LYSO Kristall 4x4x22 mm mit XP3312 PMT

[DL8BCN]

Hallo, ich bin immer noch am üben mit meinem LYSO Szintillator.
Ich habe ein 5x5 Stack der 4x4x22 Kristalle an eine XP3312 PMT mittig angekoppelt.
Da das Teil eine nicht unerhebliche Eigenaktivität hat, bekomme ich ein sehr breites Spektrum mit einer hohen Zählrate von 577 cps in meiner Bleiburg. Siehe Foto.
Normalerweise hätte die Zählrate ansteigen müssen, wenn man die Anordnung außerhalb der Bleiburg betreibt.
Das ist nicht der Fall!
Auch eine externe Quelle aus einem kleinen Stück Uranerz erzeugt keine höhere Zählrate
Ich frage mich, was da schiefläuft.
Die PMT Röhre funktioniert mit einem Plastik-Szintillator oder NaI(TI) Kristall einwandfrei.
Ich hatte gelesen, das man die störenden Luthetiumlinien auch subtrahieren kann und dann einen super Kristall hat.
Offensichtlich geht das so nicht. Eventuell braucht man tatsächlich einen SiPM um sinnvoll mit so einem 20mmx20mm LYSO Stack arbeiten zu können. Hat jemand eine Idee, was da schiefläuft?
 

[Radioquant98]

Hallo DL8CBN,

Du wirst nach einer Auswertung der Impulse nur die abziehen können, die genau der Impulse der Eigenaktivität ensprechen.
Möglicherweise funktioniert das aber auch nur bei höherer oder anderer Außenaktivität.
Nichts genaues weiß ich nicht - nur so als Vermutung.

Vielöe Grüße
Bernd

[DL8BCN]

Ok, wenn man drüber nachdenkt ist es logisch, das die Zählrate außerhalb der Bleiburg nicht ansteigt. Die Umgebungsstrahlung ist bei mir ja nur ca. 0,06µSv/h.
Die Kristalle liegen bei ca. 0,3 µSv/h mit RC103 gemessen in direktem Kontakt ohne weitere Abschirmung.
Also könnte es sein, das man nur Strahlung messen kann, die höher als 0,3µSv/h ist, wenn man diese Eigenaktivität nicht subtrahiert.
Wobei diese LYSO Kristalle vielleicht auch gar nicht zur Dosisleistungsmessung geeignet sind.
Mein kleines Meta-Autunit Uranerz hat ca. 0,5µSv/h. Da hätte ich schon eine erhöhte Zählrate sehen müssen.

[NoLi]

...
Offensichtlich geht das so nicht. Eventuell braucht man tatsächlich einen SiPM um sinnvoll mit so einem 20mmx20mm LYSO Stack arbeiten zu können. Hat jemand eine Idee, was da schiefläuft?

Stimmen die Wellenlängenbereiche von Szintillator und PMT überein?

Norbert

[Radiohörer]

Stimmen die Wellenlängenbereiche von Szintillator und PMT überein?

...lt. div. Links schon: die Empfindlichkeit geht ja über einen sehr großen Bereich. Nur findet sich kein Datenblatt
"The PMT is sensitive to photons within the 290 nm to 650 nm wavelength range, and its sensitivity peaks at 420 nm." aus
https://www.diyphysics.com/2013/03/22/diy-scintillation-probe-for-ludlum-ratemeters-using-surplus-xp3312sq-pmt/

LYSO Wavelength of emission max [nm] 420 nm aus
https://www.luxiumsolutions.com/sites/default/files/2023-08/142266_Luxium_LYSO-Material-Data-Sheet_FIN.pdf
LYSO(Ce) Wavelength of Emission Peak 420 nm aus
https://www.epic-crystal.com/scintillation-crystals/lysoce-crystal.html
LYSO(Ce) Wellenlänge (Max. Emission) 410 nm aus
https://www.advatech-uk.co.uk/lyso_ce.html
Physical Properties Of LYSO Peak Emission (nm) 428 aus
https://www.ebay.de/itm/251986066149

Edit: https://www.nature.com/articles/s41598-023-32689-z

[NoLi]

Vielleicht chinesische "Kristalle"?

Norbert

[DL8BCN]

Es sind amerikanische Kristalle und ja, die Wellenlänge stimmt mit der XP3312 PMT überein (420nm)
Mit etwas kristallklarem Silikonöl, was ich auch für meine anderen z.B. NaI(TI) Kristalle erfolgreich verwende habe ich den 5x5 Stack LYSO Kristalle mittig "angeklebt" und mit Klebeband über kreuz seitlich fixiert.
Dann das ganze in Haushalts-Alufolie eingewickelt um es lichtdicht zu machen.
Der LYSO Stack ist an 5 Seiten mit Teflonband eingewickelt. So hatte ich das aus den USA bekommen.
Leuchtet im UV-Licht auch stark.
Und man kann es sehr gut als Kalibrierquelle für die Luthetiumlinien nehmen.
Ist also kein Fake-Teil.Händler war "The Rad Lab" (iradinc)
Es kann eigentlich nur an der Ankoppelung liegen.
Das Eintrittsfenster der PMT ist ja 3 Zoll groß und der Kristall nur 20mmx20mm.Vielleicht stört die nicht genutzte Fläche irgendwie durch ungewünschte Reflektionen.

[NoLi]

...
Es kann eigentlich nur an der Ankoppelung liegen.
Das Eintrittsfenster der PMT ist ja 3 Zoll groß und der Kristall nur 20mmx20mm.Vielleicht stört die nicht genutzte Fläche irgendwie durch ungewünschte Reflektionen.

Dann müsste aber zumindest eine gewisse Zählreaktion da sein, auch wenn sie nicht bis zur vollen Efficiency reicht.
Sicher, dass der LYSO mit keiner Teflonband-Seite auf dem PMT liegt... ?

Norbert

[DL8BCN]

Da hatte ich natürlich drauf geachtet, das die richtige Seite zum Lichteintrittsfenster des Photomultipliers zeigt.
Ich hatte ja, wie ich schon geschrieben hatte, etwas Silikon-Öl zur  Ankoppelung benutzt.
Ich werde das noch mal weiter testen.

[NoLi]

...
Ich hatte ja, wie ich schon geschrieben hatte, etwas Silikon-Öl zur  Ankoppelung benutzt.
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Das muß man auch!
Ist es ein spezielles Silikon-Öl von einem Detektorhersteller? Nicht, dass dieses Öl als spezifischer Wellenlängenfluoreszenzlöscher auftritt.

Norbert

[DL8BCN]

Es ist kein spezielles Optisches Öl sondern kristallklares Silikonöl, was ich auch erfolgreich zur Ankoppelung meiner NaI (TI) Kristalle benutze.
Da der Wellenlängenbereich ebenfalls bei ca. 410nm bis 420nm liegt, sollte es funktionieren.

PS: Ich habe beim Verkäufer eben noch mal nachgesehen.
Peak Emission: 428nm
Also minimal längere Wellenlänge. Passt aber für den Photomultiplier.

[DL8BCN]

Ich habe heute Morgen noch mal mit einer anderen Röhre/PMT XP3312 getestet.
Sorgfältig mit Koppelöl aufgesetzt und lichtdicht eingekapselt.
Leider genau dasselbe Ergebnis, wie mit der anderen Röhre:
Hohe Nullrate von ca. 540 cps, aber keinerlei Reaktion auf äußere Radioaktivität.
Die PMT ist definitiv in Ordnung, ich hatte da gerade noch einen NaI(TI) Kristall dran. Mit 1000V habe ich einwandfreie Gammaspektroskopie machen können.
Nun bin ich mal komplett ratlos und lege das Projekt zur Seite.

[Peter-1]

Ich würde jetzt diesen Versuch wie beschrieben ohne einen Kristall aber gut lichtdicht den PMT eingepackt machen. Da sollte dann fast kein Impuls ankommen.

[DL8BCN]

Ja, das ist eine gute Idee.
Das Problem muss mit der Eigenaktivität der Kristalle zu tun haben.
Das ist jedenfalls meine Vermutung.
Ich habe auch schon testweise die Anodenspannung reduziert von 1000V auf 700V. Grundsätzlich ändert das aber nicht viel außer das die Zählrate niedriger wird und das ,,Gebirge" nach links verschoben wird.
Das war auch zu erwarten.

So, "No Audio Signal" ohne Szintillator.
Alles ok mit der Röhre.
Das vorletzte Bild zeigt das Gammaspektrum der LYSO Kristalle mit meinem 63mmx63mm NaI(TI) Kristall aufgenommen.
Das letzte Bild ein Spektrum mit RadiaCode 102.

[NoLi]

Vielleicht werden vom Teflonband die Reflexionsmechanismen verändert, zu viele Szint.Photonen absorbiert und nicht mehr an den Seitenflächen Richtung PMT reflektiert.

Norbert