Zeit-Amplituden-Wandler

Ein Zeit-Amplituden-Wandler verwendet eine analoge Technik, um kleine Zeitintervalle in Impulsamplituden umzuwandeln. Das Gerät erzeugt ein Ausgangssignal mit einer Amplitude, die proportional zum Zeitintervall zwischen dem Eingangsimpuls „Start“ und dem Eingangsimpuls „Stopp“ ist. In den meisten Messaufbauten speichert und analysiert ein Mehrkanalanalysator (Multichannel Analyzer) anschließend die Amplitudenverteilung der Ausgangsimpulse. Diese wird in der Regel als Zeitspektrum bezeichnet und stellt ein Maß für die Verteilung der Zeitintervalle zwischen dem Start- und dem Stoppimpuls dar.

TACs werden beispielsweise im klassischen TCSPC verwendet. Dabei werden die Taktsignale zunächst von einem TAC verarbeitet und dann an einen Analog-Digital-Wandler übertragen. Dieser liefert digitale Werte für die Zählung der Photonen, wobei die Häufigkeit ihres Auftretens den entsprechenden Bins des Histogramms zugeordnet wird. Ein wichtiger Aspekt hinsichtlich der Messgenauigkeit ist die auftretende Totzeit, da diese zu Zählverlusten führt. Ein Detektor, der ein Photon registriert, kann während dieser Totzeit keine weiteren Photonen erfassen. Diese Totzeit von TCSPC-Instrumenten wird weitgehend durch die verwendeten TACs bestimmt. Um die Totzeit bei der Verwendung von Anregungsquellen mit hoher Wiederholungsrate zu reduzieren, wird der TAC typischerweise im „umgekehrten” Start-Stopp-Modus betrieben. Er wird mit dem Signal vom Detektor gestartet und durch das korrelierte Signal von der Anregungsquelle gestoppt. Auf diese Weise wird der TAC nur durch nutzbare Ereignisse ausgelöst und nicht auch durch diejenigen Laser-Triggerimpulse, die nicht einmal zu einem detektierten Photon führen. Dadurch werden Totzeiteffekte minimiert. Für eine noch bessere Leistung und kürzere Totzeiten können die Aufgaben des TAC und des ADC stattdessen von einem Zeit-Digital-Wandler übernommen werden.

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