Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PMT Spannungsversorgung Frage


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von Johnny S. (sgt_johnny)


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Da ich gamma spectrometry machen möchte, benötige ich eine 
Hochspannungsquelle mit niedrigen Spannungsschwankungen. Fertige 
Netzteile zu Photomultiplier'n sind meist sehr teuer. Daher möchte ich 
sowas selbst bauen. Nach einigem Suchen bin ich auf der Seite von Linear 
auf eine mögliche Lösung gestossen.

Seite 5 http://cds.linear.com/docs/en/application-note/AN118fb.pdf

Nun ist meine Frage, dort werden -1000V produziert, aber durch ändern 
des Gleichrichters und LT1006 müsste man doch eine positive Spannung 
erreichen können?

Was meint ihr Allgemein zu der Lösung? Ist die gut? Gibt es bessere?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Uiiiii ..... ich denke da fehlt doch etwas viel an Theorie. Lass es 
sein, das wird eh nichts.

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Oh D. schrieb:
> Uiiiii ..... ich denke da fehlt doch etwas viel an Theorie. Lass es
> sein, das wird eh nichts.

Also ein fertiges Netzteil von Hamamatsu oder ähnlich kaufen? Kosten 
aber leider um die 100€

von Pandur S. (jetztnicht)


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>Kosten aber leider um die 100€

Du glaubst aber nicht es guenstiger zu schaffen ?  Mit Lochraster oder 
aehnlich  ist naemlich nichts.

Fuer 100E, kaufen.

: Bearbeitet durch User
von TrollHunter (Gast)


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Lass dich nicht entmutigen!
Die Schaltung ist der aktuell auf der Startseite zitierte 
Royer-Converter.
Für positive Spannung muss du den Gleichrichter umdrehen, so dass die 
Anoden an Masse sind, also vertikal spiegeln.
Den Widerstandsteiler schaltest du gegen GND und den Abgriff schließst 
du an den FB-Pin.

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Oh D. schrieb:
>>Kosten aber leider um die 100€
>
> Du glaubst aber nicht es guenstiger zu schaffen ?  Mit Lochraster oder
> aehnlich  ist naemlich nichts.
>
> Fuer 100E, kaufen.

Nunja, die Teile dafür kosten vlt 20€. Einen Print muss ich ja für die 
Auswertelektronik machen lassen, also kostet mich der Print somit nichts 
extra.

von Thomas Z. (thomas_z41)


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Bist du dir sicher dass dein PMT eine Positive Spannung benötigt? Das 
ist recht ungewöhnlich, die meisten PMT möchten eine negative HV, das 
hat den Vorteil dass der Signalausgang auf GND liegt und nicht auf 
1000V.

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Thomas Z. schrieb:
> Bist du dir sicher dass dein PMT eine Positive Spannung benötigt? Das
> ist recht ungewöhnlich, die meisten PMT möchten eine negative HV, das
> hat den Vorteil dass der Signalausgang auf GND liegt und nicht auf
> 1000V.

Ja, das hatte ich bereits beim Lieferant des Detektors angefragt. Das 
ist ja genau mein Problem, denn die negativen HV-Supplys kriegt man ab 
40.€ :)

von Johnny S. (sgt_johnny)


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TrollHunter schrieb:
> Lass dich nicht entmutigen!
> Die Schaltung ist der aktuell auf der Startseite zitierte
> Royer-Converter.
> Für positive Spannung muss du den Gleichrichter umdrehen, so dass die
> Anoden an Masse sind, also vertikal spiegeln.
> Den Widerstandsteiler schaltest du gegen GND und den Abgriff schließst
> du an den FB-Pin.

Also benötigt es den LT1006 nicht?

von Jemin K. (jkam)


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Boah Junge, lass die Scheiße! Was Du vorhast ist grandios illegal und 
gefährlich! Bitte verstrahle nicht noch Deine Nachbarn!

http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/strlschv_2001/gesamt.pdf

Wenn jemand mitbekommt, was Du da treibst, dann hast Du ein richtig 
dickes Problem. Aber höchstwahrscheinlich wirst Du nur Deine eigenen 
Eier verstrahlen, von daher, mach ruhig...

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Jemin K. schrieb:
> Boah Junge, lass die Scheiße! Was Du vorhast ist grandios illegal und
> gefährlich! Bitte verstrahle nicht noch Deine Nachbarn!
>
> http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/strlschv_2001/gesamt.pdf
>
> Wenn jemand mitbekommt, was Du da treibst, dann hast Du ein richtig
> dickes Problem. Aber höchstwahrscheinlich wirst Du nur Deine eigenen
> Eier verstrahlen, von daher, mach ruhig...

Haha... du scheinst nicht zu wissen was gamma spectrometry ist, das 
erzeugt keine Strahlung!

https://de.wikipedia.org/wiki/Gammaspektroskopie

Damit kann man die "Zusammensetzung" von Strahlung messen. Du siehst 
dann daraus welches Isotop die Strahlung verursacht (z.b. Zeiger einer 
alten Uhr, Radon) oder (Glühstrupf, Thorium.

Die Hochspannungsquelle braucht die Röhre um zu arbeiten!

Zu erst informieren, bevor man rumschreit!

P.S. Da ich in der Schweiz lebe, interessiert mich das DE 
Strahlenschutzgesetz so oder so nicht.

von Lurchi (Gast)


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Der PMT sollte wirklich eine negative Spannung benötigen. Nur so hat man 
den Ausgang gegen Masse. Das sollte man noch einmal nachlesen und 
kritisch kontrollieren.

Wenn die Verlustleistung nicht so kritisch ist, kann man statt den 
Schaltreglers auch linear regeln. Das sollte etwas weniger Störungen 
geben und ließe sich auch noch auf dem Lochraster aufbauen lassen.

Für nur 40 EUR kann man die negative Versorgung aber wohl auch besser 
fertig kaufen.

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Die fertigen Detector ist die R980 PMT von Hamamatsu verbaut:
http://www.hamamatsu.su/pdf/etd/r980-01.pdf

Im Datenblatt steht "max 1250V" und nich "-1250V".

Der Detector hat einen BNC Anschluss, die Widerstände sind schon darin 
verbaut. Mann muss also nur HV anschliessen, und den Signal.

Da das Ding mich einige 100€ gekostet hat, möcht ich das eigentlich 
nicht ausernandernehemn und dran rumschrauben.

Der Verkäufer hat mir Bilder gesendet, wie das teil mit einer 
Auswerteeinheit die HV+ liefert funktioniert, und messen kann.

Daher braucht das Teil wohl +HV!



[Zitat des *Verkäufers:]

************As far as the Hamamatsu C4900 is concerned, that specific HV 
module puts out negative HV (- HV), so you would need the C4900-50, 
C4900-51 or similar for positive HV (+ HV) output.**************

[und gemäss Herstellerseite (Scionix):]

***It is possible to operate a photomultiplier tube in two ways:

    A. anode at positive potential (cathode at ground)
    B. anode at ground (cathode at negative potential).

For measurements of DC anode current such as in some X-ray applications, 
option B is the only choice since in the first option the anode must be 
separated from the follow-up electronics by means of a high voltage 
capacitor.

On the other hand, option A is used for most standard applications since 
the m-metal shield should be preferably at cathode potential. Option A 
implies that cathode, detector mass (ground) and shield are all 
connected together. In option B, the shield must be very well insulated 
from the detector mass and special construction requirements apply.***

: Bearbeitet durch User
von MWS (Gast)


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Kuckst Du hier:

http://www.theremino.com/wp-content/uploads/2012/02/PmtAdapter_V3.3_SCH_NoText.jpg

Da läuft eine R980 dran.

> Der Detector hat einen BNC Anschluss, die Widerstände sind schon darin
> verbaut. Mann muss also nur HV anschliessen, und den Signal.

Schau Dir die weitere Dokumentation unter Theremino an, w.W. werden dort 
die Dynodenwiderstände geändert, d.h. vergrößert im Verhältnis zur 
Standardbeschaltung.

von Lurchi (Gast)


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Das da 1250 V und nicht -1250 V für den PMT angeben sind hat nichts zu 
sagen. Es ist ja die Spannung zwischen den 2 Teilen der Röhre angegeben. 
Die Frage ist halt wie das Gehäuse verbunden ist. Die Anode an Masse ist 
natürlich auch möglich. Das sollte man dann auch am Ausgangssignal 
sehen. Da müsste dann ggf. ein Transformator oder Koppelkondensator für 
den Ausgang sein.

Die Schaltung oben mit dem LT1534 könnte ggf. ein Problem mit Drift 
haben: der LT1534 hat keine so präzise Referenz und auch relativ viel 
Eingangsstrom. Für die Spektrometer Anwendung sollte die Spannung schon 
sehr gut stabil sein. Ich würde da eine Lineare Lösung vorziehen.

von Wolfgang (Gast)


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Johnny S. schrieb:
>> Fuer 100E, kaufen.
>
> Nunja, die Teile dafür kosten vlt 20€. Einen Print muss ich ja für die
> Auswertelektronik machen lassen, also kostet mich der Print somit nichts
> extra.

Ich weiß ja nicht, mit welchem Stundenlohn du deine Arbeitszeit 
verrechnest. Die 80€ die du bei 0€/h Lohn einsparst, sind sowieso nur 
ein Bruchteil der Kosten vom PMT - jedenfalls wenn er von Hamamatsu ist 
;-)

Fertige HV-Modul gibt es auch von Heinzinger.
k.A., wie die z.Z. preislich liegen.
http://www.heinzinger.com

von phiarc (Gast)


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Lurchi schrieb:
> Die Schaltung oben mit dem LT1534 könnte ggf. ein Problem mit Drift
> haben: der LT1534 hat keine so präzise Referenz und auch relativ viel
> Eingangsstrom. Für die Spektrometer Anwendung sollte die Spannung schon
> sehr gut stabil sein. Ich würde da eine Lineare Lösung vorziehen.

In der AN-118 gibt es mehrere Implementierungen des grundsätzlichen 
Konzepts; man kann z.B. auch den Royer Converter direkt mit einer 
linearen Stromquelle speisen (etwa ein N-FET oder NPN, eher N-FET hier).

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Mittlerweilen konnte Ich von jemandem hier im Forum ein fertiges 
HV-Modul erwerben.

von Hp M. (nachtmix)


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Johnny S. schrieb:
> Mittlerweilen konnte Ich von jemandem hier im Forum ein fertiges
> HV-Modul erwerben.

Ich wünsche dir viel Erfolg damit!


Es ist unglaublich wie viele Hohlköpfe dieses Thema hier auf den Plan 
gerufen hat.

Für die, die es noch nicht wussten:
In dieser Anwendung besteht das Ausgangssignal des PMT aus Impulsen, die 
man  sehr gut über einen Kondensator an die Auswerteschaltung ankoppeln 
kann.

Durch die Anode auf +HV ist es möglich, die Photokathode auf Masse zu 
legen, denn dort ist gewöhlich der Szintillator aufgeklebt, der mit der 
Abschirmung und evtl. auch der Probe in Berührung kommt.

Man erreicht dadurch ein geringeres Rauschen, als wenn sich die 
Photokathode auf -HV befindet und das dünne Glas der Röhre die Isolation 
übernehmen muss.
Ausserdem kann die Photokathode durch den -zwar geringen- 
Isolationsstrom geschädigt werden.


P.S.:

Johnny S. schrieb:
> Da das Ding mich einige 100€ gekostet hat,

Das ist nicht wenig.
Besser vorhr mal fragen, denn manch einer hat vielleicht noch geeignete 
Röhren herumliegen.
Die R980 halte ich übrigens für eine nicht sehr glückliche Wahl, denn 
dieser PMT hat noch erhebliche Empfindlichkeit im Roten, während die 
Szintillatoren ihr Licht meist im blauen oder sogar UV abstrahlen.
Rotempfindliche Kathoden haben schon bei Zimmertemperatur eine merkliche 
thermische Emission, also höheres Rauschen als blauempfindliche.
Die Wahl der Photokathode hängt aber natürlich auch vom verwendeten 
Szintillator ab.

P.P.S.:
Die Kathode des R980 ist doch nicht so schlecht wie ich dachte.
Jedenfalls hat sie einen geringeren Dunkelstrom als die Sb-Cs Kathode, 
an die ich dachte.

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Schaltungstechnisch würde ich den Ausgangsstrom des PMT mit einem 
Optokoppler überwachen.
Ein derartiges DC-Signal sieht deine Impulsauswertung ja nicht.

Wenn Anodenströme von 20µA oder mehr auftreten, dann ist etwas oberfaul, 
wahrscheinlich Fremdlichteinfall.
Dann wird es Zeit die Hochspannung bis zur Fehlerbehebung abzuschalten 
um den PMT nicht zu gefährden.

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Hp M. schrieb:

> Johnny S. schrieb:
>> Da das Ding mich einige 100€ gekostet hat,
>
> Das ist nicht wenig.
> Besser vorhr mal fragen, denn manch einer hat vielleicht noch geeignete
> Röhren herumliegen.
> Die R980 halte ich übrigens für eine nicht sehr glückliche Wahl, denn
> dieser PMT hat noch erhebliche Empfindlichkeit im Roten, während die
> Szintillatoren ihr Licht meist im blauen oder sogar UV abstrahlen.
> Rotempfindliche Kathoden haben schon bei Zimmertemperatur eine merkliche
> thermische Emission, also höheres Rauschen als blauempfindliche.
> Die Wahl der Photokathode hängt aber natürlich auch vom verwendeten
> Szintillator ab.

Ich meinte den Detektor, nicht die Röhre. Also eine komplette Einheit 
mit Kristall,Röhre,Widerständen,Mu-Metall Schild von Scionix

Der Detektor ist noch auf dem Weg zu mir, sieht aber ähnlich aus wie 
dieser:
https://c2.staticflickr.com/8/7442/11665010476_395be6f119_b.jpg

Meiner hat einfach hinten ein BNC und ist komplett silber.

von klick klack (Gast)


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Die erste in der AN-118 von Linear angegebene Schaltung hab ich für eine 
Dekatron Stromversorgung verwendet und das ganze funktioniert tadellos. 
Der Vorteil der angegebenen Trafos ist ihre Verfügbarkeit. 800-1000 Volt 
ist kein Problem, mehr sicher auch nicht bei passenden Dioden. Die 
vorgeschlagene Doppeldiode kann allerdings diese Spannungen nicht ab. 
Rauschen ist wirklich sehr gering und dürfte auch für PMT Anwendungen 
gut geeignet sein.

von Hp M. (nachtmix)


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klick klack schrieb:
> Rauschen ist wirklich sehr gering und dürfte auch für PMT Anwendungen
> gut geeignet sein.

Das Hauptproblem bei dieser Anwendung ist die Konstanz der Hochspannung.
Die HV darf vor allem im Meßzeitraum nur sehr wenig driften, denn 
dadurch verschiebt sich das ganze Spektrum.
Die Langzeitkonstanz ist hingegen nicht so kritisch, denn man hat ja die 
Möglichkeit vor Beginn der Messung mit einem Prüfstrahler zu 
kalibrieren.

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