Zählrate vs Szintillatorgröße - CPM viel zu gering

RD-Gamma · 06. Juli 2022, 22:59

Geehrte Forenmitglieder,

ich wurde von jemanden darauf aufmerksam gemacht, dass die Zählrate meines 1"x3,75" NaI(Tl) Szintillationsdetektors viel zu gering sei. Die Zählrate bei Hintergrundwerten liegt bei ca. 250 bis 400 CPM, die 400 entsteht wenn man die Diskriminatorspannung bis kurz bevor Störungen entstehen runter dreht. Bei ca. -50mV als Schwelle misst man die 250CPM. Ich verwende einen 10 Stufigen Photomultiplier Typ Valvo XP2011B.

Die Person die mich darauf hinwies meint, dass der 1"x 1" NaI(Tl) Detektor Ludlum 44-2 bei 900V schon 1700CPM bei Hintergrundwerten liefert. Dieser hat ebenfalls nur eine 10 stufige PMT und ist vom Aufbau her gleich wie meine Detektoren.

In meinem Begrüßungspost habe ich meinen großen 3"x 9" NaI(Tl) Detektor gezeigt, dessen Kristall ist in einem guten Zustand und daran hängt ein Photonis XP3312 mit 8 Stufen. Ich dachte zuerst, dass ich mit diesem eine astronomisch hohe Zählrate bekomme, aber dem war nicht so. Circa 10.000 CPM bei Hintergrundwerten und 1000V sind damit messbar. Die Kombination NaI(Tl) und XP3312 scheint hier im Forum auch beliebt zu sein.

Der Szintillator und der PMT sind mit Silikonfett gekoppelt und mit schwarzem Isoband umwickelt. Das ganze befindet sich in einem Alugehäuse. Der kleinere Detektor hat zudem auch Alu Endkappen mit Dichtung, dass sicher kein Licht eindringt.

Ich habe mit dem Gedanken gespielt eine 11 Stufige PMT an den kleineren 1" x 3" Kristall zu hängen, um eine höhere Zählrate zu erhalten.
Habt ihr noch weitere Vorschläge zur Verbesserung?
Was sind typische Fehler?
Wie hoch sind die Zählraten von euren Szintillationsdetektoren?

Das hier ist neben meiner Vorstellung mein erster richtiger Beitrag also bitte nicht böse sein falls ich es in die falsche Kategorie gepostet habe.

Grüße
RD-Gamma

NoLi · 06. Juli 2022, 23:26

Eine 1,5" x 1,5" NaJ(Tl) Sonde von VICTOREEN bringt bei einer Background-Dosisleistung von 0,1 µSv/h etwa 3.000 CPM.

Norbert

NuclearPhoenix · 07. Juli 2022, 00:18

Ich habe mit meinem 18 x 30 mm Szintillator typischerweise um die 1300 cpm Hintergrund. Benutze allerdings keine PMTs, kann also dazu im Speziellen nichts sagen.

Bist du dir sicher, dass du die Diskriminatorschwelle richtig eingestellt hast?

Henri · 07. Juli 2022, 09:58

Ein rechteckiger 1,25"x1,25"x3" NaI(Tl) Szintillator von Bicron produziert bei mir bei 80 nSv/h Hintergrundstrahlung und optimal eingestelltem S/N Verhältnis ca. 70 cps.

Was passiert denn bei Dir, wenn Du einen Prüfstrahler an Deinen Detektor hälst? Ist der Anstieg dann in einem zu erwartenden Rahmen?

Und mit was zählst Du Deine Impulse? Kann die Elektronik mit hohen Zählraten überhaupt umgehen, oder registriert sie einen gewissen prozentualen Anteil der Impulse einfach nicht?

Ist der Spannungsteiler am PMT richtig aufgebaut? Gibt es auf den letzten Dynoden Kondensatoren? Falls es eine Fokussierungs-Dynode gibt, ist die richtig beschaltet? Wie hochohmig ist Dein Spannungsteiler? Schafft Deine Hochspannungsversorgung das?

Mehr Stufen am PMT bringen nur etwas, wenn das Szintillatormaterial nicht so viel Licht produziert. Bei BGO ist das z.B. der Fall, da wird man mit 8 Stufen nichts. Ansonsten verstärken zusätzliche Stufen ja auch das thermische Rauschen, was das Endergebnis nicht besser macht.

Die absolute Impulsfrequenz ist gar nicht so wichtig. Entscheidend ist, dass die niedrigste Gammaenergie, die Du noch nachweisen willst, tatsächlich vom System abgebildet wird, und dass Du ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis hast. Ein guter Ausgangspunkt sind etwa 1V hohe Impulse bei 662 keV.

Vielleicht hat Dein PMT aber auch mal zu viel Licht gesehen oder Luft gezogen. Kann ja alles sein. Wenn alles andere an Deinem System plausibel erscheint, könntest Du noch probieren, den mal auszutauschen.

Viele Grüße!

Henri

Henri · 07. Juli 2022, 09:59

Zitat von: NoLi am 06. Juli 2022, 23:26Eine 1,5" x 1,5" NaJ(Tl) Sonde von VICTOREEN bringt bei einer Background-Dosisleistung von 0,1 µSv/h etwa 3.000 CPS.

Norbert

CPS oder CPM??

DL3HRT · 07. Juli 2022, 10:49

Mein 63 mm x 63 mm NaI(Tl)-Kristall bringt es bei normalem Hintergrund auf ca. 300 cps. Das beinhaltet allerdings nur die von der Theremino-MCA Software akzeptierten Impulse. In der Bleiburg sind es dann <14 cps.

NoLi · 07. Juli 2022, 11:08

Zitat von: Henri am 07. Juli 2022, 09:59
Zitat von: NoLi am 06. Juli 2022, 23:26Eine 1,5" x 1,5" NaJ(Tl) Sonde von VICTOREEN bringt bei einer Background-Dosisleistung von 0,1 µSv/h etwa 3.000 CPS.

Norbert

CPS oder CPM??

Habe es gerade korrigiert: CPM, nicht CPS

Norbert

RD-Gamma · 07. Juli 2022, 13:15

Zitat von: Henri am 07. Juli 2022, 09:58Was passiert denn bei Dir, wenn Du einen Prüfstrahler an Deinen Detektor hälst? Ist der Anstieg dann in einem zu erwartenden Rahmen?

Zählrate steigt dann sehr stark an, bei dem 1" x 3,75" sind mit einem potenten Radiumzeiger circa 12.000 CPM möglich.

Zitat von: Henri am 07. Juli 2022, 09:58Und mit was zählst Du Deine Impulse? Kann die Elektronik mit hohen Zählraten überhaupt umgehen, oder registriert sie einen gewissen prozentualen Anteil der Impulse einfach nicht?

Ludlum Model 3, Bicron Analyst und zwei selbstgebaute Szintillationszähler. Bei den selbstgebauten kann ich die Diskriminatorschwelle verstellen, beim Model 3 ist sie fest bei -50mV. Model 3 misst bis 600.000 CPM.

Zitat von: Henri am 07. Juli 2022, 09:58Ist der Spannungsteiler am PMT richtig aufgebaut? Gibt es auf den letzten Dynoden Kondensatoren? Falls es eine Fokussierungs-Dynode gibt, ist die richtig beschaltet? Wie hochohmig ist Dein Spannungsteiler? Schafft Deine Hochspannungsversorgung das?

Die Netzteile der selbstgebauten schaffen 1250V bei 1mA und max 7Vp-p. Der Spannungsteiler und die Kondensatoren sind wie auf dieser Schematik aufgebaut.

Ich habe einen gewissen Verdacht, dass der Kondensator C3 zur Auskoppelung des Signals zu groß ist und deshalb keine großen Signale ankommen. Bei Ludlum Model 3 und Bicron Analyst sind die Kondensatoren allerdings in der gleichen Größe.