Caratteristiche temporali impulso
0.3<tr<20ns
0.5<tD<50ns
MCP
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1
Spread nel tempo di transito-Risoluzione temporale
•Electron transit time
(typically 10-80 ns) MCP: 0.53 ns
• Transit time spread (TTS) :
MCP ≈ 100 ps
Dipende da geometria e da tensione alimentazione
•Photocathode size
• Photocathode- first dynode geometry
• Overall dynode geometry
• Ratings ( Voltage)
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TTS importante in
esperimenti dove si
deve determinare
la distribuzione dei
tempi di arrivo
degli impulsi
all’anodo: MISURE
DI VITA MEDIA
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Tecniche di rivelazione
•Integrazione- Misura corrente media
• Fotoconteggio
RUMORE____FONDO
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Sorgenti di rumore per un PM
•Shot noise del segnale da rivelare
•Shot noise della luce di fondo
•Shot noise del segnale di fondo: Emissione termoionica
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Raffreddare il catodo
J = AT e
2
Wth
!
KT
Catodo con bassa Wth_ sensibile IR alto noise
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La corrente di
buio dipende dalla
tensione di
alimentazione
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Due contributi alla corrente di buio
1)
TE catodo
2)
TE dinodi
Emiss.
dinodi
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Impulsi di ampiezza indistinguibile dal segnale
“buono”
Impulsi di ampiezza minore
Emiss.
catodo
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From specs : cathode 51 mm
Maximum average anode current: 100 µA
Anode dark current: 20 nA
Pulse duration: 5 ns
Max counts: 108-109cps
Dark counts: 104-105 cps
Reducing cathode size dark current decreases
(magnetic lens)
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Range dinamico e linearità
Ratings: max average current
Max linearity
Per sfruttare al meglio queste caratteristiche
il partitore di tensione deve essere opportuno
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Voltage divider
CW
Pulsed
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CW
R partitore dipende da Imax<< Ip
Ad es, Imax=.01Ip: altrimenti perdo linearità
Imax dipende da ratings PM
Pulsed
Ipeak alta ( specificata da ratings): si deve aumentare V ultimi
dinodi per eliminare carica spaziale.
Condensatori per fornire carica:
C >
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I tp
!V dinodo
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Effetto di un campo magnetico
µ-metal shield
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Tecnica di fotoconteggio
Segnale elvato: si misura corrente
Rivelazione di singoli impulsi
all’anodo
Det
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Amp Disc
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Count
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CW photon counting
•Max rate conteggio dipende da PM+ elettronica
•Limite superiore νmax≈qualche centinaio MHz
•Problemi a frequenze troppo elevate: non si
separano singoli fotoelettroni e corrente media
troppo alta. Perdita linearità
νmax≈1/tw
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La discriminazione dei singoli impulsi
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Amplificatore: BW 300 MHz-1GHz
Discriminatore leading edge: BW >300MHz
Soglia minima 10-20 mV
Leading Edge Discriminator
t t
1
200
2
Walk= t -t
0
2
Hp: Tutti gli impulsi hanno
lo stesso profilo temporale
ma ampiezza diversa
1
-200
V
-400
-600
-800
-1000
-1200
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0
100
200
300
Time (ps)
400
500
Walk: jitter nel tempo di
discriminazione. Si perde
informazione sul timing impulso
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Discriminatore a frazione costante CFD
Before the discrimination
1200
1000
1000
800
800
600
400
400
V
V
600
-V(t-!)
200
200
0
0
-200
-400
Zero crossing
-200
fV(t)
0
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100
200 300 400
Time (ps)
500
600
-400
0
100
200 300 400
Time (ps)
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500
600
20
Schema a blocchi
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Contatore
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Vantaggi e svantaggi PC
Vantaggi
•Elevato range dinamico
•Alta linearità
•Basso fondo
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Svantaggi
•Elettronica veloce
•Misure “lunghe”
•Rivelatori con alto guadagno
•Alta stabilita’ termica
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