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閱讀：157發(fā)布時(shí)間：2024-10-16
知識(shí)小課堂
日本HAMAMATSU濱松光子-光子計(jì)數(shù)探頭模塊為什么沒有增益調(diào)節(jié)能力？
日本HAMAMATSU濱松光子熟悉光電倍增管的客戶都知道，我們可以通過調(diào)節(jié)倍增級(jí)電壓來調(diào)節(jié)光電倍增管的增益，也可以稱為調(diào)節(jié)光電倍增管的放大倍數(shù)。我們分別以光電倍增管裸管R928和光電倍增管模塊H10721為例，前者可以調(diào)節(jié)工作電壓來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，后者調(diào)節(jié)外部的增益電壓來調(diào)節(jié)光電倍增管模塊的放大倍數(shù)。
日本HAMAMATSU濱松光子R928調(diào)節(jié)電壓和放大倍數(shù)之間的關(guān)系
日本HAMAMATSU濱松光子H10721調(diào)節(jié)電壓和放大倍數(shù)之間的關(guān)系
但是，很多客戶都會(huì)問：常見的光子計(jì)數(shù)探頭模塊，比如H10682和CH299，他們也屬于光電倍增管模塊，為什么沒有增益調(diào)節(jié)的功能呢？
首先，光子計(jì)數(shù)探頭模塊不同于常見的光電倍增管模塊，它是在電流型光電倍增管模塊的基礎(chǔ)上增加了光子信號(hào)處理電路。
日本HAMAMATSU濱松光子該電路能將單個(gè)光子激發(fā)的脈沖信號(hào)，經(jīng)過放大、鑒別、整形后輸出對(duì)應(yīng)的光子數(shù)邏輯脈沖，所以，我們能夠通過輸出的脈沖數(shù)來進(jìn)行光子的計(jì)數(shù)
當(dāng)光電倍增管接收的光亮從一個(gè)很強(qiáng)的范圍變到單個(gè)光子信號(hào)時(shí)，光電倍增管的輸出會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很明顯的變化，可以參考以下的圖。
日本HAMAMATSU濱松光子常規(guī)的光電倍增管模塊由于后端沒有信號(hào)處理電路，直接輸出就是光電倍增管本身的信號(hào)。此時(shí)，如果我們對(duì)光電倍增管進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，可以有效地放大信號(hào)。
日本HAMAMATSU濱松光子 光子計(jì)數(shù)探頭模塊，由于探測的光強(qiáng)特別微弱，基本都是以單個(gè)光子的形式出現(xiàn)，光電倍增管的輸出就會(huì)如下圖所示，每一個(gè)脈沖都代表一個(gè)光子信號(hào)。此時(shí)，如果我們增加對(duì)光子計(jì)數(shù)探頭的增益，可以看到，單個(gè)光子激發(fā)脈沖的高度會(huì)顯著提高。但是，對(duì)應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)沒有發(fā)生變化。也就是說，增加增益，不會(huì)對(duì)光子個(gè)數(shù)產(chǎn)生影響。
同時(shí)，如果我們增加光子計(jì)數(shù)探頭的增益，在放大光子激發(fā)脈沖高度的同時(shí)，也會(huì)放大噪聲信號(hào)。如果放大的噪聲信號(hào)超過后面鑒別器的檢測下限，會(huì)引起由于引入噪聲計(jì)數(shù)而導(dǎo)致測量的不準(zhǔn)確。所以，光子計(jì)數(shù)探頭需要一個(gè)合適的增益，在放大微弱信號(hào)的同時(shí)，還能夠做到噪聲和信號(hào)的分離，實(shí)現(xiàn)真正的光子信號(hào)探測輸出。
如下圖所示，當(dāng)我們改變光電倍增管的工作電壓時(shí)，信噪比會(huì)在一段區(qū)間內(nèi)基本保持不變，這段曲線也稱之為坪特性曲線。在這段范圍內(nèi)，增益的增加對(duì)計(jì)數(shù)值沒有明顯的增加。所以，一般的光子計(jì)數(shù)探頭的增益電壓設(shè)置在坪區(qū)的電壓范圍之內(nèi)，可以得到一個(gè)穩(wěn)定的計(jì)數(shù)值。
日本HAMAMATSU濱松光子 光子計(jì)數(shù)探頭在出廠前，我們都已經(jīng)將光子計(jì)數(shù)探頭的工作電壓調(diào)節(jié)在一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓范圍之內(nèi)。所以，在收到貨后，大家只需要提供供電電壓，光子計(jì)數(shù)探頭就可以正常工作了。
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