Description du convertisseur haute tension DC PHQ
Cette gamme de convertisseur haute tension DC PHQ est dédiée aux photomultiplicateurs Hamamatsu et Photonis dans des expériences de physique des particules et de physique des neutrinos à large échelle. Le convertisseur haute tension DC PHQ est conçu sur mesure et sur cahier des charges pour le compte d’instituts tels que le CNRS, le CEA, les centres IN2P3 et les universités, en France et à travers des collaborations internationales.
Le convertisseur haute tension DC PHQ s’adapte parfaitement aux tubes photomultiplicateurs des constructeurs Hamamatsu, EMI, PerkinElmer (ou encore Photonis il y a quelques années).
Caractéristiques générales :
- Adaptation sur mesure au choix du modèle de tube photomultiplicateur.
- Très faible ondulation résiduelle, faible bruit.
- Faible EMI.
- Faible consommation.
- Grande linéarité des tensions dynodes même en régime pulsé.
- Contrôle et monitoring analogique.
- Interface CANbus sérielle en option.
Plusieurs raisons motivent l’alimentation des dynodes au plus proche et le montage du convertisseur haute tension DC très près du tube photomultiplicateur :
- Pas d’utilisation de câble ni de connecteur haute tension entre le PCB haute tension PHQ et la socket du tube photomultiplicateur.
- Les sorties haute tension (anode ou cathode + multiples dynodes) sont sur la même socket PHQ.
- Encombrement et poids réduits.
- Diminution de la consommation d’énergie, réduction d’un facteur de 10 et plus par rapport à une structure de convertisseur haute tension DC standard équipé d’un pont diviseur passif.
- Diminution de la dissipation et meilleur équilibre thermique.
- Limitation sécurisée du courant d’anode e.g cathode et protection du tube PMT.
- Tensions de dynodes plus stables même pour des régimes pulsés élevés.
- Contrôle & monitoring assurés par voies analogiques ou numériques.
- Avec l’option d’interface CANbus, un tube ou un ensemble de tubes photomultiplicateurs peut être contrôlé à distance.
Le convertisseur haute tension DC PHQ se pilote à partir d’un brochage défini par l’utilisateur au moment de l’écriture du cahier des charges. Un certain nombre d’éléments, dont la tension d’alimentation du convertisseur, la stratégie de contrôle – commande, les types de connecteurs et leurs implantations sont à l’appréciation du client lors du développement :
- Choix de la tension d’alimentation de la socket PHQ : + 12 V (45 mA), – 5 V (- 25 mA), + 24 V (25 mA), etc.
- Choix des signaux électroniques à contrôler : consigne tension, lecture courant (PMT + diviseur HT), Inhibit rapide, etc.
- Choix du niveau de tension pour le pilotage analogique (0,25 V … 0,8 V, 0,6 V … 1,3 V, 0 … 5 V, 0 … 3,5 V, etc) et digital (TTL bas ou haut, collecteur ouvert) pour une meilleur compatibilité avec l’électronique de supervision.
Voici un exemple de brochage (Pin) et de signaux de contrôle – commande (Label) :
Pin / Label
Connecteur X1
- X1.1 Vset : consigne de tension de sortie HV (exemple 0 … 7,5 V à 0 … 3000 V).
- X1.2 Vmon : monitoring de tension de sortie HV (exemple 0 … 3000 V à 0 … 7,5 V).
- X1.3 Imon : monitoring de courant, c’est l’intégrale du courant de PMT + courant du diviseur de tension (exemple 0 … 200 µA à 0 … 7,5 V).
- X1.4 GND : common ground.
- X1.5 HVstat : feedback sur l’état de la haute tension, active ou interrompue (exemple collecteur ouvert Low = HV-off).
- X1.6 + 24 V : tension d’alimentation générale de la socket PHQ.
Connecteur X2
- X2.1 HV-off : contrôle actif On / Off de la tension d’alimentation du photomultiplicateur (exemple Low = HV-off, High or n.c = HV-on). La tension augmente avec une rampe de 20 V / ms typ, autre rampe possible.
- X2.2 – 9 V : circuit d’alimentation de l’étage de cathode.
- X2.3 GND : common ground.
Documentation
Spécifications du convertisseur haute tension DC PHQ
- Convertisseur haute tension DC PHQ
- Dédié sur mesure au tube photomultiplicateur
- Technologie à résonance brevetée
- Polarité positive (+) ou négative (-), fixée en usine
- Haute tension jusqu’à 3000 V
- Ondulation résiduelle et bruit (< 10 mV crête à crête)
- Stabilité en régulation de charge (< 1*10-4)
- Coefficient de température (< 5*10-5)
- Dissipation de puissance de 60 mW à 1 W selon modèle
- Contrôle et monitoring de tension
- Monitoring de courant
- Fonction On / Off par niveau haut et bas
- Socket PCB ouverte
Type |
PM |
Dynode |
Tension de cathode |
Dissipation (W) |
Stabilité |
Coéfficient de température |
Ondulation et bruit |
PHQ 1307 | Hamamatsu R1307 | 8 | 0 à 1,5 kV | 0,6 | < 10 exp(-4)*Vout | < 5.10 exp(-5) / °C | < 10 mV crete à crete |
PHQ 1450 | Hamamatsu R1450 | 10 | 0 à 1,8 kV | 0,8 | - | - | - | PHQ 2020 | Photonis XP2020 | 14 | 0 à 3 kV | 1 | - | - | - | PHQ 2059 | Hamamatsu R2059 | 12 | 0 à 3 kV | 0,8 | - | - | - | PHQ 20Y0 | Photonis XP20Y0 | 8 | 0 à 1,6 kV | 0,06 | - | - | - | PHQ 2312B | Photonis XP2312B | 14 | 0 à 2,5 kV | 0,8 | - | - | - | PHQ 2982 | Photonis XP2982 | 11 | 0 à 2 kV | 0,5 | - | - | - | PHQ 3550 | Hamamatsu R3550 | 10 | 0 à 2 kV | 0,15 | - | - | - | PHQ 329-02 | Hamamatsu R329-02 | 12 | 0 à 2,4 kV | 0,5 | - | - | - | PHQ 4177B | Hamamatsu R4177B | 10 | 0 à 1,5 kV | 0,4 | - | - | - | PHQ 7081-10 | Hamamatsu R7081 | 10 | à à 2 kV | 0,15 | - | - | - | PHQ 7081-14 | Hamamatsu R7081-20 | 14 | 0 à 2,3 kV | 0,3 | - | - | - | PHQ 2960 | Photonis XP2960 | 8 | 0 à 1,6 kV | 0,4 | - | - | - | PHQ 5600T | Hamamatsu R7400P/U | 8 | 0 à 1 kV | 0,3 | - | - | - | PHQ 5912-10 | Hamamatsu R5912 | 10 | 0 à 2 kV | 0,12 | - | - | - | PHQ 5912-14 | Hamamatsu R5912-02 | 14 | 0 à 2,1 kV | 0,14 | - | - | - | PHQ 7525 | Hamamatsu R7525 | 8 | 0 à 1,6 kV | 0,4 | - | - | - | PHQ 9266 | EMI 9266 | 10 | 0 à 1 kV | 0,1 | - | - | - | PHQ CHV30 | Perkin Elmer Channel PMT | - | 0 à 3 kV | 0,75 | - | - | - |