Solarzellen als Strahlungssensoren?

[Radioquant98]

Diese Form des Sensors erinnert mich an die Form von Solarzellen, wie in Taschenrechnern usw, das sind ja genaugenommen auch Si-Dioden und gammaempfindlich.
Bei dem Preis glaube ich nicht an Pin-Dioden.
Aber wer weiß, beim Chinamann ist fast alles möglich.

Viele Grüße
Bernd

[NoLi]

...
Aber wer weiß, beim Chinamann ist fast alles möglich.

Diemal nicht Chinamann, sondern Japanmann. Sonst wäre der Preis deutlich niedriger.

Norbert

[opengeiger.de]

Diese Form des Sensors erinnert mich an die Form von Solarzellen, wie in Taschenrechnern usw, das sind ja genaugenommen auch Si-Dioden und gammaempfindlich.
Bei dem Preis glaube ich nicht an Pin-Dioden.
Aber wer weiß, beim Chinamann ist fast alles möglich.

Viele Grüße
Bernd

Quizfrage: Angenommen man hat eine hocheffiziente Solaranlage neuester Bauart auf dem Dach und es käme ein Fallout runter, wie in Garmisch nach Tschernobyl. Würde die Anlage dann bei Nacht Strom liefern, solange man die Solarpaneele nicht dekontaminiert? Wenn nein, warum eigentlich nicht? Wie sähe das aus nach einem kräftigen Regenschauer nach längerer Trockenheit (der typische Peak der Rn-Zerfallsprodukte bei den ODL-Messstationen)    Könnte man den mit einem guten Solarmodul mit großer Fläche nicht sehr einfach und billig messen? Die radioaktive Strahlung hat doch eine deutlich höhere Quantenenergie als das sichtbare und das UV-Licht? Nach dem Taschenrechner-Kommentar von RadioQuant bin ich richtig gespannt auf die Antworten!!!     

Also ich finde wir sollten das unbedingt klären! Stellt Euch mal vor, jeder Besitzer einer Solaranlage hätte dann automatisch einen Strahlungsdetektor auf dem Dach! Das wäre doch die Wahnsinns-Erfindung!     

[NoLi]

Na ja, wenn man die Lichtphotonendichte (Sonnenlicht 1400 W/m² = 3,6E+21/m²sec) zur Stromerzeugung mit der Photonendichte eines ionisierenden Fallout vergleicht, möchte ich nicht, dass die Solarpanelen darauf merklich reagieren würden!!
Aber ne andere Idee: wie wäre es mit einer "inversen Solarpanele", einer, die sich im Fallout-Fall zu einem Strahlungsdetektor umschalten lässt, indem eine Art Rollo das Licht ausblendet und eine Spannung angelegt wird? DAS wäre doch ein Riesendetektor, u.U. auch für Einzelimpulsnachweise.

Norbert

[Radioquant98]

Die Frage wäre mit welcher Effizienz Gammas detektiert werden.

Die Si-Zelle wird in Sperrrichtung betrieben und da ist der Sperrstrom wichtig. Der sollte sehr klein sein. Darauf sind die aber nicht gezüchtet.
Auch wäre wohl nur eine Zelle oder Parrallbetrieb mehrer Zellen sinnvoll - Reihenschaltungen ????

Aber möglich ist Vieles, wie Kamerachips oder im KSMG einfach die C-B-Strecke zweier paralleler Transistoren. Man muß nur draufkommen

Wenn das der Chinamann liest, gibt es das villeicht bald    

Viele Grüße
Bernd

[opengeiger.de]

Na ja, wenn man die Lichtphotonendichte (Sonnenlicht 1400 W/m² = 3,6E+21/m²sec) zur Stromerzeugung mit der Photonendichte eines ionisierenden Fallout vergleicht, möchte ich nicht, dass die Solarpanelen darauf merklich reagieren würden!!

Feigling!    Du brauchst doch gar nicht die gleiche Photoendichte! Du könntest ja nachts auf ein Picoamperemeter umschalten! 

Ein Patent bekommt Herr RadioQuant aber nicht mehr für die Idee, denn man kann es schon im Kleinformat kaufen. Zum Beispiel von CityLabs. Damit muss man gar nicht auf den Fallout warten:
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

Aber wir könnten doch einfach ein hoch effizientes 200Wp/m^2 Solarpaneel in eine Kupferfolie einwickeln und hätten einen tollen Fallout Detektor! Oder vielleicht doch nicht??? 

[NoLi]

...
Wenn das der Chinamann liest, gibt es das villeicht bald    

Glaube ich nicht, denn erst müsste jemand anderes dies realisieren. Der Chinamann baut`s dann nach, so wie er vieles kopiert...

Norbert

[NoLi]

Feigling!    Du brauchst doch gar nicht die gleiche Photoendichte! Du könntest ja nachts auf ein Picoamperemeter umschalten! 

Und wenn dann nachts der Mond raus kommt , knallt`s dann durch?

Norbert

[opengeiger.de]

Und wenn dann nachts der Mond raus kommt , knallt`s dann durch?

Nein, natürlich nicht, denn Du hast ja das Solarpanel in eine Kupferfolie eingewickelt, genau wie den Detektor des Hakarucchi ipt'a!

Gut, aber Spaß beiseite, wenn nun keine sinnvollen Argumente mehr kommen, dann will ich das Quiz auch auflösen. Nachdem 2011 die Katastrophe von Fukushima passiert war, waren die Geigerzähler in Deutschland innerhalb einer Woche ausverkauft. Da kam nach der Vorlesung ein Student zu mir und sagte, er hätte eine Idee für ein gutes Business: Solarzellen würden doch auf die energiereiche radioaktive Strahlung doch sicher noch besser reagieren als auf Licht, da könnte man doch ganz billig auch so was wie einen Geigerzähler draus bauen. Was ich dazu meinen würde?

Ehrlich gesagt, war ich damals mit der Frage auch etwas überfordert, aber so vom physikalischen Prinzip her konnte ich dem jungen Mann nicht so einfach widersprechen. Also haben wir ein Studentenprojekt draus gemacht und haben genau das untersucht. Daraus entstand dann das Stuttgarter Geigerle, ein PIN-Dioden Detektor mit 3 BPW34 Dioden. Die oben genannten Betavoltaik Module verwenden auch einen PIN Detektor, der oft mit Metalltritid beschichtet ist, also zum Beispiel mit TiT3 (Titan-Tritid).

Eine klassische Photozelle, ob nun monokristallin, polykristallin oder amorph, hat sich dagegen als völlig unbrauchbar für so einen "Fallout-Detektor" erwiesen. Ein PN-Übergang einer guten Solarzelle hat zwar eine hohe Effizienz was die Ladungsträgergenerierung aus der einfallenden Strahlung anbelagt, aber auch einen Leckstrom, der um ein Vilfaches größer ist, als den Strom, den man aus dem typischen Zerfall eines Fallouts bekäme.

Diese Form des Sensors erinnert mich an die Form von Solarzellen, wie in Taschenrechnern usw, das sind ja genaugenommen auch Si-Dioden und gammaempfindlich.
Bei dem Preis glaube ich nicht an Pin-Dioden.
Aber wer weiß, beim Chinamann ist fast alles möglich.

Da würde sich der Chinamann auch gewaltig die Zähne ausbeissen, wenn er wirklich eine Sensitivität für echte ionisierende Strahung erreichen wollte. Gerade amorphe Solarzellen, wie sie in Solartaschenrechnern verbaut sind, weisen einen Leckstrom auf, der im Mikroamperebereich liegt. Ein PN-Übergang einer Photozelle ist zudem nur sehr wenig für Gammastrahlung empfindlich. Sie müsste unter 100keV liegen, sonst findet bei der superdünnen Raumladungszone gar keine Wechselwirkung statt. Das ist ja auch bei sehr dünnen Szintillationskristallen so, zum Beispiel bei der RAP-Sonde oder beim Fidler-Detektor. Höherenergetische Gammastrahlung geht da ohne Wechselwirkung durch. Die PIN-Dioden Detektoren, sind wie schon oft gesagt, im Wesentlichen für Betastrahlung empfindlich.

Jetzt muss man noch unterscheiden, ähnlich wie bei der Ionisationskammer gibt es ja gepulste und ungepulste Detektoren. Wenn ein einzelnes Betaquantum in der Raumladungszone einer 7.5mm^2 PIN-Diode (z.B. BPW34) eine Ionisation auslöst, dann ist das ein sehr kurzer Ladungspuls aus Elektronen und Löchern. Nun hat aber der PIN-Übergang auch eine gewisse Kapazität, so etwa 50pF, so dass der ultra kurze Ladungsimpuls kräftig abgeflacht wird, was das Signal anbelangt, was man abgreifen kann. Spendiert man dagegen eine große Diodenfläche, wird das Signal pro einfallendem Signal immer kleiner. Für einen gepulsten Detektor, der Pulse zählt ist daher eine große Solarzelle mit ihrer riesigen Kapazität völlig unbrauchbar. Also muss man den Detektor, wie z.B. die RikamIno Ionisationskammer, ungepulst betreiben und den DC-Strom im Picoamperebereich messen, sofern die PIN Diode nicht viel mehr Leckstrom hat. Das geht, wie hier ja schon gezeigt wurde, z.B. mit so einem JFET wie dem 2N4117A oder einem sehr speziellen OP mit extrem hochohmigen JFET Eingang, aber nur, weil der einen Leckstrom im Picoampere-bereich hat. Nimmt man eine PIN Diode mit niedrigem Leckstrom im nA Bereich, kann man damit durchaus noch starke Quellen nachweisen. Bei einem Titan-Tritid Belag mit etlichen Ci (Gigabecquerel) an Aktivität kommen dann auch vermutlich ein paar Mikroampere zusammen. Das reicht dann für eine Data-Retention-Batterie. Ein E-Bike kann man damit nicht betreiben. Aber ich vermute, auf eine Solarzelle müsste man schon einen frisch abgebrannten Brennstab auflegen, damit der Ionisationsstrom schließlich größer wird als der Leckstrom. Das ist das Haupt-Problem. Wer also einen Halbleiter-Dioden Detektor bauen will: kleine Kapazität, minimaler Leckstrom und großvolumige Raumladungszone, das muss die Devise für die Detektordiode sein. Das erreicht man eben mit PIN-Dioden am ehesten. Das war das Ergebnis des Studentenprojekts.

Von daher werden in dem Hakarucchi ipt'a eben auch nur PIN-Dioden in die Kupferfolie eingewickelt sein. Das ist jetzt mein Tipp.

[Radioquant98]

Danke Opengeiger. für die Aufklärung.

Nun, in der Kupferfolie wird sich auch der komplette Vorverstärker befinden.
Na ja, abwarten, Irgendwer wird das schon auf Youtube auspacken. Ich bin jedenfalls gespannt.

Viele Grüße
Bernd

[NoLi]

...
Na ja, abwarten, Irgendwer wird das schon auf Youtube auspacken. Ich bin jedenfalls gespannt.

Glaube ich kaum, da das Gerät schon vor über 10 Jahren auf dem japanischen Markt erschienen ist und außerhalb Japans m.K. nicht angeboten wird/wurde.

Norbert