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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Erfahrungen mit Photonenmultiplizierer!?


Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Hallo,
ich baue zur Zeit verschiedene Photonenmultiplizierer auf. Kurz ein paar 
Daten:

Maximale Spektrale Empfindlichkeit: 410 kA/W
9 Dynodenstufen mit Gesamtvorspannung: -1250V
Maximaler Kathodenstrom: 100µA

Hab alles Lichtdicht aufgebaut und die Dynodenspannung erhöht. Von den 
maximal möglichen -1250V bekomme ich ein beträchtliches Stromrauschen 
(400µA) bei ca. -800V. Detektion funktioniert ansonsten. Auf dem 
Rauschen ist kein DC-Anteil, wodurch sich eine Lichtdichtheit bestätigt.


Hat jemand Erfahrung, wie man die ganze Sache bestmöglichst aufbaut????


P.S.: Platine 2 Layer, Stabilisierte Spannung, Stufenvorspannung, 
Messwiderstand 50Ohm (Spannungsabfall). PMT von Hamamatsu R928


Gruß Alexander

Autor: Carsten (Gast)
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>Hab alles Lichtdicht aufgebaut und die Dynodenspannung erhöht. Von den
>maximal möglichen -1250V bekomme ich ein beträchtliches Stromrauschen
>(400µA) bei ca. -800V. Detektion funktioniert ansonsten. Auf dem
>Rauschen ist kein DC-Anteil, wodurch sich eine Lichtdichtheit bestätigt.


>Hat jemand Erfahrung, wie man die ganze Sache bestmöglichst aufbaut????

Ja jeder "Zweite" von uns hat eine "Dynode" im Keller und hat Dein 
Problem!

400µA an 800V, stolzer Rauschwert (ich tipp mal auf eine Diode in
Sperrrichtung)

Rauschgenerator: wenn man sowas bauen will, kriegt man es so perfekt
nicht hin!

:) Carsten

Autor: Alexey (Gast)
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@Carsten,
toller Kommentar wenn du nix zum Thema zu sagen hast halt dich doch 
bitte raus.

@lippi2000,
wie hast du die Stromversorgung konkret aufgebaut, genauer wie erzeugst 
du die Hochspannung? Wenn du was "schaltendes" wie z.B. Flyback oder 
ähnliches in der Nähe verwendest, Vorsicht die Röhren fangen sich durch 
die großen aktiven Flächen im inneren Störungen auch gerne durch 
Magnetfelder ein. Hast du die Spannung gut gesiebt?

Poste doch bitte mal ein Schaltbild deiner Stromversorgung dann kann ich 
eventuell mehr sagen.

Alexey

Autor: Carsten (Gast)
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sorry

Autor: Carsten (Gast)
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>@Carsten,
>toller Kommentar wenn du nix zum Thema zu sagen hast halt dich doch
>bitte raus.

..und Kommentare, Antwort ... ihr bekommt das Nutzsignal
niemals aus dem Rauschen raus! bei den Signal/Rauschabstand.

:) Carsten

Autor: Timbo (Gast)
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Junge hau doch ab. Was willst Du denn? Weißt Du überhaupt dass eine 
Dynode keine Diode ist?

Autor: BillX (Gast)
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mich täte mal interessieren was man so damit anstellt zuhaus ;) ich 
hatte vor kurzem in physik inner uni so nen ding in der hand aber da 
hieß es "seit ja vorsichtig die dinger sind sau teuer"

Autor: Roland Praml (pram)
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AFAIK kann man mittels eines Lasers/IR-Diode Daten übertragen

Autor: Jochen S. (steinmann)
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Hallo,
Rauschen ist bei PMTs eigentlich immer, um wirklich signale zu erhalten, 
schaltet man mindestens zwei in Koinzidenz und benutzt dieses Signal als 
Trigger, bzw. für die Spektroskopie benutzt man nur einen, weiß aber, 
wie der Untergrund (Rauschen aussieht).

Es wäre hilfreich, wenn du einfach mal sagst, für welchen Zweck du den 
PMT einsetzen willst.
MfG
Jochen

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Alexander,

weshalb muß es denn ein Photonenmultiplizierer sein, bzw. weshalb darf 
es keine Avalanche Photodiode sein?


Gruß,
  Michael

Autor: Klaus (Gast)
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Frag mal in de.sci.electronics, da lesen einige mit Erfahrung auf diesem 
Gebiet mit.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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@Carsten: So hoch dürfte der Rauschwert eigentlich nicht sein, das ist 
ja das Problem. Außerdem entspricht der Ausgang einer Stromquelle die 
mit 50 Ohm gegen Masse arbeitet. Du kannst doch nicht aus der 
Gesamtvorspannung und dem Kathodenstrom einen Leistungsrauschwert 
errechnen!!!
Verwechselst du hier Diode mit Dynode?


@Alexey: Vielen dank für deinen Beitrag. Ich verwende eine spezielles 
Hochspannungsmodul C4900 von Hamamatsu. Hat folgende Werte: Output 
voltage: 0...-1250V; Output current = 500µA; load regulation = +-0,01%; 
Ripple(p-p) = 0,007%
Wie auf dem Bild zu sehen, stelle ich die Hochspannung mit externen 5V. 
Statt der Last, hängt dort die Kathode dran. An den Ausgang (Pin 10) 
habe ich direkt ein BNC-Kabel angelötet und so kurz wie möglich ans Oszi 
(ca.30cm Kabellänge und 50 Ohm-Eingang). Parrallel zur Last des 
HV-Moduls hab ich nen 220nF (1600V) Kondensator. Die Spannungsteiler der 
Dynodenstufen sind mit 330k ausgelegt und die Empfohlenen Kondensatoren 
mit 10nF/400V. Ach ja, die PMT's sind lichtdicht eingehaust und mit 
einer magnetischen Abdeckung(Haube) versehen. Sehr hohe Abschirmung. 
Laut Datenblatt, kann die Intensität der Magnetfelder um den Faktor 
10000 veringert werden.


@Jochen S.: Rauschen habe ich immer, das ist klar. Vor allem thermische 
Emmission der einzelnen Dynodenflächen, durch Elektronen der ionisierten 
Gaspartikel, kosmische Strahlung oder Gammastrahlung...
Im Moment versuche ich möglichst rauschfrei "NICHTS" zu detektieren. 
Also nur das Dunkelrauschen, welches bei ca. 30nA liegen sollte (macht 
dann 1,5µV über 50R) Bei einem Maximalstrom von 100µA (5mV) sollte ich 
da weit drüber liegen. Zweck ist eine Flureszenzmessung.


@Michael Lenz: Keine Avalanche Photodiode, weil die spektrale 
Empfindlichkeit, Rauschen und Geschwindigkeit zu gering ist.


Werd jetzt die Teilspannungen auf Rauschen untersuchen, alles nochmals 
expliziet auf Lichtdichtheit prüfen wegen Schrotrauschen. Werd mal ne 
Messung machen wie die Rauschleistung in Abhängigkeit der HV zunimmt.

Autor: Jochen S. (steinmann)
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Also ich habe auch PMT in Betrieb, allerdings mit Szintillator für einen 
Teilchennachweis. Selbst wenn wir nur den PMT anschalten, gibt dieser 
schon ein Rauschen aus. Und somit auch ein Signal.
Schau dir mal dein Signal auf dem Oszi an.
Wenn du nur einen Peak siehst, auf den du am besten triggerst, dann ist 
alles OK.
Wenn du eine Offsetspannung hast, dann hast du ein Lichtleck.
Also anhand der Signalform kann man schon erkennen, ob da ein Lichtleck 
drin ist oder nicht.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Mein Szintillationsdetektor vom Flohmarkt gibt ein paar hundert 
Millivolt "Rauschen" und Signale bis minus 60 V ab. Das ganze mit 
(Datenblattangabe) 800V Betriebspannung, die Lawinenverstärkung soll 
sehr stark von der Spannung abhängen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.et-enterprises.com/
da gibts viele PDFs zu Photomultipliern (auch die Röhre in meinem 
Scintillationsdetektor)

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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@Christop Kessler:

Danke für den Link, da sind doch noch einige Infos drin gewesen, die ich 
noch nicht hatte. Nun, hab alles ordentlich abgedichtet und mit -1200V 
Dynodenspannung gemessen. Es treten einzelne Peaks auf in der 
Größenordnung 350mV (bei 50 Ohm --> 7mA) scheint mir immernoch ganz 
schön hoch. Diese treten eher zufällig in Abständen von ca.1ms auf. Hab 
natürlich auch eine Mumetallhaube drüber. Ich vermute mal, dass es sich 
hierbei um die "dark count rate" handelt!??? Diese liegt laut Hersteller 
bei 1000 cpc. Werd zur Sicherheit jetzt mal das Mumetall mit Blei 
umwickeln, nicht das es irgendwelche Effekte durch Beta-/Gammastrahlung 
sind. (Hab da einiges unter deinem Link gefunden).

Hattest du auch solche Peaks? Wenn ja, wie sahen die bei dir aus.

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