利用基于Win-XP环境的示波器数据获取系统测量PMT的单光电子谱

针对常见型号的示波器（Agilent, Tektronix, Lecroy, R/GOL等），在、vin．XP系统中，基于LabVIEW8．0软件框架，编译其底层软件和用户界面软件，通过调用示波器的驱动程序子VI和功能函数子Ⅵ，成功开发了多功能示波器取数系统。结合离线软件处理，该系统可以实现电荷积分、时间测量、计数、波形测量和波形图存储功能。通过对比此系统与VME系统测量的R5912光电倍增管的单光电子谱，此款示波器取数系统的性能得到了详细研究。

用单光电子脉冲幅度刻度方法测量钨酸铅晶体发光产额

钨酸铅晶体的发光产额很低，用通常的方法测量其发光产额会引入较大误差。本文介绍了用单光电子脉冲幅度刻度方法对ＰｂＷＯ４发光产额进行测量，可以在实验室条件下利用常见放射源得到的比较准确的结果，并给出了用此方法对几种ＰｂＷＯ４样品的发光产额进行测量的实验结果。

单光电子谱测试中触发方式对比研究

光电倍增管(PMT)单光电子谱测试中触发方式的对比研究对PMT性能刻度具有很强的指导意义。通过搭建自触发、同步触发、异步触发三套测试系统,对比研究不同触发方式对PMT性能刻度的影响。实验结果表明:自触发只可用于初步性能刻度;而异步触发在信号触发频率小于触发门采样频率时,得到多光电子谱,刻度结果远偏离实际值;同步触发方式能更可靠地刻度出更多更精确的PMT参数,是PMT性能刻度的最佳触发方式。

光电倍增管暗电流和单光电子响应

PMT参数优劣对闪烁体探测器性能至关重要。依据PMT的工作原理,建立PMT单光电子响应（SER）函数,搭建实验装置,完成PMT响应实验测试,在常温环境下测试了滨松CR194 PMT暗电流和单光电子信号。数字信号利用Roofit、Origin软件进行处理,得到暗电流和单光电子幅度值随高压变化的曲线图。分析图表,可得结论：在600~1 200 V之间,CR194 PMT暗电流响应幅度值或SER幅度值随工作电压的增加而增加。电压为1 000 V时,PMT的稳定性最好,1 000 V为实验的最佳工作电压。

光电探测器件的单光电子谱数据获取

在常规光电器件性能研究中,测试光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的单光电子谱(Single Photoelectron Spectra,SPE)系统一般是采用基于VME和NIM机箱的电荷数字转换器(Charge-to-Digital-Converter,QDC)和时间数字转换器(Time-to-Digital-Converter,TDC)电子学插件等,而测试硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPMT)的系统则倾向于使用基于快速模数转换器(Flash-Analog-to-Digital-Converter,FADC)的便携式桌面机电子学。本文基于相同型号的20吋PMT和SiPMT对比测试,通过比较PMT的性能参数(增益、峰谷比、相对探测效率和能量分辨率等)测试结果,从硬件配置和软件分析等方面深入比较两套数据获取系统的异同,明确使用FADC的一些必要操作过程和数据分析方法。实验结果表明:便携式的FADC系统,可以和基于VME机箱的QDC系统一样,可实现对PMT工作于脉冲模式的阳极信号精确测试,但性能各有优劣。

光电倍增管的光电子幅度谱测试研究

主要介绍光电倍增管的光电子幅度谱(单光电子及多光电子幅度谱)的几种常用的测试方法及用LED光源、EMI的光电倍增管精密测得的单光电子及多光电子谱。同时也介绍了用LED光源测得的单光电子幅度谱及用热发射法测得的暗电流谱的差异,并分析了两种方法测得的幅度谱的差异的主要根源。

封闭式单光子/光电子离子源及其在酒类质谱鉴别中的初步应用

本文介绍了一种单光子（SPI）与光电子（PEI）复合离子源。该离子源结构简单,仅通过源内电压参数的调整就可实现SPI与PEI的快速切换。把该离子源与飞行时间质量分析器结合,使用丙酮样品对离子源的电离性能进行了分析研究;并在SPI和PEI模式下对苯、二甲苯和氯苯标准气体进行了测试,定性估算检测限分别可达到0.8ppb、0.9ppb、0.8ppb和0.3ppb、0.4ppb、0.4ppb;同时还通过两种电离模式分别对白兰地、二锅头和茅台三种酒的气相组成进行了分析检测,不仅能够检测到酒中的部分风味组分,而且结合PCA分析方法,可对三种酒进行较好地区分。

绿光收发一体式集成光电子芯片的脉搏检测传感器

光学体积描记(PPG,photo plethysmo graphy)因其设计简单、成本低、信号周期能有效反应心脏节律等特点被广泛应用于检测心率及脉搏活动。基于多量子阱(MQW,multiple quantum well)二极管发光谱与探测谱存在重叠区的物理现象,采用兼容工艺在一块氮化镓芯片上实现光发射和接收器件的集成,研制收发一体式集成光电子芯片及脉搏传感器。实验结果表明,该氮化镓集成光电子芯片能够有效地接收经过心脏脉冲调制过的反射光。结合电路处理,能够根据还原的PPG信号计算出测试者的心率及脉搏跳变频率,以此起到检测和警示的作用。

光电倍增管特性测量中电子学效应分析

光电倍增管(PMT)特性测量中,明确电子学系统的指标要求,对测试系统搭建、正确评价测量结果、改进和完善现有的测试方法具有很强的指导意义。通过分析FADC电子学系统波形采样过程,及单光电子谱实验测试数据,从电子学噪声和动态范围出发研究了电子学对测试参数的影响。实验结果表明在当前条件下,单一量程很难同时满足动态范围和信噪比性能指标的设计要求,采用多量程测量及合理切换组合的方式可以有效实现测量需求,实现PMT电子学读出系统,本研究说明了多量程测量方案用于PMT测量的可行性。

8英寸MCP型光电倍增管的实验研究

研制了一套单光电子谱测试仪。对8英寸微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)的性能指标进行了标定,包括单光电子谱的增益和峰谷比、光电阴极的均匀性。单光电子谱测试仪采用高精度QDC采集电荷谱。VME数据获取系统积分电荷谱得到单光电子谱。采用LABVIEW的电流采样系统获得光电阴极某确定位置上光电流的I-V坪曲线。单光电子谱测试仪测得MCP-PMT在高压为2100 V、脉冲发生器的设置为脉冲宽度10 ns、采样频率1 k Hz、驱动电压1.735 V驱动LED光源时,单光电子谱的增益为2.5233×107、峰谷比值为2.78,光电阴极的非均匀性小于10%。实验测得的性能指标均满足中微子探测等实验要求。同时为20英寸MCP-PMT的成功研制奠定了理论设计及测试基础。

光子计数法测量光电倍增管SPERW实验的误差分析

本文在简述光子计数技术测量光电倍增管(简称PMT)SPERW 原理与方法的基础上,分别导出了本实验中四种方法的误差估计公式,进行了相应的误差分析,并就本实验中t_W 的测量限、PMT 阳极电压、入射光波长及非线性反馈法中R_(s1)的选取等问题进行了初步的分析探讨。

适用于电子倍增器件的电荷灵敏放大器的设计

介绍了一种自主研制的新型电荷灵敏型三级放大器,其电路设计主要采用ADA4817高速低噪声集成运算放大芯片,该三级放大器噪声低、稳定性好、电路结构简单、性价比高、检修更换方便,可以不失真地放大上升时间在ns级的信号,放大器输出信号质量优异,可配合后续的多道分析器MCA8000D读取微通道板(microchannel plate,MCP)组件或单通道电子倍增器(single-channel electron multiplier,CEM)的单光电子谱,测试结果表明:自主设计的ADA4817型放大器在一定的方波标定脉冲信号下,其基线的宽度小于2 m V,上升沿时间约为800 ns,幅值约为40 m V,性能接近或略优于A250型放大器,可以更好地配合后续的多道分析器MCA8000D进行输出波形的分析和处理,完全满足MCP或CEM探测器的脉冲性能测试需求。

液氩探测器的低温PMT性能测试

中国暗物质实验(China dark matter experiment,CDEX)拟使用液氩探测器作为高纯锗探测器的反符合探测器,其使用的光电倍增管(photomultiplier tube,PMT)需能长期稳定地工作在液氩温度(87.3K)下.PMT在使用前,须掌握其在低温下的性能情况.文章分别在室温和低温环境中测试了ETL 9357FLA型光电倍增管,获得了单光电子响应、暗计数率以及低温环境中运行的稳定性等重要实验结果.通过详细地对比和分析室温和低温环境中PMT的性能表现,确认该型PMT能在低温环境中正常运行.

国产GSO晶体的光产额测量

采用与单光电子相比较的方法测量了国产GSO晶体样品的光电子产额,结果表明,GSO样品的光电子产额及能量分辨率与闪烁体在光电倍增管光阴极面上的放置方式有关,在较好条件下,被测GSO晶体的光电子产额可到2013phe/MeV,对137Cs 661.6keV光峰的能量分辩为FWHM=10.1%。

PMT电源纹波滤除电路设计

针对基于光电倍增管的计数型探测器易受高压电源纹波干扰的问题,探讨了一种抑制纹波的方法。该方法主要是在电源端增设电阻—电容滤波电路,对高压电源纹波进行事先滤波处理。通过光电倍增管的单光电子谱测试、计数率测试及渡越时间分布验证滤波效果,结果表明:利用该方法,电源的纹波得到有效抑制,减少了电源对光电倍增管单光电子测试信号的干扰,且输出电压稳定,提高了光电倍增管工作的稳定性。

CDEX-10中PMT的测试装置和DAQ系统设计

中国暗物质实验CDEX-10探测器的光电倍增管(PMT)工作在87.3K的液氩中,PMT使用前必须要获取低温环境下的性能参数。实验基于快速模数转换器(FADC)V1729a和VS2008平台设计了PMT测试实验的数据获取(DAQ)系统。并采用root软件包建立了数据处理系统,探索了减小系统误差的数据处理方法,完成了PMT常温和低温下的单光电子、暗计数、增益线性等测试实验。

脉冲电压驱动LED照射法测试PMT性能

介绍了基于脉冲电压驱动LED照射光电倍增管(PMT),测试PMT性能的方法。该方法通.过调节脉冲电压参数驱动LED照射PMT产生不同光电子,进行PMT性能测试。实验结果表明:该方法产生的单光电子和多光电子能被很好地分辨,PMT第一倍增极光电子收集概率、单光电子相对产额、输出平均光电子数随LED驱动脉冲电压参数变化改变明显,能满足光电倍增管基本参数测试要求。

Si基芯片光互连研究进展

综述了近年来Si基光互连,尤其是和微电子工艺兼容程度较高的芯片间和芯片内的光互连的进展。Luxtera公司已经率先实现了除光源外的所有光子器件的单片集成,IBM也提出并开始实施微电子学领域的片内光互连的技术方案,但Si基光互连大部分还停留在各构建单元器件性能提高的阶段,例如Si基发光、Si波导、Si波导耦合器、Si基调制器及光开关、Si基探测器以及用于光波导器件阵列的WDM技术。此外,还对Si基光源、光纤耦合、偏振敏感性以及光子器件的热稳定性提出了看法。总之,随着各种构建单元器件的综合性能、CMOS工艺兼容度、制备成品率的提高以及光电融合单片集成工艺的突破,光互连最终会成为现实,并引发微电子技术和IC行业的下一场革命。

基于FPGA的单光子脉冲信号发生器设计

针对光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)批量测试实际需求和单光电子谱精确测试光源的要求,通过对光电倍增管性能测试系统进行分析,设计制造了一种多通道输出可调的脉冲信号发生器的控制板,可用于光电倍增管单光电子谱的性能测试。该脉冲信号发生器在上升时间、下降时间等参数性能方面优于目前测试系统采用的商用信号源RIGOO-DG5352 350 MHz。用此脉冲信号发生器对光电倍增管进行单光电子测试,其输出信号能满足单光子测试的基本要求,利用其多路信号输出的特点,通过性能扩展即可用于光电倍增管的批量测试。

利用Cherenkov光测量光电倍增管渡越时间涨落

采用符合方法,测量级联γ放射源60Co在光电倍增管(PMT)光阴极窗上激发产生的切伦科夫光,从而测定PMT渡越时间涨落.用泊松加高斯卷积方法获得单(多)光电子峰位,处理不同光电子数的PMT渡越时间涨落.测试XP2020和透紫XP2020QPMT结果显示,测量的渡越时间与菲利浦公司给出的指标一致,渡越时间涨落与光电子数满足平方根反比关系.该方法对可分辨单(多)光电子峰的PMT是可行的.