Adquisición de datos rápida y barata

Cuando necesita desencadenar una señal rápida, no necesita un ADC. Puede usar un comparador analógico con la misma facilidad. Su ATMega ya tiene uno y creo que será lo suficientemente rápido. Creo que el 328P no tiene una referencia interna, por lo que puede que tenga que proporcionar uno (podría ser solo un divisor de voltaje).

Luego, se puede activar una interrupción cuando se cruza la tensión de umbral y ya está listo.

Podrías construir un monoflop . La señal rápida dispara el monoflop, que crea un pulso de una longitud específica. A continuación, puede analizar fácilmente la salida monoflop. Si solo necesita hacer parpadear un LED (como sugirió en un comentario), puede simplemente colocar un interruptor en la salida monoflop y encender el LED con eso.

Una posibilidad sería usar un chip (LMC) 555 en configuración monoestable. Como comentó @Brian Drummond, no puedo garantizar que el 555 sea lo suficientemente rápido y no pueda encontrar las especificaciones correspondientes. Tal vez sería más seguro construir un circuito monoflop desde cero o incluso mejor: use un chip monoflop con las especificaciones correspondientes (por ejemplo, TI SN74AHC123)

Hice un pequeño y agradable amplificador de pulso PMT desde un AD8001 y luego envié la señal a un comparador rápido y agradable (LT1016). Con una olla configurando el nivel de disparo. ¿Tiene un 'alcance que puede ver los pulsos PMT? Tal vez solo puedas usar el comparador ... si tus señales son lo suficientemente grandes.