DIY Spinthariscope oder Alpa Radioscope

[DG7-32]

Hallo!

Hat sich jemand von euch schon mal mit dem Eigenbau eines Spinthariscope oder Radioscope beschäftigt, oder lohnt sich sowas nicht?
Mich würde das Thema interessieren bzw. ob überhaupt- und wenn ja - wie ein Zinksulfid-Bildschirm hergestellt werden kann

Hier paar Quellen mit kommerziellen Geräten die mein Interesse weckten:

https://unitednuclear.com/radiation-detection-c-2_78/alpha-radioscope-optical-geiger-counter-p-487.html
https://unitednuclear.com/spinthariscopes-c-2_12/
https://www.youtube.com/watch?v=Hyr9-uVxQKc
https://www.youtube.com/watch?v=E75gkiIhGxg

[Gigabecquerel]

Spinthariskope sind sehr schöne demonstratoren!

Die Schirme sind relativ einfach herzustellen:

Man nimmt einen Gegenstand den man beschichten möchte, z.b. eine Glasscheibe oder etwas Folie und legt diese in eine Wanne, Schale oder was auch immer, in dem man den Gegenstand komplett mit Wasser bedecken kann.

Die Lösung zum beschichten ist eine Suspension aus Zinksulfid in Wasser mit einem Bindemittel wie PVA. Das Zinksulfid wurde mit Silber dotiert, für ein Spinthariskop ist auch eine Golddotierung gut nutzbar, aber Kupfer ist zu langsam und man sieht keine einzelnen Leuchtpunkte. Wichtig ist auch, dass das ZnS möglichst fein ist, ich habe mit dem von Onyxmet gute erfahrungen gemacht.

Man überlegt sich, welche flächendichte an Szintillator man haben will, hier wären 10 bis 20 mg/cm² angemessen, lieber etwas mehr als etwas weniger. Dann berechnet man sich aus der fläche der Wanne (nicht des zu beschichtenden gegenstandes!) wie viel ZnS man braucht, für eine 10x10 cm² Wanne also 1-2 g.

Die Lösung aus Destilliertem Wasser und bindemittel sollte so viel volumen haben, dass die scheibe um ca. 2 cm bedeckt ist, bei der 10x10 cm² wanne also ca. 200 ml. In diesen 200 ml Wasser löst man PVA, ca. 2 g pro liter, die genaue menge ist nicht sehr kritisch. Im künstlerbedarf bekommt man PVA als wässrige lösung, ein paar ml davon in wasser sind praktisch sofort gelöst und vermischt. Wichtig ist, dass man hier rührt und nicht schüttelt, da man blasen bzw. schaum praktisch nichtmehr loswird.

Nun gibt man das ZnS in die kleberlösung und rührt so lange, bis alles eine homogene suspension bildet und keine klümpchen mehr vorhanden sind. Wenn das erreicht ist kippt man die lösung schnell in die wanne über die scheibe und wartet, bis sich alles abgesetzt hat und nur noch eine klare wasserschicht über der scheibe ist. Wenn das ZnS fein genug ist sollte das ein paar minuten dauern, wenn es zu grob ist fällt alles sofort aus und man bekommt eine inhomogene beschichtung.

Wenn alles klar ist kann man die restliche lösung mit einem schlauch als siphon absaugen, bis der wasserspiegel wenige mm über der scheibe ist, dieses restvolumen lässt man an der luft über ein paar tage trocken.

Mit ein bisschen übung werden die so hergestellten filme sehr homogen und fein, sie lassen sich nicht nur für spinthariskope nutzen, sondern auch als alpha-scintis für Detektoren (hier nur 3-5 mg/cm² nutzen!), oder als CRT-Schirm um elektronenstrahlen darzustellen, denn PVA ist ziemlich vakuumgeeignet. Ich möchte auch noch ein bisschen damit rumspielen HBN oder B4C in die suspension einzubringen, um das ganze neutronenempfindlich zu machen.

Als nächstes besteht die frage nach dem strahler für das spinthariskop. Ich würde hier wenige kBq alphaaktivität nehmen, nicht nur wegen der sicherheit, sondern auch, weil man bei einer geringeren aktivität schöner die einzelnen punkte sieht. So ein "Rauchmelder" ist viel zu viel.
Vielleicht kann man elektrostatisch Rn und töchter auf einem draht abscheiden, dann hat man ein paar stunden spaß damit.

Wichtig ist vorallem, dass man seine augen an die totale dunkelheit gewöhnt, sonst sieht man nichts!
Interessanterweiße habe ich festgestellt, dass das auge sich ähnlich empfindlich einstellt, wenn man einen sonst dunklen raum mit roten LEDs ausleuchtet, da macht die wartezeit etwas angenehmer.

Bei den ersten beschleunigerexperimenten hat man ähnliche schirme verwendet, hier war der trick wohl ein starker kaffee mit einer priese strychnin um die empfindlichkeit der augen zu steigern.
Ob das einem das spinthariskop-erlebnis wert ist muss jeder selber entscheiden 

[Peter-1]

Toll !
Klingt einfach und ZnS in Pulverform ist vorhanden. Aber sehr rein für Bedampfung im Vakuum. Wie dotiere ich jetzt mit Ag ?

Peter

[Gigabecquerel]

Falls du schon ZnS Pulver hast kannst du es eigentlich nur noch per diffusion dotieren.
Hierzu vermischt du das Pulver mit einem Silbersalz, meines wissens nach wird meist AgCl verwendet, und erhitzt das in einer interten atmosphäre. Temperatur, Zeit und vorallem Mischungsverhältnis habe ich gerade nicht griffbereit.

Das ist aber sehr aufwändig, mmn wäre es einfacher und günstiger fertig dotiertes pulver zu kaufen.
Falls du es doch selber machen willst habe ich noch dieses video im kopf, hier wird mit Cu dotiert, aber der prozess sollte halbwegs übertragbar sein:

[DG7-32]

Vielen Dank für die sehr interessanten Rückmeldungen!!!

Paar Zwischenfragen hätte ich:

1.) Welche fluoreszierenden Stoffe eigenen sich noch zur Sichtbarmachung von Alpha-Strahlen oder werden generell alle fluoreszierenden Stoffe von Alpha (und Beta) zum Leuchten angeregt?

2.) Wenn ich das Thema Spinthariskope richtig verstanden habe, dann muss die Nachleuchtdauer der Fluoreszenz sehr kurz sein - je nach Anwendung ähnlich oder gleich wie bei Oszilloskop-Röhren.

3.) Theoretisch wäre dann so ein Spinthariskop-Schirm auch mit einer defekten Oszi-Röhre herstellbar. Dazu die Röhre kontrolliert Luft ziehen lassen und den Kathodenstrahl-Teil samt Sockel abtrennen. So wäre die innere Leuchtsicht einer ausgedienten Röhre für Alpha zugänglich.

[Gigabecquerel]

1. Eigentlich geht es nicht um fluoreszenz, sondern um sog. radioluminiszenz, genauer um Szintillation.
Dass viele Szintillatoren auch fluoreszieren ist mehr zufall als zusammenhang.
Das feld der Szintillatoren ist ein sehr, sehr großes. Belassen wir es dabei, dass ZnS hier einer der geeignetsten stoffe ist 

2. Technisch gesehen keine Frage, aber eine richtige Schlussfolgerung.

3. Ebenso keine Frage 
Aber auch vollkommen Richtig, viele Oszi-Röhren hatten auch einen Schirm aus ZnS.

[DG7-32]

 
Sorry, ich bin was Radioaktivität und Szintillatoren betrifft noch absoluter Laie und muss die Fakten für mich erst mal sortieren:
Also es gibt nicht wirklich einen Zusammenhang zwischen Fluoreszenz und Radiolumineszenz, dh. fluoreszierende Stoffe müssen nicht, aber können radiolumineszieren und umgekehrt?

Per Definition entsteht dann in einer Osziröhre Radiolumineszenz bzw. Szintillation, ist das richtig? - Es handelt sich ja um einen Elektronenstrahl der auf die Leuchtschicht trifft, und diesen Elektronenstrahl könnte man ja auch als (weiche) Beta-Strahlung definieren.

[Gigabecquerel]

Volle punktzahl, genau so ist es!

[Peter-1]

Könnte diese Substanz zur Beschichtung gut sein ?
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

[Gigabecquerel]

Ich habe keine ahnung was das ist.

[DG7-32]

Könnte diese Substanz zur Beschichtung gut sein ?
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Dem Namen nach hört sich das vielversprechend an. Ich hab mal dazu gegoogelt, aber dazu finden sich nur Lampen oder Leuchtmittel.
Gibt's dazu noch weitere Hinweise auf der Produktverpackung?

[Peter-1]

Wurde in einem Labor für Röntgen-Bildverstärker verwendet. Also für Ausgangs-Leuchtschirme in RBVs, nicht für die Eingangsbildschirme mit einer Belegung mit CsI.

[Gigabecquerel]

Das spricht schonmal dafür, dass es scintilliert.
Dann bleibt nur noch der versuch, obs auch bei alphas nennenswert licht produziert, am einfachsten nimmt man ein bisschen pulver, legt eine alphaquelle daneben und schaut, ob man was sieht.

[stoppi]

Ich habe mir vor längerer Zeit auch so ein Spinthariscope aus einem Mikroskopokular und dieser ZnS-Folie von ebay ebay gebastelt. Da war das preislich noch deutlich günstiger als jetzt, so um die 7 USD...

[DL8BCN]

Ich habe auch mal so eine Ebay Folie gekauft. Habe das auch in ein ausgedientes Okular (20mm) geklebt.
Leider war visuell rein gar nichts zu sehen
Versuche mit einer lichtempfindlichen Kamera habe ich später auch noch gemacht.
Es war leider alles erfolglos.
Keine Ahnung was mir da verkauft wurde?