Definition eines PMT-Pulses

[ABel]

Hallo,

mit einem 50k-Poti am Adaptereingang komm ich nur auf max. 380mV am Ausgang?! Aber vielleicht stimmt mein Anodenstrom nicht.

Gruß Andreas

[Peter-1]

Dein Anodenstrom kannst du doch einfach messen.
(TP1 - TP2) / RL2 = Anodenstrom.
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Wer schreibt den 50k Ohm Widerstand vor ? Mach den so groß wie das Signal noch nicht beschnitten wird.
Dann noch: C14 ( 100p ) parallel zu R3 ( 235n ) das ist der Knaller. Auch R3 ist    Hat alles keinen Einfluß, sieht aber sehr wissenschaftlich aus 

[ABel]

Hallo Peter,

zwischen TP1 und TP2 messe ich aber nur den Strom der im Divider nach GND fließt, den Strom, der in den PMT-Adapter fließt muss ich zum Anodenstrom doch noch dazu addieren, auch wenn der wohl geringer ist als der im Divider.

Wenn der Strom aus der Anode richtig dimensioniert ist (da bin ich mir leider nicht sicher), dann muss der Poti1 2MOhm haben, damit der Output über 1 V kommt.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Nein, Peter hat Recht. Der Anodenstrom fließt von der Anode zur +HV. Der Teilerstrom von Masse nach +HV.

Der Adapter belastet nur das Anodensignal weil des wechselspannungsmäßig dem Anodenwiderstand parallel liegt.
Was Du mit dem Poti machst, kannst Du also genauso gleich mit dem Anodenwiderstand machen.

Und ja, der PMT liefert einen bestimmten Anodenstromimpuls je nach Impulshöhe, also Konstantstrom und unabhängig vom Anodenwiderstand. Somit ändert sich die Impulshöhe analog des Widerstandswertes.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

ich muss gestehen, das ich noch kein ,,Gefühl" für die Funktion einer Stromquelle habe, aber ...

Beim Spielen mit LTspice habe ich folgenden Eindruck bekommen: Wenn sich der Strom an einem Knoten in 2 Äste teilt und ich verändere etwas in einem der Äste, dann hat das evtl. große Auswirkungen auf den anderen Ast. Daher bin ich vorsichtig mit Änderungen. Ist das falsch?

In meinem LTspice-Modell ist C3 doch wohl eigentlich zur Pufferung des Teilerstroms da?! Fast der ganze Strom durch den Anodenwiderstand (1MOhm) fließt aber über ihn ab (OK, der Strom fließt für mich nach GND ab!). Mit angeschlossenem PMT-Adapter (Poti1=150kOhm) ist dieser aber nur -5,5uA (max. Amplitude) groß, während in den Adapter fast +90uA (max. Amplitude) fließen. Durch R6_neu fließen aber nur +3,8uA, die Differenz geht durch Poti1. Ist das alles richtig, oder hat mein LTspice-Schema einen Fehler?

Ohne externe Last (ohne PMT-Adapter) fließen übrigens -50uA (max. Amplitude) durch Anodenwiderstand (und C3). Der Rest fließt durch C0 ab.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

es teilt sich doch nur der Strom der HV-Quelle in Anodenstrom und Teilerstrom - siehe Bild.
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 Ist die HV mit Null Ohm Innenwiderstand , beeinflussen sich beide Ströme die Spannung nicht.

C3 ist Pufferung der HV und Wechselspannungsmäßige Masseverbindung. C3 sollte so groß sein, daß er für den Wechselstrom (Impuls) ein Kurzschluß ist. Dann fließt nichts mehr über den Teiler.

Der Impulsstrom fließt über die ganze Eingangsschaltung nach Masse, wobei diese Eingangsschaltung wechselspannungsmäßig parallel zum Anodenwiderstand liegt.

Also besser kann ich es dir nicht erklären.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

nun müssen wir klären, welcher Begriff was bezeichnet.

Die HV-(Spannungs-)Quelle ist vor allem für den Teiler (den Divider, mit Kathode, Dynoden und Anode) da. Wäre die Anoden-Stromquelle ideal, dann würde durch die Anodenlast (PMT_RL2) von ihr kein (Gleich-)Strom fließen. Im Schema fließt aber noch etwas durch R0 ab. All das würde ich als Teilerstom bzw. Teilerströme bezeichnen.

Der Anodenstrom war für mich das, was im Schema die Stromquelle I2 erzeugt. Also nur das pulsierende Signal (Impulsstrom), ganz ohne einen Gleichstromanteil aus dem HV-Netzteil.

Unter Berücksichtigung von R0 und C0 wird die ganze Schaltung komplexer, ich hoffe sie wird damit der Realität ähnlicher. Gern hätte ich für R0 und C0 bessere Werte, als die aus der Broschüre.

Für das folgende Gedankenexperiment will ich die PMT-Anode als ideale Stromquelle und den PMT-Adapter-Eingang als einfachen Widerstand RA annehmen. Phasenverschiebungen werden nicht berücksichtigt. Außerdem wird nur der Impulsstrom betrachtet. Der Gesamtwiderstand für die Stromquelle wäre dann Rg=PMT_RL2*RA/(PMT_RL2+RA) und die Spannung auf der Leitung U=Rg*I(I2). Ist das Falsch?

Klar ist das zu sehr vereinfacht. Die Kondensatoren, die Phasenverschiebungen zwischen U und I und Verschiebungen in der Zeit müssen berücksichtigt werden. All das soll LTspice für mich erledigen. Wen ich in LTspice die Ströme aufaddiere I(I2)+I(PMT_RL2)+I(R1)+I(C0)+I(R0), dann kommt dabei ungefähr Null (Rundungsfehler) heraus (siehe Anlage).

Hier noch die Messergebnisse aus LTspice (jetzt mit Teilerströmen)
I(I2)pp       =  95,4563874984μA (warum eigentlich nicht 100μA wie in der EXP-Anweisung vorgegeben?)
I(I2)rms      =  18,1675476327μA
I(R0)pp       =   0,0000055073μA
I(R0)rms      =   0,5566370352μA
I(C0)pp       =   9,5184535666μA
I(C0)rms      =   1,0432113202μA
I(PMT_RL2)pp  =   5,5071293478μA
I(PMT_RL2)rms =   1,8501470874μA
I(R1)pp       =  86,7733668883μA
I(R1)rms      =  16,1077139903μA

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

der PMT hat einen Dunkelstrom. Nehmen wir an daß er maximal 100µA Anodenstrom kann , hast Du noch einen Aussteuerbereich von 100µA minus Dunkelstrom.
Der Dunkelstrom ist aber von PMT zu PMT unterschiedlich - Datenblatt.
Rechne mal nur mit der Spitzenspannung, da die Pulse von der Nulllinie aus nur in eine Richtung gehen - welche Richtung ist egal.
Praktisch in der Anwendung meinetwegen von 0,1V(wegen des Dunkelstromes) bis 5V. - oder eben mit deren Strömen.
Dann wird das Ganze nicht so unübersichtlich.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

Das PMT-Datenblatt nennt
dark current at 20 ºC:
   dc at nominal A/lm      typ 0.3 nA; max 1.5 nA
   dc at max. rated A/lm   typ 3 nA
   dark count rate         typ 300 s-1

Der Dunkelstrom ist doch aber in meinem Schema nicht drin. Wie bring ich den hinein? Eine weitere Stromquelle mit konstantem Strom parallel zu I2? Oder in den EXP-Parametern ein Vinitial[A] > 0?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

nun hab ich mir das Schema ohne PMT-Adapter noch Mal vorgenommen.

Danach ist meine Meinung, das ein kleinerer PMT_RL2 zu einem kleineren Anodenstrom führt, falsch!

Es ist genau umgekehrt. Wobei die Anode hier keine ideale Stromquelle ist (R0 und C0 spielen eine Rolle).

Angehängt noch die Meßdaten aus LTspice.

Gruß Andreas

  step   PP(I(PMT_RL2))
     1     95.3410733503 μA
     2     92.9830955585 μA
     3     85.325790454 μA
     4     70.0178814017 μA
     5     49.990975416 μA
     6     28.0461888498 μA
     7     13.3735345654 μA

  step   PP(-V(anode_neu,HV_neu))
     1       0.95343017578 V
     2         3.06842041016 V
     3         8.53259277344 V
     4       23.1059570312 V
     5       49.9909667969 V
     6       92.5524291992 V
     7     133.735290527 V

  step   INTEG(V(anode_neu,HV_neu)*I(PMT_RL2))   FROM 0 TO 300 μs
     1     0.000988073255532  μWs
     2     0.00323341622043 μWs
     3     0.00950604102658 μWs
     4     0.0283043950032e μWs
     5     0.0666411448579 μWs
     6     0.124501879132 μWs
     7     0.165489646827 μWs

[Radioquant98]

Ja schön. Nun hast Du Strom, Spannung, Widerstand und kannst dir den Widerstand aussuchen , der eine Impulsspannung, die dein Adapter noch verarbeiten kann.
Du mußt die Eingangsspannung so wählen, daß der größte Impuls den Adapter nicht übersteuert.

Greifst Du die Impulse hochohmig per Spannungsfolger ab, kannst Du die Werte direkt übernehmen. Anderenfalls muß Du deinen Eingangswiderstand - besser gesagt Eingangsimpedanz - zum Anodenwiderstand parallel dazurechnen.

Und bitte schreibe deine Tabellen bitte mit einer Nachkommastelle in µA, V usw. Das nimmt den Leser den ersten Schock und macht sie auf einen Blick übersichtlich.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

und nun das Ganze mit PMT-Adapter.

Ein kleinerer PMT_RL2 führt zu einer geringeren Spannung am Eingang zum PMT-Adapter (V(input_neu)).

Der Strom durch den internen Lastwiderstand PMT_RL2 nimmt nun ab, wenn sein Widerstandswert steigt. Genau wie oben (ohne PMT-Adapter).

Aber der Anodenstrom, nun definiert als Summe von I(PMT_RL2) und I(RPM_C1), verändert sich kaum.

Damit scheint die richtige Stellgröße für eine Anpassung zwischen PMT und seinem Adapter der Widerstand PMT_RL2 zu sein?! Leider werde ich erst in der übernächsten Woche die Gelegenheit haben, das auch durch Messungen am realen Objekt zu prüfen.

Gruß Andreas

  step    MIN(V(input_neu))
    1    -0.77595710754 V
    2    -1.87054729462 V
    3    -3.31953072548 V
    4    -4.64411973953 V
    5    -5.29308223724 V
    6    -5.56689786911 V
    7    -5.65293407440 V

  step    PP(I(PMT_RL2))
    1    79.4570903599 μA
    2    58.2948475857 μA
    3    34.302693853  μA
    4    14.6055233511 μA
    5     5.5054390522 μA
    6     1.7562975973 μA
    7     0.5887158718 μA

  step    PP(I(PMT_RL2)+I(PMT_C1))
    1    91.6369160734 μA
    2    88.7943758724 μA
    3    87.6349788571 μA
    4    87.2388586715 μA
    5    87.1194250782 μA
    6    87.0783398784 μA
    7    87.0662665105 μA

[Peter-1]

Wer kann mir den R0 mit 1T erklären? Das sind doch 1000 Gohm ! Der muß besonders wichtig sein. Wo kann ich den kaufen?

[Peter-1]

Nach meinem Verständnis reicht es auch so:
Selbst den Verstärker könnte man weglassen, denn es ist nur ein 1:1 Verstärker ohne Einfluß.
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[Radioquant98]

So ist es, Peter.

Bei so einem schnellen OPV kan man auch noch die zwei Integrationsglieder weglassen, aber Andreas ist davon nicht abzubringen

Viele Grüße
Bernd