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數位脈衝處理器、MCA 和電源

Digital Pulse Processor, MCA and Power Supply 型號：PX5

Amptek PX5 連接在（1）帶前置放大器的 X 射線和伽馬射線探測器和（2）運行數據採集和控制軟體的計算機之間。它主要用於支援 Amptek XR-100 系列的 SDD、Si-PIN 和 CdTe 探測器，可與許多其它輻射探測器和前置放大器一起使用，包括 HPGe 探測器和閃爍體探測器。它與任一極性的重置和反饋前置放大器相容。 PX5 包括（1）高性能數位脈衝處理器（取代了傳統的整形放大器）、（2）多通道分析儀和（3）低壓和高壓電源（± HV）。

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產品特點產品規格 Features Specifications

Amptek PX5 連接在（1）帶前置放大器的 X 射線和伽馬射線探測器和（2）運行數據採集和控制軟體的計算機之間。它主要用於支援 Amptek XR-100 系列的 SDD、Si-PIN 和 CdTe 探測器，可與許多其它輻射探測器和前置放大器一起使用，包括 HPGe 探測器和閃爍體探測器。它與任一極性的重置和反饋前置放大器相容。 PX5 包括（1）高性能數位脈衝處理器（取代了傳統的整形放大器）、（2）多通道分析儀和（3）低壓和高壓電源（± HV）。

與傳統系統相比，PX5 具有多種優勢，包括改進的性能（超高解析度、更少的彈道缺陷、更高的傳遞量和增強的穩定性）、更多用於優化系統的配置選項以及許多通信和輸出選項。 PX5 基於 Amptek 最新一代的數位脈衝處理技術，該技術也用於 DP5 系列產品。

PX5 的信號輸入是前置放大器的輸出。 PX5 用於將前置放大器輸出數位化，對信號進行即時數位處理，檢測峰值振幅（數位），並將該值儲存在其直方圖記憶體中，從而生成能譜。然後，能譜通過 PX5 的 USB、乙太網或 RS-232 介面傳輸到用戶的電腦。

PX5 與 32 位和 64 位作業系統（包括 Windows 10）相容。

特點
- 單個裝置與當前所有的 Amptek SDD、Si-PIN 和 CdTe 探測器相容。
- 包括 :
  - 數位脈衝整形放大器。
  - 整合多通道分析儀。
  - 電源。
- 支援其它製造商的探測器以及任一極性的重置和反饋前置放大器。
- 梯形和新型尖峰整形，具有廣泛的峰值時間，將其性能最佳化。
- 高計數率能力，具有出色的基線穩定性、傳遞量和堆積刪除。
- 多達8k個輸出MCA通道。
- 示波器模式 – 用於脈衝監測和調節的 DAC 輸出。
- 8 個單通道分析儀輸出。
PX5 的正面和背面圖視

PX5 連結 XR-100SDD 矽漂移探測器方塊圖

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脈衝處理性能

增益設置	粗調增益和微調增益的組合產生了從 x0.75 到 x516 連續可調的總增益。
粗調增益	從 x1.00 到 x413 的 28 個對數間隔粗調增益設置。
微調增益	可在 0.75 和 1.25 之間調節，13 位解析度。
量程	1000 mV 輸入脈衝 @ x1 增益。
增益穩定性	<30 ppm/°C（典型值）。
ADC 時鐘頻率	20 或 80 MHz，12 位 ADC。
脈衝形狀	梯形或尖峰。具有整形時間 t 的半高斯放大器的峰值時間為 2.4t，其性能與相同峰值時間的梯形形狀相當。
峰值時間	軟體可選的的峰值時間介於 0.05 和 102 μs 之間，這對應於 0.04 至 42.5 μs 的半高斯整形時間。
平頂時間	每個峰值時間都有一些軟體可選的值（取決於峰值時間），>0.05 μs
最大計數率	峰值時間為 0.2 μs 時，可以採集到 4 MHz 的周期信號。
每個脈衝的死區時間	1.05 倍峰值時間。無轉換時間。
快速通道峰值時間	20 MHz: 200、400、800、1600、3200 ns。 80 MHz：50、100、200、400、800 ns。
快速通道脈衝對解析度	1.2 x 快速通道峰值時間（最小 60 ns）。
堆積刪除	脈衝間隔大於快速通道分辨時間和小於 1.05 x 峰值時間的脈衝將被拒絕。
基線恢復	非對稱 – 有 16 個軟體可選的轉換速率設置。
上升時間鑑別器（RTD）	數字脈衝處理器可程式設計為根據其上升時間屬性選擇輸入脈衝。
閘	閘輸入與外部電路一起使用，以確定事件是否應包括在光譜中或從光譜中排除。門可以為高電平有效或低電平有效（或被禁用）。

MCA 性能

通道數	可程式設計為 256、512、1k、2k、4K 或 8k 通道。
每通道位元組數	3位元組（24 bits），16.7 M 計數。
預設擷取時間	10 ms 至 466 天。
數據傳輸時間	USB：1k 通道 4.8 ms; 乙太網路 1k 通道 35 ms。
轉換時間	無
預設	時間、總計數、ROI 計數、通道計數。
MCS 時基	10 ms/通道至 300 s/通道。
外部 MCA 控制	閘輸入：只有在外部邏輯閘控時才接受脈衝。輸入可以是高電平有效或低電平有效。
計數器	MCA 接受的慢速通道事件。傳入計數（高於閾值的快速通道計數）、選擇邏輯拒絕的事件和外部事件計數器。
清單模式	受支援

硬體

微處理器	Silicon Labs 8051F340 8051相容核心處理器。
外部記憶體	512 kb 低功耗 SRAM
固件	訊號處理透過韌體可程式化，可在現場升級。

通信

RS-232	標準串行介面，115 或 56 Kbaud。
USB	標準 2.0 全速（12 Mbps）。
乙太網路	標準 10base-T。

連接

類比輸入（BNC）	類比輸入接受來自電荷靈敏前置放大器的正向或負向脈衝。
電源	+5 VDC。插頭與 3.5 mm x 1.3 mm x 9.5 mm 母頭筒式、中心正極、插頭連接器配合使用。
USB	標準 USB mini-b 插孔。
乙太網路	標準 RJ-45 乙太網插孔。
AUX-1（BNC）	在軟體中配置為：（1）類比輸出，以查看整形脈衝或診斷信號，（2）數位輸出，以查看鑑別器輸出或診斷信號或（3）數位輸入。
AUX-2（BNC）	在軟體中配置為（1）數位輸出，以查看鑑別器輸出或診斷信號或（2）數位輸入，以閘控或同步數據擷取。
AUX-3（15 針 D 型母頭連接器）	包括（a）串行 RS232 介面線路，（b）可配置為數位輸入或輸出的兩條線路，（c）8 個單通道分析儀（SCA）輸出和（d）一條用於遠端控制電源打開或關閉的控制線路。

XR-100 電源：6 針 Lemo 連接器

1	溫度
2	偏壓（最高 ±1500V; 最大 30 μA）警告：使用錯誤的極性會損壞探測器，這種損壞不在保修範圍內。在開啟 PX5 之前，請務必檢查是否設置了正確的 HV 極性。
3	-8.5 或 -5 VDC（軟體可選）
4	+8.5 或 +5 VDC（軟體可選）
5	冷卻器–（接地）
6	冷卻器+（雙級冷卻器）
接地和遮罩

電源

+5 V	500 mA 時為 +5 VDC（2.5 W）（典型值）。電流在很大程度上取決於 Tdet，5 VDC 時電流介於 300 至 800 mA 之間。
輸入範圍	+4 V 至 +5.5 V（0.4 至 0.7 A 典型值）
初始瞬態	2 A，<100 ns

輔助輸入和輸出

此連接器會輸出 PX5 主要功能（擷取光譜並通過串行介面傳輸）不需要的邏輯信號。這些通常是與 PX5 處理的每個脈衝相關的「低電平」邏輯信號; 用於將 PX5 資料擷取與外部硬體同步以及用於 PX5 的直接計數器/定時器輸出。這些信號如下所述。
單通道分析儀	8 個 SCA，獨立的軟體可選 LLD 和 ULD，LVCMOS（3.3 V）電平（TTL 相容）。
數字輸出	2 個獨立輸出，可通過軟體在 8 種設置之間選擇，包括 INCOMING_COUNT、PILEUP、MCS_TIMEBASE 等。 LVCMOS（3.3 V）電平（TTL 相容）。
數字輸入	2 個獨立輸入，軟體可選擇 MCA_GATE、EXTERNAL_COUNTER
DAC 輸出	用於示波器模式，以查看整形脈衝和其它診斷信號。範圍：0 至 1 V。
數位示波器	在電腦上顯示示波器波形。可藉助軟體選擇顯示整形輸出、ADC 輸入等，以幫助調試或最佳化配置。

一般資訊和環境

工作溫度	-40°C 至 +85°C。
保固	1 年
典型設備壽命	5 至 10 年，視使用方式而定。
長期存儲	10 年以上保持環境乾燥。
典型儲存和運輸	-40 °C 至 +85 °C，10 至 90% 濕度，無冷凝
合規	符合RoHS標準
	TUV 認證證書編號：CU 72112987 01 經測試符合：UL 61010-1： 2004 R10.08 CAN/CSA-C22.2 61010-1-04+GI1 （R2009）

物理

尺寸	6.5 x 5.5 x 1.5 英寸/165 x 135 x 40 mm
重量	1.6 磅/750 g

數位 I/O：15 針 D 型連接器（母頭）

1	Gnd
2	RS232 – TX
3	RS232 -RX
4	SCA 6 輸出
5	SCA 5 輸出
6	Gnd
7	Aux 3
8	Aux 4
9	SCA 8 輸出
10	外部電源開啟
11	SCA 7 輸出
12	SCA 1 輸出
13	SCA 2 輸出
14	SCA 3 輸出
15	SCA 4 輸出

用於 PX5 的 15 針數位輸入/輸出電纜。零件編號 ACH-426。

The Amptek PX5 interfaces between (1) an X-ray and gamma-ray detector with its preamplifier and (2) a computer running data acquisition and control software. Designed principally to support Amptek’s XR-100 series of SDD, Si-PIN, and CdTe detectors, it can be used with many other radiation detectors and preamplifiers, including HPGe detectors and scintillators. It is compatible with both reset and feedback preamplifiers of either polarity. The PX5 includes (1) a high performance digital pulse processor (replacing a conventional shaping amplifier), (2) a multichannel analyzer, and (3) both low and high voltage power supplies (±HV).

The PX5 offers several advantages over traditional systems, including improved performance (very high resolution, reduced ballistic deficit, higher throughput, and enhanced stability), many more configuration options to optimize the system, and many communications and output options. The PX5 is based on Amptek’s latest generation of digital pulse processing technology, also used in the DP5 family of products.

The signal input to the PX5 is the preamplifier output. The PX5 digitizes the preamplifier output, applies real-time digital processing to the signal, detects the peak amplitude (digitally), and bins this value in its histogramming memory, generating an energy spectrum. The spectrum is then transmitted over the PX5’s USB, Ethernet, or RS-232 interface to the user’s computer.

The PX5 is compatible with both 32 and 64 bit operating systems, including Windows 10.

Features
- Single unit compatible with all current Amptek SDD, Si-PIN, and CdTe detectors
- Includes
  - Digital pulse shaping amplifier
  - Integrated multichannel analyzer
  - Power supplies
- Supports detectors from other manufacturers, and both reset and feedback preamplifiers of either polarity
- Trapezoidal, and new Cusp shaping with wide range of peaking times to optimize performance
- High count rate capability with excellent baseline stability, throughput, and pile-up rejection
- Up to 8k output MCA channels
- Oscilloscope mode – DAC output for pulse monitoring and adjustment
- 8 single channel analyzer outputs
Front and back views of the PX5.

Figure 2. Block Diagram with PX5 and XR-100SDD Silicon Drift Detector
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Pulse Processing Performance

Gain Settings	Combination of coarse and fine gain yields overall gain continuously adjustable from x0.75 to x516.
Coarse Gain	28 log spaced coarse gain settings from x1.00 to x413.
Fine Gain	Adjustable between 0.75 and 1.25, 13 bit resolution.
Full Scale	1000 mV input pulse @ x1 gain.
Gain Stability	<30 ppm/°C (typical).
ADC Clock Rate	20 or 80 MHz, 12 bit ADC.
Pulse Shape	Trapezoidal or Cusp. A semi-gaussian amplifier with shaping time t has a peaking time of 2.4t and is comparable in performance with the trapezoidal shape of the same peaking time.
Peaking Times	Software selectable peaking times between 0.05 and 102 µs, corresponding to semi-Gaussian shaping times of 0.04 to 42.5 µs.
Flat Top Times	Software selectable values for each peaking time (depends on the peaking time), >0.05 µs.
Max Count Rate	With a peaking time of 0.2 µs, 4 MHz periodic signal can be acquired.
Dead Time per Pulse	1.05x peaking time. No conversion time.
Fast Channel Peaking Times	20 MHz: 200、400、800、1600、3200 ns。 80 MHz：50、100、200、400、800 ns。
Fast Channel Pulse Pair Resolving Time	1.2 x Fast Channel Peaking Time (minimum of 60 ns)
Pile-Up Rejection	lses separated by more than the fast channel resolving time and less than 1.05x peaking time are rejected.
Baseline Restoration	Asymmetric – 16 software selectable slew rate settings.
Rise Time Discriminator (RTD)	The digital pulse processor can be programmed to select input pulses based on their rise time properties.
Gate	The gate input is used with external circuitry to determine if events should be included or excluded from the spectrum. The gate can be active high or active low (or disabled).

MCA Performance

Number of channels	Commandable to 256, 512, 1k, 2k, 4k, or 8k channels.
Bytes per channel	3 bytes (24 bits), 16.7 M counts.
Preset Acquisition Time	10 ms to 466 days.
Data Transfer Time	USB: 1k channels in 4.8 ms; Ethernet 1k channels in 35 ms
Conversion Time	None
Presets	Time, total counts, counts in an ROI, counts in a channel.
MCS Timebase	10 ms/channel to 300 s/channel.
External MCA Controls	Gate Input – Pulses accepted only when gated on by external logic. Input can be active high or active low.
Counters	Slow channel events accepted by MCA. Incoming counts (fast channel counts above threshold), event rejected by selection logic, and external event counter.
List Mode	Supported

Hardware

Microprocessor	Silicon Labs 8051F340 8051-compatible core.
External Memory	512 kb low-power SRAM
Firmware	Signal processing is programmed via firmware, can be upgraded in the field.

Communications

RS-232	Standard serial interface, 115 or 56 Kbaud.
USB	Standard 2.0 full speed (12 Mbps).
Ethernet	Standard 10base-T. -see app note

Connections

Analog Input (BNC)	The analog input accepts positive or negative going pulses from a charge sensitive preamplifier.
Power	+5 VDC. Plug mates with 3.5 mm x 1.3 mm x 9.5 mm female barrel, center positive, plug connector.
USB	Standard USB mini-b jack.
Ethernet	Standard RJ-45 Ethernet jack.
AUX-1（BNC）	Configured in software as (1) an analog output, to view shaped pulses or diagnostic signals, (2) a digital output, to view a discriminator output or diagnostic signals, or (3) a digital input.
AUX-2（BNC）	Configured in software as (1) a digital output, to view a discriminator output or diagnostic signals, or (2) a digital input, to gate or synchronize data acquisition.
AUX-3 (15 pin D connector female)	Includes (a) the lines for a serial RS232 interface, (b) two lines which can be configured for digital inputs or outputs, (c) 8 single channel analyzer (SCA) outputs, and (d) a control line to command the power on or off remotely.

XR-100 Power: 6-Pin Lemo Connector

1	Temperature
2	Bias (up to ±1500V; 30 µA maximum) WARNING: Using the wrong polarity will destroy the detector and will NOT be covered under warranty. Always check that the correct HV polarity is set before turning on the PX5.
3	-8.5 or -5 VDC (software selectable)
4	+8.5 or +5 VDC (software selectable)
5	Cooler – (grounded)
6	Cooler + (2-stage cooler)
Ground on shield

Power

+5 V	+5 VDC at 500 mA (2.5 W) typical. Current depends strongly on Tdet, ranging from 300 to 800 mA at 5 VDC.
Input Range	+4 V to +5.5 V (0.4 to 0.7 A typical).
Initial Transient	2 A，<100 ns

Auxiliary Inputs and Outputs

The connectors bring out logic signals which are not required for the primary use of the PX5: acquiring spectra and transmitting them over the serial interface. These are generally “low level” logic signals associated with each pulse processed by the PX5; used for synchronizing the PX5 data acquisition to external hardware and for direct counter/timer outputs from the PX5. The signals are described below.
Single Channel Analyzers	8 SCAs, independent software selectable LLDs and ULDs, LVCMOS (3.3 V) level (TTL compatible).
Digital Outputs	2 independent outputs, software selectable between 8 settings including INCOMING_COUNT, PILEUP, MCS_TIMEBASE, etc. LVCMOS (3.3 V) levels (TTL compatible).
Digital Inputs	2 independent inputs, software selectable for MCA_GATE, EXTERNAL_COUNTER.
DAC Output	Used in oscilloscope mode to view the shaped pulse and other diagnostic signals. Range: 0 to 1 V.
Digital Oscilloscope	Displays oscilloscope traces on the computer. Software selectable to show shaped output, ADC input, etc., to assist in debugging or optimizing configurations.

General and Environmental

Operating Temperature	-40 °C to +85 °C.
Warranty Period	1 year
Typical Device Lifetime	5 to 10 years, depending on use.
Long-term Storage	10+ years in dry environment.
Typical Storage and Shipping	-40 °C to +85 °C, 10 to 90% humidity noncondensing
Compliance	RoHS Compliant
	TUV CertificationCertificate #: CU 72112987 01 Tested to: UL 61010-1: 2004 R10.08 CAN/CSA-C22.2 61010-1-04+GI1 (R2009)

Physical

Size	6.5” x 5.5” x 1.5” / 165 x 135 x 40 mm
Weight	1.6 lbs / 750 g

Digital I/O: 15 pin D connector (female)

1	Gnd
2	RS232 – TX
3	RS232 -RX
4	SCA 6 Out
5	SCA 5 Out
6	Gnd
7	Aux 3
8	Aux 4
9	SCA 8 Out
10	External Power On
11	SCA 7 Out
12	SCA 1 Out
13	SCA 2 Out
14	SCA 3 Out
15	SCA 4 Out

用於 PX5 的 15 針數位輸入/輸出電纜。零件編號 ACH-426。

代理品牌

數位脈衝處理器、MCA 和電源

博全國際股份有限公司

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數位脈衝處理器、MCA 和 電源

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