HPGe辐射探测器电子设备

ORTEC辐射探测器具有多种电子设计特性,提高了性能和安全性。这些特性包括:
  • 前端电子设备 +


    前端电子设备包括输入场效应晶体管(FET)和电荷灵敏前置放大器的反馈元件。反馈元件包括电容器和电阻器(无源反馈)或晶体管(有源反馈)。具有有源反馈的前置放大器,如晶体管复位前置放大器(TRP),用于实现超高计数率应用。

    如果探测器温度开始上升,位于低温真空外壳中的温度传感元件将自动关闭HV电源。前端电子设备封装在低温冷却外壳中,以最大限度地减少电子噪声。输入FET和反馈元件在~120 K下都具有最佳的噪声特性。

    图片:探测器和低温冷却锗辐射探测器中前置放大器“前端”的简化电子图。反馈元件可以是电阻器或电子开关,每当达到给定的阈值电压时,该电子开关就将FET栅极电压重置为零。
    Simplified Electronic Diagram showing detector and front end of preamplifier in a cryogenically cooled germanium detector.
  • 前置放大器 +


    除前端电子设备外,密封的HV滤波器和电荷灵敏的混合前置放大器电路都是位于PopTop封装内辐射探测器组件的后面。它们位于真空室外,处于室温下。

    Exploded View of ORTEC PopTop Radiation Detector Capsule

    HV滤波器的长时间常数可确保将电压逐渐施加到辐射探测器上。这可以保护FET免受电压尖峰的影响。冷态时,ORTEC的任何新型HPGe辐射探测器都可以接通全偏置电压,而不会有损坏FET的风险。

    关于辐射探测器前置放大器的一些额外说明:所有前置放大器都为“电荷灵敏”型,都具有低温冷却的“前端”,以实现最低的电子噪声和出色的能量分辨率。使用了三种不同的反馈机制:br />
    1. 最简单和最常见的是“电阻反馈”(参见前端电子设备)。在这种情况下,反馈电路包含并联的电阻器和电容器。
    2. 对于高计数率(>75 kcps)下的同轴辐射探测器,反馈电路用结型晶体管取代反馈电阻,当输入FET栅极电压超过某一阈值电压时,将接通结型晶体管。这将输入FET栅极电压重置为零。这种类型的前置放大器称为晶体管复位前置放大器(TRP)。
    3. 对于小型辐射探测器,电子设备的最佳分辨率低于50 keV,反馈电路包含一个LED,它通过类似于TRP的机制使用光(非电子开关)将输入FET栅极的电压重置为零。这种前置放大器[可通过特殊订单订购的脉冲光学反馈(POF)]可实现超低噪声性能,因为反馈电阻无穷大(与电阻反馈相反),并且输入FET栅极上的电容不会因结型晶体管(与TRP一样)的集电极对地电容的增加而增加。高反馈电阻和低电容是降低噪声性能的关键。

    A250系列ORTEC电阻反馈前置放大器仅需1瓦功率。这使得前置放大器非常适用于要求苛刻的便携式应用(如安全保障)。晶体管复位前置放大器(“附加”选件)需要约1.8瓦的功率。

    辐射探测器中前置放大器的能量率。

    前置放大器类型

    探测器类型

    最高能量率(MeV -1

    电阻反馈

    GEMGMX
    GLP (25
    3236 mm)
    GLP (6
    1016 mm)

    145,000
    4,000
    2,200

    晶体管复位(-PL选件)

    GEMGMX

    1,000,000

    脉冲光学反馈(特殊订单POF选件)

    GLP (61016 mm)

    4,000

  • 自动高压关闭 +


    如果系统在偏压开启的情况下预热,则自动HV关闭功能可保护输入FET和关键辐射探测器表面。ORTEC使用安装座上的热敏电阻而不是辐射探测器元件本身来感测预热的开始。
  • 电缆包 +


    除非在订购时另行指定,否则每个ORTEC辐射探测器都配有带单独直插式连接器的3英尺长电缆束:

    • 信号输出93-ΩBNC
    • 定时输出93-ΩBNC
    • 测试输入93-ΩBNC
    • 高压输入75-Ω公头
    • 前置放大器电源9针D母头

    提供各导线的10英尺长配套电缆包,用于连接到支持电子系统。

  • SMART-1和SMART-INTERFACE智能探测器 +


    SMART-1是GEM、GMX、GLP、SGD和Profile系列辐射探测器的选件。该选件将微处理器控制的模块与辐射探测器组件集成在一起。该模块通过MCA的RS-232链路控制,为辐射探测器元件提供HV偏压,并提供以下辐射探测器功能的状态信息:

    • 前置放大器±12、±24 V
    • 探测器元件温度
    • 探测器高压开/关/设置/读取
    • 探测器过载状态
    • 探测器关闭状态
    • 探测器序列号(只读)
    • 探测器验证码(读/写)