Software: MCA PRA

[opengeiger.de]

Ich bin überrascht, dass es hier bisher noch kein Thema PRA gibt! Dann ist es meins! 

Ja, es gibt ja Leute die sagen PRA sei die bessere Alternative zu Theremino. Meiner Meinung nach stimmt das, aber es gilt nicht für diejenigen, die mit der Gammaspektroskopie anfangen wollen. Da ist Theremino sicher die schneller zu erlernende Wahl. Aber wenn es dann ans "Eingemachte" geht, könnte PRA die Nase dann doch weiter vorn haben. Das betrifft in jedem Fall das Finden der richtigen Pulse Shape Erkennung und die Energie Kalibrierung. Aber sei's drum, es gibt ein nettes Video von Steven Sesselmann (Gammaspectacular.com) um PRA so grob zu verstehen. Er favorisiert es wohl auch vor Theremino. Den Rest bekommt man dann meist selbst hin, ansonsten haben wir nun diesen Thread dafür.

Worum es jetzt aber hier geht, ist ein klares Manko in PRA gegenüber Theremino: Man kann offensichtlich die Daten nicht so nach Interspec exportieren, dass man dort ganz einfach eine Peakflächen-Bestimmung machen kann. Man bekommt einfach die Messzeit nicht so  ganz intuitiv nach Interspec rüber. Jedenfalls tut das bei mir nicht so einfach. Ich hab nun einen Workaround ausgetüftelt, den ich hier für andere Verzweifelte kundtun will:

Man speichert das PRA Spectrum am besten mit ,,Save" als .pls, und dann die Settings mit ,,Save Settings As" als .ini ,  dass alle Daten erhalten bleiben. Zur Vorsicht notiert man die Acquistition Time aus dem ,,Pulses View vs Time/s" Window als Messzeit. Man exportiert das Spektrum mit ,,Export Pulse Height Histogram" als .txt File aus PRA.

In Interspec lädt man das Spectrum im Spectrum Manager mit ,,Load" als ,,Foreground". Dann wird das Spektrum mit einer Live Time von 0s importiert und die Berechnung der Peakfläche in cps funktioniert nicht. Man geht danach auf den Reiter ,,Energy Calibration" unter der Spektrumanzeige und konvertiert das Spektrum unter ,,More Actions" mit ,,To Polynomial" und ,,Linearize, rebinning counts ..."damit man die richtigen Energie Cal Koeffizienten bekommt. Dann exportiert man das Foreground Spectrum mit dem Spectrum Manager im Format ,,As ASCII SPC File" und gibt dem File einen neuen Namen. Dann öffnet man den neuen .spc File mit einem Text Editor und fügt eine Zeile unter der ,,Comment    :" Zeile ein, z.B.

Livetime              : 6228.000

Die Zahl hinter Livetime ändert man in die zum Spektrum gehörige Messzeit und speichert das .spc File wieder. Dann entfernt man das alte Spektrum im Spectrum Manager mit ,,Unload" und lädt das Spektrum aus dem editierten .spc File neu. Jetzt steht die Messzeit bei Livetime drin und die Peakflächen-Berechnung in cps funktioniert. Damit kann man dann wieder die Peakflächen z.B. für eine Aktivitätskalibrierung bestimmen.     

[Henri]

Es lohnt sich, ergänzend hierzu auch noch mal S.10 aus https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php?action=dlattach;topic=883.0;attach=11456  (thread: https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,883.msg10314.html#msg10314) zu lesen.

[Zugpferd]

Ich würde das hier gerne mehr gefüllt sehen muss ich zugeben, auch wenn ich schon viele Spektren aufgenommen habe ertappe ich mich jedes Mal wenn ich davor Sitze nicht mehr zu wissen wie es funktioniert...

Kann ich um Eure Mithilfe bitten ein how to zu schreiben wie man anfängt?
Ich mache folgendes:

1. Den richtigen Spannungsteiler für den PMT bauen.
Dazu gehört die richtigen Widerstände zu nutzen. Bei den Gammaspectacular Geräten sind es meiner Meinung nach ab 1MOhm pro Dynode.

Prinzipiell unterscheidet man die PMTs anhand der Anschlüsse
Bei 14poligen:
K - 2R - R - R -R - R - R - R - RC - RC - RC - A
A ist Anode, K ist Kathode, R ein Wert von zB. 1MOhm die Cs sind 0,01k 400V

(Steven sagt 10MOhm sollte der gesammte Spannungsteiler mindestens haben)

Andere Geräte kenn ich nun nicht, schreibt hier mal auf welche euch bekannten Boards welche Widerstände benötigen.


2. Die richtige HV
Ich habe das anders gelernt als mir immer vorgeschlagen wird. Gelernt habe ich ein Plateau zu ermitteln.
Man zählt Pulse zeichnet die in ein Log Papier, erhöht jeweils um 50V die Spannung beginnend mit 300V die Pulse steigen an. Das macht man solange bis die Pulse stagnieren und wieder steigen. Da wo sie stagnieren ist die Plateau Spannung.

Alternativ hat man ein Datenblatt oder kennt die richtige Spannung.

3. PRA starten

4. Audio checken, höchst mögliche Samplerate setzen.
Audioeingang je nach Gammaspectacular oder anderem Gerät wählen.

Wird fortgesetzt

[Henri]

Hallo,

also ich würde es so machen:

1. richtigen PMT für den Kristall auswählen. Das heißt, das Empfindlichkeitsmaximum liegt im richtigen Bereich für die emittierte Wellenlänge des Kristalls; er hat eine ausreichende Anzahl Dynoden (z.B. gibt BGO sehr wenig Licht, hier braucht man  mehr Dynoden als bei CsI(Tl)... Mehr Dynode = höhere Verstärkung aber auch mehr Rauschen. Und er sollte für Spektroskopie konstruiert sein. Es gibt auch PMTs, die für Dauerstromsignale im Infrarotbereich gebaut sind... Es gibt unterschiedliche Dynodensysteme, unterschiedlich durchlässige Glasfenster (Normalglas, Quarzglas,...) Und gebrauchte PMTs haben möglicherweise schon gelitten und haben dann eine schlechte Auflösung oder ein starkes Rauschen. Es muss ja einen Grund gegeben haben, weshalb sie "ausgemustert" wurden.

Keinen PMT kaufen, zu dem man kein Datenblatt auftreiben kann! 


2. Spannungsteiler bauen: erstens unbedingt einen Blick in das Datenblatt des PMT werfen, denn dort steht, wie man das Optimum herausholt. Zweitens, welchen Strom kann die HV-Versorgung maximal liefern? Die Widerstände so dimensionieren, dass das weitgehend ausgereizt wird. Dabei aber auch bedenken, dass sie sich nicht zu stark erwärmen, denn das System wird erst stabil, wenn sich alles thermisch eingependelt hat. Lieber Metallschicht-Widerstände als die mit Kohlefilm nehmen.
Ein höherer Teilerstrom ist zwar extrem ungünstig bei Batteriebetrieb, verbessert aber die Linearität. Stationäre Geräte haben oft nur ein paar 100 kOhm Gesamtwiderstand, da können die HV-Netzteile auch ein paar mA liefern (potentiell tödlich, deshalb darf man dann auch keine BNC-Stecker mehr verwenden!)

3. Optimale Betriebsspannung ermitteln. Diese liegt oft weit unterhalb der für den PMT angegebenen Betriebsspannung. Man muss die niedrigsten Energien noch sehen können, die einen interessieren. Je niedriger aber die Spannung, desto linearer ist der Energieverlauf. Ich habe einen Detektor, der mit 700-800 V betrieben werden soll und bei 450 V am leistungsfähigsten ist.

4. Auch auf Details achten: richtig geerdete Abschirmung, Verwenden von Mumetall zum Fernhalten von Magnetfeldern. Dieses muss unter Schutzgas und definierter Temperaturkurve thermisch behandelt werden und verliert einen Großteil seiner Wirksamkeit, wenn man es danach wieder mechanisch bearbeitet (verformt, lötet, bohrt)...  also am besten "was fertiges" nehmen. Oder darauf achten, dass sich im Betrieb keine  Magnetfelder (Erdmagnetfeld ghört dazu) in der Nähe des PMT ändern. Nimmt man negative HV, muss man sich vor Glasszintillation in Acht nehmen, die die Fotokathode zerstören kann. Außerdem muss die HV natürlich extrem stabil und sauber sein. Schwankt sie um "nur" 1 V (das sind bei 500 V ja nur 0,2 %!), hat man bereits deutlich breitere Peaks. Übel ist natürlich auch eine thermische Drift, da man es ja mit Langzeitmessungen zu tun hat. Die muss man entweder per Software kompensieren oder alles lange genug warmlaufen lassen und dann z.B. aufpassen, dass es keine Zugluft gibt.


Letztendlich erreicht man schnell ein Ergebnis, vorausgesetzt der PMT ist passend und gut. Ansonsten gibt es aber jede Menge Variablen, an denen man schrauben kann, um das Optimum rauszuholen.

Deshalb ist es auch gar nicht einfach, hier eine "abschließende Handlungsanweisung" zu formulieren. Allein der Abschnitt zum Design von Spannungsteilern im Hamamatsu PMT Handbook hat mehrere Seiten, bei Saint-Gobain gibt es ebenfalls ausführliche Literatur zu den verschiedenen Szintillatormaterialien. Wenn man wirklich ein optimales Ergebnis haben möchte, sollte man das lesen und dann alles auf die einem zur Verfügung stehende Hardware hin anpassen.

Da man oft nehmen muss, was man bekommen kann (Kristalle, PMTs) - zumindest wenn man nicht im Lotto gewonnen hat-, hat man selten die Wahl.

Viele Grüße!

Henri

[Zugpferd]

@Henri Das fasziniert mich so das mir viele sagen das sie häufig nur die Hälfte der angegebenen Spannung nutzen... wie machst du das? Ich bekomme dann nie genug Klicks raus oder ich mach mit dem Audio Kram was falsch. Zu hoch drehen verstärkt Rauschen.
Wobei ich zugeben muss noch nie gemessen zu haben welche Spannung anliegt ich habe der Spg. Anzeige Glauben geschenkt (bei Gammaspectacular Systemen zumindest) die anliegende Spg kann ja durch den Spannungsteiler anders sein...