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:

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；

硅PIN探头需要正的高电压（+HV）输入，而产生负的输出脉冲；

硅漂移探头则需要负高压（-HV）输入，并产生正输出脉冲；

确保不同探头的高压输入极性符合上述要求；

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%。

图2. PA-210/230前端放大器接线图

注意：

1. 硅PIN探头需要正高压(+HV)；硅漂移探头需要负高压(-HV)；

2. 1毫米-10口接头：DIGIKEY部件号：HFE10F-ND；DIGIKEY部件号：WM5703-ND；

3. 1毫米-6英寸排线：DIGIKEY部件号：HF190U-06-ND；DIGIKEY部件号：WM10054-ND；

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160μA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）

  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）。

图4. 温度控制电路范例

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

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