1º teste de montagem prática com SiPM: preparação para caracterização
Objetivo
Conforme discutido em #13 (closed), o objetivo desse teste é estudar as características do sinal de corrente produzido pelo SiPM em uma detecção em termos de amplitude, largura do pulso, número de pulsos por período de tempo.
Teste: 1ª tentativa
Esquemático eletrônico
O circuito utilizado para polarização do SiPM é a configuração B do manual do SiPM, por conta da melhor facilidade de medir a saída Sout, que pode ser medido em relação ao GND (0V) da fonte. Ambas as saídas Sout e Fout serão medidas.
- Modelo do SiPM: MICROFJ-SMTPA-60035-GEVB\
- Corrente média máxima: 15 mA
- Vbias escolhido: 26 a 28 V (o ganho é proporcional a essa tensão)
- Rs escolhido: 10 a 50 Ohms
Fabricação da PCI
- Esquemático do circuito:
- PCI finalizada - vista superior:
Montagem na caixa
Resultados
Não foi possível identificar pulsos no sinal de saída. Porém, ao abrir/fechar a caixa observou-se que a tensão DC medida em Sout aumenta conforme a tampa é aberta.
Teste: 2ª tentativa
Motivação
Foi detectada interferência externa (ruído) nas medições do 1ª tentativa pois ao ligar uma lâmpada um ruído estranho aparece no osciloscópio (imagens abaixo).
- Sinal medido na fonte com a luz acesa (apenas parte AC):
- Sinal medido na fonte com a luz apagada (apenas parte AC):
Para resolver isso, o técnico Mauro Fin sugeriu adicionar um capacitor de pelo menos 10uF em paralelo à fonte, cobrir a caixa com material metálico ligado ao GND dos cabos. Além disso, pode ser que realizando apenas o teste com luz ambiente não seja possível observar um sinal interpretável e será necessário avançar diretamente ao Teste 2: Caracterização do SiPM.
Modificações na PCI
Modificações na montagem
O barril foi coberto com papel alumínio e esse papel foi ligado ao GND dos BNCs (parte externa).
Resultados
Adicionar capacitores e isolar o barril com papel metálico não foi suficiente para eliminar o ruído do sinal. Decidiu-se realizar as medições apenas com a luz apagada. Ainda assim, não foi possível identificar um pulso de tensão em ambas as saídas do SiPM.
Teste: 3ª tentativa
Motivação
Uma nova abordagem para lidar com o ruído e com os sinais é proposta:
- Montar uma nova placa utilizando os filtros para fonte chaveada propostos pelo fabricante (mais detalhes na wiki
- Montar uma outra placa separada com um circuito modulador capaz de alargar o pulso; (mais detalhes em #15 (closed))
- Tentar utilizar valores maiores de Rs a fim de alargar o pulso mais ainda: foi escolhido 1k Ohm
- Se não for possível visualizar os sinais no osciloscópio, tentar medí-los no MCA com amplificador acoplado.
Circuito da nova PCI
Orientações:
- S Saída Sout
- F Saída Fout
- +V Entrada +Vfonte = +Vbias
- I Entrada IN do modulador/filtro
- O Saída OUT do modulador/filtro
- G GND
- R1 Resistor R1 do modulador/filtro
- R2 Resistor R2 do modulador/filtro
- C1 Capacitor C1 do modulador/filtro
-
C2 Capacitor C2 do modulador/filtro
- Circuito montado com leitura direta em Sout
- Circuito montado com Sout conectado a IN e leitura em OUT do modulador:
Resultados
Não foi possível observar os pulsos no osciloscópio.
Conclusões
Não foi possível observar pulsos intervalados no osciloscópio em nenhum dos testes. Como os LEDs permanecem o tempo todo ligados, continuamente chegam muitos fótons no detector e o resultado é que esse "acúmulo" de detecções gera um nível DC na saída. O ideal seria realizar o teste colocando um sinal pulsado nos leds com uma duração bem curta e um intervalo grande. Isso seria complicado de realizar em microcontrolados mais comuns como arduinos e ESPs pois o clock é muito baixo, ou seja, o pulso no LED será muito largo. Por ora, sugiro não realizar mais nenhum teste com LEDs visto que será difícil observar os pulsos na saída.
Datas :
- finalização da PCI e teste de validação: 28/03/2023
- teste 1 na caixa: 30/03/2023
- teste 2 na caixa: 06/04/2023, 24/04/2023
Participantes : Paulo
Responsável : Paulo
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Anexos: