![\"\"](\"http:\/\/crowave.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/pmt_unit_6117_14.jpg\")
<\/a><\/p>\n <\/p>\n Skra\u0107enica PMT (engl. P<\/strong>hotoM<\/strong>ultiplier T<\/strong>ube) odnosi se na posebnu vrstu elektronskih cijevi koje pretvaraju svjetlost u elektri\u010dnu struju – fotomultiplikatorske elektronske cijevi. Na taj na\u010din je PMT elektronska cijev u osnovi osjetljivi foto senzor ili opto-elektri\u010dni pretvornik. Sam ure\u0111aj PMT Unit Model 6117 pak je izvor napajanja za PMT cijevi koje se onda u kombinaciji sa drugim opti\u010dkim ure\u0111ajima i instrumentima koriste kao detektori slabih izvora svjetlosnog i bliskog UV zra\u010denja. Tako se PMT Unit Model 6117 sa odgovaraju\u0107im PMT elektronskom cijevi mo\u017ee koristi u kombinaciji sa Spektrometrom Optical Spectrum Analyser Model 6000 (6101)<\/a>, koji smo opisali u jednoj na\u0161oj prethodnoj objavi, odnosno u tom slu\u010daju zamjenjuje opti\u010dki senzor sa silicijskom fotodiodom \u010dime se dobiva puno ve\u0107a osjetljivost spektrometra pa se mogu mjeriti slabiji izvori svjetlosti.<\/p>\n U na\u0161oj kolekciji prona\u0161li smo jednu PMT elektronsku cijev kojoj su se izbrisale oznake, no s obzirom na oblik, dimenzije i vidljivu unutarnju konstrukciju posve sigurno se radi o nekoj PMT elektronki tipa 931 (931A ili 931B proizvo\u0111a\u010da Burle ili RCA).<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Na\u0161a PMT elektronka opremljena metalnim oklopom i gumenom za\u0161titom. Karakteristike PMT cijevi mogu se promijeniti pod utjecajem vanjskih magnetskih polja jer iste mogu utjecati\u00a0 na smjer kretanja elektrona, odnosno skretati ih iz fokusiranih putanja izme\u0111u elektroda. Uzemljeni metalni oklop \u0161titi od prodora stranih magnetskih polja u unutra\u0161njost cijevi, a gumena obloga se koristi kod mjerenja tako da sprje\u010dava prodor okolnog vanjskog svjetla te dopu\u0161ta ulazak svijetla samo iz ciljanog izvora.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Svaka PMT sastoji se od anode, katode (fotokatode) i odre\u0111enog broja posebnih elemenata koji se zovu dinode. Fotoni svjetlosti padaju na katodu te iz nje izbijaju elektrone, dakle na katodi nastaje fotoelektri\u010dni efekt pa se stoga ova elektroda naj\u010de\u0161\u0107e naziva fotokatoda. Izbijeni elektroni se ubrzavaju i fokusiraju na prvu dinodu. Elektroni koji udare na prvu dinodu uzrokuju emisiju novih sekundarnih elektrona iz iste. Pove\u0107an broj elektrona iz prve dinode dolazi zatim na drugu dinodu gdje se njihov broj zbog sekundarne emisije dalje dodatano pove\u0107ava i takvo pove\u0107avanje elektronske struje nastavlja se sve do posljednje dinode. Sa posljednje diode elektroni dolaze na anodu i tu su ve\u0107 toliko umno\u017eeni da daju dovoljnu jaku struju za izravno mjerenje.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n PMT elektronka 931 sadr\u017ei devet kru\u017eno raspore\u0111enih dinoda, a otvor za ulaz svjetlosti nalazi se sa strane. Drugi uobi\u010dajeni tip PMT elektronki ima linijski raspore\u0111ene dinode (sli\u010dno kako je nacrtano na na\u0161oj elektri\u010dnoj shemi), a otvor za ulaz svjetlosti nalazi se na vrhu (gornjoj povr\u0161ini valjkastog staklenog ku\u0107i\u0161ta). Osim ovih postoji jo\u0161 desetak razli\u010ditih rasporeda dinoda unutar PMT elektronske cijevi, a tako\u0111er se koristi i na desetke razli\u010ditih materijala od kojih se izra\u0111uju elektrode i samo stakleno tijelo PMT elektronke. Sve ovi elementi utje\u010du na karakteristike PMT cijevi, od spektra valnih duljina za koje su primjenjive, preko vremenskih karakteristika odziva, do linearnosti, efikasnosti, otpornosti na strana magnetska polja, \u0161irine izlaznih impulsa, stabilnosti, vremena zagrijavanja i drugo.<\/p>\n Da bi PMT funkcionirala na svaku elektrodu potrebno je dovesti odgovaraju\u0107i napon, a \u0161to je napon ve\u0107i to \u0107e i poja\u010danje elektronske struje na dinodama biti ve\u0107e. Za PMT 931 dozvoljeni napon izme\u0111u anode i katode je 1250 Vmax, a izme\u0111u pojedinih dinoda 250 Vmax. Prosje\u010dna izlazna struja na anodi iznosi oko 1 mA. Me\u0111utim, kod PMT elektronki mogu\u0107a je pojava struje na anodi i kad nema nikakve pobude sa vanjskim izvorom svjetla. Ta struja naziva se “tamna struja” i mo\u017ee nastati zbog toplinske emisije elektrona iz fotokatode, struje curenja izme\u0111u dinoda, zbog zalutalog visokoenergetskog zra\u010denja, elektronskog \u0161uma i sli\u010dno. Za PMT 931 tamna struja mo\u017ee se pojaviti u ja\u010dini 2-150 nA te je kod preciznih laboratorijskih mjerenja sa PMT cijevima svakako potrebno kompenzirati ovu pojavu.<\/p>\n Napajanje PMT elektronki mogu\u0107e je izvesti na vi\u0161e na\u010dina, istosmjerno, izmjeni\u010dno ili impulsno, preko zasebnih (baterijskih) izvora izme\u0111u elektroda, preko transformatora sa jednakim izvodima na sekundaru za svaku elektrodu, preko VF oscilatora, diodnih umno\u017eiva\u010da napona (Cockcroft-Walton generator) i drugo. Naj\u010de\u0161\u0107i i najjednostavniji na\u010din napajanja PMT elektronki je preko otporni\u010dkog djelitelja napona. Osnovna shema takvog na\u010dina napajanja je prikazana na na\u0161oj slici i zbog jednostavnosti \u010desto se otpornici leme na samom podno\u017eju ili su ve\u0107 integrirani unutar njega. No i napajanja sa djeliteljem napona mogu se izvesti na vi\u0161e na\u010dina: sa uzemljenom anodom, sa uzemljenom katodom, sa napajanjem svih ili samo jednog dijela dinoda, te sa dodanim drugim elementima (kondenzatori, zener-diode, tranzistori), a sve kako bi se postigla ve\u0107a stabilnost napona na svim elektrodama, a time i bolja ulazna osjetljivost, ve\u0107a izlazna linearnost, bolji odnos signal-\u0161um i ve\u0107a otpornost na smetnje.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Prema elektri\u010dnoj shemi koju smo nacrtali na osnovu sklopovlja ugra\u0111enog u na\u0161 ure\u0111aj PMT Unit Model 6117, vidimo da se ovdje koristi poseban na\u010din napajanja PMT elektronke, a to je pomo\u0107u otporni\u010dkog djelitelja napona kojim se napaja samo prvih pet dinoda. Napajanjem samo odre\u0111enog broja dinoda posti\u017ee se smanjenje osjetljivosti same PMT cijevi, koje je u na\u0161em slu\u010daju osim toga dodatno podesivo i regulacijom samog napona napajanja (negativni visoko napon na katodi). Za napajanje se koristi specijalni modul namijenjen za napajanje PMT cijevi tvrtke Hamamatsu oznake C1309-04 i takvi namjenski moduli osiguravaju vrlo stabilno napajanje i time najbolju linearnu karakteristiku PMT cijevi. Ovaj modul je zapravo DC-DC pretvara\u010d sa +15V na -1100V sa mogu\u0107no\u0161\u0107u regulacije izlaznog napona u rasponu -400V do -1100V jednostavnim spajanjem pina za regulaciju preko odgovaraju\u0107eg otpornika na masu. \u00a0Japanska tvrtka Hamamatsu specijalizirala se za proizvodnju raznih opti\u010dkih senzora, detektora, ure\u0111aja i opreme, pa tako proizvodi i PMT cijevi te napajanja za iste. Ovakvim napajanje je dakle postignuta \u017eeljena osjetljivost PMT cijevi za aplikaciju za koju se primjenjuje, no kratkim spajanjem nekoliko posljednjih dinoda u lancu posti\u017ee se tako\u0111er i manja potro\u0161nja struje te bolji odnos signal-\u0161um izlazne struje, iako na \u0161tetu njene karakteristike linearnosti. Prema karakteristikama PMT serije 931 prosje\u010dna potro\u0161nja struje je 1 mA, dok izvor napajanja C1309-04 mo\u017ee dati maksimalnu struju od 0,7 mA. Ne znamo za koju PMT cijev je na\u0161e napajanje dizajnirano, no isto nije dovoljno za napajanje PMT cijevi 931 pod punim kapacitetom ali \u0107e sasvim sigurno bez problema napajati prvih pet dinoda ove cijevi u danom spoju.<\/p>\n Spomenuta linearnost naru\u0161ena kratkim spajanjem zadnje \u010detiri dinode pobolj\u0161ava se spojem zener-diode i kondenzatora umjesto otpornika u prvom stupnju djelitelja napona i dodavanjem kondenzatora otpornicima u posljednjim stupnjevima djelitelja (zadnja dinoda). Stabilan napon za napajanje svih stupnjeva PMT elektronke klju\u010dan je za njezin linearan odziv (pravilno oblikovanje izlaznih impulsa) te se zener-diode mogu koristiti na razli\u010dite na\u010dine u kombinaciji sa otpornicima naponskog djelitelja, a mogu i posve zamijeniti sve otpornike u naponskom djelitelju. Kondenzator se obavezno spaja paralelno zener-diodi kako bi se smanjio \u0161um koji ista generira, a koji je posebno izra\u017een ukoliko kroz zener-diodu ne te\u010de dovoljno velika struja. U na\u0161em slu\u010daju zener-dioda zamjenjuje prvi otpornik u djelitelju i slu\u017ei za sprje\u010davanje debalansa u distribuciji napona na pojedine dinode s obzirom na \u010dinjenicu da se PMT cijev koristi pod razli\u010ditim re\u017eimima napajanja, jer se promjena poja\u010danja vr\u0161i pomo\u0107u promjene napona (kontrola Gain). Kondenzatori dodani otpornicima za posljednje stupnjeve dinoda (koji poja\u010davaju najvi\u0161e elektrona te time tro\u0161e najvi\u0161e od ukupne struje izvora napajanja i na kojima nastaje najve\u0107i pad napona) prazne se u trenucima kad se formira izlazni strujni impuls te nadomje\u0161\u0107uju pad napona izme\u0111u zadnje (zadnjih) dinoda i anode \u010dime se pobolj\u0161ava linearnost izlaznih impulsa.<\/p>\n <\/p>\n Mjerno poja\u010dalo sa operacijskim poja\u010dalom LF 357N.<\/em><\/span><\/p>\n <\/p>\n Elementi mre\u017enog napajanja. Zanimljivo je da mre\u017eni transfromator ima dva odvojena sekundarna namota 15V\/0,2A no iako je potrebno dobiti simetri\u010dni napon \u00b115V, \u0161to bi bilo jednostavno posti\u0107i sa dvostrukim sekundarnim namotima, oba ova namota spojena su paralelno. Time se dobio samo jedan napon od 15V\/0,4A koji se kasnije opet razdvaja na dva ispravljena simetri\u010dna napona 15V (vidi shemu).<\/em><\/span><\/p>\n <\/p>\n Na ovom dijelu vide se otpornici u krugu djelitelja napona za PMT i otpornici za promjenu napona napajanja (kontrola Gain).<\/em> <\/span><\/p>\n Zadnje \u010detiri dinode PMT cijevi kratko su spojene sa izlaznom anodom \u010dime je smanjena osjetljivost i linearnost PMT-a, a s druge strane je smanjena potro\u0161nja struje i pobolj\u0161an odnos signal-\u0161um izlaznih impulsa.<\/span> <\/em><\/p>\n <\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n