Versuch einen Scintillator zu bauer

Maroi · 24. Januar 2021, 17:37

Servus liebe Forenmitglieder,

Bisher habe ich nicht nur fragliche Ergebnisse mit meinen, hinter der 2cm wandstarken Bleiburg ,,versteckten" ,Teststrahlern ( Wolframschweißelektrode 4%Thorium, Glühstrumpf, Cs137 haltige Röhre, Radiumhältige Uhrzeiger etc) und meinem Equipment bestehend aus GS USB Pro , Scintilix 38mm NaI(TI) Sonde und der MCA Software von Theremino oder PRA erreicht, sondern auch mein Versuch, einen Scintillationsdetector zu bauen, der zumindest zur Impulszählung für meinen Ludlum Model3 Geigerzähler zu verwenden ist ,war bisher nicht erfolgreich.

Bevor mich meine Muse vollends verläßt ,ersuche ich euch Experten um Unterstützung und Input.

Zur Chronologie:
Über Ebay PMT FEU 85 , Sockel und NaJ(TI) 16x30mm bestellt.
Den Spannungsteiler habe ich lt. schema((Foto) verdrahtet.
Zum Testen habe ich die Konstruktion dann an meine Spectrometer GS Usb angeschlossen ,die Spannung auf 1100 volt gestellt( Foto- der Voltmeter zeigt nur 980volt) aber im MCA kommt eigentlich nichts raus auch der Ludlum schlägt nicht an.
Ich habe dann zwischenzeitlich auch die beiden Kondensatoren vorübergehend zwischen Dy9-Dy11 entfernt, was jedoch nichts geändert hat.

Dann Habe ich mehrfach bei Spannung 1100volt am GS die Spannungen zwischen den Dynoden gemessen mit annähernd folgenden Ergebnissen.

Kathode-Dy1. 116 Volt
Dy1-Dy2. 110 Volt
zwischen den Dy3-Dy7 jeweils ca.70Volt
Dy7-Dy8. 50volt
Dy8-Dy9. 60volt
Dy9-Dy10. 4Volt
Dy10-Dy11. 17volt
Dy11- Anode 40volt

Kann meine Konstruktion überhaupt funktionieren oder was mach ich da falsch und wo könnten der oder die Fehler liegen??

Danke
Dieter

Fotos muß ich leider wie üblich bei mir schon wieder einzeln anhängen ,weil meine Bilder blockiert werden, warum ist das eigentlich so???

Maroi · 24. Januar 2021, 17:38

Weitere Fotos

Maroi · 24. Januar 2021, 17:40

Noch eins mit der Verdrahtung

Maroi · 24. Januar 2021, 17:42

Noch eins MCA Theremino

Maroi · 24. Januar 2021, 17:43

PRA

Maroi · 24. Januar 2021, 17:46

Das mit den Fotos verstehe ich nicht, eigentlich darf das Einzelbild bzw der gesamte Anhang nicht Größer als 5MB sein,was bei mir auch der Fall ist ?????. Aber es hat bisher nicht und auch jetzt nicht funktioniert.( liegts vielleicht am IPad??)

JoergK · 24. Januar 2021, 17:52

Bei "Datei auswählen" erstes Bild auswählen, dann auf "(mehr Dateianhänge)" geht nicht?

DG0MG · 24. Januar 2021, 18:42

Zitat von: Maroi am 24. Januar 2021, 17:46
Das mit den Fotos verstehe ich nicht, eigentlich darf das Einzelbild bzw der gesamte Anhang nicht Größer als 5MB sein,was bei mir auch der Fall ist ?????

Das dürften alles zusammen erheblich mehr als 5 MB sein: 565, 883, 1855, 1583, 2538, 1935 KB = 9359 KB!
Prinzipiell wäre es eine gute Idee, vor dem Hochladen die Bilder zu verkleinern und insbesondere die EXIF-Daten zu entfernen.

Henri · 24. Januar 2021, 18:49

Hallo,

ich vermute mal, Du hast nicht die korrekte Pinbelegung für Deinen PMT verwendet. Ich hatte da auch ordentlich mit zu kämpfen bei einem FEU-31. Die Pins sind ja oft nicht "1-2-3-4... " rundum, sondern teilweilse bunt durcheinander. Und die "1" ist manchmal unklar. Teilweise waren auch die Datenblätter widersprüchlich. Hast Du eines mitgeliefert bekommen?

Und natürlich brauchst Du noch einen hochohmigen Lastwiderstand in der Signalleitung, an dem Dein Signal abfallen kann. Den hast Du auf dem einen Bild mitgeschwärzt. Hast Du den verbaut?

Viele Grüße, und bloß nicht aufgeben!

Henri

Maroi · 24. Januar 2021, 20:06

Zitat von: Henri am 24. Januar 2021, 18:49
Hallo,

ich vermute mal, Du hast nicht die korrekte Pinbelegung für Deinen PMT verwendet. Ich hatte da auch ordentlich mit zu kämpfen bei einem FEU-31. Die Pins sind ja oft nicht "1-2-3-4... " rundum, sondern teilweilse bunt durcheinander. Und die "1" ist manchmal unklar. Teilweise waren auch die Datenblätter widersprüchlich. Hast Du eines mitgeliefert bekommen?

Und natürlich brauchst Du noch einen hochohmigen Lastwiderstand in der Signalleitung, an dem Dein Signal abfallen kann. Den hast Du auf dem einen Bild mitgeschwärzt. Hast Du den verbaut?

Viele Grüße, und bloß nicht aufgeben!

Henri

Das Datenblatt war beigelegt(Foto) russisch kann ich aber nicht und ,,mein Verdrahtungs - Schema ,, habe ich eigentlich von opengeiger.de übernommen.
Das ,was ich dabei geschwärzt habe , habe ich einfach weggelassen,weil ich denke, diese Teile sind in meinem Spectrometer GS Usb pro enthalten!?
Wissen tu' ich das jedoch nicht -nur hoffen,weil iradnic( internetanbieter für diverses Gamma spectroskopie equipment und wohl ein Auskenner) mein Schema" für funktionstauglich klassifiziert hat.
Muß der hochohmige Lastwiderstand(wieviel Ohm sollte dieser haben?) zwischen Anode und BNC hinein ?
Wird dieser Lastwiderstand nur benötigt, wenn der Scintillator als externe Sonde zum Impulszählen mit einem GM Gerät verwendet wird oder ist der auch nötig, wenn ich diesen Scintillator zur Szintigraphie nutzen will?

Zitat von: DG0MG am 24. Januar 2021, 18:42
Zitat von: Maroi am 24. Januar 2021, 17:46
Das mit den Fotos verstehe ich nicht, eigentlich darf das Einzelbild bzw der gesamte Anhang nicht Größer als 5MB sein,was bei mir auch der Fall ist ?????

Das dürften alles zusammen erheblich mehr als 5 MB sein: 565, 883, 1855, 1583, 2538, 1935 KB = 9359 KB!
Prinzipiell wäre es eine gute Idee, vor dem Hochladen die Bilder zu verkleinern und insbesondere die EXIF-Daten zu entfernen.

Was eine Exif datei ist ,weiß ich zwar nicht, aber der upload wurde bei mir bereits mit dem 3ten Bild verweigert. Bild 1+2 wurden bei mir mit ca 500kb und bild 3 bis 5 jedes zwischen 2MB und 2,1MB angezeigt,weshalb ich ursprünglich von 2 Sendungen ausging.
Werde zukünftig mehr aufpassen.

LG,
Dieter

Turbo-Tom · 24. Januar 2021, 20:14

Hi Maroi,

Unabhängig von der Richtigkeit der Beschaltung Deines PMs, hast Du bei den Tests den Sockel noch optisch abgeschirmt? Ein PM mit elf Elektroden ist "Viehmäßig" empfindlich, für einen Szintillator dürfte das viel zu viel Verstärkung sein, und selbst das geringste Licht, was sich durch Spalte am Sockel in den PM verirrt, macht einen korrekten Betrieb unmöglich. Zumindest würde ich ihn unter 1000V betreiben, um die Verstärkug etwas zu "drosseln". Die Betriebsspannung für einen PM muss sehr präzise stabilisiert sein, insbesondere, wenn man energieaufgelöst messen möchte. Dazu ist Deine Schaltung aber weniger gut geeignet, da Du (um ein GM-Zählrohr durch den PM ersetzen zu können) eine positive Versorgungsspannung nutzt und damit am "heißen Ende" kapazitiv auskoppelst.

PMs werden normalerweise mit einer negativen Spannung an der (Photo-) Kathode betrieben, so dass man (fast) gleichspannungsfrei an der Anode auskoppeln kann.

Viel Erfolg,
Thomas

Henri · 24. Januar 2021, 22:11

Zitat von: Turbo-Tom am 24. Januar 2021, 20:14

PMs werden normalerweise mit einer negativen Spannung an der (Photo-) Kathode betrieben, so dass man (fast) gleichspannungsfrei an der Anode auskoppeln kann.

Das kommt ein bißchen drauf an, was man machen möchte. Wenn man kontinuierlich geringe Lichtmengen bestimmen möchte, z.B. in einem Photometer, ist man gezwungen, negative HV nehmen. Die hat nebenbei noch den Vorteil, dass kaum was von der Restwelligkeit der HV beim Vorverstärker ankommt. Der Nachteil ist, dass die Photokathode auf HV liegt und das Szintillatorgehäuse in der Regel aus EMV-Gründen auf Masse liegt. Dadurch kommt es dann zu Szintillationen im Glas des PMT, was nicht nur die Messung stört, sondern auch die Photokathode zersetzt. Man braucht also in der Regel ein aufwändiges Gehäusedesign, oder trägt ein HV-Coating auf den PMT auf, den man dann auf HV legt, so dass dann kein direkter Potentialunterschied zur Kathode mehr besteht, sondern nur noch zwischen Coating und Gehäuse.

Der Nachteil für transportable Geräte ist außerdem, dass man 3 Verbindungen braucht: HV, Signal und GND.

Bei positiver HV kann man zwar nur kurze Impulse auskoppeln, da die HV durch einen Kondensator vom Vorverstärker abgetrennt werden muss. Dafür kann man aber ein gewöhnliches Koax-Kabel nehmen (2 Verbindungsleitungen, das Nutzsignal liegt dann auf der HV). Das Gehäusedesign ist auch wesentlich einfacher, da die Photokathode zusammen mit dem Gehäuse auf GND liegt. Deshalb wird z.B. in Gammakameras, PET-Scannern, aber auch transportablen Geräten mit austauschbarer Sonde, überall da, wo man nur kurze Lichtblitze misst, in der Regel positive HV genommen. In den USA verwendet man auch für Spektrometrie fast ausschließlich positive HV.

Viele Grüße!

Henri

Henri · 24. Januar 2021, 22:37

Hallo Dieter,

Zitat von: Maroi am 24. Januar 2021, 20:06

Muß der hochohmige Lastwiderstand(wieviel Ohm sollte dieser haben?) zwischen Anode und BNC hinein ?

Der Teil der Verschaltung ist in dem Teil Deiner Zeichnung, die geschwärzt ist. Ich kenne das GammaSpectacular nicht, habe aber gehört, dass die ein gutes Forum haben:

https://www.gammaspectacular.com/

In einem Thread dort steht was von "ungewöhnlichem Verdrahtungsschema" und "Koppelkondensator hinzufügen"

Es gibt ja einiges im Netz, wie die PMTs dafür verdrahtet werden müssen.

Sicher, dass Du Dich nicht vertan hast? Kein Kurzschluss z.B. zwischen 2 Dynoden? Widerstandswerte alle richtig? Es reicht ja, wenn irgend etwas in der Verstärkungskette nicht stimmt, und Deine Elektronen kommen nicht an der Anode an, sondern bleiben stecken oder rennen gegen eine Wand.

Was mir in so einem Fall manchmal hilft, ist, einmal genau das abzuzeichnen, was ich verdrahtet habe, und es dann mit dem Schaltplan zu vergleichen

Viele Grüße,

Henri

Turbo-Tom · 25. Januar 2021, 03:01

Zitat von: Henri am 24. Januar 2021, 22:11
...
Dadurch kommt es dann zu Szintillationen im Glas des PMT, was nicht nur die Messung stört, sondern auch die Photokathode zersetzt. Man braucht also in der Regel ein aufwändiges Gehäusedesign, oder trägt ein HV-Coating auf den PMT auf, den man dann auf HV legt, so dass dann kein direkter Potentialunterschied zur Kathode mehr besteht, sondern nur noch zwischen Coating und Gehäuse.
...

Hallo Henri,

vielen Dank für diesen Hinweis! Von dieser Problematik hatte ich bislang noch nichts gehört (bzw. gelesen), habe aber nach etwas Recherche einige Informationen in den hervorragenden Publikationen von Hamamatsu gefunden.

Demnach gibt es speziell beschichtete PMTs, die dieses Problem durch eine doppelte Beschichtung (fast) vollständig eliminieren. Ob man die für "kleines Geld" irgendwo bekommt ist eine andere Frage. Aber bei einem Einbau mit einigen Millimetern Isolierschicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante um das Glasrohr (ggf. 3mm Depron-Isolierplatte herumgelegt), sollte das Problem vernachlässigbar sein.

Deine Anmerkungen bzgl. des zwei- bzw. dreipoligen Anschlusses an das Messgerät treffen natürlich weiterhin zu.

LG,
Thomas

Peter-1 · 25. Januar 2021, 10:42

Hallo,
ich kann das von Henri angesprochene Thema nur unterstreichen. Es gibt viele Schriften zu der Problematik.