TTL信号为低电平时，高压开关电路2内的MOS管驱动电路输出低电平，从而控制高速开关MOS管截止，即开关关闭，高压开关电路2的高压输出端输出电压为O (HVl=O);当TTL信号为高电平时，高压开关电路2内的MOS管驱动电路输出高电平，从而控制高速开关MOS管导通，即开关开启，高压开关电路2的高压输出端输出电压为HV (HVl=HV)o开关正负输出间通过电阻R2和电容C3相连，同时使用电容C2连接到地，减少输出电压HVl的高频干扰。开关可实现在高重复频率(5kHz-10kHz)的调制和转换。
[0024]如图4所示，所述的高压开关电路2包括有电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容ClO和电容C7、电容C8，以及高速光耦Ul、反相驱动器U2、高速MOS管驱动器U3、MOS管Ql，将电阻R7和电阻R6串联，电容C7与电阻R6并联，电阻R6的另一端连接高速光耦Ul内部二极管的正极，二极管的负极和电阻R7均连接所述的信号发生器的输出端，所述的反相驱动器U2的输入端和电阻R8的一端均连接高速光耦内部光敏三极管的集电极，电阻R8的另一端连接5V电源，反相驱动器U2的输出端连接高速MOS管驱动器U3的IN脚，高速MOS管驱动器U3的VCC脚连接5V电源，GND脚和光敏三极管的发射极均接地，高速MOS管驱动器U3的OUT脚连接电容C8的一端，电容C8的另一端分别连接电阻RlO和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接IV电源的负极，电阻RlO的另一端连接MOS管Ql的栅极，IV电源的正极连接MOS管Ql的漏极，MOS管Ql的漏极和原极分别为高压输入端和高压输出端。
[0025]所述的高速光耦Ul的信号为6N137 ;所述的反相驱动器U2的型号为7404 ;所述的高速MOS管驱动器U3的型号为IXDN414。
[0026]外部输入的TTL信号首先经过高压开关电路2内部的电阻R6，R7限流后，控制高速光耦Ul输入端发光二极管，当外部输入端为高电平时，二极管发光，Ul的光敏三极管感光导通，使反相驱动器U2的输入端为低电平，U2输出高电平，这个高电平输入到高速MOS管驱动器U3，U3的输出端OUT也为高电平，经过电容C7耦合到MOS管Ql的栅极，在R9、RlO和IV电源的共同作用下使MOS管Ql导通，即高压输入HV通过Ql输出同样幅值的高压，即HV1=HV。当外部输入端为低电平时，二极管不发光，Ul的光敏三极管截止，使反相驱动器U2的输入端为高电平，U2输出低电平，这个低电平输入到高速MOS管驱动器U3，U3的输出端OUT也为低电平，经过电容C8耦合到MOS管Ql的栅极，在R9、R10和IV电源的共同作用下使MOS管Ql截止，即高压输入HV不能通过Ql输出，即HV1=0。
[0027]来自高压开关电路2高压输出端的脉冲高压HVl，经过高压叠加电路3中的电阻R3、R4、电容C5、C6优化下降沿时间和去除噪声干扰，其中HVl通过R3连接到地，R4 一端连接到HV1、另一端与电容C6串联，R4、C6之间通过C5与地相连。固定电压HV2经过电阻R5后，与HVl进行叠加，在电阻R5和电容C6之间获得叠加电压HV3。再将HV3加到计数光电倍增管4的光电阴极，同时在光电倍增管第一倍增极上加另一个固定电压HV4 (HV2<HV4<(HV2+HV1))。高压开关HVl开通时，HV3大于HV4，光电倍增管开启；HV1关闭(为O)时，HV3小于HV4，光电倍增管关闭，整体电压变化实例如图5所示。
[0028]通过上述过程实现不同时间段内的信号测量和超快门控转换，在特定时序获取激活倍增管功能，测量高重频光源下产生的荧光信号。
【主权项】
1.一种用于计数光电倍增管的快速开关调制系统，其特征在于:包括有信号发生器、高压开关电路、高压叠加电路和光电倍增管，所述的信号发生器的输出端与高压开关电路的输入端连接，尚压开关电路输出电压为HV1，尚压开关电路的输出端与尚压叠加电路的输入端连接，高压叠加电路的另一输入端有固定电压HV2输入，高压叠加电路输出电压HV3，HV3=HV1+HV2，高压叠加电路的输出端与光电倍增管的阴极连接，光电倍增管的第一倍增极有固定电压HV4输入；通过信号发生器产生的TTL信号控制高压开关电路的输出，TTL信号为低电平时，高压开关电路关闭，HVl为O，HV3小于HV4，光电倍增管关闭，TTL信号为高电平时，高压开关电路开启，HVl大于O，HV3大于HV4，光电倍增管开启。
2.根据权利要求1所述的一种用于计数光电倍增管的快速开关调制系统，其特征在于:所述的高压叠加电路包括有电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C5和电容C6，电阻R3的一端连接高压开关电路的输出端，另一端接地，将电阻R4、电容C6和电阻R5依次串联，电阻R4的另一端连接高压开关电路的输出端，电容R5的另一端为固定电压HV2的输入端，电容C6和电阻R5之间输出电压HV3，电容C5的一端连接在电阻R4和电容C6之间，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种用于计数光电倍增管的快速开关调制系统，其特征在于:所述的高压开关电路包括有电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容ClO和电容C7、电容C8，以及高速光耦Ul、反相驱动器U2、高速MOS管驱动器U3、M0S管Ql，将电阻R7和电阻R6串联，电容C7与电阻R6并联，电阻R6的另一端连接高速光耦Ul内部二极管的正极，二极管的负极和电阻R7均连接所述的信号发生器的输出端，所述的反相驱动器U2的输入端和电阻R8的一端均连接高速光耦内部光敏三极管的集电极，电阻R8的另一端连接5V电源，反相驱动器U2的输出端连接高速MOS管驱动器U3的IN脚，高速MOS管驱动器U3的VCC脚连接5V电源，GND脚和光敏三极管的发射极均接地，高速MOS管驱动器U3的OUT脚连接电容C8的一端，电容C8的另一端分别连接电阻RlO和电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接IV电源的负极，电阻RlO的另一端连接MOS管Ql的栅极，IV电源的正极连接MOS管Ql的漏极，MOS管Ql的漏极和原极分别为高压输入端和高压输出端。
4.根据权利要求1所述的一种用于计数光电倍增管的快速开关调制系统，其特征在于:所述的高速光耦Ul的信号为6N137 ;所述的反相驱动器U2的型号为7404 ;所述的高速MOS管驱动器U3的型号为IXDN414。
【专利摘要】本发明公开了一种用于计数光电倍增管的快速开关调制系统，包括有信号发生器、高压开关电路、高压叠加电路和光电倍增管，所述的信号发生器的输出端与高压开关电路的输入端连接，高压开关电路输出电压为HV1，高压开关电路的输出端与高压叠加电路的输入端连接，高压叠加电路的另一输入端有固定电压HV2输入，高压叠加电路输出电压HV3，HV3=HV1+HV2，高压叠加电路的输出端与光电倍增管的阴极连接，光电倍增管的第一倍增极有固定电压HV4输入。本发明使用高压开关电路，具有超短的延迟时间和上升（下降）沿时间，实现电压的快速通断和转换；本发明使用的高压叠加电路稳定高效，噪声干扰小。
【IPC分类】H03K17-04, H03K17-78
【公开号】CN104753512
【申请号】CN201510012295
【发明人】胡仁志, 凌六一, 谢品华, 陈浩, 刘建国, 刘文清
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月9日