Hallo, Ich bin gerade dabei ein Photomultiplier(wer nicht weiß was das ist, Photonen werden hier in Elektronen umgewandelt und diese über mehrere Dynoden mit Beschleunigungsspannung vervielfältigt bis sie an der Anode für ein entsprechend starkes Signal sorgen sollen) für Forschungszwecke funktionstüchtig zu machen. 1,1kV Stromversorgung und der PM 1911 Detektor(ist ein älteres Modell, wird heute vermutlich garnicht mehr verkauft) sind soweit bereit, mein Problem liegt "nurnoch" beim Auslesen der Daten. Ich bin auf dem Gebiet der analogen Messwerterfassung echt kein Fachmann, daher hier meine Frage:) Das Signal soll entweder über eine 7 Segmentanzeige, oder einfach einen kleinen Lautsprecher visualisiert werden, wobei die Stärke des Signals für meine ersten Experimente erstmal nicht von Bedeutung ist, sondern jedes Klicken im Lautsprecher, bzw. zählen der 7 Segmentanzeige ein Spannungshoch darstellen soll. Wenn es hier ein paar Fachmänner in Sachen Photomultiplier gibt, wär ich denen sehr verbunden sich kurz zu melden, falls ich noch weitere Fragen zu diesem Projekt habe:) MfG ein hoffentlich bald nichtmehr verzweifelter Physiker
Die Problemstellung ist genau die gleiche, die bei einem Geigerzähler entsteht - und dafür gibts jede Menge Schaltungen im Netz, da sollte sich recht schnell was finden. Wie hoch ist die Impulshöhe, die du an der letzten Anode rauskriegst?
Sebastian B. schrieb: > oder einfach einen kleinen Lautsprecher visualisiert > werden Der Lautsprechermembrane zuschauen? http://www.theremino.com/de/blog/gamma-spectrometry Auf dem Schaltplan Mitte-rechts die Eingangsstufe zur nachfolgenden Verarbeitung per USB-Soundkarte.
Für die Auswertung eines Photomultipliers gibt es 2 verschiedene Arbeitsbereiche: bei sehr kleiner Intensität kann man die Verstärkung des PMTs relativ hoch wählen und dann am Ausgang Pulse zählen. Jeder Puls entspricht einem detektieren Photon. Entsprechend sollte die Auswertung genügend schnell sein um die Pulse gut zu trennen. Je nach PMT kann man da direkt auf einen relativ niederohmigen Verstärker (z.B. 50 oder 75 Ohm) gehen und ggf. auch direkt in Kabel passender Impedanz anschließen. Über die Spannung am PMT stellt man die Pulshöhe ein. Bei höheren Intensitäten kommen die Pulse zu dicht, so dass man nicht mehr Zählen kann. Da wählt man dann die Verstärkung am PMT geringer (d.h. etwas kleinere Spannung) und misst ähnlich wie bei einer Photodiode den Strom. Hier kann man dann so etwas wie einen Transimpedanzverstärker oder auch einen Widerstand zur Strommessung nutzen. Das Signal ist in der Regel schon groß genug, dass man keinen super Rauscharmen Verstärker mehr benötigt. Die Information steckt im Strom, d.h. die Anzeige wäre per ADC oder Zeigerinstrument. Die Spannung für den PMT muss ggf. sehr gut stabil sein, wenn eine genaue Intensitätsmessung gewünscht ist. Ein Spezialfall sind ggf. noch Messungen von Lichtpulsen, wo es darum geht die Energie des Pulses zu erfassen (etwa Szinitaltionszähler). Hier wird analog (also über die Intensität) gemessen, aber ggf. gleich über eine Kapazität integriert bzw. ein RC Glied zum einstellen einer passenden Pulsform gewählt. Ggf. muss hier die Teilerkette am PMT genügend niederohmig sein, bzw. braucht zusätzliche Kapazitäten um kleine Nichtlinearität zu erhalten.
Sebastian B. schrieb: > Das Signal soll entweder über eine 7 > Segmentanzeige, oder einfach einen kleinen Lautsprecher visualisiert > werden, wobei die Stärke des Signals für meine ersten Experimente > erstmal nicht von Bedeutung ist, sondern jedes Klicken im Lautsprecher, > bzw. zählen der 7 Segmentanzeige ein Spannungshoch darstellen soll. Das ist aber alles nur eine Frage der Darstellung und hat mit dem Sensor = Photomultiplier wenig bis nichts zu tun. Was willst du denn mit der Röhre detektieren oder messen?
Hier ist einen Application Note von Hamamatsu zu PMTs. Ab 5.3 auch was zur Auswertelektronik. https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/PMT_handbook_v3aE-Chapter5.pdf Transimpedanzwandler + U/f-Wandler + Zählerbaustein würde z.B. eine mögliche Variante darstellen, wenn ich mich nicht irre.
Also wir verwenden hier Photomultiplier um das wenige Licht aus einem Zerfall im Szintillatormaterial zu verstärken. Das geht dann in Pulse shaping Verstärker von Ortec oder Canberra rein und raus kommen schöne Spannungsimpulse. Die kann man dann mit einem ADC erfassen, zählen, Spektrum bauen, ... Wenn Du nur zählen willst und die Zerfallsenergie egal ist, dann reicht ein einfacher Trigger für einen Spannungsimpuls.
Danke für die vielen Antworten ihr seid die Besten!:) Ich glaube ich habe gefunden, was ich brauche. >Lurchi schrieb: > > Für die Auswertung eines Photomultipliers gibt es 2 verschiedene > Arbeitsbereiche: bei sehr kleiner Intensität kann man die Verstärkung > des PMTs relativ hoch wählen und dann am Ausgang Pulse zählen. Jeder > Puls entspricht einem detektieren Photon. Entsprechend sollte die > Auswertung genügend schnell sein um die Pulse gut zu trennen. Je nach > PMT kann man da direkt auf einen relativ niederohmigen Verstärker (z.B. > 50 oder 75 Ohm) gehen und ggf. auch direkt in Kabel passender Impedanz > anschließen. > Über die Spannung am PMT stellt man die Pulshöhe ein. > Was für Verstärker würden da in Frage kommen? Kann man da mit Operationsverstärkern oder anderen ICs etwas zustande bringen, oder ist es in dem Fall doch besser den Verstärker selbst zu bauen(Kleinsignal-Transistor-Verstärkerstufe o.ä.)?
Mir kam gerade der Gedanke,das PMT Signal mit meinem Arduino auszulesen, damit wäre dann eine flexible Dastellung der Daten möglich. Am Verstärken des Signals führt vermutlich kein Weg vorbei, aber dann könnte man das doch in betracht ziehen, oder gehe ich hier gerade auf einem Holzweg?:)
Nun, wenn Du nur zählen willst, also das genaue Aussehen der Spannungsimpulse nicht interessiert könnte das funktionieren. Achte aber darauf wie kurz diese Impulse sind. Wenn die nur wenige us lang sind, ist der ADC vom Arduino vielleicht einfach zu langsam und erfasst nicht jeden Impuls.
Gustl B. schrieb: > Wenn die nur wenige us lang sind, > ist der ADC vom Arduino vielleicht einfach zu langsam und erfasst nicht > jeden Impuls. Der ADC ist sicher auch eine schlechte Wahl. Es bietet sich der Analog Comparator an, den man mit z.B. einer selbst erzeugten PWM und Glättung sogar mit Auto Trigger Schwelle ausstatten könnte. Der AC erzeugt gleich einen Interrupt, der sich zum Zählen eignet.
Also kann jemand einen guten Signalverstärker für mein Problem empfehlen?:) @Matthias S.: Was für einen Analog Comparator meinst du genau, hast du vllt einen Link? >Matthias S. schrieb: > Der ADC ist sicher auch eine schlechte Wahl. Es bietet sich der Analog > Comparator an, den man mit z.B. einer selbst erzeugten PWM und Glättung > sogar mit Auto Trigger Schwelle ausstatten könnte. Der AC erzeugt gleich > einen Interrupt, der sich zum Zählen eignet.
Wenn man nur zählen will, also etwa in Bereich der Einzelphotonen Empfindlichkeit, wird man in der Regel schon eine schnelle Verstärkung brauchen. Der Arduino kann im Zählmodus (z.B. T1 Eingang) im Prinzip Pulse ab etwa 100 ns Zählen. Der µC im Arduino hat einen analog comperator Eingang. Das ist schon relativ schneller interner Komparator, den man ganz gut nutzen könnte, allerdings nicht zusammen mit dem direkten Zählen durch den HW counter. Zählen müsste man dann ggf. in Software und wäre auf eher geringe Raten (z.B. 100 kHz) begrenzt. Ob in wie sehr man das Signal noch verstärken muss, hängt vom PMT und der Spannung ab. Für niedrige Raten reicht ggf. ein etwas höherer Widerstand und Überspannungsschutz und der Komparator Eingang. Für hohe Raten dürfte ein eher kleiner Widerstand und dann ein schnller Verstärker und dann Schmidt trigger / schneller externer Komparator nötig sein. Möglich wäre da etwa so etwas wie ein 100 Ohm bis 1 K Widerstand nach Masse und dann ein schneller Verstärker wie etwa ein NE592. D.h. die Bandbreite sollte schon deutlich über 1 MHz sein, d.h. ein OP mit GBW besser als 10 MHz. Wenn man weiß wie es geht könnte man wohl auch eine diskret aufgebaute Verstärkung (etwa in Basisschaltung) nutzen. Der PMT liefert negativen Strom. Das muss man ggf. beim Verstärker beachten. Die Feineinstellung der Amplitude kann man ggf. über die Spannung am PMT machen.
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