[go: up one dir, main page]

RU217706U1 - Multichannel high voltage power supply for photomultiplier tubes - Google Patents

Multichannel high voltage power supply for photomultiplier tubes Download PDF

Info

Publication number
RU217706U1
RU217706U1 RU2022132146U RU2022132146U RU217706U1 RU 217706 U1 RU217706 U1 RU 217706U1 RU 2022132146 U RU2022132146 U RU 2022132146U RU 2022132146 U RU2022132146 U RU 2022132146U RU 217706 U1 RU217706 U1 RU 217706U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
channel
interface
standard
euromechanics
Prior art date
Application number
RU2022132146U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Чепурнов
Александр Фёдорович Шамарин
Василий Юрьевич Иониди
Original Assignee
Общество с Ограниченной Ответственностью "Марафон" (ООО "Марафон")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с Ограниченной Ответственностью "Марафон" (ООО "Марафон") filed Critical Общество с Ограниченной Ответственностью "Марафон" (ООО "Марафон")
Application granted granted Critical
Publication of RU217706U1 publication Critical patent/RU217706U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области ядерно-физических измерений. Технический результат заключается в обеспечении многоканального источника высокого напряжения для построения многоканальных систем питания фотоэлектронных умножителей. Устройство содержит корпус, на лицевой панели которого размещены четыре выходных разъема высокого напряжения высоковольтных одноканальных модулей и соединенные с каждым каналом высоковольтного одноканального модуля светодиод индикации высокого напряжения, светодиод наличия питающего напряжения, переключатели выключения/включения питания, обеспечивающие раздельное подключаемое напряжение питания, индикацию по каждому каналу и наличие высокого напряжения на выходных разъемах. При этом четыре высоковольтных одноканальных модуля, соединенных с выходными разъемами высокого напряжения, элементы гальванической изоляции, микросхемы драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, элемент защиты интерфейса CAN от перенапряжений, конвертеры напряжения, формирующие напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN, установлены внутри корпуса. Все это выполнено на базовой плате конструктива 3U Евростандарта на стандартном конструктиве Евромеханика шириной 4НР и высотой 3U со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика и защищено коммутационной платой. При этом элементы гальванической изоляции двунаправленно соединены с каналами высоковольтных одноканальных модулей и с микросхемами драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, которые, в свою очередь, двунаправленно соединены со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика, предназначенным для подключения многоканального ВВ источника напряжения в стандартный конструктив, причем стандартный разъем DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика соединен с конвертерами напряжения, которые формируют напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN. 5 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to the field of nuclear-physical measurements. The technical result consists in providing a multi-channel high voltage source for building multi-channel power supply systems for photomultiplier tubes. The device contains a case, on the front panel of which there are four high-voltage output connectors of high-voltage single-channel modules and connected to each channel of the high-voltage single-channel module, a high-voltage indication LED, a power supply presence LED, power off/on switches that provide a separate connected supply voltage, indication for each channel and the presence of high voltage at the output connectors. At the same time, four high-voltage single-channel modules connected to high-voltage output connectors, galvanic isolation elements, driver microcircuits that implement the physical level of the CAN interface, an overvoltage protection element for the CAN interface, voltage converters that generate voltages for supplying high-voltage single-channel modules and elements of the CAN interface are installed inside the hull. All this is done on the base board of the 3U Eurostandard construct on the standard Euromechanics construct 4HP wide and 3U high with a standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics construct and is protected by a switching board. At the same time, the galvanic isolation elements are bidirectionally connected to the channels of high-voltage single-channel modules and to driver microcircuits that implement the physical level of the CAN interface, which, in turn, are bidirectionally connected to the standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics design, designed to connect a multi-channel HV voltage source to a standard design. , and the standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics design is connected to voltage converters that generate voltages for powering high-voltage single-channel modules and CAN interface elements. 5 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области ядерно-физических измерений, приборов и аппаратуры и может быть использована в качестве многоканального источника высокого напряжения для питания фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), (далее ВВ источник), относится к устройствам для построения научно-технических систем многоканальных ВВ источников.The utility model relates to the field of nuclear measurements, instruments and equipment and can be used as a multi-channel high voltage source for powering photomultiplier tubes (PMT), (hereinafter BB source), refers to devices for building scientific and technical systems of multi-channel HE sources.

В настоящее время возрастает роль применения приборов, регистрирующих фотоны в промышленности, энергетике и на транспорте. Прежде всего, это ядерные технологии в промышленности и атомной энергетике - сфере, где Россия удерживает лидирующие позиции.At present, the role of the use of devices that detect photons in industry, energy and transport is growing. First of all, these are nuclear technologies in industry and atomic energy, a sphere where Russia holds a leading position.

Сейчас реализуются программы развития атомной энергетики на основе малых атомных станций типа «РИТМ-200», «РИТМ-400». Планируется строительство и прием в эксплуатацию в труднодоступных зонах крайнего севера объекты атомной энергетики. Активно строится флот атомных ледоколов и плавучих атомных электростанций. В этой связи все более широко применяются фотоприемники и детекторы ионизирующих излучений, к которым предъявляются повышенные требования к надежности и высокой стабильности работы (10 лет и более безотказной работы). В основе работы этих приборов лежит использование высокостабильных, высоконадежных источников высокого напряжения порядка 1500 В…3000 В отдающих ток до 1000 мкА. При этом такие источники должны иметь чрезвычайно малый уровень пульсаций, от которых в существенной степени зависит чувствительность и разрешение фотодетекторов, с помощью которых оценивается интенсивность ионизирующих излучений.Currently, programs for the development of nuclear energy are being implemented on the basis of small nuclear power plants of the RITM-200 and RITM-400 types. It is planned to build and commission nuclear power facilities in hard-to-reach areas of the Far North. A fleet of nuclear icebreakers and floating nuclear power plants is being actively built. In this regard, photodetectors and detectors of ionizing radiation are increasingly being used, which are subject to increased requirements for reliability and high stability of operation (10 years or more of trouble-free operation). The operation of these devices is based on the use of highly stable, highly reliable high voltage sources of the order of 1500 V ... 3000 V, delivering current up to 1000 μA. At the same time, such sources should have an extremely low level of pulsations, on which the sensitivity and resolution of photodetectors, with which the intensity of ionizing radiation is estimated, largely depend.

Вместе с обозначенным выше, в России создаются научные мега установки. Растут целевые капитальные вложения в ядерно-физическую науку. В РФ реализуется национальный проект «Наука» - создание сети научно-исследовательских центров, источников синхронного излучения, установок термоядерного синтеза, нейтронных исследовательских реакторов, мега проекта «Ника» в Дубне, создание под Санкт-Петербургом Международного центра нейтронных исследований и другоеAlong with the above, scientific mega installations are being created in Russia. Targeted capital investments in nuclear physics are on the rise. The national project "Science" is being implemented in the Russian Federation - the creation of a network of research centers, sources of synchronous radiation, thermonuclear fusion facilities, neutron research reactors, the Nika mega project in Dubna, the creation of the International Center for Neutron Research near St. Petersburg and other

В реализации всех указанных выше нацпроектов необходимы приборы регистрации фотонов, а для них - ВВ источники напряжения.In the implementation of all the above national projects, photon detection devices are needed, and for them - high-voltage voltage sources.

Решение поставленной задачи (измерение одного фотона) достигается созданием ВВ источников напряжения с чрезвычайно малым уровнем помех и высокой стабильностью. Большая часть фотодетекторов построена на ФЭУ - для их работы требуются ВВ источники напряжения от 700 В до 3000 В.The solution of the task (measurement of one photon) is achieved by creating high-voltage voltage sources with an extremely low noise level and high stability. Most of the photodetectors are built on the PMT - for their operation, high-voltage voltage sources from 700 V to 3000 V are required.

Актуальность разработки оригинальных российских высоковольтных многоканальных источников соответствует «Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года».The relevance of the development of original Russian high-voltage multichannel sources corresponds to the "Strategy for the development of the electronic industry of the Russian Federation for the period up to 2030".

ВВ источники обеспечат выполнения НИОКРов по разработке современных вакуумных приборов, приборов оптоэлектроники, фотоники, квантовой электроники и пьезотехники.VV sources will ensure the implementation of R&D on the development of modern vacuum devices, optoelectronics, photonics, quantum electronics and piezotechnics.

В ряде областей применения требуются значительное количество одновременно работающих ФЭУ. Так, в мега проекте JUNO (Китай, Россия)- для регистрации антинейтрино требуется порядка 20000 ФЭУ. Это предполагает широкое применение стандартных недорогих конструктивных решений с возможностью изготовления таких ВВ источников в России.In a number of applications, a significant number of simultaneously operating PMTs are required. Thus, in the JUNO mega project (China, Russia), about 20,000 PMTs are required to register antineutrinos. This implies the widespread use of standard inexpensive design solutions with the possibility of manufacturing such explosive sources in Russia.

В настоящее время известны многоканальные системы высоковольтного питания ФЭУ, наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является устройство ведущей фирмы в этой области (CAEN А7236 - 12/24/32 Channel 3.5 kV, 1.5/0.15 mA (4W) Common Floating Return Dual Range Boards - CAEN - Tools for Discovery. Найдено в Интернет 01.12.2022 по адресу: https://www.caen.it/products/a7236/). Многоканальная система высоковольтного питания ФЭУ имеет 12/24/32 независимо управляемых канала высокого напряжения, выходное напряжение 3,5 кВ. Двойной диапазон тока: высокую мощность: 1,5 мА (разрешение текущего монитора 5 нА); высокое разрешение: 150 мкА (разрешение монитора тока 500 пА). Доступен как с положительной, так и с отрицательной полярностью. Радиальные 52-контактные или коаксиальные разъемы SHV, общий плавающий возврат, общий для всех каналов. Имеет низкую пульсацию. Оповещение о пониженном/повышенном напряжении, защиту от перегрузки по току и максимальному напряжению, логику блокировки для включения агрегата и программный инструмент для простого управления каналами. Недостатком данных устройств является чрезмерная стоимость и сложность конструкции, специфические конструктивы, которые не производятся в России, что делает их применение в РФ затруднительным.At present, multichannel high-voltage power supply systems for PMTs are known, the closest technical solution to the claimed utility model is the device of the leading company in this field (CAEN A7236 - 12/24/32 Channel 3.5 kV, 1.5/0.15 mA (4W) Common Floating Return Dual Range Boards - CAEN - Tools for Discovery Found on the Internet on 12/01/2022 at: https://www.caen.it/products/a7236/). The PMT multichannel high-voltage power supply system has 12/24/32 independently controlled high-voltage channels, the output voltage is 3.5 kV. Dual current range: high power: 1.5mA (current monitor resolution 5nA); high resolution: 150 µA (current monitor resolution 500 pA). Available in both positive and negative polarity. Radial 52-pin or coaxial SHV connectors, common floating return common to all channels. Has low pulsation. Under/over voltage alert, over current and over voltage protection, blocking logic to turn on the unit and a software tool for easy channel management. The disadvantage of these devices is the excessive cost and complexity of the design, specific constructs that are not produced in Russia, which makes their use in the Russian Federation difficult.

Задача, на решение которой направлена разработка заявляемой полезной модели - это создание компактного высоконадежного прецизионного многоканального ВВ источника напряжения для питания ФЭУ, который может производиться в России по приемлемой стоимости и в компактных габаритах.The task to be solved by the development of the claimed utility model is the creation of a compact, highly reliable precision multi-channel HV voltage source for powering the PMT, which can be produced in Russia at an affordable cost and in compact dimensions.

Технический результат заключается в создании многоканального высоконадежного прецизионного компактного ВВ источника для построения многоканальных систем питания ФЭУ.The technical result consists in the creation of a multi-channel highly reliable precision compact HV source for building multi-channel PMT power systems.

Технический результат достигается тем, что создан многоканальный источник высокого напряжения для питания фотоэлектронных умножителей, содержащий корпус, на лицевой панели которого размещены четыре выходных разъема высокого напряжения высоковольтных одноканальных модулей и соединенные с каждым каналом высоковольтного одноканального модуля светодиод индикации высокого напряжения, светодиод наличия питающего напряжения, переключатели выключения/включения питания, обеспечивающие раздельное подключаемое напряжение питания, индикацию по каждому каналу и наличие высокого напряжения на выходных разъемах, при этом четыре высоковольтных одноканальных модуля, соединенных с выходными разъемами высокого напряжения, элементы гальванической изоляции, микросхемы драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, элемент защиты интерфейса CAN от перенапряжений, конвертеры напряжения, формирующие напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN, установлены внутри корпуса и все это выполнено на базовой плате конструктива 3U Евростандарта на стандартном конструктиве Евромеханика шириной 4НР и высотой 3U со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика и защищено коммутационной платой, при этом элементы гальванической изоляции двунаправленно соединены с каналами высоковольтных одноканальных модулей и с микросхемами драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, которые, в свою очередь, двунаправленно соединены со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика, предназначенным для подключения многоканального источника высокого напряжения в стандартный конструктив, причем стандартный разъем DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика соединен с конвертерами напряжения, которые формируют напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN.The technical result is achieved by creating a multi-channel high voltage source for powering photomultipliers, containing a housing, on the front panel of which there are four high-voltage output connectors of high-voltage single-channel modules and connected to each channel of the high-voltage single-channel module, a high voltage indication LED, a supply voltage presence LED, power off/on switches that provide separate connected supply voltage, indication for each channel and the presence of high voltage at the output connectors, while four high-voltage single-channel modules connected to the high voltage output connectors, galvanic isolation elements, driver chips that implement the physical layer of the CAN interface , the CAN interface protection element against surges, voltage converters that generate voltages for powering high-voltage single-channel modules and CAN interface elements are installed inside the case and all this is done on the base board of the Eurostandard 3U construct on a standard Euromechanics construct 4HP wide and 3U high with a standard DIN41612M-connector 64ABR of the Euromechanics design and is protected by a switching board, while the galvanic isolation elements are bidirectionally connected to the channels of high-voltage single-channel modules and to the driver chips that implement the physical level of the CAN interface, which, in turn, are bidirectionally connected to the standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics design, designed for connecting a multi-channel high voltage source to a standard construct, and the standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics construct is connected to voltage converters that form voltages for supplying high-voltage single-channel modules and CAN interface elements.

Сущность полезной модели «Многоканальный источник высокого напряжения для питания фотоэлектронных умножителей» (далее ВВ-источник) поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the utility model "Multichannel high voltage source for powering photomultiplier tubes" (hereinafter BB-source) is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 показан внешний вид ВВ источника со стороны лицевой панели. На лицевой панели установлены четыре переключателя напряжения питания высоковольтных каналов (on/off), индикатор питания высоковольтного одноканального модуля (PWR), индикатор наличия высокого выходного напряжения (HV) и защитная коммутационная плата;in fig. 1 shows the appearance of the explosive source from the front panel. The front panel has four switches for the supply voltage of high-voltage channels (on / off), a power indicator for a high-voltage single-channel module (PWR), an indicator for the presence of a high output voltage (HV) and a protective switching board;

на фиг. 2 показан внешний вид ВВ источника со снятой защитной коммутационной платой. На фигуре представлено размещение четырех высоковольтных одноканальных модулей;in fig. 2 shows the appearance of the explosive source with the protective switching board removed. The figure shows the placement of four high-voltage single-channel modules;

на фиг. 3 представлен чертеж ВВ источника, на котором видно размещение - на лицевой панели светодиода индикации высокого напряжения; светодиода наличия питающего напряжения; переключателей выключения/включения питания высоковольтных каналов (on/off); четырех выходных разъемов высокого напряжения; защитной коммутационной платы; четырех высоковольтных одноканальных модулей производства ООО «Марафон»; стандартного разъема DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика для подключения ВВ источника в стандартный конструктив и базовой платы;in fig. 3 is a drawing of an explosive source, which shows the location - on the front panel of the high voltage indication LED; supply voltage presence LED; switches for turning off / on the power supply of high-voltage channels (on / off); four high voltage output connectors; protective switching board; four high-voltage single-channel modules manufactured by Marathon LLC; a standard connector DIN41612M-64ABR of the Euromechanics design for connecting an explosive source to a standard design and a base board;

на фиг. 4 представлен 32-канальный источник высокого напряжения в стандартном конструктиве Евромеханика 3U. Этот источник состоит из восьми предлагаемых ВВ источников, а также платы адаптера (опционно) для сопряжения интерфейса CAN с интерфейсом USB компьютера для сервисного управления и контроля;in fig. 4 shows a 32-channel high voltage source in a standard Euromechanics 3U design. This source consists of eight proposed BB sources, as well as an adapter board (optional) for interfacing the CAN interface with the USB interface of a computer for service management and control;

на фиг. 5 представлена функциональная схема ВВ источника.in fig. 5 shows the functional diagram of the explosive source.

Многоканальный источник высокого напряжения для питания фотоэлектронных умножителей (ВВ-источник) (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5) содержит корпус, на лицевой панели (1) которого размещены четыре выходных разъема высокого напряжения (5) высоковольтных одноканальных модулей (7) и соединенные с каждым каналом высоковольтного одноканального модуля (7) светодиод индикации высокого напряжения (2), светодиод наличия питающего напряжения (3), переключатели выключения/включения питания (on/off) (4), обеспечивающие раздельное подключаемое напряжение питания, индикацию по каждому каналу высоковольтного одноканального модуля (7) и наличие высокого напряжения на выходных разъемах высокого напряжения (5) высоковольтных одноканальных модулей (7).A multichannel high voltage source for powering photomultiplier tubes (HV-source) (see Figs. 1, 2, 3, 4, 5) contains a housing, on the front panel (1) of which there are four high voltage output connectors (5) of high-voltage single-channel modules (7) and connected to each channel of the high-voltage single-channel module (7) high voltage indication LED (2), supply voltage presence LED (3), power off/on switches (on/off) (4) providing separate connected supply voltage, indication for each channel of the high-voltage single-channel module (7) and the presence of high voltage at the high-voltage output connectors (5) of the high-voltage single-channel modules (7).

При этом четыре высоковольтных одноканальных модуля (7) соединены с выходными разъемами высокого напряжения (5). Двунаправленно соединены с элементами гальванической изоляции (10) и через элементы гальванической изоляции (10) двунаправленно соединены с драйверами (11), реализующих физический уровень интерфейса CAN, выполненных в виде микросхем. Высоковольтные одноканальные модули (7) через элементы гальванической изоляции (10) и через драйверы (11), реализующие физический уровень интерфейса CAN, двунаправленно соединены с элементом защиты интерфейса CAN (12), выполненным в виде схемы защиты от перенапряжений, и через элемент защиты интерфейса CAN (12) двунаправленно соединены со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика (8), который, в свою очередь, соединен с DC-DC конвертером напряжения (13), формирующим напряжение для питания высоковольтных одноканальных модулей (7) и элементов интерфейса CAN (на фигурах не показаны).In this case, four high-voltage single-channel modules (7) are connected to high-voltage output connectors (5). Bidirectionally connected to the elements of galvanic isolation (10) and through the elements of galvanic isolation (10) are bidirectionally connected to drivers (11) that implement the physical layer of the CAN interface, made in the form of chips. High-voltage single-channel modules (7) through galvanic isolation elements (10) and drivers (11), which implement the physical layer of the CAN interface, are bidirectionally connected to the protection element of the CAN interface (12), made in the form of an overvoltage protection circuit, and through the interface protection element CAN (12) are bidirectionally connected to the standard DIN41612M-64ABR Euromechanics connector (8), which, in turn, is connected to a DC-DC voltage converter (13), which generates voltage to power high-voltage single-channel modules (7) and CAN interface elements ( not shown in the figures).

Четыре высоковольтных одноканальных модуля (7), соединенных с выходными разъемами высокого напряжения (5), элементы гальванической изоляции (10), драйверы (11), реализующие физический уровень интерфейса CAN, элемент защиты интерфейса CAN (12) от перенапряжений, DC-DC конвертеры напряжения (13), формирующие напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей (7) и элемент интерфейса CAN установлены внутри корпуса и все это выполнено на базовой плате (9) конструктива 3U Евростандарта на стандартном конструктиве Евромеханика шириной 4НР и высотой 3U со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика (8) (см. Конструкции несущие базовые радиоэлектронных средств. Национальные стандарты РФ. ГОСТ МЭК 60297-3-106 2020, Москва Стандартинформ, 2020. Найдено в Интернет 07.12.2022 по адресу: https://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=239284) и защищено коммутационной платой (6).Four high-voltage single-channel modules (7) connected to high-voltage output connectors (5), galvanic isolation elements (10), drivers (11) that implement the physical layer of the CAN interface, an overvoltage protection element for the CAN interface (12), DC-DC converters voltages (13) that form the voltages for powering high-voltage single-channel modules (7) and the CAN interface element are installed inside the case and all this is done on the base board (9) of the Eurostandard 3U construct on the standard Euromechanics construct 4НР wide and 3U high with a standard DIN41612M-64ABR connector constructive Euromechanics (8) (see Structures supporting basic radio-electronic means. National standards of the Russian Federation. GOST IEC 60297-3-106 2020, Moscow Standartinform, 2020. Found on the Internet on 07.12.2022 at: https://protect.gost.ru /document.aspx?control=7&id=239284) and protected by the breakout board (6).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

ВВ источник конструктивно состоит из четырех экранированных независимых высоковольтных одноканальных модулей (7), которые подключены на базовой плате (9) к элементу интерфейса CAN. Каждый высоковольтный одноканальный модуль (7) реализует интерфейс CAN (протокол CANopen профиль DS401).The HV source structurally consists of four shielded independent high-voltage single-channel modules (7), which are connected on the base board (9) to the CAN interface element. Each high-voltage single-channel module (7) implements the CAN interface (protocol CANopen profile DS401).

Благодаря использованию протокола CANopen, каждый высоковольтный одноканальный модуль (7) управляется с внешнего вычислительного устройства. Например, в качестве таких устройств могут применяться промышленные панели оператора (HMI), компьютер.Thanks to the use of the CANopen protocol, each high-voltage single-channel module (7) is controlled from an external computing device. For example, industrial operator panels (HMI), a computer can be used as such devices.

В конструкции ВВ источника высоковольтные одноканальные модули (7) имеют раздельное подключаемое напряжение питания через переключатели выключения/включения питания (on/off) (4), что позволяет отключить не используемые в данный момент каналы высоковольтного одноканального модуля (7). Также имеется индикация по каждому каналу через светодиод индикации высокого напряжения (2) и через светодиод наличия питающего напряжения (3), напряжения питания, наличия высокого напряжения на выходных разъемах высокого напряжения (5).In the design of the HV source, high-voltage single-channel modules (7) have a separate connected supply voltage through the power off / on switches (on / off) (4), which allows you to turn off currently unused channels of the high-voltage single-channel module (7). There is also an indication for each channel through the high voltage indication LED (2) and through the supply voltage presence LED (3), supply voltage, high voltage presence at the high voltage output connectors (5).

Выходной разъем высокого напряжения (5) каждого канала высоковольтного одноканального модуля (7) имеет конструкцию, которая исключает случайное касание контакта электрической части.The high voltage output connector (5) of each channel of the high-voltage single-channel module (7) has a design that prevents accidental touching of the contact of the electrical part.

Высоковольтные одноканальные модули (7) являются оригинальной разработкой ООО «Марафон», выполнены в экранированном корпусе. Схема каждого высоковольтного одноканального модуля (7) основана на трансформаторном решении с использованием высоковольтного умножителя. Регулировка выходного напряжения выполняется 16 битным ЦАП, а измерение выходного высокого напряжения 24 битным АЦП, что позволяет с помощью цифровой обратной связи обеспечить высокую точность установки выходного напряжения. Выходной ток также измеряется 24-битным АЦП.High-voltage single-channel modules (7) are the original development of Marathon LLC, they are made in a shielded case. The circuit of each high-voltage single-channel module (7) is based on a transformer solution using a high-voltage multiplier. The output voltage is adjusted by a 16-bit DAC, and the output high voltage is measured by a 24-bit ADC, which allows using digital feedback to ensure high accuracy in setting the output voltage. The output current is also measured by the 24-bit ADC.

Все управление и контроль каждого высоковольтного одноканального модуля (7) реализуется автономно. Результаты измерений, а также команды управления передаются по протоколу CANopen. Со стандартного разъема DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика (8) поступает питание, из которого DC-DC конверторами (13) формируются необходимые напряжения для работы ВВ источника.All control and monitoring of each high-voltage single-channel module (7) is implemented autonomously. Measurement results as well as control commands are transmitted via the CANopen protocol. Power is supplied from the standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics design (8), from which DC-DC converters (13) form the necessary voltages for the operation of the HV source.

Управление ВВ источником выполняется по элементу интерфейса CAN, подключаемый через стандартный разъем DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика (8) к внешней системе управления. Сигнал по элементу интерфейса CAN является двунаправленным, соответственно, элементы гальванической изоляции (10), драйверы (11), реализующие физический уровень элемента интерфейса CAN, элемент защиты интерфейса CAN (12) от перенапряжений элементы также являются двунаправленными (см. функциональная схема ВВ источника на фиг. 5).The HV source is controlled by the CAN interface element, which is connected via the standard DIN41612M-64ABR connector of Euromechanics design (8) to an external control system. The signal over the CAN interface element is bidirectional, respectively, the galvanic isolation elements (10), drivers (11) that implement the physical level of the CAN interface element, the CAN interface protection element (12) against overvoltage elements are also bidirectional (see the functional diagram of the HV source on Fig. 5).

Сигналы управления по элементу интерфейса CAN защищены элементом защиты интерфейса CAN (12) от перенапряжений, принимаются драйверами (11), реализующими физический уровень элемента интерфейса CAN и через элементы гальванической изоляции (10) поступают на высоковольтные одноканальные модули (7), которые выполняют команды по элементу интерфейса CAN (установка напряжений, параметров). Высоковольтные одноканальные модули (7) производят измерения и выдают по элементу интерфейса CAN через элементы 10, 11, 12 и 8 информацию о своем состоянии во внешнюю систему управления.The control signals over the CAN interface element are protected by the CAN interface protection element (12) from overvoltages, are received by drivers (11) that implement the physical level of the CAN interface element and through the galvanic isolation elements (10) are fed to high-voltage single-channel modules (7), which execute commands on CAN interface element (setting voltages, parameters). High-voltage single-channel modules (7) perform measurements and issue information about their status to the external control system via the CAN interface element through elements 10, 11, 12 and 8.

Конструкция ВВ источника выполнена таким образом, что обеспечивается защита от случайного касания цепей высокого напряжения. Это достигается за счет защитной коммутационной платы (6) (см. фиг. 3) конструкции высоковольтного выходного разъема.The design of the HV source is made in such a way that protection against accidental contact with high voltage circuits is provided. This is achieved due to the protective switching board (6) (see Fig. 3) of the design of the high voltage output connector.

В качестве примера представлен 32-канальный источник высокого напряжения в стандартном конструктиве Евромеханика 3U с использованием заявляемых ВВ источников без специального дополнительного программного обеспечения (см. фиг. 4). Этот источник состоит из восьми предлагаемых ВВ источников, а также платы адаптера (опционно) для сопряжения интерфейса CAN с интерфейсом USB компьютера для сервисного управления и контроля.As an example, a 32-channel high voltage source is presented in a standard Euromechanics 3U design using the claimed HV sources without special additional software (see Fig. 4). This source consists of eight available BB sources, as well as an adapter board (optional) for interfacing the CAN interface with the USB interface of a computer for service management and control.

Таким образом создан ВВ источник представляемый собой 4-канальный цифровой высоковольтный источник положительного или отрицательного напряжения до 3000 В с рабочим шифром HV3000-04-pc, выполненный в виде высоковольтного одноканального модуля на базовой плате конструктива 3U Евростандарта на стандартном конструктиве Евромеханика шириной 4НР и высотой 3U для построения многоканальных систем источников высокого напряжения питания. Внешний вид ВВ источника представлен на фиг. 1 и 2. Использование интерфейса CANopen позволяют легко интегрировать ВВ источник в сложные многоканальные системы (см. фиг. 4) без разработки специального программного обеспечения.Thus, an HV source was created, which is a 4-channel digital high-voltage source of positive or negative voltage up to 3000 V with a working code HV3000-04-pc, made in the form of a high-voltage single-channel module on the base board of the Eurostandard 3U construct on a standard Euromechanic construct 4HP wide and 3U high for building multi-channel systems of high voltage supply sources. The external view of the explosive source is shown in Fig. 1 and 2. The use of the CANopen interface makes it easy to integrate the HV source into complex multichannel systems (see Fig. 4) without developing special software.

Геометрические параметры ВВ источника представлены на чертеже - фиг. 3.The geometric parameters of the explosive source are shown in the drawing - FIG. 3.

ВВ источник разработан в двух модификациях - для положительного или отрицательного выходного высокого напряжения. На базе ВВ источника проектируются сложные многоканальные системы источников высокого напряжения для питания ФЭУ, в частности, в 19 дюймовом крейте высотой 3U Евростандарта могут разместиться 32 высоковольтных канала и плата управления адаптер CANopen - USB оригинальной разработки ООО «Марафон» (фиг. 4) для технологического подключения компьютера (сервисный контроль параметров, регулирование, настройка).The HV source is designed in two modifications - for positive or negative output high voltage. Based on the HV source, complex multi-channel systems of high-voltage sources are designed to power the PMT, in particular, in a 19-inch crate with a height of 3U of Eurostandard, 32 high-voltage channels and a CANopen-USB adapter control board originally developed by Marathon LLC (Fig. 4) for technological computer connection (service control of parameters, regulation, adjustment).

Claims (1)

Многоканальный источник высокого напряжения для питания фотоэлектронных умножителей, содержащий корпус, на лицевой панели которого размещены четыре выходных разъема высокого напряжения высоковольтных одноканальных модулей и соединенные с каждым каналом высоковольтного одноканального модуля светодиод индикации высокого напряжения, светодиод наличия питающего напряжения, переключатели выключения/включения питания, обеспечивающие раздельное подключаемое напряжение питания, индикацию по каждому каналу и наличие высокого напряжения на выходных разъемах, при этом четыре высоковольтных одноканальных модуля, соединенных с выходными разъемами высокого напряжения, элементы гальванической изоляции, микросхемы драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, элемент защиты интерфейса CAN от перенапряжений, конвертеры напряжения, формирующие напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN, установлены внутри корпуса и все это выполнено на базовой плате конструктива 3U Евростандарта на стандартном конструктиве Евромеханика шириной 4НР и высотой 3U со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика и защищено коммутационной платой, при этом элементы гальванической изоляции двунаправленно соединены с каналами высоковольтных одноканальных модулей и с микросхемами драйверов, реализующих физический уровень интерфейса CAN, которые, в свою очередь, двунаправленно соединены со стандартным разъемом DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика, предназначенным для подключения многоканального источника высокого напряжения в стандартный конструктив, причем стандартный разъем DIN41612M-64ABR конструктива Евромеханика соединен с конвертерами напряжения, которые формируют напряжения для питания высоковольтных одноканальных модулей и элементов интерфейса CAN.A multichannel high-voltage source for powering photomultipliers, containing a housing, on the front panel of which there are four high-voltage output connectors of high-voltage single-channel modules and connected to each channel of the high-voltage single-channel module, a high-voltage indication LED, a supply voltage presence LED, power off/on switches that provide separate connected supply voltage, indication for each channel and the presence of high voltage at the output connectors, while four high-voltage single-channel modules connected to the high voltage output connectors, galvanic isolation elements, driver microcircuits that implement the physical level of the CAN interface, an overvoltage protection element for the CAN interface , voltage converters that generate voltages for powering high-voltage single-channel modules and CAN interface elements are installed inside the case and all this is done on the base board of the 3U Eurostandard construct on a standard Euromechanics construct 4HP wide and 3U high with a standard DIN41612M-64ABR connector of the Euromechanics construct and is protected by a switching board , while the galvanic isolation elements are bidirectionally connected to the channels of high-voltage single-channel modules and to driver microcircuits that implement the physical level of the CAN interface, which, in turn, are bidirectionally connected to the standard DIN41612M-64ABR connector designed by Euromechanics, designed to connect a multi-channel high voltage source to a standard constructive, moreover, the standard connector DIN41612M-64ABR constructive Euromechanics is connected to voltage converters that generate voltages for powering high-voltage single-channel modules and CAN interface elements.
RU2022132146U 2022-12-08 Multichannel high voltage power supply for photomultiplier tubes RU217706U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU217706U1 true RU217706U1 (en) 2023-04-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2954510A (en) * 1958-09-18 1960-09-27 Baird Atomic Inc Power supply for photomultiplier
US3596165A (en) * 1969-07-24 1971-07-27 Tektronix Inc Converter circuit having a controlled output
RU2425397C2 (en) * 2006-11-30 2011-07-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Method and system for stabilising photomultiplier gain, used in radiation detector
RU2551118C1 (en) * 2014-05-28 2015-05-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Pulse voltage source
RU202966U1 (en) * 2020-12-01 2021-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) HIGH VOLTAGE STABILIZED POWER SUPPLY

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2954510A (en) * 1958-09-18 1960-09-27 Baird Atomic Inc Power supply for photomultiplier
US3596165A (en) * 1969-07-24 1971-07-27 Tektronix Inc Converter circuit having a controlled output
RU2425397C2 (en) * 2006-11-30 2011-07-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Method and system for stabilising photomultiplier gain, used in radiation detector
RU2551118C1 (en) * 2014-05-28 2015-05-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Pulse voltage source
RU202966U1 (en) * 2020-12-01 2021-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) HIGH VOLTAGE STABILIZED POWER SUPPLY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5107202A (en) Fiber optic current monitor for high-voltage applications
CN104634447A (en) Photoelectric detector service life assessment test system
RU217706U1 (en) Multichannel high voltage power supply for photomultiplier tubes
Abgrall et al. The Majorana Demonstrator readout electronics system
CN208621765U (en) Stereoscopic monitoring system of water body gamma radiation based on underwater autonomous vehicle
RU217698U1 (en) Multichannel voltage source for powering silicon photoelectronic detectors based on avalanche diodes
CN104793228A (en) Real-time online gamma and electron absorbed dose rate testing system
CN210294543U (en) SiPM-based digital radiation detection module
Zhang et al. Design of ultra-low noise and low temperature usable power system for high-precision detectors
CN218099530U (en) Fuel cell voltage detection device and detection system
CN107465349B (en) Low-noise power supply system suitable for flow cytometry analyzer
CN116660603A (en) Quantum transformer based on laser energy supply and current detection method
CN114839430A (en) Isolation power supply voltage acquisition circuit based on isolation operational amplifier
CN112486237B (en) Multi-channel high-precision micro-current source for nuclear power reactor core nuclear measurement system
Bukreeva et al. The distributed control system for detectors of the SPASCHARM experiment
CN205880232U (en) Two probes scintillation body detector
CN110440914B (en) Noise reduction system for photoelectric detection and AOI detection equipment
CN112485820A (en) Intelligent multi-channel processing display unit suitable for radiation monitoring system
CN214626965U (en) AD conversion circuit for ultraviolet visible near-infrared spectrophotometer
CN204044239U (en) A kind of measurement mechanism of the AC Electric Power analog signals based on linear optical coupling
CN214427507U (en) Circuit for isolating DSP (digital signal processor) from bus
Svirida et al. Electronics of the data acquisition system of the DANSS detector based on silicon photomultipliers
CN212158727U (en) Multichannel liquid detection device
Bukreeva et al. A control system for the “shashlyk” forward calorimeter in the PANDA experiment
CN220933067U (en) Multichannel current and leakage current monitoring device