闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

PMT的输出是一个电流脉冲,经过PMT的负载电阻RL转变为电压脉冲,如下图所示:

 

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

                         

图中RL为负载电阻,电路的总电阻R是RL和放大器输入电阻Rin的并联。总电容C是PMT耐高压的隔直耦合电容Cc、分布电容Cs和放大器输入电容Cin之和,即

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

阳极A产生的电流脉冲I(t)经过RC回路形成电压脉冲,脉冲幅度为:

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

由此可见,PMT输出的电压脉冲是两个指数下降脉冲的差,一个下降时间常数是RC,由RC回路的充放电时间常数决定(具体推导咱们以后有专门的篇幅讨论);

另一个是τ,即由闪烁体发光衰减时间常数决定。所以整个电压脉冲的波形取决于RC和τ。

电压脉冲的最大值UMAX和达到最大值的时间TMAX由dU(t)/dt=0给出,可得:

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

当电路的时间常数RC远大于闪烁体发光衰减时间τ时,近似有:

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

当电路的时间常数RC等于闪烁体发光衰减时间τ时,近似有:

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

当电路的时间常数RC远小于闪烁体发光衰减时间τ时,近似有:

闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

从UMAX的值我们可以看出,其最大幅度是与PMT输出的电荷Q0成正比,即输出脉冲的最大幅度与入射粒子在闪烁体中沉积的能量成正比。

从TMAX的值我们可以看出,输出脉冲的上升时间由τ和RC决定。对于确定的闪烁体来说,τ不变,因此输出脉冲的上升时间只与电路时间常数RC有关。

另外,闪烁探测器可以输出正脉冲,也可以输出负脉冲。从阳极输出的是负脉冲,从倍增级(一般是最后第一或第二倍增级)输出的是正脉冲。

 

参考文献:

[1]原子核物理实验方法

[2]粒子探测技术及数据获取

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