PA-210/230 型前端放大器(配套 AMPTEK 公司产 X 射线探头使用)

 

[注意]: 若已经配套使用 AMPTEK 公司产 DP5 型数字脉冲处理及多道分析模块和相应的 PC5 电源模块,则无需阅读本说明文档，因为 DP5/PC5 模块中已经考虑了供电，接口以及接地等 下面讨论的问题，这也是配套使用 DP5/PC5 模块的优势。

 

AXR/PA-210 或 AXR/PA-230 型前端放大器专门为 X 射线仪器设备领域的 OEM（代工 生产）厂商，研究所或实验室量身定制，可以和任何 AMPTEK 公司生产的 X 射线探测器探 头配套使用（Si-PIN，SDD，CdTe），并提供了多种配置和封装以方便实际应用（见实物图 1, 5, 7, 9, 10, 11, 13）。
客户可以自行设计热沉和封装，或直接购买下图所示的外壳（图 1）。另外客户还需要 自行提供外接电源，成形放大器（shaping amplifier），多道分析器（或者数字信号处理器） 以及和与电脑主机间的通讯模块。

 

图 1. AMPTEK-X 射线探头（AXR Detector），PA-210/230 前端放大器（Preamplifier）及相应封装(Housing)

 

PA-210/230 模块对应电路接口说明

 

[注意]:
1. PA-210 和 PA-230 型前端放大器（前放）中均适用下面的电路图和接口配置；

2. 硅 PIN 探头需要正的高电压（+HV）输入，而产生负的输出脉冲；

3. 硅漂移探头则需要负高压（-HV）输入，并产生正输出脉冲；
4. 确保不同探头的高压输入极性符合上述要求；
5. 十口电连接器上不是两面均有金属导体，在连接软排线时需要注意排线和连接器的导电 面的对应连接。

 

十口电连接器接口表

PIN 1	热电制冷器返回路	最好在制冷器电源处接地
PIN 2	热电制冷器电源输入	电流最大需 350mA，电压最大需 3.5V， 噪声峰峰值需<0.1V
PIN 3	前放+5V 直流输入	直流电压需+5V，电流需 15mA，噪声峰峰值需<50mV
PIN 4	前放-5V 直流输入	直流电压需-5V，电流需 15mA，噪声峰峰值需<50mV
PIN 5	地线（信号返回路）	连接到信号返回路（处理器/成形放大器地线）
PIN 6	信号输出	连接到成形放大器或数字信号处理器输入端
PIN 7	温度监控信号	测温二极管输出（见图 3）
PIN 8	地线	接到外壳地
PIN 9	未使用	未使用
PIN 10	高压输入	硅 PIN（正高压）：+100~+200V@1μA(因探头类型而异)， 稳压：电压变化需要<0.1%; 硅漂移（负高压）：-90~-260V@25μA(因探头类型而异)， 稳压：电压变化需要<0.1%。

 

 

注意：	1 毫米-10 口接头	1 毫米-6 英寸排线
硅 PIN 探头需要正高压(+HV)	DIGIKEY 部件号：HFE10F-ND；	DIGIKEY 部件号：HF190U-06-ND；
硅漂移探头需要负高压(-HV)	DIGIKEY 部件号：WM5703-ND；	DIGIKEY 部件号：WM10054-ND；

图 2. PA-210/230 前端放大器接线图

 

测温二极管和热电制冷器控制

利用接口 3 和 7 之间的电阻（R19）控制测温二极管上所需电流：
1. R19 电阻为 27.4k 欧姆，置于 PA210/230 模块电路板上或者单独外加均可，用以保持 160
μA 的二极管供电。该电流下二极管上读出的电压（mV）和温度（℃）的关系见图 3。

2. 前端放大器直接连接到 DP5/PC5 模块时无需电阻，因该模块可独立为二极管供电并在配
套软件中直接给出温度值（K）。

3. 客户需要利用温度传感器实现对热电制冷器的闭路反馈控制，而不仅是读取当前探头温 度。热电制冷器能维持的最大温差为 85℃。OEM 厂商至少应设定和控制探头温度为 230K （-43℃），这样能保证环境温度需求上 10 到 15℃的余量，即设备和室温上升 10 到 15℃ 的情况下探头温度仍能保持在 230K，此时相应的环境温度为 30 到 35℃。若设备必须在 更热的条件下使用时，需提高探测器设定温度以保证制冷器的稳定性。

 

图 3. 测温二极管校准曲线（I=160μA）

 

温度控制电路范例

下图（图 4）为温度控制电路范例，对应测温二极管上电流为 160μA，这时即可使用图 3 中的校准曲线。若该电路用于控制 PA210/PA230 前放模块，则不要在 PA210/230 上安装 R19， 因为此时电流通过该电路中的电阻 R1 来设定。另外需要将 PA210/PA230 前放模块上的端口 7 连接到该电路的输入端（如下图所示）。

 

 

 

PA-210（.stp 机械图）

 

图 5. PA-210 型前端放大器，直径 18mm，长 40mm

 

图 6. PA-210 型前端放大器尺寸

 

图 7. PA-210 型前端放大器外壳

 

该外壳可以保证探头，前端放大器的屏蔽，并提供良好的热沉以及通用的安装孔，这样客户直接订购 后可以节省封装设计的时间和经费。

 

图 8. PA-210 型前端放大器及外壳的机械尺寸图

 

PA-230（.stp 机械图）

图 9. PA-230 型可弯曲前端放大器和配套探头，热沉及安装孔

图 10. PA-230 型可弯曲前端放大器和配套探头及热沉

图 11. PA-230 型可弯曲前端放大器和配套探头，热沉及安装孔（图 9 另一视角）

 

图12. PA-230 型前端放大器机械尺寸

图 13. PA-230 型前端放大器外壳 该外壳可以保证探头，前端放大器的屏蔽，并提供良好的热沉以及通用的安装孔，这样客户直接订购 后可以节省用于封装设计的时间和经费。

 

图 14. PA-230 型前端放大器及外壳的机械尺寸图