background image

Operating Instructions 

 ComTec GmbH 

 

5-2 

All  of  the  many  possible  contributors  to  less  than  optimum  performance  cannot  be  listed  here. 
The  purpose  of  this  section  is  to  note  the  usual  causes  of  loss  of  resolution,  and  to  suggest 
curative steps. 

Do not expect to diagnose all problems with the detector, a preamplifier, a main amplifier, and a 
multichannel analyzer. The spectroscopy system records results, it does not necessarily lead to 
the identification of causes. A good, modern oscilloscope will be needed. Also a high quality tail 
pulse generator will be extremely useful. 

The  simplest  test  is,  of  course,  to  connect  your  detector,  apply  bias,  present  a  source,  and 
accumulate  a  spectrum.  Be  sure  a  pulser  is  not  feeding  the  preamplifier  while  the  spectrum  is 
accumulting,  or  resolution  loss  may  result.  If  the  results  obtained  are  far  different  from  what  is 
expected, it than becomes necessary to troubleshoot the system. 

First observe the amplifier output on an oscilloscope at various time base and amplitude settings. 
Is the amplifier properly pole/zero  cancelled (do the output pulses cause undershoot that persist 
for  longer  than  two  or  more  main  pulse  widths)?  Set  the  main  amplifier  pole/zero  cancellation 
(without DC resolution) to obtain the most rapid, complete baseline recovery. 

The  next  step  is  to  remove  all  sources  and,  with  the  detector  still  connected  and  bias  applied, 
present  a  test  pulse  to  the  detector  input  of  the  preamplifier  using  the  test  input  described  in 
Section 5-2. Make sure the pulser polarity is correct. Set the amplitude of the pulser so that ist 
peak accurs near the region of the peak of the source previously used. 

Observe the output of the amplifier without DC restoration. Note that the amplifier is not properly 
pole/zero  cancelled  for  the  pulser  feeding  the  preamp  (due  to  the  extra  time  constant  of  the 
pulser). This is of no consequence for a pure pulser input. Are the baseline fluctuations of 50/60 
or 100/120 Hz frequency? A ground loop is indicated. Insert all system line plugs into the same 
output.  Or  are  the  baseline  fluctuations    of  ramdom  frequency  between  10  Hz  and  15,000  Hz? 
The area may be too noisy, causing microphonic problems. 

If  high  frequency  noise  is  observed,  is  it  random  or  periodic?  Periodic  noise  is  a  sign  of 
electronics  failure;  isolate  the  cause  by  observing    the  preamplifier  output.  Is  the  same  pattern 
observed, or is the problem in the main amplifier? Random high frequency noise may be detector 
load resistor or input capacitor breakdown. 

Next, accumulate a pulser peak on the analyzer. Calculate its resolution. Repeat with the detector 
removed and the input connector of the preamplifier shielded. (Wait five minutes to remove the 
preamplifier  from  the  detector  after  removing  the  detector  bias.)  You  now  have  three  resolution 
figures available for essentially equal energy peaks:  

R

S

: source 

R

D

: pulser and biased detector connected 

R

E

: puser without detector connected 

If R

E

 is not less than 2.0 keV for two microseconds unipolar Gaussian shaping time constant, the 

problem is in the electronics and probably in the preamplifier. 

If  R

E

  is  acceptable,  but  R

D

  is  greater  than  2.0  keV  plus  10  eV/pF  detector  and  connection 

capacitance,  then  the  problem  is  either  in  the  detector  (microphonics,  excess  leakage  current 
noise,  breakdown  due  to  moisture  or  grime  on  the  detector  output  connectors),  or  in  the 
preamplifier  (leaky  input  capacitor,  dirty  or  moist  detector  load  resistor,  dirty  or  moist  detector 
input connector). 

If R

E

 and R

D

 are acceptable, but the live spectrum (R

S

) is not as good as expected, the problem is 

probably  in  the  detector  (bad  detector,  poor  charge  collection,  insufficient  bias)  or  in  the 
electronics  following  the  preamplifier  (count  rate  too  high,  improper  amplifier  pole/zero 
cancellation,  wrong  main  amplifier  time  constant,  wrong  amplifier  shaping-bipolar  vs.  Unipolar, 
improper amplifier shaping for the ADC being used, ADC cannot take the count rate, amplifier or 
ADC  drift).  These  many  alternatives  are  not  easy  to  check.  Substituting,  one-by-one  other 
detectors,  preamplifiers,  amplifiers,  and  multichannel  analyzers  may  help  pinpoint  the  problem. 
Checking the above common problems will aid in spotting the source of trouble.  

Содержание CSP10

Страница 1: ...CSP10 13 Charge Sensitive Preamplifier User Manual Copyright FAST ComTec GmbH Gr nwalder Weg 28a D 82041 Oberhaching Germany Version 1 0 September 17 2009...

Страница 2: ...ing insurance to FAST ComTec is the responsibility of the Costumer except for defects discovered within 30 days after receipt of equipment where shipping expense will be paid by FAST ComTec Copyright...

Страница 3: ...1 3 1 General 3 1 3 2 Front Panel Rear Panel 3 1 4 Installation 4 1 4 1 Noise Consideration 4 1 4 2 Detector Bias 4 1 5 Operating Instructions 5 1 5 1 General 5 1 5 2 Test Input 5 1 5 3 Initial Setup...

Страница 4: ...ve Never connect the detector when the high voltage is applied Increase or decrease the high voltage only at a very slow rate Observe the output of the CSP1X during bias voltage change with an oscillo...

Страница 5: ...polarity pulse ideal for energy spectroscopy The high charge rate capability of the design is evidenced by an energy rate capacity of greater than 10 5 MeV per second when used with silicon detectors...

Страница 6: ...Introduction ComTec GmbH 1 2...

Страница 7: ...MS 200 electrons 0 03 femtoCoul Equivalent noise in silicon 1 7 keV FWHM Equivalent noise in CdZnTe 2 4 keV FWHM ENC slope 4 electrons RMS pF Gain see table 1 Rise time 7 ns see table 1 Maximum charge...

Страница 8: ...m the detector capacitance leakage current and dielectric losses will add to this figure Pulse rise time defined as the time to attain 90 of maximum value has a linear relationship with input capacita...

Страница 9: ...ion describes the functions of the controls and connectors located on the front and rear panels of the Model CSP10 13 It is recommended that this section be read bevor proceeding with the operation of...

Страница 10: ...or alternatively the value of R reduced to provide an voltage drop The latter will cause the 0 pF noise of the preamplifier to increase but this will usually be insignificant compared to the noise ge...

Страница 11: ...o as to give a reference peak signal in his data spectrum at a convinient location so as to normalize multiple detectors This input does provide a resistive terminating impedance 5 3 Initial Setup 1 C...

Страница 12: ...ll system line plugs into the same output Or are the baseline fluctuations of ramdom frequency between 10 Hz and 15 000 Hz The area may be too noisy causing microphonic problems If high frequency nois...

Страница 13: ...has a duration of approximately a couple s so the expected rise time of the charge sensitive preamplifier output will be at least that long The output waveform of the CSP10 13 using a capacitively co...

Страница 14: ...Theory of Operation Detailed Circuit Description ComTec GmbH 6 2 high voltage path with filter circuit and power supply circuitry...

Страница 15: ...Appendix Detailed Schematic of the CSP10 13 ComTec GmbH 7 1 7 Appendix 7 1 Detailed Schematic of the CSP10 13...

Страница 16: ...Appendix Personal Notes ComTec GmbH 7 2 7 2 Personal Notes...

Отзывы: