通道电子倍增器电源的增益稳定性提升及噪声抑制新方法
通道电子倍增器（Channel Electron Multiplier, CEM）广泛用于质谱仪、电子能谱仪和粒子探测设备中，其性能关键在于输出电信号的增益稳定性。电源系统必须提供极其稳定的高压偏置以确保倍增过程的线性与重复性。传统CEM电源受温漂、电子噪声与负载波动影响，易导致增益漂移与信噪比下降。
为解决该问题，最新设计的CEM电源采用了多层主动稳压与数字反馈相结合的结构。核心控制部分采用高速采样的闭环电压调节，结合超低噪声运算放大器，输出高压纹波低于10 mV。电源内部引入温度补偿模型，利用热敏传感器实时校正内部基准电压漂移，使得长期增益漂移控制在0.02%以内。
噪声抑制方面，电源采用三级滤波结构：输入级EMI抑制、DC/DC转换级的LC复合滤波以及输出级的有源补偿滤波。为进一步消除微弱脉动带来的随机增益波动，系统在数字域内增加伪随机调制反相控制，使残余噪声信号在频谱上扩展分布，从而避免对倍增信号的集中干扰。
此外，为确保增益稳定性，电源控制系统基于实时监测的输出电流自动校正电压偏移。通过嵌入式算法分析检测信号趋势，自动判断倍增通道老化状态，并微调偏压以维持恒定增益特性。结合FPGA高精度PWM控制，使CEM在长时间运行中保持高灵敏度和低噪声输出，为精密粒子探测与能谱分析提供了可靠的电源保障。
