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光子计数模块中的过光亮检测线的作用

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许多客户在使用光子计数探头模块时,比如常见的H10682和H12386模块,常常看到线缆输出的地方,有一根蓝色的输出线缆,有不少的客户疑惑,这根蓝色线缆是干什么的,有什么作用呢?


以H10682为例,H10682的输出线缆如下图所示:



其中输出的线缆一共有4根,其中最粗的那根为信号输出线缆,是一根同轴线缆,然后红色和黑色的,是模块的供电线缆,最后那根蓝色的线缆,滨松定义的名称是过光亮检测线,主要是用于检测光子计数探头有没有超过规定的计数率。如果超过了规定的计数率,他会输出一个+4 V的电压,提示模块现在的计数率已经超过了最大计数率,如下图所示:



但是,在实际的使用中,用户常常忽略这根线,感觉这根线没有什么用处,在实际操作中直接剪掉或者是不接入后续的信号采集系统中。



首先,这根蓝色线的一个重要作用就是提示有没有输出假信号。我们先来复习一下光子计数探头的工作原理,单光子通过光电倍增管实现检测,然后输出一个小的电流脉冲信号,通过后面的放大器进行放大,然后通过鉴别器进行鉴别,最后通过脉冲整形,整理成标准的TTL信号输出。那在这个过程中,由于光电倍增管的信号通过了后面的光子计数电路的处理,所以会存在一个时间,称之为脉冲分辨时间。


脉冲分辨时间可以理解为,两个或多个光子到达的先后时间差大于这个脉冲分辨时间,是可以输出两个或多个逻辑信号的,但是如果两个或多个光子到达的先后时间差小于这个脉冲分辨时间,那么是做不了分辨的,只能输出一个逻辑信号。H10682模块的脉冲分辨时间为20 ns。所以,如果在20 ns之内,如果出现连续的光子信号,那么光子计数探头是探测不到的。所以,如果现在检测的光子个数超过H10682的最高计数值时,可能就会出现连续的光子信号,导致光子探头的计数值下降。这根蓝色线就可以提示,有没有出现假的信号值





其次,在一些使用场合中,可能会出现光子数暴增或者出现漏光的情况,这些情况都会导致光电倍增管的损坏。所以这根线也有助于在检测中提示有没有出现过曝光或者漏光的情形,用于保护光电倍增管。 那这根线的一般使用可以参考以下的三种方式:



1. 直接采集输出信号,显示在采集软件中,提示过光亮操作。数字采集卡可以采集0~10 V的电压;

2. 连接蜂鸣器,由于输出的是电压,我们可以连接一个蜂鸣器,在检测到过光亮时,驱动蜂鸣器工作,提示过光亮操作,蜂鸣器工作电压一般在3~12 V;

3. 连接光源,我们可以直接连接在光路中,驱动光源,在检测过光亮时,发光提示。


以上的方法均可,如果有其他的采集方案,客户可与技术工程师交流后,自行尝试。


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