Komischer Spektrenverlauf beim Radiacode 101

[etalon]

Hallo zusammen,

da ich nicht weiß, wo ich es anbringen soll, stelle ich die Frage mal in nem neuen Thread...

Bei Langzeitmessungen in der Bleiburg ist mir mit dem Radiacode aufgefallen, dass so ab 2300keV die Zählrate im Spektrenverlauf wieder ansteigt. Das finde ich etwas seltsam, und habe im Moment noch keine sinnvolle Erklärung dafür. Ist das einem von euch auch schon aufgefallen?
Im Anhang mal ein Nullspektrum in der Bleiburg mit rund 24h Messzeit. Im Moment läuft gerade eine Messung an ein paar Trinitit-Bröseln über drei Tage, da kann man das auch sehen. Hat jemand ne Idee für den Effekt? In dem Energiebereich müsste die Efficiency so schlecht sein, dass da nichts mehr kommen dürfte. Bei den Zählraten kann ich auch Pileup sicher ausschließen...

Grüße Markus

P.S.: Das Spektrum ist so, wie es aus dem Gerät fällt und nicht kalibriert, nur geglättet.

[opengeiger.de]

Im Anhang mal der geglättete Background und der rohe Background meines RC101 und dann noch das rohe Background Spektrum eines RC101_2 eines Kollegen. Da sieht man den von Dir beschriebenen Artefakt nicht. Nur der letzte Kanal, der zeigt immer Nonsens, aber dieses Problem ist bekannt.

Auf welchen Werten stehen denn Deine Kalibrierkoeffizienten? (Bei verbundenem Gerät in der App bei Spektrum-Einstellungen ganz unten anklicken, da müsste a0, a1 und a2 stehen).

[etalon]

Hm, interessant. Meine Kalibrierfaktoren stehen ab Werk auf: a0=-1,373801; a1=9,59321; a2=0,00686.
Der letzte Kanal ist ja der Sammelkanal, für alles was out of range liegt. Ist auch in diesem Fall interssant, dass da noch so viel kommt. Ich setze den idR manuell auf 1...

[opengeiger.de]

Die Koeffizienten sehen gut aus, das ist realistisch. a1 ist die im groben lineare Abhängigkeit der Energie von der Kanalzahl, das muss in der Nähe von 10 liegen. a0 verschiebt die Energieachse und sollte nahe 0 liegen und a2 ist die "Nicht-Linearität" (nur der quadratischen Anteil) und ist der gefährlichste Koeffizient. Er sollte wirklich sehr klein sein. Aber alles ist der Fall.

Wenn man sich mal überlegt was im Gerät vor sich gehen muss damit Pulse bei 2000keV und höher gezählt werden, dann sind das große Zahlenwerte hinter dem ADC, vor dem ADC sehr hohe Pulse, viele Zellen im SiPM, die umkippen und viel Licht vom Kristall. Das ist gar nicht so einfach, das durch ne Fehlfunktion hinzubekommen. Bei den Kanälen für die niedrigen Energien ist das viel einfacher.

Was Du noch machen könntest, mal den Ort wechseln und dann sehr, sehr lange messen (ne Nacht lang im Keller oder so), damit Du bei den hohen Energien, wo die Effizienz des Kristalls schlecht ist, auch noch eine gute Statistik bekommts. Bei der Ortsauswahl dann eben schauen, dass garaniert kein Router, Mobilfunkgerät, Funkrauchmelder, Heizungsablesegerät, drahtlose Klingelanlage, Bluetooth Speaker/Headset etc. in der Nähe ist, was Funkwellen emittiert. In so nem modernen Home Office funkt ja meist Einiges durch die Gegend. Wenn das nicht hilft kannst Du den RC101 auch mal in einer Keksdose aus Blech messen lassen, das müsste dann Einstrahlungen auf die Elektronik relativ sicher unterbinden. Blei ist dahinten, wo die Effizienz des Kristalls grottenschlecht eigentlich unnötig, aber das Problem kömmt vielleicht deutlicher raus, wenn vorne wenig los ist. Allerdings sollte es in einer Log Darstellung schon sichtbar werden, auch wenn Du ganz ohne Blei misst. In der Log Darstellung müsste der Background auch ganz ohne Blei annähernd linear abfallen zu den hohen Energien hin.

Du kannst ja mal ein lang gemessenes Background Spektrum als XML datei hier "sharen", das kann man dann besser analysieren als ne Grafik.

Ansonsten hab ich nur mal gehört, man soll auch nicht bei Gewitter messen, weil von Blitzen hochenergetische Gammaimpulse ausgehen können.  :

[etalon]

Ich bin auch wieder und wieder alle Möglichkeiten durchgegangen, komme aber auch auf keine sinnvolle Erklärung. Man sieht das auch nur, wenn die gammainduzierte Zählrate gegen Null geht. Die Nulleffektmessung ging ja über knapp 90000s und das bei rund 0,1 ips für das gesamte Spektrum (ist unten nochmal als XML angehängt)! Sobald man eine Probe mit etwas Aktivität misst, ist das völlig belanglos. Dann sieht das so aus, wie es sein sollte (wobei mich auch da die Anzahl an Impulsen bei Energien >2 MeV wundert. Ich weiß zwar um die Gammalinien da oben, aber bei der zu erwartenden Effizienz hätte ich mit weniger Impulsen gerechnet. Für Pileup scheint mir der Effekt zu ausgeprägt). Ich hänge auch mal ein XML von einer Messung mit einem Stück Uraninit an.

In der Tat wäre die Einstreuung von Funkwellen noch eine Möglichkeit. Ich habe bei den Messungen das Handy immer auf der Bleiburg liegen. Irgend wie war ich der Meinung, dass rund 8cm Blei genügend faradayscher Käfig ist. Das stimmt aber nur bedingt, denn sonst würde ich ja das Bluetoothsignal des RDC nicht empfangen. Ich werde also nochmal einen Test machen, indem ich das Bluetooth am RDC ausschalte, und selbigen per Kabel an den Laptop hänge. Bin gespannt, wie es dann aussieht. Unten auch nochmal ein Bild der gerade laufenden Messung. Da sieht man den Effekt auch ziemlich deutlich... Die Bleiburg muss ich nochmal ordentlich bauen. Die ist nur auf die Schnelle zusammengewürfelt.

Insgesamt ist der Effekt aber kein Problem, da mich bei einer Messung alles über 2 MeV eigentlich eh nicht interessiert, und einfach weggeschnitten werden kann. Interessant ist es aber trotzdem, auch wenn es nur bei Ultralowlevelmessungen zum Tragen kommt.

Grüße Markus

P.S.: Das .txt hinter den XML-Dateien wieder löschen...

[opengeiger.de]

Also ich hab mir jetzt nochmal das XML Background-Spektrum angeschaut und log-log geplottet. So kann man ja auch die Detektor-Effizienz bestimmen (Grafik siehe Anhang). Für hohe Energien sollte das angenähert eine fallende Gerade geben. Und da sieht man hinten ein Stück mit eindeutig deterministisch positiver Steigung. Das deutet nun doch auf ne Hardware Anomalität für Deinen RC101 hin.

Was ich mir jetzt noch denken kann, ist eine Nicht-Linearität des ADC. ADCs testet man manchmal nach der Fertigung dynamisch auf Linearität indem man ein gleichverteiltes Rauschsignal draufgibt das zwischen 0 und Fullscale gleichverteilt ist. Wenn der Wandler nun für höhere Energien, also höhere Amplituden nichtlinear ist, dann fallen die Samples bei mittleren Amplituden häufiger in die Bins, die zu den größeren Aplituden (Energien) gehören. Das normalerweise konstante Spektrum dünnt also quasi in der Mitte aus und der Teil verschiebt sich in die höheren Bins. Das könnte bei Deinem Gerät der Fall sein. Ist also ein Artefakt, der nicht zu einem Ausfall führt.

Normalerweise wird für ADCs die Nichtlinearität gespect und ist bei Microcontrollern mit 10Bit ADCs so typischer weise < +/- 2LSBs (also Kanäle). Wenn die NL bei Dir das Problem ist, dann würde das heißen die NL ist deutlich größer als das. Das beginnt so im Kanal 217 und reicht bis Kanal 254.

Nun hat der Kristall durch seine Effizienzkurve auch eine Nicht-Linearität, die viel schlimmer ist. Das heisst, die ADC NL addiert sich auf die NL der Detektor Efficiency. Das bedeutet aber, Du kannst das wieder entzerren mit einer passenden inversen Funktion. Nicht mit dem Radiacode aber z.B. mit Interspec. Interspec kann das mit einem Polynom bis 5.Ordnung. Das reicht "dicke". Oder Du machst es halt mit Octave. Ich überleg mir mal wie das aussehen müsste.   

Aber es wär mal interessant zu hören, wie das bei den anderen RC101 Besitzern so aussieht. Vielleicht gibt es da auch so was, nur mehr oder weniger stark ausgeprägt.   

Vielleicht könnten auch mal die Kollegen das Ende ihres Background Spektrums anschauen. Möglicherweise ist das gar nicht sooo selten? 

[etalon]

Naja, also die Effizienzgewinnung aus dem Untergrund halte ich für nicht oder sagen wir mal nur in gröbster Näherung tragend. Das hat verschiedene Gründe, die vielleicht mal eines neuen Threads bedürfen.
Das mit dem nichtlinearen ADC hatte ich auch schon gedacht, allerdings würde man das dann bei jedem Spektrum sehen. Mein Problem tritt ja nur auf, wenn die Signale aus dem Detektor kommend weitestgehend unterdrückt sind. Es wäre daher tatsächlich interessant, auch von anderen RDCs mal Nullmessungen in einer Abschirmung bei sehr langer (~24h) Messzeit zu sehen. Ich vermute mal, dass es sich um ein elektronisches Problem handelt, welches auch andere RDCs betrifft.

Wie gesagt sind mir auch die hohen Zählraten in den Kanälen bei hohen Energien suspekt. Da scheint es irgend welche Sättigungs- oder Nachschwingeffekte zu geben. Wo? Keine Ahnung. Diese könnte ich mir tatsächlich im Detektor vorstellen, der bei hohen Impulsraten irgend wann in Sättigung geht. Auch das Relaxationsverhalten von CsI(Tl) dürfte mit zunehmender Impulsrate nichtlinear werden.
Ob es sich bei meinem Gerät um ein Montagsmodell handelt kann man nur sagen, wenn man mal Vergleiche zu anderen RDCs unter gleichen Messbedingungen hat. Wenn also jemand dazu etwas beitragen möchte, gerne.

Ich werde das Ding bei Gelegenheit mal mit in die Arbeit nehmen, und dort für bestimmte Messgeometrien mal die tatsächlichen Detektoreffizien ermitteln. Dann können wir darüber eine Aussage treffen. Wenn man vom Detektoraufbau und dem genauen Geräteaufbau exakte Zeichnungen und Materialdaten hätte, dann könnte man auch mal etwas in MCNP modellieren und die Effizenz rechnerisch ermitteln.

Sobald ich weitere Daten habe, werde ich sie hier mal einbringen. Jetzt habe ich aber erst mal Urlaub...

[opengeiger.de]

Dem will ich jetzt noch nicht gleich beipflichten. Ich denke nämlich wenn Dein Nutzspektrum (z.B. Uraninit) bei hohen Energien keinen nenneswerten Beitrag liefert, dann siehst Du da die Nicht-Linearität des ADC auch nur so wie im Background, und genau das ist ja der Fall. Anders wär das, wenn Du ne Probe hättest wo dahinten Linien hätte, z.B. das Thallium-208, wo bei 2614keV ne kräftige Linie hat. Allerdings müsste Deine Probe dann so stark sein, dass der Kristall mit seiner extrem niederen Effizienz dahinten auch noch Pulse liefert. Nur dann würde eine Nicht-Liniearität dahinten auch eine Verzerrung des Nutzspektrums liefern, so dass Du darüber ne Aussage treffen könntest. Im Augenblick kannst Du diese Aussage meiner Meinung nach noch nicht sicher treffen.

Aber ich habe auch gute Nachrichten. Wenn es eine Nicht-Linearität des ADC wäre, dann könntest Du sie auch wieder entzerren und zwar mit diesem Entzerrer:


Ich hab nämlich mal folgendes gemacht:
1) Aus dem Backgrond den linearen und den nicht-linearen Teil extrahiert
2) In den nicht-linearen Teil hab ich ein Polynom gefittet, in den linearen Teil eine Gerade in log-log Darstellung, so wie man es von einem Kristall auch erwarten würde
3) Den linearen Teil bis ans Ende extrapoliert und dann auf den nicht-linearen Bereich begrenzt
4) Aus beidem nen Enzerrer so berechnet, dass er die nicht-lineare Polynom in die lineare Funktion (Gerade) überführt
5) Den Entzerrer (Equalizer) dann auf das gesamte Spektrum angewandt

Und siehe da, jetzt sieht das Spektrum aus, wie von einem normalen, guten RC101 
Siehe Interspec Vergleich:


Also unterm Strich, der Job ist auch nicht anders als eine Detektor-Effizienz zu kompensieren. Nur das Extrahieren der zwei Bereiche ist hier halt anders. Also die gute Nachricht ist, man kann das gut kompensieren, wenn man eine lange Backgrund-Messung gemacht hat, wo die Statistik bei den hohen Energien brauchbar ist. Und solange die Nicht-Linearität des ADC nur einen  Bruchteil der Nicht-Linearität des Kristalls darstellt, würde ich mir jetzt auch keinen Kopf machen, der verzerrt nämlich das tatsächliche Spektrum noch viel mehr und das kann man ja auch entzerren. 

Nichts desto trotz: ja es wäre mal gut, wenn die übrigen Radiacode Besitzer auch mal eine lange Background-Messung anschauen würden. Vielleicht ist das doch ein generelles Problem, das immer mal wieder auftaucht, und vielleicht noch schlimmer als bei Dir.

Anbei auch das Octave-Skript mit dem ich das gerechnet habe.

[etalon]

Mensch klasse, da war einer fleissig!  Dafür auf jeden Fall mal danke!

Grundsätzlich hört sich das was du schreibst erst mal logisch an. Dass man etwas, das reproduzierbar auftritt rausrechnen kann ist mir schon klar. Allerdings klärt das ja noch nicht die Ursache. Und da bleiben bei mir eben noch Lücken. Wie du richtig schreibst, ist die hochenergetischste natürliche Linie im Messbereich die von Tl-208. Diese entstammt ja der Th-232-Zerfallsreihe. Aber wo kommt dann das Signal hinter 2614 keV? Und woher kommt das Signal direkt vor der Linie bis zur Comptonkante? Wenn das alles ab 2200 keV Comptonuntergrund wäre, dann müssten die zugehörigen Photopeaks erst recht zu sehen sein, da diese ja linear anstatt nur mit der Quadratwurzel an eingezählten Impulsen anwachsen. Das gilt übrigens auch für jegliches Signal bis zum letzt erkennbaren Photopeak. Ist das Rauschen der Elektronik? Gibt es da Kanalübersprechen? Ich finde, da gibt es so viele Dinge, welche physikalisch aus der Detektion von Photonen zumindest für mich noch nicht erklärbar sind, dass zumindest ich da nochmal drüber nachdenken muss. Ich werde aber nochmal eine Messung eines großen Thorianit machen, wenn die jetzt laufende Messung morgen fertig ist. Dann schauen wir mal, ob wir von den hochenergetischen Linien was finden. Da allerdings die Linien bei 1764 keV und 1461 keV schon nicht oder kaum mehr zu finden sind, bin ich da nicht sehr optimistisch. Das mag insgesamt auch ein Problem des kleinen Kristalls mit seinem schlechten Peak/Comptonverhältnis sein, aber statistisch sollte das für mich trotzdem etwas anders aussehen...

Ich habe übrigens dein Skript auch mal in Matlab durchgelöffelt. Das funktioniert einwandfrei. 

Sobald ich news habe, oder mir etwas sinnvolles dazu einfällt, sage ich bescheid. Bis dahin würde ich mich freuen, wenn auch andere noch ihre Erfahrungen dahingehend teilen würden...

Grüße Markus

[opengeiger.de]

Ich hab jetzt mit meinem RC-101 auch 10 Stunden lang den Background in der Bleiburg gemessen, damit die hinteren Kanäle brauchbar gefüllt sind. Die Daten hab ich dann in "cps" als log-y Grafik dargestellt. Ein großer Kristall mit korrekter Elektronik müsste da eine fallende Gerade für Energien > 200keV zeigen. Aber auch mein RC-101 zeigt, dass der fallende Teil im Spektrum "nach hinten eher flach ausläuft" und keine konstante negative Steigung über den gesamten Bereich hat. Allerdings steigt der Verlauf bei mir hinten nicht an wie bei Etalon.

Wenn andere nun auch mal ihren Bleiburg Background mit dem RC-101 für 10h oder mehr messen würden, wär das super interessant. Ich mach dann gerne die Auswertung mit so einer Grafik im Vergleich. Einfach XML-File posten. 

[DL3HRT]

Wenn andere nun auch mal ihren Bleiburg Background mit dem RC-101 für 10h oder mehr messen würden, wär das super interessant. Ich mach dann gerne die Auswertung mit so einer Grafik im Vergleich. Einfach XML-File posten.

Ich habe den RadiaCode gerade eben in meine 6 cm-Bleiburg gepackt. Bei weniger als 0,2 cps werde ich die Messung wohl einen ganzen Tag laufen lassen (müssen), damit das Ergebnis einigermaßen aussagekräftig ist  .

[DG0MG]

Bei mir ebenso. Mein Hintergrundspektrum kommt morgen abend.

[etalon]

Hallo zusammen,

sehr schön! Freut mich, dass sich noch ein paar andere beteiligen.

Ich habe nun mal, wie von opengeiger vorgeschlagen, einen großen Thorianit mit dem RDC-101 gemessen, das ist Thoriumdioxid, wie es in der Natur vorkommt. Aufgrund der hohen Aktivität kann man schon nach drei Stunden Messzeit schön die Linien der Thoriumzefallsreihe sehen. Was mich wirklich sehr erstaunt ist, dass man trotz des kleinen Kristalls doch tatsächlich die Tl-208 Linie bei 2614 keV sehen kann. Das hätte ich wirklich nicht gedacht! Das kleine Gerät liefert für seine Größe und seinen Preis wirklich extrem gut!
Auch die Skripte von opengeiger funktionieren hervorragend! 

Grüße Markus

[DG0MG]

Aufgrund der hohen Aktivität

Was zeigt denn der RC da für eine Dosisleistung an?

[etalon]

Keine Ahnung, hab nicht geschaut. Steht aber schon wieder in der Vitrine. Dort zeigt er direkt an der Glasscheibe bei ca. 10cm Abstand zur Stufe 6 uSv/h an... 

Im gesamten Spektrum waren es nach drei Stunden Messzeit rund 8 Millionen counts, und da habe ich schon mit etwas Abstand gemessen...