PMT基础知识之三(分压器设计).docx

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1、光电倍增管根底学问之三(分压器设计)1 根本原则：合理设计分压器对正确使用光电倍增管是格外重要的，不恰当的分压器会引起管子的分 辨率，线性和稳定性变化。分压器的设计应依据对管子的要求最正确信噪比，高增益，大电流输出等来考虑。光电倍增管的分压器可细分为三个局部：前级阴极第一倍增极，中间级，末级。A 阴极第一倍增极维持阴极与第一倍增极之间具有适当高的电场是很重要的。前级电压的安排是由电子收集效率，第一倍增极二次电子放射系数和时间特性，信噪比打算的，应用于能谱分析的光电倍增管前级电压应从脉冲幅度区分率或噪声这些参数来确定。B 中间倍增极中间倍增极的电压可依据需要的增益来选择。在某些场合，期望降低管子

2、的增益而不改 变总电压，简洁方法是调整中间倍增极之间的电位来到达在肯定范围内是适用的中间倍 增极一般承受均匀分压器，但对聚焦型构造直线聚焦构造。前面几个倍增极之间的电压， 对脉冲幅度区分率和时间特性等参数仍有相当大的影响，应认真选择。C 末级倍增极末级倍增极分压器由输出线性打算。在一些应用中如高能物理有强的脉冲信号输出， 为了降低空间电荷效应，在电荷密度较高的后几个倍增极和阳极上所加电压应适当的提高， 增加后几个倍增极和阳极的电位梯度，根本这种考虑，一般承受锥形分压器图13。为了避开在最终几个倍增极由于信号脉冲电流过大而影响倍增极电位分布，往往需要在最终假设干个倍增极接上去耦电容脉冲信号型分压

3、器电容值依靠于输出电荷。假设线性要求优于 10%，电容的取值要到达每个脉冲的输出电荷的至少100 倍，即C 100 ItV这里 I 为峰值输出电流安培t 为脉冲宽度秒V 是电容上所加的电压伏。前级中间级末级KFACLD2D3Dn-3Dn-2Dn-1DnRLR1R2R3Rn-3Rn-2Rn-1RnCn-3Cn-2Cn-1CnHV图 13 根本分压器电路图12 通用分压器A 直流DC输出型KAD1D2D3D4R1R2R3R4Dn-3Dn-2Dn-1DnRLRn-3Rn-2Rn-1RnHVB 脉冲信号型图 14 直流工作分压器回路如图(15)所示，在最终几个倍增极上接上去耦电容，在脉冲期间，补充光电

4、倍增管电荷， 以抑制末极倍增极和阳极的电压下降，而大大改善脉冲信号的线性。LKA CDn-3Dn-2Dn-1DnRLRn-3Rn-2Rn-1RnCn-3Cn-2Cn-1CnD1D2D3D4R1R2R3R4HVC 时间型图 15 脉冲信号型分压器回路H3284分压器DD12D3DD45D6D7D8R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R1112RR13R14R15R16C1C2CC34K F ACCP-HV信号快速响应分压器电路图23 典型分压器3.1 高线性(大电流) 输出分压器电路A 递增型(锥型分压器)LKA CDDD123DD4n-3Dn-2DDRn-1nLRRRRR2R3R2.5R

5、CCCCn-3n-2n-1nHV图 17 递增型(锥型分压器)回路图 18 承受锥形分压器的线性3B 稳压管分压器KADDD123DD4n-3Dn-2DDRn-1nLRRRR1234HVRn-3Rn-2RRn-1n图 19 齐纳二极管分压器)回路如图(19)所示。在前级和未极二级把分压器电阻改用齐纳二极管，不管阴极-阳极间加 的电压大小，都能维持电极电压肯定而能使光电倍增管稳定工作，并能取得最大输出线性。C 倍压整流分压器图 20a 所示的回路里串联二极管，每个接点各例串联一个电容(倍压整流)。这种兼有电源的分压器回路，具有高输出线性外还具有小型、低功耗。图 20a 用多个整流器构成的直流分压

6、器回路4图 20b 高输出直流线性D 晶体管分压器在闪耀计数应用里，当光电倍增管用在高计数率时，常发生输出线性问题。在这种场合， 可用晶体管来代替分压器电阻。这种由分压器电阻引起的输出线性降低可得到改善。图 21 晶体管分压器回路3.3 削减震荡分压器在快速(10ns 以下)应用场合，可承受以下图(22 )所示,最终二级倍增极接上阻尼电阻Rn1Rn2(10100) 可以减轻震荡如图( 23)KFACLDDDDDD23n-3n-2n-1nRn+1RRRRRR123n-3n-2n-1RRn+2LRnCCCCn-3n-2n-1nHV图 22 削减震荡分压器回路5图 23 阻尼电阻的效果图3.4 增益

7、可掌握的分压器电路光电倍增管输出掌握，通常以转变所加的电压来实现的。但有时不期望转变高压，而且 在管子增益较高、工作电压较低的场合，由于倍增极电压低，会使收集效率、二次放射系数变低，这时可承受下面两种方法：A 倍增极与阳极短接如图(24a)所示，这实际上是削减倍增极级数来掌握增益，并可提高极间电压提高信噪比。可从阳极或倍增极输出。LKA CDDD123Dn-3Dn-2DDRn-1nLR1R2R3R4HV图24a 倍增极短路分压器回路B 调整中间倍增板电位如图(24b)所示，在中间倍增极加可调电阻(电位器)。调整中间倍增极电压，掌握光电倍增管增益，试验说明保持前级空间电位恒定，仅转变中间倍增极电压来调整光电倍增管增益是有效的。6LKA CD1D2D3Dn-3Dn-2Dn-1DnRLR1R2R3Rn-3Rn-2Rn-1RnCn-2Cn-1CnHV图24b 调整中间倍增极分压器回路7