Scionix Szintillationsdetektor

[Zugpferd]

meines Wissen hat jede PMT eine Plateau Spannung bei der sie am besten arbeitet. Diese muss messtechnisch ermittelt werden.
...

Eine PMT an sich besitzt keine Plateau-Spannung. Ganz im Gegenteil: Die Verstärkung ist exponentielle abhängig von der Hochspannung.
Ich habe mal eine typische Verstärkungskurve einer PMT in doppelt logarithmischer Darstellung angehängt. Das Bild stammt aus:

Hamamatsu
Photomultiplier Tubes - Basics and Applications, Fourth Edition
Seite 49

Erst in Verbindung mit einem Diskriminator+Zähler ergibt sich ein PMT-Spannungsbereich, in dem die Zählrate wenig von der Spannung abhängt.

Für die Gammaspektroskopie ist aufgrund der exponentiellen Abhängigkeit eine sehr stabile Hochspannungsversorgung der PMT notwendig. Ansonsten werden die Spitzen im Spektrum noch breiter.

Ich musste in meiner Ausbildung immer die Plateau Spannung des Messgerätes ermitteln, angefügt ein Beispiel. Hab auf dem Dachboden meine Unterlagen wiedergefunden, juhuu

Stimmt schon, dort ist ein Diskriminator und ein Zähler eingebaut.
Hab zum Glück auch eine Beschreibung unserer Messgeräte gefunden...
aber

Erst in Verbindung mit einem Diskriminator+Zähler ergibt sich ein PMT-Spannungsbereich, in dem die Zählrate wenig von der Spannung abhängt.

finde ich jetzt nicht unerheblich, wenn zwischen 500 bis 700V nix passiert und die Plateau Spannung erreicht ist.

[Zugpferd]

Auch bionerd zeigt es in einem Video...

Quelle:

[Henri]

Na ja... das Plateau bezieht sich ja auf die reine Zählrate. Wie Du es vom Gammaspektrum her kennst, sind die einzelnen Impulse aber unterschiedlich hoch. Und wir haben einen Diskriminator eingebaut, der erst Impulse ab einer bestimmten Höhe zur Zählelektronik durchlässt.

Wenn man die Spannung niedriger hat als den Plateaubeginn, kommen noch nicht alle Impulse über die Diskriminatorschwelle, ein Teil davon wird also unterschlagen.
Hast Du das Plateau erreicht, sind alle vom Strahler ausgelösten Impulse über der Schwelle, und die Zählrate hängt im wesentlichen jetzt nur vom Strahler ab.
Erhöht man die Spannung über das Plateau hinaus, wird auch das thermische Rauschen der Fotokathode und eventuelle Restwelligkeit der Hochspannung (vor allem wenn man positive HV nutzt) mitverstärkt und gelangt über die Diskriminatorschwelle. Die Impulszahl steigt dann wieder deutlich, aber das hat nichts mehr mit dem Strahler zu tun.

Man sucht also das Plateau, weil man alle vom Strahler hervorgerufenen Impulse zählen möchte, aber nicht das thermische Rauschen oder die Restwelligkeit der Hochspannungsversorgung.

[Zugpferd]

Ja das macht Sinn.
Trotzdem versteh ich das ganze nur halb, denn als ich mir PMTs kaufte stehen da ja auch verschiedene Werte auf dem Papier für die HV.
Auch mein fertiger integraler Szintillationszähler hat viele Berichte von unterschiedlichen Nuklide dabei wo sich die HV immer unterscheidet. Also wurde Co60 gemessen wird eine Spannung angegeben, wird Am241 gemessen eine ganz andere. Scheinbar wurde jeweils die maximale Ausbeute des Detektors abhängig zum Nuklid gewählt, ist ja verständlich, zeigt nun aber nicht welche HV ich nutzen soll beim Erfassen von Spektren... da muss ich mir quasi ne Kurve aufzeichnen um den Mittelwert zu finden, oder wie soll man es sonst machen?
Auch bin ich mir unsicher mit mir unbekannten PMTs, wie soll ich deren beste HV rauskriegen? Ich darf nicht ins thermische Rauschen kommen, welches es nach der doppelt logarithmischen Zeichnung aber gar nicht gibt... Ich ja aber höhre bzw. Messe wenn ich gute 200kV mehr drauf gebe als der Verkäufer angab.

[Na-22]

Die dargestellt Kurve zeigt exemplarisch die Verstärkung einer PMT als Funktion der HV. Die hat kein thermisches Rauschen. Was rauscht ist das Eingangssignal.

Fürs erste würde ich nicht mehr als 100 Volt pro Stufe in einer unbekannten PMT anlegen. Die PMTs die ich so kenne haben meist 8 oder 10 Stufen.

[Na-22]

Ich habe aus dieser Quelle viel über PMTs gelernt:

https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/PMT_handbook_v4E.pdf

[DL3HRT]

Ich habe aus dieser Quelle viel über PMTs gelernt:

https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/PMT_handbook_v4E.pdf   

Dem kann ich mich nur anschließen. Etwas besseres ist schwer zu finden.

[Henri]

Ja das macht Sinn.
Trotzdem versteh ich das ganze nur halb, denn als ich mir PMTs kaufte stehen da ja auch verschiedene Werte auf dem Papier für die HV.
Auch mein fertiger integraler Szintillationszähler hat viele Berichte von unterschiedlichen Nuklide dabei wo sich die HV immer unterscheidet. Also wurde Co60 gemessen wird eine Spannung angegeben, wird Am241 gemessen eine ganz andere. Scheinbar wurde jeweils die maximale Ausbeute des Detektors abhängig zum Nuklid gewählt, ist ja verständlich, zeigt nun aber nicht welche HV ich nutzen soll beim Erfassen von Spektren... da muss ich mir quasi ne Kurve aufzeichnen um den Mittelwert zu finden, oder wie soll man es sonst machen?
Auch bin ich mir unsicher mit mir unbekannten PMTs, wie soll ich deren beste HV rauskriegen? Ich darf nicht ins thermische Rauschen kommen, welches es nach der doppelt logarithmischen Zeichnung aber gar nicht gibt... Ich ja aber höhre bzw. Messe wenn ich gute 200kV mehr drauf gebe als der Verkäufer angab.

Ein PMT braucht so etwa pi * Daumen 80V pro Dynode. Und da die meisten zwischen 8 und 12 Dynoden haben, also auch eine Spannung von 640V bis 960V. Allerdings gibt es natürlich, je nach Design, Ausnahmen. Einige brauchen weit über 1000V, andere laufen schon bei 450V gut (z.B. sind diese quadratischen AlphaSpectra NaI(Tl) Teile mit 450-500V am linearsten, geben dann aber schon sehr brauchbare Impulshöhen aus). Die im Datenblatt stehenden Werte sind oft Höchstwerte, die nicht überschritten werden dürfen. Darunter ist alles möglich, was funktioniert. Wenn Du Dich bei unbekannten PMTs an die 80V-Regel hälst, kannst Du eigentlich nichts kaputt machen.

Ich denke, bei Deinem integralen Zähler ist es so ausgelegt, dass jeweils das Optimum zwischen Nutzsignal und Rauschen gefunden wurde. Wenn Du Co-60 mißt, schneidest Du die niedrigen Energien ab, weil da das gesamte Compton-Kontinuum stört - da ist ja auch ein Großteil der Hintergrundstrahlung drin. Wenn Du aber Am-241 haben möchtest, brauchst Du halt gerade die niedrigen Energien und kannst das nicht abschneiden.

Bei der Gammaspektrometrie ist es einfach. Du suchst die Spannung, bei der die niedrigeste Energie, die Du haben möchtest (z.B. 50 keV)  noch zu sehen ist, und bei der Rest der Kurve dann möglichst linear verläuft, also beim Theremino so, dass die Equalizer alle in der Mitte stehen (habe heute wieder was gelernt  ). Je niedriger die Spannung, desto linearer ist in der Regel auch die Kurve.

[Lutathera-177]

Wie gesagt, die Videos zu PRA bringen mir natürlich auch nicht viel da sie ja alle auf englisch sind

PRA gibt es in einer älteren Version auch auf Deutsch incl. umfangreichem Handbuch. Findet man auf der PRA Download Seite von Gammaspectacular ganz unten bei "Download older Version of PRA if you need it for any reason"


Welchen Scionix Detektor hast du denn genau? Vielleicht haben wir ja den gleichen 

[Butterfly]

Danke dir für den Hinweis!

Habe den Scionix 38B57/1.5M. Und du?

Lg Hape

[Lutathera-177]

Na dann haben wir das gleiche Modell  Wobei jeder Kristall natürlich etwas anderes ist. Ich habe meinen nicht von Tom, den installierten divider hänge ich mal an.

Bekomme mit dem Setup bei 575V eine hervorragende Linearität zwischen ca. 250 und 2600 keV. Die Lautstärke ist dabei am Gammaspectacular voll aufgedreht und der Software-Gain in PRA zusätzlich auf 5,2. Bei 550V ist die Linearität und Empfindlichkeit immer noch sehr brauchbar.
Im unteren Bereich ist er so etwa bis 25/30 keV empfindlich.
Mit etwas höherer Spannung sollen wohl auch Energien unter 20 keV gut gehen, habe ich aber selbst noch nicht ausprobiert.

Hoffe das hilft dir irgendwie weiter,

Gruß

[Butterfly]

Dann werde ich mal dein Setup einstellen; vielleicht erreiche ich dadurch eine bessere Linearität...

Verwendest du eigentlich eine Bleiabschirmung und wenn ja mit was für Messwerten? Habe ohne Abschirmung ca. 100 cps mit dem Scionix,
wenn ich in der Abschirmung (altes Schulröntgengerät) messe ca. 23 cps. Also um 3/4 reduziert. Das müsste doch ausreichen, oder?

Einen schönen Sonntag noch!