Vorstellung Eigenbau Szintillationsdetektor

[axelroro]

@Radiaquant / Bernd:

Eine Frage habe ich noch. Wie groß wird nun der kleinste Impus sein, der ausgewertet werden soll ? Ein Spektrum besteht ja aus verschiedengroßen Impulsen.

Idealerweise würde man ja gerne von harter Röntgenstrahlung am untersten Ende des Spektrums bis zur höchsten kosmischen Strahlung, oder doch zumindest zur höchsten zu erwartenden Gamma-Quant, der von radioaktiven Materialien hier auf der Erde herrührt, messen.

Da gibt es nun einige Einflußfaktoren:

• Die Spannung an der PMT, die deren Verstärkung bestimmt
• Der Typ der PMT
• Der Kristalltyp, zum Beispiel Natrium-Jodid (NaI)
• Die Qualität dieses Kristalls und dessen Effizienz
• Das thermische Rauschen der PMT und der Elektronik
• Und vielleicht noch mehr, was ich nicht weiß

Die niedrigeren Energien gehen gerne im Rauschen der PMT/Elektronik unter, deswegen ist es so schön, dass Rauschen bei meiner Lösung ganz gut erscheint. Damit steigen die Chancen, daß man auch noch im unteren Bereich etwas messen kann.

Wenn ich das richtig verstanden habe, sinkt im Bereich der höheren Energien die Effizienz z.B. von NaI Kristallen. Daher wirkt es sich hier wiederum vorteilhaft aus, die Spannung zu erhöhen, um damit die Verstärkung der PMT zu erhöhen. Damit erhöht sich aber auch das Rauschen, was niedrigere Energien beeinträchtigt.

Amerizium hat z.B. einen Photopeak bei 26.3keV, was für Gamma schon im niedrigen Bereich liegt. Der Wert ginge gerne im Rauschen unter, wenn man nicht einen sehr rauscharmen Aufbau hat. Siehe Link

Kalium 40 (Pottasche, auch als Backtriebmittel verwendet), liegt bei 1458keV, also schon im höheren Bereich, aber mit NaI Kristallen noch gut sichtbar.

Ich glaub, Kobald hat Photopeaks bis in den Bereich 2-3MeV (bin nicht sicher). Darüber kommen Quantenenergien, die durch exotische Teilchen, z.B. Myonen erzeugt werden, wenn diese in die Atmossphäre knallen. Myonen sind so etwas wie fette Elektronen, nur 200 mal schwerer.

Kosmische Strahlung geht bis in irre Bereiche hoch, GeV oder TeV sind glaub ich schon irgendwie gemessen worden. Da sind dann aber schon Quasare und Schwarze Löcher beteiligt, und glaube nicht, daß dass noch mit Hobbymitteln zu messen ist.

Die Antwort ist also - kommt drauf an 

[Henri]

Die Ausgangsspannung wird über eine 0-5V Einstellspannung eingestellt

...oder über ein Poti / Feintrimmer an den 3 Pins 

Henri, verstehe nicht. Meinst Du, anstelle des Opto-Kopplers? Ja, geht auch, aber liegt ja dann auf 650V plus Niveau, wegen des ,umgedrehten' C4900. Kann man natürlich einen Plastikschraubendreher verwenden. Mir wärs zu riskant.

Du hast ja für Dich eine gut funktionierende Lösung gefunden. Aber es wäre auch einfacher gegangen, da der C4900 seine Steuerspannung selbst generiert. Und was spricht gegen eine Kunststoffachse zur Bedienung des Potis? Dann brauchst Du keine 5 V Spannungsversorgung mehr und sparst den Optokoppler. Es sei denn natürlich, Du möchtest die Hochspannung fernsteuern können.

9 V Block und Linearregler, da wirst Du auch keine langen Messungen mit machen können. Die Spannung der 9 V Blocks geht ja schnell runter, dann fällt noch was über den Regler ab... Es wäre mal ein Versuch wert, statt dessen einen LiIon-Akku mit Step-Up Wandler zu verwenden, vielleicht in einem kleinen Abschirm-Gehäuse. Ich habe auch einen C4900 und erzeuge mir damit die 15 V Eingangsspannung aus einem ganz normalen Steckernetzteil, Probleme mit Störungen auf der -HV habe ich aber überhaupt nicht. Das Modul regelt das anscheinend ganz gut aus. Im Datenblatt vom C4900 steht noch, dass man mit ein paar Kondensatoren die Restwelligkeit noch einmal deutlich senken kann.

Die 50 Ohm braucht man eigentlich auch nur bei langen Zuleitungen zum Detektor. 20-30 cm funktionieren auch gut hochohmig.


Wie hast Du denn die Masse des Signalausgangs angeschlossen? Hast Du jetzt womöglich eine Potentialdifferenz in Höhe der eingestellten Hochspannung zwischen Masse des Signalausganges und Deinem Detektorgehäuse?? Denn das Detektorgehäuse ist ja mit der Masse des Anschluss-BNCs verbunden. Und aus Abschirmgründen sollte das Gehäuse nicht galvanisch getrennt sein, sondern genau wie die Leitungsschirme auf Erdpotential liegen. 

Falls man einen Akku verwendet, dürfte man den dann auch nicht im Gerät laden, zumindest nicht wenn das Gerät angeschaltet ist, weil zwischen Batteriemasse und Detektorgehäuse ja wieder Hochspannungspotential ansteht.

Kondensatoren am HV-Ausgang (0,2 µF) ohne zusätzlichen Schutzwiderstand sind ziemlich gefährlich, besonders bei fliegender Verdrahtung, ich habe da schon mal ordentlich eins gewischt bekommen   

Viele Grüße!

Henri

[axelroro]

Henri,
ich verstehe nicht, warum Du auf die Steuerspannung so fokusierst. Die nutze ich doch - sowohl mit dem Opto als auch im jetzigen Zustand ohne, nur mit einem Widerstands-Spannungsteiler. Der Opto-koppler ist ja nur Option für die Zukunft, für einen DAC im uC und im Moment ja auch nicht im Einsatz, wie ja oben beschrieben.

Die Batterien hab ich aus 2 Gründen gewählt - ich wollte was transportables. Die gibts auch als 9V Akku's, wenn tatsächlich mal was nachhaltigeres gefordert wäre. Bei meinem Nutzungsverhalten ist das aber erstmal unwahrscheinlich. Habe keine Bleiburg o.ä., und mit den sonstigen Quellen hab ich in Minuten ein Ergebnis. Der zweite Grund - Verfügbarkeit. Hatte ich da, Batterieanschlußklemmen auch, billig - passt.

Die Idee ist, mal mit dem 3D Drucker eine Ludlum-ähnliche Halterung zu drucken und dann kann man das Teil auch mal mitnehmen.

Zum Anschluß im Gehäuse hier mal ein Blockschaltbild - ein Plan sagt mehr als 1000 Worte:
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Stimmt, einen Akku könnte man beim momentanen Aufbau nicht im Gehäuse laden. Und an die HV darf man keinesfalls drangreifen, insbesondere da es ja bei mir auch 1uF ist, nicht nur 0.2uF. Das kann tödlich enden.

Als nächstes kommt mal ein Spektrum, am besten mal als Youtube Video. Mal sehen, wann ich dazukomme ...

 


 

[axelroro]

Und nun zum Abschluss noch ein Video, ,unscripted'    und mit ein paar Äh's und Versprechern (Radioscan statt Radiacode   

Hoffentlich gefällts trotzdem 

[DG0MG]

Hoffentlich gefällts trotzdem 

Ja natürlich, vielen Dank für den ausführlichen Bericht und der Dokumentation Deines Aufbaus!
Ich bin sicher, er hilft zukünftigen Bastlern, die auch ein solches Projekt angehen wollen.