用于激光电离质谱的低噪声脉冲放大器α - 质谱学报.PDFVIP

第 21 卷 质　　谱　　学　　报 V o l. 21 第 1 期　　　　 　JOU RNAL O F CH IN ESE M A SS SPECTROM ETR Y SOC IET Y　　　　　N o. 1 用于激光电离质谱的低噪声脉冲放大器 张子斌　翟利华 (西北核技术研究所　西安　710024) 〔摘要〕本文简要介绍了用于激光共振电离质谱实验的低噪声脉冲放大器的设计 思路、实现的要点及其测试结果。 关键词: 低噪声　脉冲成形　放大器 在激光共振电离质谱实验中, 用于探测光致电离离子信号的电子倍增器输出为几个 n s 宽的电流脉冲信号, 再由放大器对其进行放大以适应离子记录器的要求。由于实验室 中有大功率铜蒸气脉冲激光器及其它高频干扰源, 通常的宽带信号放大器将离子流信号 和干扰噪声一起放大, 使甄别计数系统出现大量的假计数, 严重影响系统的探测性能。因 此, 我们自行研制了低噪声脉冲放大器, 在滤除干扰的同时产生记录设备所需的信号。 1　设计思想 系统所用的电子倍增器为澳大利亚产的活化膜电子倍增器 150 。它具有增益高 A F H ( 7 ) ( ) ( 7 ) ( 10 、本底计数低 01 、动态范围宽 5 ×10 离子入射秒不饱合 、上升时间快 s ) ( ) 5nS 和不怕曝露大气的特点。考虑到干扰信号多为高频振荡 n s 量级 , 与倍增器输出脉 冲宽度相近, 而倍增器的输出具有恒流源的特性, 因而前置放大器使用电荷灵敏前置放大 [ 1 ] 器 , 可以获得较高的增益和较低的噪声系数; 同时考虑到共振电离所产生的离子计数率 [ 1 ] 比较低, 借鉴核谱仪中的脉冲成形 的技术, 将信号进行快慢变换转换成 s 量级的信号, 可以较好地滤除高频干扰, 而信号堆积的影响可以不计。 为了满足系统的工作需要, 如同位素比值测量, 放大器设计了两种不同的脉冲宽度输 ( ) 出 1s 和 01s 量级 , 可用电开关切换。同时为了测量时寻峰的需要, 放大器又设计了 直流积分输出, 供给控制电路和笔记录仪。图 1 为放大器原理框图。 2　设计实现 2 1　主要器件选择 前置放大器的特性直接影响整个放大器的噪声、稳定性等关键指标。要求运放具有宽 带、高输入阻抗及低的输入偏移等特性。 公司的 655 是较为理想的 BU RR BROW N O PA 选择。 655 具有 400 增益带宽积、1012 10 输入特性、极低的输入偏移电流 O PA M pF 收 第 1 期　　　　　　　　　　　用于激光电离质谱的低噪声脉冲放大器　　　　　　　　　　　 57 (5 ) 、17 (001% ) 建立时间及 60 的输出电流。 pA nS mA 图 1　放大器原理框图 [ 1 ]