SR400 gated photon counter

Ja, vorausgesetzt, die Detektorpulse sind mit den elektrischen Eingangsgrenzen des SR400 Gated Photon Counter kompatibel. Seine beiden 50-Ω-Eingänge bieten eine Bandbreite von DC bis 300 MHz, verarbeiten Pulse innerhalb eines linearen Bereichs von ±300 mV und können Pulse bis hinunter zu 10 mV erfassen. Jeder Diskriminator lässt sich in Schritten von 0,2 mV zwischen −300 mV und +300 mV einstellen; dabei kann für beide Pulspolaritäten die steigende oder fallende Flanke gewählt werden. Ein geeigneter schneller Vorverstärker kann erforderlich sein, wenn das Detektorsignal unter 10 mV liegt oder Kabelverluste die verfügbare Pulsamplitude verringern. Bei PMT-Installationen sollte im PMT-Sockel ein Leckpfad von etwa 100 kΩ gegen Masse vorgesehen werden, um eine Aufladung des Kabels zu verhindern, die den Eingang beschädigen könnte.

Die Gate-Breite sollte auf den Teil der Detektorantwort abgestimmt werden, der das benötigte Signal enthält, und dabei möglichst viel irrelevanten Hintergrund ausblenden. Jeder Kanal bietet eine Gate-Breite von 5 ns bis 999,2 ms, mit einer Einschaltverzögerung von 25 ns und einer programmierbaren Verzögerung bis 999,2 ms. Die Zeitauflösung beträgt mindestens 0,1 % oder 1 ns, während die angegebene Gate-Genauigkeit bei 2 ns + 1 % liegt und der Jitter 200 ps RMS + 100 ppm beträgt. Für Lebensdauermessungen kann das Gate über bis zu 2.000 Zählperioden gescannt werden, um die zeitliche Antwort zu rekonstruieren. Bei der Einstellung der Wiederholrate des Experiments muss außerdem die maximale Triggerrate von 1 MHz berücksichtigt werden.

Ja, die unabhängigen Kanäle A und B können so konfiguriert werden, dass sie Signal- und Hintergrundfenster innerhalb desselben Experiments zählen. Bei einer optischen Chopper-Messung kann ein Gate während des beleuchteten Intervalls positioniert werden, während das andere das dunkle beziehungsweise Hintergrundintervall misst. Mit der Auswahl von A − B wird dann ein hintergrundkorrigiertes Zählergebnis erzeugt, während A + B verfügbar ist, wenn beide Kanäle kombiniert werden sollen. Für eine synchrone Subtraktion sollten normalerweise gleiche Gate-Breiten verwendet werden, damit beide Kanäle äquivalente Zeitintervalle erfassen. Da Gate-Verzögerungen und Betriebsarten unabhängig voneinander einstellbar sind, lässt sich derselbe Ansatz auch für ein gescanntes Signalfenster mit fester Hintergrundreferenz nutzen.

Die Zählelektronik verarbeitet Raten bis 200 MHz und bietet eine Puls-Paar-Auflösung von 5 ns, die komplette Detektorkette kann die praktisch erreichbare Grenze jedoch niedriger ansetzen. Die Signaleingänge bieten eine Bandbreite von DC bis 300 MHz und erfordern eine minimale Pulsamplitude von 10 mV, daher bleiben Pulsform, Kabelbandbreite und Impedanzanpassung wichtig. Die separate Spezifikation von 1 MHz bezieht sich auf die Gate-Triggerrate und nicht auf die einzelnen Pulse, die innerhalb eines Gates gezählt werden. Bei hohen PMT-Raten können Erholzeit des Detektors, Sockeldesign, Verstärkungsvariation und Pulse Pile-up die Linearität der Zählung beeinflussen, bevor die elektronische Zählergrenze erreicht ist. Die komplette Installation sollte daher mit dem gewählten Detektor, Sockel, der Bias-Spannung und dem Vorverstärker über den vorgesehenen Zählratenbereich validiert werden.

Das Gerät bietet GPIB- und RS-232-Schnittstellen für Remote-Einrichtung, Steuerung und Datenübertragung. Ein Scan kann zwischen 1 und 2.000 Zählperioden umfassen, wobei die A- und B-Werte in separaten internen Puffern mit jeweils 2.000 Punkten gespeichert werden. Verweilzeiten können von 2 ms bis 60 s programmiert oder über externe Start- und Stoppeingänge gesteuert werden, sodass andere Instrumente zwischen den Messungen angepasst werden können. Die RS-232-Kommunikation arbeitet mit bis zu 19,2 kbaud, während GPIB dort eingesetzt werden kann, wo bereits ein IEEE-488-Laborbus installiert ist. Generische *IDN?-Abfragen sollten während der Einrichtung mit National Instruments Measurement & Automation vermieden werden, da sie das Gerät blockieren können; stattdessen sollte der spezielle SR400-Befehlssatz verwendet werden.

Der kontinuierliche Betrieb eignet sich, wenn der Photonenstrom nicht an ein kurzes Timing-Ereignis gebunden ist und die Zählung während jeder Zählperiode durchgehend aktiviert bleiben soll. Der Betrieb mit festem Gate ist für gepulste oder synchronisierte Experimente vorgesehen, bei denen nur ein definiertes Zeitfenster nach dem Trigger nützliche Informationen enthält. Die minimale Gate-Breite von 5 ns kann kurze Ereignisse isolieren, während Breiten bis 999,2 ms auch langsamere Prozesse abdecken. Beim Betrieb mit gescanntem Gate wird das Zeitfenster zwischen aufeinanderfolgenden Zählperioden verschoben, sodass Lebensdauerkurven und andere zeitvariable Antworten rekonstruiert werden können. Bei Chopper-Messungen können separate A- und B-Gates für beleuchtete und Hintergrundintervalle verwendet werden, wobei die resultierenden Zählwerte über die A − B-Verarbeitung kombiniert werden.

Das Gerät benötigt Platz auf dem Labortisch oder im Rack für ein Gehäuse mit den Abmessungen 16 × 13 × 3,5 Zoll und einem Gewicht von 10 lb. Es nimmt 35 W auf und kann für den Betrieb mit 100, 120, 220 oder 240 VAC bei 50/60 Hz konfiguriert werden. Der Spannungswahlschalter muss vor dem Anschluss an die Strom­versorgung auf die verfügbare Netzspannung eingestellt werden; für jede unterstützte Spannungseinstellung ist eine 1-A-Träge-Sicherung vorgeschrieben. Eine Schutzleiterverbindung ist erforderlich, da frei zugängliche Metallteile und die BNC-Abschirmungen an der Frontplatte mit dem Chassis und dem Netzschutzleiter verbunden sind. An die BNC-Abschirmungen oder Geräteausgänge darf keine Spannung angelegt werden. PMT-Systeme erfordern außerdem geeignete Hoch­spannungsverfahren und einen korrekt ausgelegten Sockel, der verhindert, dass gespeicherte Kabelladung den Signaleingang erreicht.