Silizium Photomultiplier SiPM Steuerungsboard

[NuclearPhoenix]

Schalten Sie einfach den auf dem Arduino Uno installierten ATMega-Mikrocontroller ein, um Taktimpulse nicht von einem externen Quarzresonator, sondern von einem internen RC-Oszillator zu erzeugen. Es wird nur 8 Megahertz geben. Das Verhalten von Tiny wird in etwa dem von ATMega entsprechen.

Danke für den Hinweis, das ist eine gute Idee.

[NuclearPhoenix]

Kleinere Platine für die MicroFC 6mm SiPMs, nur 10x10mm groß. Hinten wieder der übliche und optionale Tiefpass + die Lötpads für Kabel:

https://github.com/OpenGammaProject/Tiny-MicroFC-Carrier-Board

[NuclearPhoenix]

Ein letztes und kleineres Update für die Platine gibt es noch von mir. Sozusagen ein Quality-of-life Update mit ein paar netten Änderungen, die die Benutzung erleichtern und die Resultate ein wenig verbessern sollen. Aber es wurde jetzt nichts funamentales geändert

Ich warte noch auf die OSHWA Zertifizierung in den nächsten Tagen, dann aktualisiere ich die Platine noch ein letztes mal. Das Teil funktioniert aber jetzt schon so wie es ist. Ich werde nur das Zertifikat auf der Unterseite austauschen.

Alle Änderungen:

• Umstellung von einer 2-Layer Platine auf eine 4-Layer Platine für eine bessere Signalintegrität.
• Generell verbessertes PCB-Layout und mehr Abschirmung.
• Länge des Elektronikbereichs um 2 Millimeter verringert (51 von 53mm).
• Minimal mehr Filterung für die SiPM-Ausgangsspannung.
• Es gibt jetzt nur mehr eine Art von Diode für die ganze Platine. Vorher waren es zwei verschiedene, was eigentlich unnötig war.
• Die Diskriminator-Spannungsreferenz, der Eingangswiderstand vom SiPM und der Rückkopplungspfad der SiPM-Stromversorgung verwenden jetzt alle Widerstände mit viel engeren Toleranzen und geringerer Temperaturabhängigkeit. Dadurch ist es weniger anfällig für Temperaturschwankungen, was immer ein bisschen ein Problem ist. Es wird sicher nicht ganz weg sein, aber es ist auf jeden Fall besser.
• Der Diskriminatorbereich wurde leicht verringert, um die Einstellung der richtigen Spannung zu erleichtern. Der gesamte Bereich war ohnehin nie notwendig.

Das Projekt ist damit mehr oder weniger abgeschlossen. Das Teil ist benutzbar, es funktioniert wie es soll und meiner Meinung nach gibt es nicht mehr viel, was ohne wirklich grundlegende Änderungen verbessert werden kann. Klar, man hätte zum Beispiel noch den Spannungswandlerchip für den SiPM gegen einen mit deutlich höherer Effizienz austauschen können, aber ich habe keinen gescheiten Ersatz gefunden, der nicht mehr Rauschen oder so erzeugt. Der Stromverbrauch ist damit genauso hoch wie bei der letzten Version der Platine.

Wie gesagt, es wird in den näcshten Tagen ein Update geben, wenn die OSHWA die Hardware zertifiziert hat. Das werde ich aber nicht nochmal gesondert hier reinschreiben.

https://hackaday.io/project/188090-mini-sipm-driver-board/log/225429-revision-4-is-finally-here
https://github.com/OpenGammaProject/Mini-SiD

Danke nochmal an alle, die hier ihr Feedback reingestellt haben, gerade am Anfang des Projekts

[Dsl71]

Super, Ich freu mich eines auszuprobieren! Lässige Arbeit.

[NuclearPhoenix]

Super, Ich freu mich eines auszuprobieren! Lässige Arbeit.

Danke, danke

Ich habe auch eben noch die 2x2 SiPM Platine überarbeitet und die Temperaturkompensation hinzugefügt -- ist ja auch ein wenig relevant für dieses Teil hier. Die 4 SiPM Kanäle kann man weiterhin einzeln auslesen, Gamma-Kamera wäre also auch noch ein Projekt für alle übermotivierten     
Auch relevant für meinem Gammaspektrometer im Zuge der Energieauflösung: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,974.0.html

Dateien: https://github.com/OpenGammaProject/MicroFC-SiPM-Array-Board

[NuclearPhoenix]

Ich habe die SiPM-Trägerplatinen alle ein klein wenig im Hinblick auf das Layout überarbeitet und bei der Gelegenheit auch eine Platine für den 3mm MicroFC von onsemi gemacht. Die ist sicher praktisch, wenn jemand mit diesen kleinen LYSO Stäben herumspielen will. Kann auch auf GitHub gefunden werden: https://github.com/OpenGammaProject/Tiny-3mm-MicroFC-Carrier-Board
Die Platine ist zwar mit 6x6mm minimal größer als so ein 4x4mm Stab, aber das ging wirklich nicht viel kleiner und auch so sollte es halbwegs gut funktionieren.

Insgesamt ist das Layout bei allen Platinen jetzt aufgeräumter und vor allem sind die wichtigen Verbindungen alle besser markiert. Außerdem habe ich beim 2x2 Array den Abstand zwischen den einzelnen SiPMs ein klein wenig verringert. Die Schaltung ist sonst identisch.

[NuclearPhoenix]

Ich habe heute zufällig einen neuen SiPM gefunden: Den AFBR-S4N44P164M von Broadcom/Avago. Das ist ebenso wie die anderen neuen Broadcom SiPMs ein NUV Sensor mit um die 40V Betriebsspannung und richtig gutem Füllfaktor, sowie Photoneneffizienz. Der Unterschied hier liegt an der Größe. Das Ding ist nämlich ein ganz schöner Brummer. Das sind 16 (!) 4x4 mm SiPMs, die schon fertig verbunden sind, sodass man einen riesigen Sensor mit 1,6 x 1,6 cm (!) Fläche hat. Auf Mouser kostet das Teil knapp 150€ und ist damit mit Abstand der günstigste SiPM (bezogen auf die Fläche) den ich bisher gesehen habe. Hier ein paar Infos:

https://www.mouser.at/ProductDetail/Broadcom-Avago/AFBR-S4N44P164M?qs=t7xnP681wgWQUyo3gJ2RBQ%3D%3D

https://docs.broadcom.com/doc/AFBR-S4N44P164M-DS-4x4-NUV-MT-Silicon-Photo-Multiplier-Array

Ich habe mir das natürlich nicht nehmen lassen und gleich eine Platine dafür mit Bias-Filter erstellt. Aus Platzgründen sind alle Anodenanschlüsse direkt miteinander verbunden, sodass man aus den 16 SiPMs einen einzigen großen Sensor macht. Aufgrund der hohen Spannung von bis zu 50V kann man das Teil mit meinen bisherigen Treibermodulen leider nur kaum bis gar nicht betreiben. Ich arbeite grade an einem anderen, großen Projekt, mit dem ich dieses "Problem" hoffentlich nebenbei lösen werde.

https://github.com/OpenGammaProject/AFBR-SiPM-Array-Board

Getestet habe ich sowohl die Platine als auch den Sensor aus oben genannten Gründen noch nicht. Aber falls sich jemand damit herumspielen will und berichtet, würde ich mich natürlich freuen

[madexp]

Wer Spektrometrie mit SiPM basteln will kann die die Platine von rhelectronics kaufen, den Dozer nachempfinden, oder Deinen Gamma MCA zum Vorbild nehmen. Ich bin nun aber der Meinung, wenn man SiPMs "einsteigertauglicher" machen will, dann muss das kein Spektrometriemodul mit AD-Wandler, Temperaturkompensation und USB-Schnittstelle sein, sondern für den Anfang nur eine Art Zählrohr-Ersatz. BetterGeiger hat irgendsoetwas gemacht (vermutl. aber nicht mit einem SiPM), aber das ist die richtige Richtung. Dann hat man nämlich gleich einen größeren Interessentenkreis: Wetterstationsbetreiber, Mineraliensucher, Arduino-Bastler usw. - alle die, die nur einen "einfachen Geigerzähler" haben wollen. Gut - billiger, als ein SBM-20 wirds wohl nicht werden, aber dafür ein mehrfaches empfindlicher.

Ich stelle mir vor:
Eine längliche, schmale Platine, darauf Platz für einen Szintillator (z.B. einen kleinen NaI(Tl) oder auch Plastik, dann der SiPM, Vorverstärker und Komparator/Impulslänge sowie BIAS-Spannungserzeugung. Letzlich braucht das Ding nur 3 Anschlüsse haben: GND, 5 Volt und TTL-Signal-out. Vielleicht abschaltbar eine LED. Stromaufnahme vielleicht <5 mA oder so? Für die vmtl zwingend nötigen SMD-Bauteile immer die möglichst größte Bauform wählen, das erhöht die Nachbausicherheit. Bei der Bauelementeauswahl nicht nur "das optimalste" nehmen, sondern auch auf Beschaffbarkeit, Lieferant und Preis schauen.

Reading your post I've tought: "Hey... he's talking about something I've done!" so... I wish to show you something:

I've developed this little gizmo for my use. It have 3 connections:

• GND
• VCC 2.4-16V range
• Pulse out

It drives an MicroFC-60035 6x6mm SiPM with variable, selectable bias in range 26-30V and have temperature compensation on-board. Size is 10x12mm 
Sooo... the point is: KISS! Take a bias generator IC and design around it a proper analog control loop with NTC for temp. co. It have also a preamplifier on the other side of PCB.

[NuclearPhoenix]

Was hast du denn für einen Spannungswandler benutzt? Und was ist das für ein Trimpot, der ist ja schön klein.

[madexp]

The converter is described here: M-SiPM and the trimmer is Bourns 3224 series.
On my website PCB and temp. comp. are omitted to prevent economical use of my projects.