Qualitätssicherung / CEM-Lebensdauer
 
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CEM Lebensdauer

Der Begriff Lebensdauer beschreibt das Verhalten der Verstärkung bei einer festen Betriebsspannung und bei konstantem Teilchenfluß. Messungen zeigen, dass die Verstärkung nicht konstant ist, sondern im Verlauf der Zeit eine bestimmte Charakteristik aufweist, die allen CEMs gemeinsam ist.

Der anfänglich hohe Wert der Verstärkung hat seine Ursache in lose auf der Glasoberfläche absorbierten Gasmolekülen, die sich absetzen, wenn der Elektronenvervielfacher der Luft ausgesetzt ist. Sie verringern die Austrittsarbeit der Glasoberfläche, so dass die Sekundärelektronenemission und damit die Verstärkung in dieser Phase größer ist als bei gasfreier Oberfläche. Unter dem einsetzenden Teilchenbeschuß nach der Inbetriebnahme werden diese Gasmoleküle abgelöst. Der Abfall der Verstärkung in dieser Phase wird "Einbrennphase" - im Englischen besser mit "Clean-up phase" bezeichnet.

Der Einbrennphase schließt sich bis zu einer Gesamtzahl der Ausgangspulse von etwa 10e10 ein Plateau an, in dem die Verstärkung weitgehend konstant ist. Danach beginnt ein kontinuierlicher Abfall der Verstärkung, der für eine gewisse Zeit durch eine Erhöhung der Betriebsspannung ausgeglichen werden kann.

Der Abfall der Verstärkung während der CEM-Lebensdauer ist in der Praxis daran erkennbar, dass sich der optimale Arbeitspunkt stetig zu höheren Betriebsspannungen hin verschiebt, wie in Abb. 2 dargestellt. Der Nachweis dieser Verschiebung kann mit Routinemessungen des MEASAR-Messsystems erbracht werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         
 
Anwenderbericht
 
Mit frdl. Genehmigung von SPECS GmbH, Berlin
 
         
         
 
Lebensdauertest der PHOIBOS EDR-CEMs
 
         
 
Das Standard-Detektorsystem der PHOIBOS Analysatorserie basiert auf den Extended Dynamic Range-CEMs der Serie KBL. Wegen des geringen Wandwiderstandes sind diese Detektoren zum Nachweis von extrem hohen Zählraten geeignet. Die Verstärkung wird bestimmt durch die Betriebsspannung, der momentanen Zählrate und dem Zustand der Glasoberfläche.
 
Dieser Zustand ändert sich langsam mit zunehmendem Gebrauch. Um auf diese Veränderung zu reagieren, die eine Verringerung der Verstärkung zur Folge hat, muß die Betriebsspannung schrittweise erhöht werden. Wenn sie einen Wert von 3.5 kV erreicht hat, ist das Ende der CEM-Lebensdauer erreicht und der Detektor muß ersetzt werden.
 
         
         
 
 
         
         
 
Alterung der PHOIBOS Extended Dynamic Range-CEMs. Die Detektorspannung wurde erhöht, wenn die Zählrate zu sinken begann.
 
         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Abb. 1 Schema für die Messung der Lebensdauer
 
 
 
Abb. 2 Der optimale Arbeitspunkt verschiebt sich mit der akkumulierten Ladung weiter nach rechts
 
 
Abb. 3 CEMs vom Typ KBL505/45 wurden non-stop über 15 Jahre an Bord der ULYSSES-Sonde betrieben
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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