günstige Gammaspektroskopie mit Theremino

[stoppi]

Danke Peter 

Heute konnte ich die Gammasonde mit dem Valvo XP2011 und dem NaI-Szintillator zusammen bauen. Zum Glück fand sich eine Dose Wok-Gewürz mit fast exakt 45mm Innendurchmesser 

Die Sonde reagiert auch wie es sein sollte auf meine Cäsium-Röhre.

Aber eine Frage hätte ich da: Bei meiner anderen NaI-Szintillator-Gammasonde mit dem M10FS301 Photomultiplier sind die Pulse rund 250µs lang. Jetzt mit dem Valvo XP2011 deutlich kürzer, so um die 4µs. Dafür sind die Pulshöhen mit zum Teil 1.5V massiv größer...

Kann dies durch den eben anderen Photomultiplier und die ein wenig abweichende Beschaltung (zum Beispiel mit Kondensatoren zwischen den letzten Dynoden) zusammenhängen?

Wie lange sind eure Pulse mit einem NaI-Szintillator?

[Henri]

Danke Peter 

Heute konnte ich die Gammasonde mit dem Valvo XP2011 und dem NaI-Szintillator zusammen bauen. Zum Glück fand sich eine Dose Wok-Gewürz mit fast exakt 45mm Innendurchmesser 

Die Sonde reagiert auch wie es sein sollte auf meine Cäsium-Röhre.

Aber eine Frage hätte ich da: Bei meiner anderen NaI-Szintillator-Gammasonde mit dem M10FS301 Photomultiplier sind die Pulse rund 250µs lang. Jetzt mit dem Valvo XP2011 deutlich kürzer, so um die 4µs. Dafür sind die Pulshöhen mit zum Teil 1.5V massiv größer...

Kann dies durch den eben anderen Photomultiplier und die ein wenig abweichende Beschaltung (zum Beispiel mit Kondensatoren zwischen den letzten Dynoden) zusammenhängen?

Wie lange sind eure Pulse mit einem NaI-Szintillator?

Hast Du vielleicht einen anderen Lastwiderstand verwendet?

4µs sind ein ganz guter Wert, 250µs ist definitiv zu viel. Damit könntest Du ja nur max. 2000 cps messen. Da versteckt sich irgendwo ne Kapazität...

Am besten beide Varianten mal abzeichnen und die Bauteile bestimmen. Und am Ende heftest Du das ab, dann weißt Du später noch, was Du gemacht hast   

[stoppi]

Danke Henri für deinen Hinweis. Ja, der Lastwiderstand war beim alten NaI-Szintillator deutlich zu groß, habe nachgeschaut... 

Heute erster Testlauf mit dem Valvo XP2011 + NaI-Szintillator und Theremino. Also ich bin sehr zufrieden mit den Ergebnissen, wenn man bedenkt wie klein der Szintillator ist (18x40mm).

Betrieben habe ich den Photomultiplier mit -1.1kV, denn sonst werden die Signale zu groß (Verstärkung in Theremino bereits am Minimum bei 1.0).

[Peter-1]

Hallo Henri,

das Cs137 Spektrum ist ja schon ein guter Anfang. Da ich aber keine Linie bei 1460 K40 sehe vermute ich, dass hier bereits eine Begrenzung im PMT stattfindet. Auch ich mußte lernen die Verstärkung im PMT nicht zu hoch zu wählen und betreibe meinen PMT mit 850 Volt. Teste mit Kaliumchlorid, ob die 1460 keV Linie sichtbar wird. Oft, sehr oft reicht das Kalium im Glas des PMT um einen peak auszulösen. Für meinen Szintillator gelten diese Werte und was ich zur Soundkarte im PC dann abliefere. Mit 192kHz taste ich dann recht sauber ab.

[Henri]

Mit 192kHz taste ich dann recht sauber ab.

Ich hatte mich schon gefragt, warum Deine Spektren so super aussehen. War eigentlich klar, dass da kein billiger USB-Audio-Adapter für 1,- hintersteckt 

[Henri]

Ah! Endlich der richtige Aufkleber! 

[stoppi]

Passend zur Vorweihnachtszeit habe ich mir noch einmal 1kg Pottasche besorgt in der Erwartung, damit die K-40 Linie im Gammaspektrum beobachten zu können.

Ich habe aber nichts messen können. Nur der Hintergrund ohne Quelle unterscheidet sich bei Theremino nahezu überhaupt nicht vom Spektrum mit 1kg Pottasche (siehe Zählraten um die 40 Pulse/sek). Die Spannung am Photomultiplier lag bei -880V, was dem Minimum meiner Selbstbau-HV-power supply entspricht. Mit Cäsium erhalte ich einen recht schönen peak.

Um die Ursache einzugrenzen, habe ich dann einmal die Pottasche an meinen Geigerzähler gehalten. Auch da tut sich eigenartigerweise kaum etwas. Soweit ich das noch in Erinnerung habe, hat mein Geigerzähler auf die alte Pottasche vor 4 Jahren ordentlich reagiert. Auf einem älteren Photo sind auch schon rund 70 Pulse innerhalb von 40 Sekunden zu sehen. Die Nullrate liegt bei 25 Pulsen/min. Doch nun mit der aktuellen Packung Pottasche nahezu keine Erhöhung der Zählrate.

Dann habe ich erstmals das MCA-Program PRA ausprobiert. Während andere (ich glaube Zugpferd war es) mit Theremino so ihre Probleme haben, komme ich mit PRA nicht wirklich weiter. Im Audio-Fenster sehe ich zwar einige Pulse (die auch öfters erscheinen, sobald ich mit der Cäsium-Röhre mich nähere), aber ich erhalte im Moment noch überhaupt kein Spektrum.

Das eigenartige ist auch bei Annäherung einer Cäsium-Röhre , dass im Fenster "Pulsrate" die Balken eher runter gehen als hinauf... 

Mit der Pottasche tut sich auch hier nicht viel bis gar nichts. Hat jemand von euch vielleicht eine Vermutung zu meinen Beobachtungen? Danke im voraus...

[NoLi]

Mit welchem Geigerzähler hattest Du damals die Pottasche gemessen?

Gruß
Norbert

[stoppi]

Mit einem SBM-20, Norbert. Heute mit dem ZP1401...

[Henri]

Passend zur Vorweihnachtszeit habe ich mir noch einmal 1kg Pottasche besorgt in der Erwartung, damit die K-40 Linie im Gammaspektrum beobachten zu können.


Mit der Pottasche tut sich auch hier nicht viel bis gar nichts. Hat jemand von euch vielleicht eine Vermutung zu meinen Beobachtungen? Danke im voraus...

Das eigenartige ist auch bei Annäherung einer Cäsium-Röhre , dass im Fenster "Pulsrate" die Balken eher runter gehen als hinauf..

Tja... ordentliche Glühstrümpfe kann man nicht mehr kaufen, die tollen Schweißelektroden mit Zündverbesserung bald auch nicht mehr, und nun ist anscheinend selbst die Pottasche zum Backen nicht mehr richtige Pottasche 


Zu den Balken, mal ein Schuß ins Blaue:
Kann es sein, dass Du den Darstellungsbereich falsch gewählt hast? Dass also Kanäle "wachsen", die Du auf dem Display gar nicht mehr angezeigt bekommst? Dann würden nämlich ja die anderen Kanäle, je nachdem wie gut die Software geschrieben ist, runtergehen. Kenne PRA leider nicht.

Zur Pottasche an sich, an Gamma kommt da ja kaum was raus, auch wegen der Ineffizienz der kleinen Kristalle, da musst Du mit Deinem Kristall schon ein halbes Stündlein messen oder so und dann wirklich nur die interessanten Kanäle anschauen und den Rest ausblenden. Am besten mal die Roh-Zählraten exportieren, wenn das geht, und die anschauen.

Ist ja hauptsächlich Beta, was da rauskommt. Das wird Dir im unteren Energiebereich erscheinen, falls es das überhaupt bis in den Kristall schafft. Und bei so einem Sack Pottasche ist die Selbstabsorption für die Betastrahlung enorm, dh, Du wirst nicht mehr messen als bei einem kleinen Tütchen. Probier am besten mal ein Endfenster-Zählrohr, falls vorhanden.

Die Effizienz könntest Du Dir durch eine "Marinelli-Geometrie" verbessern, dh. die Pottasche in eine Schale kippen und den Detektor (geschützt) in die Mitte stecken.

Viele Grüße!

Henri

[Peter-1]

stoppi,
wie sehen denn bei Thereminio im Fenster "view pulses" deine Impulse aus? Welche Höhe erreichen sie? Du hast ganz sicher in der ganzen Meßkette eine Begrenzung.

[stoppi]

Danke euch für eure Hilfe...

Damit ich die höheren Energien nicht abschneide, bin ich eben mit der Photomultiplier-Spannung so tief runter gegangen wie nur möglich. Dass prinzipiell auch Pulse höherer Energie registriert werden können sieht man im Thereminospektrum, wenn man genau hinschaut. Das ist keine totale Nulllinie >1MeV. Und selbst wenn ich sie abschneiden würde, dann müsste ich ja irgendwo rechts im Spektrum einen hohen "Strich" bekommen so wie bei meinem Selbstbau-MCA auch.

Ad K-40: Bei 1kg Pottasche sollte doch ein bemerkbarer Anteil an Gammastrahlung rauskommen. Zudem wird dieser dann verglichen mit der Betastrahlung sicherlich auch deutlich weniger selbstabsorbiert.

Was mich eben stutzig macht sind die "schönen" K-40 peaks in euren Spektren und das, obwohl ihr kein Kalium dezidiert untersucht. Ich habe einmal eine Olympiadeaufgabe zum Thema K-40 geschrieben. Die muss ich einmal raussuchen...

Mit den Bildern funktioniert es noch immer nicht. Sind 1024x768 und rund 230kB groß 

[NoLi]

Ad K-40: Bei 1kg Pottasche sollte doch ein bemerkbarer Anteil an Gammastrahlung rauskommen. Zudem wird dieser dann verglichen mit der Betastrahlung sicherlich auch deutlich weniger selbstabsorbiert.

1 kg Pottasche K2CO3 hat eine Aktivität von 17.820 Bq.
89,5 % der Zerfälle sind Beta-Strahlung, 10,5 % sind Gamma-Strahlung. Das macht eine Gamma-Emissionsrate von 1.871/sek .

Gruß
Norbert

[Henri]

Ad K-40: Bei 1kg Pottasche sollte doch ein bemerkbarer Anteil an Gammastrahlung rauskommen. Zudem wird dieser dann verglichen mit der Betastrahlung sicherlich auch deutlich weniger selbstabsorbiert.

Na ja, wenn Du bedenkst, wie viel Kalium schon allein in der Bausubstanz um Dich herum ist, und wie viel auch in Dir selber, und man sieht doch n
nichts... Die Halbwertszeit ist doch schon sehr lang, und Du hast ja nur einen kleinen 20x45 Szintillator. Die Energieeffizienz für den ist nicht sehr hoch.

Dann  ist die Geometrie noch sehr ungünstig. Es strahlt ja in alle Richtungen von Deiner Tüte aus, aber was davon trifft schon Deinen Szintillator? Vielleicht kommen da 1% von an, wahrscheinlich deutlich weniger... Du hast ein großes Volumen, keinen Punktstrahler, dadurch ist ein guter Teil Deiner Aktivität ziemlich weit vom Detektor entfernt.

Von den Szintillatoren, die ich habe, sehe ich K-40 eigentlich nur beim meinem 2"x3" akzeptabel gut. Bei allem, was kleiner ist, nur eine Andeutung, jedenfalls wenn man keinen ganzen Tag misst.

Hast Du übrigens eine lineare oder eine logarithmische Y-Achse eingestellt? Bei Logarithmisch könntest Du noch was sehen, bei linear wird Dein Peak von den "volleren" Bins platt gemacht. Wie gesagt, schau Dir mal die Zahlenwerte der einzelnen Bins an, nicht nur den Graphen.

Viele Grüße,

Henri

[Peter-1]

Diese K40 Linie kommt vom Glas des Fotomultipliers. Daher gibt es auch PMT welche extra aus Quarz oder kaliumfrei gefertigt sind. Mein Hintergrund sieht leider so aus.