1 (en) Method for correcting frequency response characteristic of photoelectronic multiplier
DE102014101129A1 (en) Voltage detection in a voltage transformer
US5701004A (en) Driving circuit for electron multiplying devices
JPS644303B2 (en)
DE10030484A1 (en) Starting circuit for discharge lamp employs cyclic charging and discharging of capacitors to raise starting voltage to desired level
US4378501A (en) Power supply for triode x-ray tubes
DE1066286B (en)
US4372324A (en) Analog peak voltage detector in a defibrillator
RU2570170C1 (en) Active voltage divider for photoelectronic device with measuring circuit
CH635941A5 (en) CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING CURRENTS AT HIGH POTENTIAL.
JPH0724376B2 (en) Pulse generator
US20040095102A1 (en) Method and apparatus for a photomultiplier power supply
DE427596C (en) Tube transmitter, especially for short waves
SU851548A1 (en) Device for measuring amplification factor of photomultiplier tube
DE3235502C2 (en) Capacitor charging device
DE1176716B (en) Circuit arrangement for a low frequency amplifier with a two-pole switching element
JPH0424688Y2 (en)
JPS6115651Y2 (en)