Forum

Guten Morgen!

gleich vorab ich bin Chemikerin und ein völliger Elektronik-Laie.

Bei unserer Arbeit ist ein Messgerät kaputt gegangen, was von ehemaligen Kollegen aufgebaut wurde.
Nun soll ich mich damit beschäftigen, was passiert ist, und wenn möglich natürlich reparieren.
Es ist ein Photomultiplier mit einem Sockel, der im u.a. den vom Photomultiplier ausgegebenen Strom verstärkt.
Im Datenblatt des Sockels steht, "Maximum Input Signal Current" DC 33 µA. Das lese ich so, dass der Amplifier im Sockel max. 33 µA vom Detektor, d.h. Photomultiplier verträgt.
Ich habe den Verdacht, dass der Detektor (aus welchen Gründen auch immer) evtl. zu viel Strom an den Amplifier geliefert hat. Was könnte da passieren? Ist evtl. dadurch der Sockel kaputt gegangen?

Vielen Dank für Antworten! Wenn das zu missverständlich, anfängerhaft beschrieben ist, fragen Sie bitte gerne nach! Ich versuche präziser zu werden!!

Vielen, vielen Dank nochmals
Daniela

Ich verstehe den Begriff "Sockel" an dieser Stelle nicht. Für mich ist ein Sockel irgendeine Fassung etc. wo man was einstecken kann.

zum 2.: Erhöhter Strom deutet auf eine erhöhte Spannung und bei nur 33uA max. Eingangsstrom kann eine statische Aufladung der Peripherie schon einen Schaden verursachen.

Hallo Daniela,

» gleich vorab ich bin Chemikerin und ein völliger Elektronik-Laie.

Okay, mal sehen, wie die andern und ich Dir vielleicht helfen können.

» Bei unserer Arbeit ist ein Messgerät kaputt gegangen, was von ehemaligen
» Kollegen aufgebaut wurde.
» Nun soll ich mich damit beschäftigen, was passiert ist, und wenn möglich
» natürlich reparieren.

Eine echte Herausforderung...

» Es ist ein Photomultiplier mit einem Sockel, der im u.a. den vom
» Photomultiplier ausgegebenen Strom verstärkt.
» Im Datenblatt des Sockels steht, "Maximum Input Signal Current" DC 33 µA.
» Das lese ich so, dass der Amplifier im Sockel max. 33 µA vom Detektor,
» d.h. Photomultiplier verträgt.

Der Verstärker ist gleich im Sockel des Multipliers integriert, weil das Ganze eine hochempfindliche, sprich auch hochohmige, Angelegenheit ist.


» Ich habe den Verdacht, dass der Detektor (aus welchen Gründen auch immer)
» evtl. zu viel Strom an den Amplifier geliefert hat. Was könnte da
» passieren? Ist evtl. dadurch der Sockel kaputt gegangen?

Nicht der Sockel aber die Eingangsverstaerkerstufe im Sockel.

Hast Du zu diesem Verstärker eine Doku? Dann scanne mal die Verstärkerschaltung und hänge sie hier rein. Dann ist vielleicht eine Analyse am ehesten möglich.

Es stellt sich aber auch noch die Frage, kann man diesen Sockel ueberhaupt vernuenftig öffnen oder ist der Verstaerker dort drin vielleicht sogar vergossen. Dann nämlich kannst Du Dir die ganze Mühe ersparen.

» Vielen Dank für Antworten! Wenn das zu missverständlich, anfängerhaft
» beschrieben ist, fragen Sie bitte gerne nach! Ich versuche präziser zu
» werden!!

Ist schon okay.

Du kennst aber das Funktionsprinzip des Sekudärelektronenvervielfacher?:
http://de.wikipedia.org/wiki/Photomultiplier

PS.: Ich habe evtl. erst wieder am Abend Zeit im ELKO-Forum einzuloggen...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

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» Im Datenblatt des Sockels steht, "Maximum Input Signal Current" DC 33 µA.
» Das lese ich so, dass der Amplifier im Sockel max. 33 µA vom Detektor,
» d.h. Photomultiplier verträgt.
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» passieren? Ist evtl. dadurch der Sockel kaputt gegangen?
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» Vielen, vielen Dank nochmals
» Daniela

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Hallo Daniela,

Im Prinzip ist das so eine ähnliche Schaltung:




Es kann sein, dass da irgendwo an der Widerstandsdekade eine offene Lötstelle ist. Bzw. einer der Widerstände hat einen Defekt.

Achtung, da ist mit extremer Hochspannung zu arbeiten.

Wenn im eingeschalteten Zustand gemessen werden muss, brauchst eine entsprechende "Hochspannungs"-Messspitze, damit kein Personen- oder Messgeräteschaden passiert.

Solche Messspitzen haben einen Spanungsteiler eingebaut, damit mit einem herkömlichen Messgerät eine höhere als 1000Volt gemessen werden kann.

Grüße
Gerald

--
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» » Es ist ein Photomultiplier mit einem Sockel, der im u.a. den vom
» » Photomultiplier ausgegebenen Strom verstärkt.
» » Im Datenblatt des Sockels steht, "Maximum Input Signal Current" DC 33
» µA.
» » Das lese ich so, dass der Amplifier im Sockel max. 33 µA vom Detektor,
» » d.h. Photomultiplier verträgt.
» » Ich habe den Verdacht, dass der Detektor (aus welchen Gründen auch
» immer)
» » evtl. zu viel Strom an den Amplifier geliefert hat. Was könnte da
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» Hallo Daniela,
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» Im Prinzip ist das so eine ähnliche Schaltung:
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» Es kann sein, dass da irgendwo an der Widerstandsdekade eine offene
» Lötstelle ist. Bzw. einer der Widerstände hat einen Defekt.
»
» Achtung, da ist mit extremer Hochspannung zu arbeiten.
»
» Wenn im eingeschalteten Zustand gemessen werden muss, brauchst eine
» entsprechende "Hochspannungs"-Messspitze, damit kein Personen- oder
» Messgeräteschaden passiert.
»
» Solche Messspitzen haben einen Spanungsteiler eingebaut, damit mit einem
» herkömlichen Messgerät eine höhere als 1000Volt gemessen werden kann.
»
» Grüße
» Gerald

Nun, Daniela meint zwar, das der Verstärker nach
dem Multiplier defekt ist, aber das muss bei Ihren
begrenzten elektronischen Kenntnissen ja nicht
stimmen. Auf jeden Fall sollte man als erstes
wirlich die Multiplierschaltung überprüfen. Ich
würde aber Daniela wirklich empfehlen, sich da Hilfe
aus einer Nachbarfakultät zu holen, da die Arbeit
an Hochspannung ziemlich gefährlich ist. Wenn der
Selbstbau damals auch nicht ganz korrekt ablief,
ist es z.B. gut möglich, das da keine für Hoch-
spannung geeignete Widerstände verwendet wurden.
Das merkt man u.U. dann erst nach Jahren.
Gruss
Harald

» » » Guten Morgen!
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» » » Nun soll ich mich damit beschäftigen, was passiert ist, und wenn
» » möglich
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» » » Es ist ein Photomultiplier mit einem Sockel, der im u.a. den vom
» » » Photomultiplier ausgegebenen Strom verstärkt.
» » » Im Datenblatt des Sockels steht, "Maximum Input Signal Current" DC 33
» » µA.
» » » Das lese ich so, dass der Amplifier im Sockel max. 33 µA vom
» Detektor,
» » » d.h. Photomultiplier verträgt.
» » » Ich habe den Verdacht, dass der Detektor (aus welchen Gründen auch
» » immer)
» » » evtl. zu viel Strom an den Amplifier geliefert hat. Was könnte da
» » » passieren? Ist evtl. dadurch der Sockel kaputt gegangen?
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» » Im Prinzip ist das so eine ähnliche Schaltung:
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» » Es kann sein, dass da irgendwo an der Widerstandsdekade eine offene
» » Lötstelle ist. Bzw. einer der Widerstände hat einen Defekt.
» »
» » Achtung, da ist mit extremer Hochspannung zu arbeiten.
» »
» » Wenn im eingeschalteten Zustand gemessen werden muss, brauchst eine
» » entsprechende "Hochspannungs"-Messspitze, damit kein Personen- oder
» » Messgeräteschaden passiert.
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» » Solche Messspitzen haben einen Spanungsteiler eingebaut, damit mit
» einem
» » herkömlichen Messgerät eine höhere als 1000Volt gemessen werden kann.
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» » Grüße
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» Nun, Daniela meint zwar, das der Verstärker nach
» dem Multiplier defekt ist, aber das muss bei Ihren
» begrenzten elektronischen Kenntnissen ja nicht
» stimmen. Auf jeden Fall sollte man als erstes
» wirlich die Multiplierschaltung überprüfen. Ich
» würde aber Daniela wirklich empfehlen, sich da Hilfe
» aus einer Nachbarfakultät zu holen, da die Arbeit
» an Hochspannung ziemlich gefährlich ist. Wenn der
» Selbstbau damals auch nicht ganz korrekt ablief,
» ist es z.B. gut möglich, das da keine für Hoch-
» spannung geeignete Widerstände verwendet wurden.
» Das merkt man u.U. dann erst nach Jahren.
» Gruss
» Harald

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Da denke ich ähnlich. War auch vorher mein Nebengedanke, daher die Erklärung mit der Messspitze, bzw. hatte Thomas schon vom Koppel-Verstärker gesprochen.

Ich habe so eine Box noch in meinem "Museum". Glaube ich mal???

Wenn ich nicht falsch liege, denke ich, dass bei der hohen Spannung irgendwann
durch Alterung eine Auflösungserscheinung der Lötstellen bzw. der Bauteile passiert.

Eine Gleichspannung, dazu noch sehr hoch, erzeugt doch an den Übergängen der verschiedenen Materialien ein "Galvanisches Element". Klar Luftfeuchtigkeit unterstützt mit seiner sauren "Salatmarinade".
- Eine Lötstelle wird brüchig, ein Widerstand verändert seinen Wert, weil er "Materialwanderungen" (mein Slang ) erlebt...etc.

Und Elektrolyse brauche ich Chemikern sicher nicht erklären,
da lerne ich herzlichst gerne dazu. Die wissen das um Eckhäuser besser.

Ein typischer Koppelverstärker sollte eigentlich mittels Übertrager galvanisch getrennt sein.
- !1000V runter auf angenehme 15Volt zB. Da vermute ich eher keine Probleme vorerst.



Grüße
Gerald

--
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Vielen Dank für Deine Antwort!
» Ich verstehe den Begriff "Sockel" an dieser Stelle nicht. Für mich ist ein
» Sockel irgendeine Fassung etc. wo man was einstecken kann.

Ja genau, da hast Du recht. Der "Sockel", das Ding heisst wirklich so, ist zunächst die Fassung für den Detektor und gleichzeitig steckt da ein Verstärker und allerlei Elektronik drin, dann kommen drei Stromkabel heraus, eins zum Anschluss der Versorgungsspannung für den Amplifier (OPV?), eins was das Messsignal ableitet und eins zum Anschluss einer Hochspannungsquelle.

» zum 2.: Erhöhter Strom deutet auf eine erhöhte Spannung und bei nur 33uA
» max. Eingangsstrom kann eine statische Aufladung der Peripherie schon
» einen Schaden verursachen.

Ok, bin noch beim gucken. Beim Sockel hab ich zunächst nirgendwo weder Stromfluss noch Spannungen gemessen.

Zunächst habe ich ein ganz anderes Problem festgestellt, was definitiv da ist: die Hochspannung von mind. -700V, die auch noch an den Detektor angelegt werden soll, kommt zwar aus dem Hochspannungsgerät heraus, aber der BNC-Stecker kontaktiert die "Seele" meines Stromkabels nicht mit den neg. Ausgang der Spannungsquelle innen.

viele Grüsse
Daniela

Hallo Thomas,

vielen Dank!
Mensch so viele Antworten, hätte ich überhaupt nicht erwartet, danke schön!
Ja, Prinzip vom SEV ist mir bekannt, und richtig: Wikipedia (etwas auch Studium).
Wie gerade eben geschrieben hab ich jetzt (gott sei Dank) zunächst ein anderes Problem festgestellt.
Dass die Hochspannung gar nicht am Detektor anlegt! Wär ja sehr schön, wenn es nur das ist. Denn einfach so an den Sockel werde ich nicht einfach so herankommen.

Na, jetzt hab ich eben noch mal den BNC-Stecker auseinandergenommen und neu gelötet. Falls ich jetzt keinen heftigen Stromschlag kriege, melde ich mich auf jeden Fall noch mal


Viele Grüsse
Daniela

Hallo Daniela,
was ich zunächst machen würde:
Versorgungsspannungen überprüfen, Hochspannung - also Deine 700 V und die OPV-Versorgung (z. B. +/- 15V oder weniger, vielleicht auch nur eine Spannung (also z. B. +12V oder so), also keine symmetrische Versorgungsspannung.

Ohne jede Versorgungsspannung den Multiplier ziehen (vorsicht, manche Typen sollten nicht hellen Licht ausgesetzt werden, evtl. Datenblatt aus dem Web laden).
Dynoden-Teilerwiderstände mit Ohmmeter messen.

OPV-Versorgung anlegen und über einen Widerstand 1MOhm einen geringen Strom (1V an 1MOhm = 1µA)in den Verstärkereingang (entsprechender Fassungspin des PMT) einspeisen. Dann sollte ein Ausgangssignal meßbar sein.

Evtl. prüfen, ob der Verstärker wechselspannungsgekoppelt ist, dann müßtest Du ein Wechselspannungssignal von etwa 1V einspeisen (oder impulse wenn es z. B. ein Szintillationsdetektor ist) Bei Spektrometern und dergl. auf die Chopperfrequenz des Lichtstrahls gehen)

Ist bis dahin der Fehler nicht gefunden, würde ich die Hochspannung an den Dynoden überprüfen (Widerstände können mit dem Ohmmeter OK scheinen, aber bei 700V was ganz anderes machen....).

Leckströme können natürlich auch auftreten, dann hättest Du wahrscheinlich einen übersteuerten Verstärker.


Viel Erfolg

Hartwig

» Hallo Thomas,
»
» vielen Dank!
» Mensch so viele Antworten, hätte ich überhaupt nicht erwartet, danke
» schön!
» Ja, Prinzip vom SEV ist mir bekannt, und richtig: Wikipedia (etwas auch
» Studium).
» Wie gerade eben geschrieben hab ich jetzt (gott sei Dank) zunächst ein
» anderes Problem festgestellt.
» Dass die Hochspannung gar nicht am Detektor anlegt! Wär ja sehr schön,
» wenn es nur das ist. Denn einfach so an den Sockel werde ich nicht einfach
» so herankommen.
»
» Na, jetzt hab ich eben noch mal den BNC-Stecker auseinandergenommen und
» neu gelötet. Falls ich jetzt keinen heftigen Stromschlag kriege, melde ich
» mich auf jeden Fall noch mal
»
»
» Viele Grüsse
» Daniela

---
Hallo Daniela,

ich weiß nicht, ob du einen Schaltplan zur Unterstützung hast:

Da gibt es Beispielschaltungen im Kapitel 5:

http://www.photonis.com/upload/industryscience/pdf/pmt_docs/ABCH-5.pdf

Das ganze Buch:
http://www.photonis.com/industryscience/products/photomultipliers_assemblies/application_book_1

Viel Erfolg bei der Suche
Grüße
Gerald

--
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Da habt Ihr sicherlich recht!
Wenn gar nichts hilft, oder alles zu gefährlich wird, muss ein Physiker oder Elektroniker heran!
Leider bin ich nicht mehr an der Uni, so ist das nicht so einfach mit Nachbarfakultät...

Aber mal sehen, noch hab ich nicht aufgegeben. Die Hochspannung kann ich nun über den Stecker ableiten!

Viele Grüsse
Daniela

Vielen Dank, das sind richtig gute Tips, das mach ich jetzt nach und nach!

» Hallo Daniela,
» was ich zunächst machen würde:
» Versorgungsspannungen überprüfen, Hochspannung - also Deine 700 V und die
» OPV-Versorgung (z. B. +/- 15V oder weniger, vielleicht auch nur eine
» Spannung (also z. B. +12V oder so), also keine symmetrische
» Versorgungsspannung.
»
» Ohne jede Versorgungsspannung den Multiplier ziehen (vorsicht, manche
» Typen sollten nicht hellen Licht ausgesetzt werden, evtl. Datenblatt aus
» dem Web laden).
» Dynoden-Teilerwiderstände mit Ohmmeter messen.
»
» OPV-Versorgung anlegen und über einen Widerstand 1MOhm einen geringen
» Strom (1V an 1MOhm = 1µA)in den Verstärkereingang (entsprechender
» Fassungspin des PMT) einspeisen. Dann sollte ein Ausgangssignal meßbar
» sein.
»
» Evtl. prüfen, ob der Verstärker wechselspannungsgekoppelt ist, dann
» müßtest Du ein Wechselspannungssignal von etwa 1V einspeisen (oder impulse
» wenn es z. B. ein Szintillationsdetektor ist) Bei Spektrometern und dergl.
» auf die Chopperfrequenz des Lichtstrahls gehen)
»
» Ist bis dahin der Fehler nicht gefunden, würde ich die Hochspannung an den
» Dynoden überprüfen (Widerstände können mit dem Ohmmeter OK scheinen, aber
» bei 700V was ganz anderes machen....).
»
» Leckströme können natürlich auch auftreten, dann hättest Du wahrscheinlich
» einen übersteuerten Verstärker.
»
»
» Viel Erfolg
»
» Hartwig

» Da habt Ihr sicherlich recht!
» Wenn gar nichts hilft, oder alles zu gefährlich wird, muss ein Physiker
» oder Elektroniker heran!
» Leider bin ich nicht mehr an der Uni, so ist das nicht so einfach mit
» Nachbarfakultät...
»
» Aber mal sehen, noch hab ich nicht aufgegeben. Die Hochspannung kann ich
» nun über den Stecker ableiten!
»
» Viele Grüsse
» Daniela

---
Hallo,

Zur Unterstützung habe ich dir vorhin im anderen Zweig einen Link
zu ein Applikations-Handbuch gepostet, falls du keinen Schaltplan hast.
http://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=91989&page=0&category=all&order=last_answer

Damit kannst besser sehen, wo du gerade mit dem Messgerät "hingreifst".

Viel Erfolg bei der Reparatur
Grüße
Gerald

--
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Hallo Gerald,

herzlichen Dank, das Kapitel hilft zu meinem Verständnis echt weiter! Ich werde das heute abend gleich mal durchgehen! Bisher hab ich nach Reparatur des BNC-Steckers den Photomultiplier im schwachen Infrarot-Licht wieder auf den Sockel aufgesetzt.
Eine Hochspannung von minus -700 V angelegt (langsam aufgeregelt). Und die Spannung für den Amplifier auf die vorgeschriebenen -/+ 15 V aufgedreht (vermessen und sicher, dass genau die Spannungen herauskommen und richtig herum anliegen). Im vollkommen Dunklen messe ich am Messausgang eine "hohe" Spannung von ca. 13.8 V. Nehme ich nun den Schutzzylinder von meinem Detektor kurz ab und lasse das Infrarot-Licht aus der Ecke des Raums drauffallen, fällt die Spannung auf 13.1 V ab.
Ich weiss nicht, ob da jetzt verhaltener Optimismus angesagt ist.
Auf jeden Fall kann ich ehrlich gesagt mit den 13.8 V im völlig Dunklen nichts anfangen. Ist das nicht ein wenig viel? Woher kommen denn die?

Wie auch immer - werde mich jetzt noch belesen. Und morgen versuche ich weiter.
Einen schönen Abend!
Daniela

Hallo Hartwig,

» Hallo Daniela,
» was ich zunächst machen würde:
» Versorgungsspannungen überprüfen, Hochspannung - also Deine 700 V und die
» OPV-Versorgung (z. B. +/- 15V oder weniger, vielleicht auch nur eine
» Spannung (also z. B. +12V oder so), also keine symmetrische
» Versorgungsspannung.

Das haben wir gemacht und alles ok!
»
» Ohne jede Versorgungsspannung den Multiplier ziehen (vorsicht, manche
» Typen sollten nicht hellen Licht ausgesetzt werden, evtl. Datenblatt aus
» dem Web laden).
» Dynoden-Teilerwiderstände mit Ohmmeter messen.
Multiplier haben wir herausgezogen im Infrarotlicht (da soll er nicht so empfindlich sein). Allerdings weiss ich da leider nicht, wo kann ich die Teilerwiderstände abgreifen? Zwischen zwei (egal welchen) Fassungspins am Sockel oder am PMT selbst? Bitte hab Nachsehen!


» OPV-Versorgung anlegen und über einen Widerstand 1MOhm einen geringen
» Strom (1V an 1MOhm = 1µA)in den Verstärkereingang (entsprechender
» Fassungspin des PMT) einspeisen. Dann sollte ein Ausgangssignal meßbar
» sein.

Hm, der Fassungspin für den Verstärker ist die Anode richtig? Ok, das hab ich mich noch nicht getraut.
Ich kann aber zwischen einzelnen Fassungspins für die Dynoden und dem Fassungspin für die Photokathode eine Spannung messen, wenn ich die Hochspannung anlege und auch zwischen dem Fassungspin für die Kathode und dem "für die Anode" (da sollte doch der Strom dann ablaufen, wenn alles so läuft)?

Als letztes Experiment hab ich meinen Photomultiplier wieder aufgesetzt, Hochspannnung von - 700 V und die Spannung für den OPV angelegt, und messe im Dunklen, am Messausgang eine Spannung von 13.8 V. Kann das sein?

» Evtl. prüfen, ob der Verstärker wechselspannungsgekoppelt ist, dann
» müßtest Du ein Wechselspannungssignal von etwa 1V einspeisen (oder impulse
» wenn es z. B. ein Szintillationsdetektor ist) Bei Spektrometern und dergl.
» auf die Chopperfrequenz des Lichtstrahls gehen)

Nein, ich denke, der Verstärker liefert Gleichspannung, weil wir keine Frequenzabhängigen Messungen machen. Es steht steht auch DV (+-15 V) in der Beschreibung.

» Ist bis dahin der Fehler nicht gefunden, würde ich die Hochspannung an den
» Dynoden überprüfen (Widerstände können mit dem Ohmmeter OK scheinen, aber
» bei 700V was ganz anderes machen....).
»
» Leckströme können natürlich auch auftreten, dann hättest Du wahrscheinlich
» einen übersteuerten Verstärker.
»
Gut, da muss ich wieder passen, weil ich das leider nicht weiss mit den Ohmmeter und den Dynoden, die Widerstände für den Spannungsteiler sollten doch im Sockel sein?
Leider muss ich jetzt Feierabend machen, zu wenig Leute in der Spätschicht für gefährliche Experimente
Ich versuch, noch nachzulesen.
Vielleicht finde ich noch was heraus!

Vielen Dank!!
Daniela
» Viel Erfolg
»
» Hartwig

Hallo Daniela,

ohne die Schaltung und den verwendeten OPV zu kennen, deuten 13,8V ausgangsspannung darauf hin, daß der Verstärker in der Sättigung ist, d. h. also übersteuert ist. Das kann verschiedene Gründe haben:
1) Wie bereits erwähnt Leckströme aus dem Hochspannungsbereich des Photomultipliers - Staub/Luftfeuchtigkeit oder in Laborgeräten u. U. auch Kondensate können das bewirken.
2) Wenn der Verstärker eine wechselspannungskopplung über einen Kondensator hat, kommt dieser Kondensator als Fehlerquelle in Frage.
3) Die OPVs haben häufig Hilfsschaltungen zum Abgleich von Offsetspannung/Offsetstrom, dort sind Trimmpotentiometer verbaut, die auch zuweilen defekt sein können oder auch nur verstellt sind (irgendwelche verzweifelten Reparaturversuche!).
4) Bauteildefekt (Multiplier oder OPV).

Es kommt zwar sehr auf die Schaltung an, aber ohne Hochspannung und ohne Multiplier (aber mit OPV-Versorgung) würde ich am Ausgang des OPV eine Spannung um 0V (+/- einige Volt) erwarten. (Davon ausgehend daß der "Dunkelstrom" des Multipliers nahe 0 ist). Aber zu weiterer Fehlersuche brauchst Du dann bestimmt einen Schaltplan (oder müßtest die Schaltung aufnehmen).

Viel Erfolg

Hartwig