Convertisseur haute tension DC PHQ

Description du convertisseur haute tension DC PHQ

Cette gamme de convertisseur haute tension DC PHQ est dédiée aux photomultiplicateurs 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 :

  • 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 PHQ 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 de sortie (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
  • 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

Référence produit PHQ

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 - - -