Automess 6134A - Szintomat

[miles_teg]

Heute kam die Antwort von automess.

es gab als Szintomat zwei Verschiedene Varianten den 6134 und den 6134A Ihre Nr. passt eher auf die A Variante.
Dieses Ersatzteil 9727B03 ist noch verfügbar liegt allerdings preislich bei EUR 2.850,00 netto,
die Version passend zum 6134 liegt bei EUR 1.680,00 netto.

Auch wenn ich es beeindruckend finde, daß die Firma noch PMTs vorrätig hat, so sind diese Preise leider nicht machbar. Ich gebe gerne Geld für meine Hobbies aus, aber das ist für mich nicht realistisch.

[Turbo-Tom]

Bei solchen Zahlen zuckt man schon zusammen... Allerdings dürfte der Preis, der von Automess aufgerufen wird, zu einem nennenswerten Teil deren (ehemaligen) Einkaufspreis widerspiegeln. Es handelt sich bei den Teilen ja nicht um irgendwelche "Radioröhren", deren Herstellung weitgehend automatisiert war, sondern mehr oder weniger um manuell hergestellte Einzelstücke. Wenn man sich mal die Clips über die Herstellung von Oszilloskop-Bildröhren von Tektronix auf Youtube (Qulität der Clips tw. leider unterirdisch) ansieht, was mit ähnlicher Komplexität einhergeht, kann man die Preisgestaltung für ein (alt-) neues Exemplar schon nachvollziehen.

Ich denke, so bleibt nicht viel übrig, als die "Bucht" zu beobachten, und wenn sich mal eine Chance ergibt, zuzuschlagen. Die Alternativoption mit mit einem einfacher zu findenden Ersatztyp des gleichen Durchmessers ohne Hochtemperaturkompatibilität dürfte immer interessanter werden...

[NoLi]

Ich denke, so bleibt nicht viel übrig, als die "Bucht" zu beobachten, und wenn sich mal eine Chance ergibt, zuzuschlagen. Die Alternativoption mit mit einem einfacher zu findenden Ersatztyp des gleichen Durchmessers ohne Hochtemperaturkompatibilität dürfte immer interessanter werden...

Wenn das Gerät weiterhin als Dosisleistungsmessgerät dienen soll, bleibt nichts anderes übrig, als ein Originalersatzteil zu verwenden, weil alle Bauteile aufeinander abgestimmt sind! Bei allem Anderen werden "Hausnummern" generiert, und als reines Strahlennachweisgerät tut es z.B. dann auch eine einfache Szinti-Sonde.

Norbert

[Turbo-Tom]

Ohne eine "professionelle" Kalibrierung nach dem Austausch des Photomultipliers (auch bei Ersatz durch einen Originaltyp), ist die Messgenauigkeit dahin. Die Verstärkung eines PMT ist extrem spannungsabhängig und unterliegt einer ziemlichen Exemplarstreuung. Daher wird (vom Hersteller) auch immer die zur Erzielung der Nennempfidlichkeit erforderliche Beriebsspannung für jedes Exemplar angegeben.

Ich habe mittlerweile den Schaltplan der Sonde "herausdestilliert", muss ihn aber noch in eine "lesbare" Form bringen. Da gibt es einige Kuriositäten, die mir (noch) nicht genz klar sind. Es wird also in kürze Diskussionsstoff geben  .

LG,
Thomas

[Turbo-Tom]

Wie man sieht, habe ich "keine Kosten und Mühen" gescheut, und von der Sonde einen anständigen Schaltplan gezeichnet. Da die gesamte Elektronik auf drei Platinen plus dem "fliegend" verdrahteten Sockel des Photomultipliers untergebracht ist, die Schaltungsteile aber oft über mehrere der Baugruppen verteilt sind, habe ich die Gesamtschaltung als einen einzigen Plan gezeichnet, wodurch sie verständlicher wird.

Hier nun ein paar Anmerkungen zur Schaltung, die hier und da nicht ganz "konventionell" ist: Zunächst zu den Widerständen: Die allermeisten sind 1% Metallfilmausführungen aus der E96-Reihe, deshalb auch die teilweise etwas "komischen" Werte.

Die Sonde ist mit dem Zentralgerät über den Stecker K1 verbunden, über den die Versorgung, die Bereichsauswahl und die Signalübertragung erfolgt. Er führt nur Niederspannung. Im Schaltplan unten links findet sich der Spannungswandler zur Niederspannungsversorgung der Baugruppe. Er ist als klassischer, geregelter, selbstschwingender Sperrwandler ausgeführt. Der Transformator arbeitet als "Spartrafo" mit der Erregerwicklung als Anzapfung der "Sekundärwicklung". Die Vorspannung des Wandlertransistors T2 wird über den "Fehler-Verstärker" aus T1 und T3 erzeugt. Dieser erhält sein Steuersignal von der positiven Ausgangsspannung des Wandlers über den Spannungsteiler  R19, R15+R18 und den mit der Emitter-Basis-Sperrschicht im Zener-Durchbruch betriebenen Transistor T4. Eine Farbmarkierung auf diesem Transistor lässt vermuten, dass er vom Hersteller selektiert wurde. Damit hätten wir schon die erste "Kuriosität". Warum keine "richtige" Zener-Diode? Das Netzteil dürfte +-15V (an C3 bzw. C4) an den Rest der Schaltung liefern. Die Spannung wird über R16 abgeglichen.

Nun schauen wir uns den Bereich oben links an. Dabei handelt es sich um den Hochspannungswandler mit Tr2 als Wandlertrafo. Der Wandler selbst arbeitet wieder als freischwingender Sperrwandler. T5 ist der Schalttransistor. Die Regelung erfolgt auch hier wieder über dessen Vorspannung -- hier allerdings etwas komplizierter als in der Niedervoltversorgung. Hier ist nämlich die Spannungsteilerkette des Photomultipliers Teil der Gegenkopplung. Der Strom durch diese Widerstände wird über die Zenerdiode D3, die das Potenzial zwischen der Photokathode und der ersten Dynode festlegt, an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC2b gelegt. Dieser arbeitet als invertierender Strom-Spannungswandler und injiziert seinerseits über R17 einen der Hochspannung invers proportionalen Strom in den "Summationsknoten" von IC2a. Dort wird zusätzlich ein positiver Strom eingespeist, der über eines der drei NOR-Gatter von IC1 und die einstellbaren Widerstände R11, R12 oder R13 erzeugt wird. Je höher dieser positive Strom ist, um so höher muss auch die Hochspannung ausgeregelt werden, um den darauffolgenden invertierenden Integrator (IC2a / C5) im Gleichgewicht zu halten. Dieser Integrator liefert die Steuerspannung für den Hochspannungswandler.

Sekundärseitig sieht es erst mal konventionell aus... bis man genauer schaut  . Wir haben zunächst eine Spannungsverdopplung in Greinacher-Schaltung (D4, D5, C10, C11), die die Dynodenspannung liefert und über die Gegenkopplungsschleife stabilisiert wird. Dann ist da aber noch ein modifizierter Villard-Spannungsverdoppler (C13, C14, D8, D9), der direkt die Anode des Photomultipliers versorgt. Wie soll denn da ein Ausgangssignal abgegriffen werden?? Und hier kommt jetzt C15 ins Spiel, der den Fußpunkt des Villard-Verdopplers gleichstrommäßig von der Masse isoliert. Das bedeutet aber, dass jegliche Ladung, die über die Anode des PMT abfließt, an C15 mit inverser Polarität zu finden sein muss. Diese Ladung kann (im Normalfall) nur über R51 zugeführt werden. Nur, wenn von dort nicht mehr ausreichend Ladung nachgeliefert werden kann, baut sich an C15 ein so hohes negatives Potenzial auf, dass T8 (über D10) in den Lawinendurchbruch gefahren wird, so dass die erforderliche Ladung dann von dort nachgeliefert wird. Der Spannungsteiler R53/R56 spannt den (möchtegern-) Avalanche-Transistor im unempfindlichsten Messbereich etwas vor, um den Lawinendurchbruch bei etwas geringerem Potenzial an C15 zu ermöglichen. Das hat vielleicht mit der Kennlinie des PMT bei niedrigerer Betriebsspannung zu tun.

Kommen wir jetzt zur Signalauswertung (unten rechts)... Hier haben sich die Ingenieure von Automess ein ziemliches Wirrwarr aus NOR-Gattern einfallen lassen, und auch reichlich darin "herumgepatcht"  . Zunächst mal haben wir einen extrem hochohmigen, invertierenden Integrator (IC5, C16), der über eine Diode mit sehr geringem Sperrstrom (D7) ausbalanciert werden kann. Dieser ganze Quatsch ist übrigens nicht auf der Platine, sondern aufgrund der besseren Isolationseigenschaften, auf Teflon-Standoffs aufgebaut! Der Ausgang des Integrators wird über den in Gate-Schaltung betriebenen JFET T9, der als Pegelwandler bzw. -begrenzer fungiert, an ein ziemliches "Gewürge" von NOR-Gattern weitergeleitet. Hier werde ich nicht zu sehr ins Detail gehen -- wer möchte, kann sich gerne selbst der "Hirnakrobatik" hingeben, herauszufinden, was genau hier passiert. Nur so viel in Kürze: Die Gatter von IC6 bilden zusammen mit C17 und R55 einen Gate-fähigen Oszillator. Dessen Frequenz kann über R55 eingestellt werden. Der Oszillator schwingt, solange die Ladung an C16 (und damit auch C15) nicht ausgeglichen ist. IC 4b und d bilden mit C9 und R60 einen monostabilen Multivibrator (Monoflop), oder anders gesagt, sie erzeugen aus dem Frequenzsignal eine Folge von Impulsen mit genau definierter Dauer. Diese Impulse werden über R49, R48 und D7 als "Ladungspakete" zurück zum Integrator geführt, um dort den Ladungsausgleich herbeizuführen. Sobald dieser Zustand erreicht ist, stoppt der Oszillator, und es folgen keine weiteren Ladungspulse. Und voila, schon haben wir einen "A/D-Wandler für Arme"... IC4a und c sowie T6 und T7 bilden eine "pofane" nichtinvertierende Treiberstufe zur Signalübertragung an das Zentralgerät. Es scheint so, als ob die "Klemmschaltung" aus D6 und IC3 samt Beschaltung dazu gedacht war, eine Temperaturkompensation über die Begrenzung der Spannung der Impulse vor dem Strombegrenzungswiderstand R48 zu ermöglichen. Allerdings ist der Thermistor durch die Serienschaltung der Festwiderstände R18 und R21 ersetzt worden, so dass hier keine weitere Funktionalität, außer möglicherweise ein fester Abgleich der Impulshöhe durch R31, gegeben ist.

Alles in allem also eine ziemlich interessante Schaltung, deren Funktionalität man heutzutage sicherlich ganz anders abbilden würde, die aber doch einiges an Einfallsreichtum der damaligen Konstrukteure vermuten lässt.

Für mich bedeutet das aber, dass ich mit ziemlicher Sicherheit das Teil auch mit einem beliebigen anderen PMT wieder zum laufen bekomme, solange er mechanisch passt. Auf geht's zur "Bucht"... 

Cheers,
Thomas


Edit: Korrigierten Schaltplan in besserer Qualität angefügt

[DG0MG]

Wow! Was für ne Arbeit!

 

[Henri]

Ja, Wahnsinn!  Sehr interessant!  Danke für all die viele Arbeit!

Allein dafür hat es sich doch schon gelohnt, das Gerät zu kaufen

Und alles in allem klingt es ja auch sehr hoffnungsvoll.

Viele Grüße!

Henri

[miles_teg]

Wow! Was für ne Arbeit!

 

Absolute Zustimmung!

[Turbo-Tom]

Endlich bin ich mal wieder dazu gekommen, am Szintomat weiter zu machen. Nachdem ich aus der "Bucht" einen Photonis XP5212 besorgt und dessen interne Sockelbeschaltung geändert hatte, habe ich nun endlich auch den passenden Anschlussstecker konfektioniert, d.h. den Dynodenspannungsteiler drangewurschtelt... Zudem hat die deutlich geringere Baulänge des neuen PMT die Anfertigung einer ziemlich widerspenstigen konischen Feder erfordert, die den Multiplier leicht gegen den Szintillator nach vorne drückt. Aber das ist nun soweit alles erledigt, so dass es im nächsten Schritt an die Montage des Sensorkopfes gehen kann in der Hoffnung, dass er auch wieder lichtdicht wird... Ggf. muss ich noch schwarzes Silikon besorgen.Über so etwas ähnliches wie eine Kalibrierung mache ich mir dann gedanken, wenn der Rest funktioniert... 

[miles_teg]

Danke für das Update und Deine Mühe!
Was die Kalibrierung angeht: ich könnte eventuell eine Cäsiumquelle mit defininierter Aktivität ausleihen. Das muss ich aber mit dem SSB bekaspern. ;-)

[wrdmstr inc.]

Gibts hier eigentlich ein update?

[miles_teg]

Leider noch nicht.