Ungefär zu erwartende CPS bei Scintillationsdetektor?

[axelroro]

Hallo zusammen,
habe mir einen Bicron 1,5M2,25/1,5L Nal (TI) Gamma Szintillationsdetektor gekauft und mangels Auswerteelektronik (kommt noch) mal an ein Oszi und Frequenzzähler gehängt. Handelt sich um 1,5 Zoll Durchmesser 2,25 Zoll langen NaI Kristall mit R11104 Hamamatsu PMT. Positive HV, ca 800V, 1Vpp mit 50khz ripple (ist nur Testweise).
Auf dem Oszi sehe ich wilde negative Zacken und der Frequenzzähler zeigt je nach Triggerpotistellung von einigen 10khz (eigentlich Ereignisse innerhalb Torzeit) bis so 1400 oder auch runter in den 3 oder 2 stelligen Bereich. Bei den grossen Zahlen sind das wohl noch ripple, ansonsten, so die Annahme, die verschieden energetischen Ereignisse. Prüfstrahler habe ich noch  nicht.

Was sind den so tyische CPS bei einem solchen Detektor?

Will eigentlich nur verstehen, ob das Ding noch funktioniert und was plausibel wäre. Zumindest die PMT scheint ok, da die Impulszahl auf Anstrahlen der offenen BNC Buchsen mit Taschenlampe reagiert.

Danke

[Kermit]

Zumindest die PMT scheint ok, da die Impulszahl auf Anstrahlen der offenen BNC Buchsen mit Taschenlampe reagiert.

Ich bin jetzt nicht der Hardwarefachmann, aber wenn dein System auf Licht reagiert ist das gar nicht gut. Das würde bedeuten, das er nicht lichtdicht abgeschirmt ist und du dann auch nicht sicher sein kannst, das er auf inonisierende Strahlung korrekt reagiert.

Kannst Du den Effekt nachvollziehen?

[axelroro]

Wie gesagt, es geht um einen groben Funktionstest und welche Werte grob zu erwarten wären. Ich weiss natürlich, ,es kommt drauf an'. Bin Einsteiger in die Materie, mit Ziel Gamma Spektroskopie, aber Schritt für Schritt.

Der Lichteinfall ist wohl durch das Dielektrikum der BNC Buchsen hindurch, da momentan nur mit Krokoklemmen provisorisch angeschlossen, und ich habe diesen durch Abkleben einigermassen unterbunden. Beim späteren Ausbau kommen natürlich geeignete Stecker dran.

Ich wollte zunächst verstehen, wieviel CPS wären ungefähr üblich, um zu plausibilisieren, ob das nur wilde Störungen oder normale Hintergrundreaktion so sehen ist.

[Kermit]

groben Funktionstest

Wie gesagt, ich bin da nicht der große Hardwareguru... Die Funktion eines PMT wird wesentlich von der HV und der Ankopplung (hochomiger Abschluß) der Widerstandskaskade der Dynoden beeinflusst. Da spielt auch dein Oszi mit Eingangsverstärker (Empfindlichkeit, Eingangswiderstand und Frequenzcharakteristik) eine wesentliche Rolle.
Eventuell hilft es, hier im Forum mal nach Theremino-Geiger-Adapter bzw Theremino-Gamma-Spektrometer zu suchen. Da gibt es viele Informationen zu den PMT-Sonden und der Signalformung.

[DL8BCN]

In meiner Bleiburg bekomme ich ca. 60 CPS mit meinem 63mm x63mm NaI(TI) Kristall und einer XP3312 PMT.
Mit Quelle geht es in Richtung 500 CPM.
Wenn es zu viel wird, übersteuert die Anlage und man bekommt keine vernünftigen Ergebnisse mehr.
Ich würde den Anzeigen des Oszi nicht zu viel Bedeutung geben.
Echte Ergebnisse bekommt man nur mit dem passenden Vorverstärker, der auch einen Impulsformer beeinhaltet.

[Kermit]

R11104 Hamamatsu

Hast Du dich eventuell beim Typ vertan? Ich finde keinen PMT R11104 sondern nur einen R1104 bei Tante G***le. Und der wird bei 1000v betrieben, wenn die Angaben stimmen....

[DL8BCN]

Man sollte die Spannungsangaben nicht zu genau nehmen. Mein XP3312 soll auch mit ca. 1000V betrieben werden.
Die besten Ergebnisse erhalte ich aber bei ca. 640V.

[axelroro]

Erstmal vielen Dank an alle. Kermit, sorry, ist wohl R11102 (glaube ich, ist gar nicht so leicht herauszufinden). Kristall und PMT sind in der Aluhülse vergossen oder verklebt.

DL8BCN, ok, dann sind meine CPS Werte nicht plausibel, noch dazu mit kleinerem Kristall. Muss mir wohl zunächst einen Prüfstrahler zulegen, will erstmal sehen, ob sich überhaupt was tut, bevor ich weiter bastele.

[Henri]

Was sind den so tyische CPS bei einem solchen Detektor?

Hallo,

Dein Detektor registriert ja auch ganz niedrige Energien. Das geht irgendwann ins thermische Rauschen des PMT über. Mit dem Trigger (Diskriminator) legst Du die Schwelle fest. Das wird bei 1 V Ripple aber schwierig!

Der Ripple sitzt bei positiver HV ja direkt auf dem Signal. Und die nutzbaren Impulse vom PMT beginnen bei ein paar 10 mV Amplitude. Der Großteil dessen, was Du bei natürlichem Strahlungshintergrund zu sehen bekommst, dürften Impulse unter 1 V sein.

Bei einem natürlichen Strahlungshintergrund von 80-100 nSv/h und einer oberhalb des HV-Ripples auf ca. 30-50 keV eingestellten Diskriminatorschwelle sollte sich die Zählrate vielleicht um 50-200 cps bewegen.

Übrigens, auch minimale Licht-Lecks können einen im Betrieb befindlichen PMT zerstören. Das Reinleuchten mit der Taschenlampe durch die Isolierung kann schon ausreichen   

Viele Grüße!

Henri

[axelroro]

Danke, dann hoffe ich mal, dass ich die PMT nicht beschädigt habe.

Eigentlich habe ich negative Ausschläge im Bereich mehrere Volt bei den angenommenen Strahlungsereignissen? Ich habe angehängte Schaltung. HV und Signal ist auf Seperaten BNC Buchsen. Signalausgang ist mit 1,5nF auf 10kOhm gegen Masse gelegt, und dort mit Oszi sowie Eventzähler abgegriffen.

Muss auch mal kucken, ob dieser Ripple real ist, oder ob mir nur der Masseleiter der Oszi Probe EMI vom HV Transformator einfängt ..

[DL8BCN]

Die Schaltung ist wohl etwas ungewöhnlich.
Das da noch Transistoren und Dioden verschaltet sind, habe ich so noch nirgends gesehen.
Auch haben die Dynodenwiderstände nur 1MOhm, was relativ wenig ist.
Ich denke aber, das ist ja eine kommerzielle erprobte Schaltung.
Dann sollte das so richtig sein.

[Peter-1]

Mit meinem 2" Kristall ohne Schirmung bei 160 CPS, in meiner Bleiburg (Pb 2,5cm + 8mm Cu ) komme ich auf 16,5 CPS.
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[DL3HRT]

Bei meinem 63 mm x 63 mm Detektor sieht es wie folgt aus:
- außerhalb der Bleiburg: ca. 300 cps
- in der Bleiburg (60 mm Blei + 3 mm Kupfer): 14 cps

[DL8BCN]

Ich habe eben noch mal getestet:
- außerhalb der Bleiburg: 170 cps
- in der Bleiburg (ca. 40mm Blei + alte Blei-Gel-Akkus): 30 cps

[axelroro]

Die Schaltung ist wohl etwas ungewöhnlich.
Das da noch Transistoren und Dioden verschaltet sind, habe ich so noch nirgends gesehen.
Auch haben die Dynodenwiderstände nur 1MOhm, was relativ wenig ist.
Ich denke aber, das ist ja eine kommerzielle erprobte Schaltung.
Dann sollte das so richtig sein.

Ja, nennt sich low background divider, wobei ich jetzt nicht weiss ob gut oder schlecht hinsichtlich Sensitivität. In einem Englischsprachigen Forum schrieb einer, das das wohl ansonsten auf Kundenwunsch so beschaltet sei, um die Option zu haben, sowohl negativ HV als auch positiv HV zu belegen. Der Anschluss an der untersten Dynode ist, um ggfs die Empfindlichkeit um Faktor 100 zu verringern, wenn auf Masse gelegt.