[发明专利]一种基于MPPC增益可数字化调整的光子计数装置

摘要

本发明公开了一种基于MPPC增益可数字化调整的光子计数装置。所述装置由高压产生电路、MPPC、I‑V转换电路、二级输出增益调整电路、温度采集电路、制冷片驱动电路和半导体制冷片组成，其中，所述高压产生电路和所述二级输出增益调整电路使用I2C总线与外部控制器相连，通过控制器设置光子计数器的输出增益与内部高压输出值。所述装置能够对光子计数器的增益实施数字化设置，对MPPC的工作电压实施数字化调整，对MPPC的工作环境实施恒温控制，实现用同一台设备测定具有不同光强的多种被测物质的目的。

主权项

一种基于MPPC增益可数字化调整的光子计数装置，其特征在于：所述装置由高压产生电路、MPPC、I‑V转换电路、二级输出增益调整电路、温度采集电路、制冷片驱动电路和半导体制冷片组成，其中，所述高压产生电路和所述二级输出增益调整电路使用I2C总线与外部控制器相连，通过控制器设置光子计数装置的输出增益与内部高压输出值；所述高压产生电路的输入端连接外部低压输入，输出端连接所述MPPC的输入端；所述MPPC的输出端和所述I‑V转换电路的输入端连接；所述I‑V转换电路的输出端与所述二级输出增益调整电路连接；所述二级输出增益调整电路的输出端和外部控制器的电压采样电路相连接；所述温度采集电路的输出端与所述制冷片驱动电路相连接，所述制冷片驱动电路的输出端和所述半导体制冷片连接；运算放大器U1被用作MPPC的I‑V转换电路；电阻R3和R4给运算放大器U1提供一个合理的偏置电压，电阻R3确定第一级放大倍数，电容C1用来匹配使用带宽，运算放大器U1的放大倍数为固定值；运算放大器U2用作所述二级输出增益调整电路，此电路的运算放大比例由一个具有I2C接口的数控电位器U14产生的阻值确定，使用外部控制器通过总线设置运算放大器U2的放大倍数，进而确定运算放大器U2的增益；所述运算放大器U1的反相输入端和输出端之间并联有电阻R2，所述电阻R2上并联有电容C1，所述运算放大器U1的反相输入端通过MPPC与75V的VDD连接；所述运算放大器U1的同相输入端连接有电阻R3、R4，所述电阻R3的另一端与VDD连接，所述电阻R4的另一端接地；所述运算放大器U1的输出端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，所述运算放大器U2的反相输入端和输出端之间并联有电阻R5，所述电阻R5上并联有数控电位器U14，所述运算放大器U2的同相输入端接地，输出端与电阻R6串联；在所述高压产生电路中，U9是提供MPPC高压的电荷泵，此电荷泵通过反馈电压对输出电压进行调整，在设置反馈电压的电路中增加一个可数字化调整的电位器U11，通过调节电位器U11改变输入至U9的反馈电压，最终确定输出的高压值；在光子计数器装置的温度采集电路中使用一个具有I2C接口的温度传感器，通过I2C总线设置好需要的温度点，当环境温度超过或低于设置的温度区间时，所述温度传感器输出警告信号，通过警告信号控制半导体制冷片驱动电路改变环境温度，使温度稳定到设定点。