一种门控光电倍增管的控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种门控光电倍增管的控制电路，通过光电倍增管门控技术，利用脉冲延时控制器产生门控信号触发门控电路，仅控制光电倍增管的光阴极和前三级倍增级的电压，调节第一至第三倍增极的增益来控制整个光电倍增管的增益。门控电路性能将直接决定光电倍增管的工作性能，门控电路将光电倍增管的某一倍增级切断，被控制的倍增级不能加上电压，光电倍增管不工作；导通时，被控制的倍增级加上正常电压，光电倍增管正常工作。由于控制脉冲电压的电位值不高，保证时间响应以及降低开关过程中形成的冲击。通过调整门控电路的开关和持续时间，可使光电倍增管避开辐射探测中先达到的强干扰脉冲或白光背景信号，从而实现微弱待测信号的有效探测。

【技术实现步骤摘要】
一种门控光电倍增管的控制电路
本技术涉及光电探测、应用光谱技术、光谱分析、检测与计量等
，具体涉及一种门控光电倍增管的控制电路。
技术介绍
光电倍增管是具有很高灵敏度和较宽线性动态测量范围的光脉冲探测器。采用特定的分压器结构,可以使其工作在某一线性范围内,满足常规测量的要求。但是在一些辐射脉冲的探测场合中，往往需要探测脉冲后沿。比如在激光诱导形成的等离子辐射探测中，激光诱导等离子体会发出很强的电子韧致辐射，这种强的白光背景信号会使得PMT处于非线性状态，即使电子轫致辐射消失后，由于分压器效应的存在，光电倍增管的线性也难以迅速恢复。此时，将无法捕捉到需要的原子辐射信号。目前，解决这一问题的主要方法有采用光开关或采用带门控功能的光电倍增管组件，但这类系统价格都较为昂贵。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种门控光电倍增管的控制电路，使得光电倍增管实现门操作，通过光电倍增管的门电路控制使得光电倍增管免受探测样本强光的影响，避免光电倍增管发生饱和，有助于微弱光信号的探测。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种门控光电倍增管的控制电路，所述控制电路包括：光电倍增管、门控电路、分压电路以及脉冲延时控制器，其中，所述光电倍增管包括光阴极K、阳极P和倍增极Dy1、Dy2、Dy3、Dy4、……、Dyn，n为大于5的正整数，所述门控电路分别与所述光阴极K、所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3相连，所述门控电路由所述脉冲延时控制器的输出控制其打开和关断，当所述门控电路处于关闭状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子数目无法被所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3放大，当所述门控电路处于打开状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子在所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3依次倍增；所述分压电路分别与所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn相连，用于保证所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn处于稳定工作状态。进一步地，所述光电倍增管为端窗型或侧窗型光电倍增管。进一步地，所述门控电路包括场效应管FETs，所述场效应管FETs具有源极s端、漏极d端和栅极g端，所述场效应管的源极s端和漏极d端分别连接所述光阴极K和所述倍增极Dy3，所述场效应管的栅极g端与所述脉冲延时控制器的输出端相连接；所述光阴极K、所述倍增极Dy1、所述倍增极Dy2和所述倍增极Dy3之间各自通过一个电阻R1相连，所述倍增极Dy3再通过一个电阻R1与第一稳压电源相连。进一步地，所述第一稳压电源提供240V正电压输入到所述倍增极Dy3。进一步地，所述分压电路包括若干电阻R、若干电容C和电阻R0，所述电阻R0阻值是所述电阻R阻值的四倍，所述倍增极Dy4、……、Dyn-1、Dyn之间各自通过一个电阻R相连，所述倍增极Dy4还通过电阻R0接地，所述倍增极Dyn、Dyn-1、Dyn-2之间各自再连接一个电容C，所述倍增极Dyn通过并联的电阻R和电容C与第二稳压电源相连，所述阳极P通过电阻R与第二稳压电源相连，所述倍增极Dyn与所述阳极P之间通过两个串联的电阻R相连。进一步地，所述第二稳压电源提供1100V正电压输入到所述倍增极Dyn与所述阳极P。进一步地，所述控制电路通过所述阳极P连接电容Cc后进行电流输出。进一步地，所述场效应管FETs的栅极g端的电压由所述脉冲延时控制器提供，此电压称为触发脉冲电压，当所述场效应管FETs的栅极g端电压为0V，即无触发脉冲时，所述场效应管FETs导通，光阴极K与倍增级Dy1、Dy2、Dy3同电位，待测信号在光阴极K上打出的光电子数目无法被倍增级Dy1、Dy2、Dy3放大，所述门控电路处于关闭状态；当所述场效应管FETs的栅极g端电压降为-5V，即有触发脉冲时，所述场效应管FETs处于断开状态，此时倍增级Dy1、Dy2、Dy3上的电压迅速上升至+60V、+120V和+180V，待测信号在光阴极K上打出的光电子在倍增级Dy1、Dy2、Dy3依次倍增，所述门控电路处于打开状态。进一步地，所述场效应管的栅极g端的触发脉冲的宽度以及其相对探测脉冲信号的延时均由所述脉冲延时控制器来进行调节。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本技术中光电倍增管采用了正高压的接线方式，门控电路不需要采用光隔离器，设计更为简单。2、本技术通过门控电路可以有选择性的探测辐射脉冲信号，提高探测的灵敏度。3、本技术公开的门控光电倍增管的控制电路成本低廉，易于实现。附图说明图1是本技术公开的门控光电倍增管的控制电路原理图；图2是基于门控光电倍增的激光诱导击穿光谱系统示意图；图3是典型的实验结果图；其中，1---脉冲激光器，2---聚焦透镜，3---样品及移动平台，4---光二极管，5---脉冲延时控制器，6---光辐射的光学收集系统，7---单色仪或者光谱仪，8---门控光电倍增管，9---数据采集单元，10---电子计算机。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例如图1所示，图1是本技术公开的门控光电倍增管的控制电路原理图，从附图中可知，本实施公开的一种新型门控光电倍增管的控制电路，在此实施例中，选择前三级倍增级进行门控，所述控制电路包括：脉冲延时控制器、门控电路、分压电路，由脉冲延时控制器的输出控制门控电路的打开和关断，分压电路一直处于稳定工作状态。所述门控电路由光电倍增管的光阴极K和倍增极Dy1至Dy3、4个电阻R1和场效应管FETs组成。光阴极K与Dy1、Dy1与Dy2、Dy2与Dy3之间各自通过一个电阻R1连接，K极接地，Dy3通过一个电阻R1接入240V正电压，此电压可由稳压电源提供；再把场效应管的源极s端和漏极d端分别接K和Dy3，场效应管的栅极g端与脉冲延时控制器的输出端相连接。场效应管的栅极g端的电压由脉冲延时控制器提供，此电压称为触发脉冲电压，当场效应管栅极g端电压为0V，即无触发脉冲时，场效应管导通，光阴极K与Dy1、Dy2、Dy3同电位，待测信号在光阴极K上打出的光电子数目无法被第一至第三倍增极放大，门控电路处于关闭状态；当场效应管栅极电压降为-5V，即有触发脉冲时，场效应管处于断开状态，此时Dy1、Dy2和Dy3上的电压迅速上升至+60V、+120V和+180V，待测信号在光阴极K上打出的光电子在各个倍增极依次倍增，门控电路处于打开状态。上述分压电路即为Dy4至阳极P的电路，包括光电倍增管的阳极P和倍增极Dy4、……、Dyn-1、Dyn、240K的电阻R以及0.1μF的电容C，此分压电路与光电倍增管的常用正高压供电工作电路相同，倍增极Dy4通过电阻R0接地。在整个控制过程中，上述分压电路可保证光电倍增管的Dy4至阳极P一直处于稳定状态，光电倍增管始终保持在良好的待机状态。场效应管栅极(g端)触发脉冲的宽度以及其相对探测脉冲信号的延时均可由脉冲延时控制器来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：光电倍增管、门控电路、分压电路以及脉冲延时控制器，其中，所述光电倍增管包括光阴极K、阳极P和倍增极Dy1、Dy2、Dy3、Dy4、……、Dyn，n为大于5的正整数，所述门控电路分别与所述光阴极K、所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3相连，所述门控电路由所述脉冲延时控制器的输出控制其打开和关断，当所述门控电路处于关闭状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子数目无法被所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3放大，当所述门控电路处于打开状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子在所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3依次倍增；所述分压电路分别与所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn相连，用于保证所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn处于稳定工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：光电倍增管、门控电路、分压电路以及脉冲延时控制器，其中，所述光电倍增管包括光阴极K、阳极P和倍增极Dy1、Dy2、Dy3、Dy4、……、Dyn，n为大于5的正整数，所述门控电路分别与所述光阴极K、所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3相连，所述门控电路由所述脉冲延时控制器的输出控制其打开和关断，当所述门控电路处于关闭状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子数目无法被所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3放大，当所述门控电路处于打开状态时，待测信号在所述光阴极K上打出的光电子在所述倍增极Dy1、Dy2、Dy3依次倍增；所述分压电路分别与所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn相连，用于保证所述阳极P、所述倍增极Dy4、……、Dyn处于稳定工作状态。2.根据权利要求1所述的一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述光电倍增管为端窗型或侧窗型光电倍增管。3.根据权利要求1所述的一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述门控电路包括场效应管FETs，所述场效应管FETs具有源极s端、漏极d端和栅极g端，所述场效应管的源极s端和漏极d端分别连接所述光阴极K和所述倍增极Dy3，所述场效应管的栅极g端与所述脉冲延时控制器的输出端相连接；所述光阴极K、所述倍增极Dy1、所述倍增极Dy2和所述倍增极Dy3之间各自通过一个电阻R1相连，所述倍增极Dy3再通过一个电阻R1与第一稳压电源相连。4.根据权利要求3所述的一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述第一稳压电源提供240V正电压输入到所述倍增极Dy3。5.根据权利要求1所述的一种门控光电倍增管的控制电路，其特征在于，所述分压电路包括若干电阻R、若干电容C和电阻R0，所述倍增极Dy4...

【专利技术属性】
技术研发人员：康娟，陈钰琦，李润华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44