闪烁探测器篇(11)_输出脉冲信号分析

PMT的输出是一个电流脉冲，经过PMT的负载电阻RL转变为电压脉冲，如下图所示：

 

                         

图中RL为负载电阻，电路的总电阻R是RL和放大器输入电阻Rin的并联。总电容C是PMT耐高压的隔直耦合电容Cc、分布电容Cs和放大器输入电容Cin之和，即

阳极A产生的电流脉冲I(t)经过RC回路形成电压脉冲，脉冲幅度为：

由此可见，PMT输出的电压脉冲是两个指数下降脉冲的差，一个下降时间常数是RC，由RC回路的充放电时间常数决定(具体推导咱们以后有专门的篇幅讨论)；

另一个是τ，即由闪烁体发光衰减时间常数决定。所以整个电压脉冲的波形取决于RC和τ。

电压脉冲的最大值UMAX和达到最大值的时间TMAX由dU(t)/dt=0给出，可得：

当电路的时间常数RC远大于闪烁体发光衰减时间τ时，近似有：

当电路的时间常数RC等于闪烁体发光衰减时间τ时，近似有：

当电路的时间常数RC远小于闪烁体发光衰减时间τ时，近似有：

从UMAX的值我们可以看出，其最大幅度是与PMT输出的电荷Q0成正比，即输出脉冲的最大幅度与入射粒子在闪烁体中沉积的能量成正比。

从TMAX的值我们可以看出，输出脉冲的上升时间由τ和RC决定。对于确定的闪烁体来说，τ不变，因此输出脉冲的上升时间只与电路时间常数RC有关。

另外，闪烁探测器可以输出正脉冲，也可以输出负脉冲。从阳极输出的是负脉冲，从倍增级（一般是最后第一或第二倍增级）输出的是正脉冲。

 

参考文献：

[1]原子核物理实验方法

[2]粒子探测技术及数据获取

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