Gammaspektrometer im Selbstbau

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Waldschrat
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Re: Testen des Kristalls

Beitrag von Waldschrat »

micha2 hat geschrieben: Warum macht sich dann noch jemand die Mühe, Detektoren mit extrem teuren Kristalllen und noch teureren PMTs/PINs zu entwickeln und bauen?
Ich verfolge diesen Thread mit Interesse, auch wenn ich nur die Hälfte verstehe.
Diese Jungs hier zählen nur mit Fotodioden ohne Szintillator, mit fliegendem Aufbau und Standardbauteilen für drei Groschen fünfzig:
http://www.elektronik-labor.de/Projekte ... tml#rausch
Macht ihr da vielleicht grundsätzlich irgendwas falsch?
Kalium als Probe ist schon eine gute Idee, es muss aber nicht der Eimer Kaliumchlorid p.A. sein. Blaukorndünger tut es auch.
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micha2
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Re: Testen des Kristalls

Beitrag von micha2 »

Waldschrat hat geschrieben:Diese Jungs hier zählen nur mit Fotodioden ohne Szintillator, mit fliegendem Aufbau und Standardbauteilen für drei Groschen fünfzig:
http://www.elektronik-labor.de/Projekte ... tml#rausch
Macht ihr da vielleicht grundsätzlich irgendwas falsch?
Hallo Schrat,
die Experimente dazu haben wir ja schon durch :D
Siehe u.a. diese Beiträge:
http://forum.untertage.com/viewtopic.ph ... 482#p95939
http://forum.untertage.com/viewtopic.ph ... 482#p96308
Auch die Versuche mit der Alphaspektroskopie (BPX61 ohne Glasfenster) wurden schon gemacht.
Das funktioniert auch alles ganz gut, hat aber mit einer hochauflösender Gammaspektroskopie nur wenig zu tun.

mit herzlichem Glück auf
Krumi
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Labortagebuch 10 oder: Es gibt noch viel zu tun :shock:
Hier mal das erste Spektrum mit Kristall:
Bild
So richtig toll sieht das Ding ja noch nicht aus - und ich habe auch noch keine Ahnung, wie ich die Messung vernünftig interpretieren soll!
Bisher scheint mir nur Eines (einigermaßen) gesichert: Der Kristall funktioniert und der Gesamtansatz ist wohl auch nicht völlig hoffnungslos.

Ansonsten habe ich unerwartet viele Probleme mit der Elektronik bzw. dem derzeitigem Versuchsaufbau:
Bild
Beispiele:
- Sobald der Nulldurchgangsdetektor (IC6) schaltet, verleitet das den Sensorverstärker (trotz Abschirmgehäuse) zum Schwingen...
- Die Lösung mit dem Sample/Hold funzt (dann) auch nicht sauber: Bei kleinen Peaks setzt die Hold-Phase zu spät ein, bei den Großen zu früh...
Es ist mir natürlich schon bewußt, daß man für eine vernünftige Messung Sensorverstärker und Auswerteelektronik strikt trennen und gegeneinander Abschirmen sollte, aber in der Versuchsphase ist das nur schwer/zeitaufwendig zu realisieren.

Sonstige Schwierigkeiten:
Wie man dem Spektrum entnehmen kann, ist selbst die K40-Linie (ca. 1,5 MeV) der Hintergrundstrahlung nicht bestimmbar! Wie soll man aber das Spektrometer optimieren, wenn man keinen Bezugspunkt hat? Kurz: Bisher befindet sich das Projekt in einem inakzeptablen Versuchsstadium. Weder Auflösung noch Empfindlichkeit entsprechen meinen Erwartungen. Aber ich arbeite dran :D

Der Thomas hat einige Probleme ja schon sehr früh und deutlich zusammengefasst:
thomas44 hat geschrieben:Wenn Du ein "ordentliches" und aussagekräftiges Gammaspektrum aufzeichnen willst, mußt Du bedenken, daß Du sehr wahrscheinlich nur mit geringen Zählraten der Proben zu tun haben wirst. Das heißt, für ein möglichst genaues Ergebnis solltest Du meiner Meinung nach
a) lange messen - bei Aktivitäten von wenigen Becquerel sicherlich mindestens im Stundenbereich. Klar, die bloße Feststellung "aktiv/nicht aktiv" geht viel schneller, aber Du willst ja möglichst genau auf die Zusammensetzung schließen.
b) idealerweise die Probe und den Detektor gegen die Hintergrundaktivität/natürliche Umgebungsstrahlung abschirmen (einige cm Blei sind da sicherlich angebracht) und
c) die Hintergrundstrahlung über einen vergleichbar langen Zeitraum messen (zumindest einmalig) und von Deinem Meßergebnis abziehen.
Das wären erstmal meine Gedanken dazu. :)
Tja, die Informationen sind/waren vorhanden! Aber als Laie muß man halt erstmal ein Gefühl dafür bekommen...

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Strebpanzer
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Strebpanzer »

kleiner Tip aus meiner Berufspraxis:
wenn meine Messtechnik zickt, dann brüll ich sie immer an und drohe mit dem

Bild

"Elektronikjustierhammer".

Das interessiert zwar die Elektronik nicht (renitente Drecksbagage!!) aber es befreit :D

Ausser ein paar blöden Sprüchen kann ich hier leider nicht viel beitragen, aber vielleicht hilft das ja die Motivation hoch zu halten ;)

Tolle Arbeit, Krumi, und vorallem Respekt für deine Zähigkeit beim Lösen von so hartnäckigen Problemen! Ich wünsche auch weiterhin viel Erfolg!
CB
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micha2
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Strebpanzer hat geschrieben:...aber vielleicht hilft das ja die Motivation hoch zu halten...
Die Motivation ist unverändert hoch, zumal das ganze Projekt ja einfach nur der Wissenserweiterung dient! Ohne Termindruck und ständige Änderungswünsche der Kunden bin ich da völlig entspannt :cool:
Ich will mit den Beiträgen auch nicht meinen Frust loswerden, sondern dem interessiertem Leser einfach mal die Schwierigkeiten, Fehlversuche und Sackgassen schildern. Das ist oftmals interessanter und lehrreicher als eine fertige Bauanleitung.
(Die hier aber hoffentlich auch noch irgendwann mal kommt)

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Bergzwerg
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Bergzwerg »

Fragt doch mal beim Heer an. Habe meine Strahlenmessungen immer dort machen lassen. Es könnte aber auch noch ehemlige Robotronmitarbeiter geben.
Bergzwerg
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Bergzwerg »

Hier noch ein Tip. Step-sensor.de .Ne Firma in Pockau. Viele erfahrene Meßelektroniker
Niklas
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Über den Verbleib der Röhre...

Beitrag von Niklas »

Hallo,

allen, die diesen Thread intensiv verfolgen, sei kurz berichtet, was aus dem anfangs mal erwähnten PMT geworden ist:

Nachdem mir ein amerikanischer Funkamateur die Handbücher von EMI aus 1979 gemailt hat, habe ich mich an die fachgerechte Anfertigung des Sockels gemacht:
Sockel mit Spannungsteiler
Sockel mit Spannungsteiler
Sockel.jpg (94.82 KiB) 11124 mal betrachtet
Dann den Plastikszintillator von BICRON mit etwas Silikonfett aufgesetzt, der vorher auf der Drehbank in Form gebracht wurde:
Photomultiplier mit BICRON 408 Plastik-Szintillator
Photomultiplier mit BICRON 408 Plastik-Szintillator
EMI_9856 offen.jpg (101.22 KiB) 11124 mal betrachtet
Zuletzt der Lichtschutz darüber, dafür musste eine alte Alu-Spraydose herhalten, die Versuchsschaltung mit HV-Supply angeschlossen...
EMI_9856.jpg
EMI_9856.jpg (107.13 KiB) 11124 mal betrachtet
...und siehe da, sogleich beginnt das neu entstandene Messgerät aufgeregt zu klicken... das freut!
Die Empfindlichkeit überrascht. Der Thorium-Glühstrumpf mit seinem geringen Gamma-Anteil führt zu einer sehr deutlichen Erhöhung der Zählrate.

Dank an alle, die das ermöglicht haben!

Liebe Grüße,

Niklas

.
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Hi Niklas,
großartige Arbeit und sehr schöne Realisierung. Hochachtung!!!
Jetzt fehlt Dir ja nur noch der passende NaI-Kristall :fant:

Was mich sehr interessieren würde:
Zählrate der Hintergrundstrahlung, Zählrate mit Glühstrumpf und Geometrie (Durchmesser/Länge) des Plastikszintillators. Evt. noch Oszillogramme der Peaks.
Würde mich sehr freuen, wenn Du (bei Gelegenheit) mal diese Daten hier veröffentlichen könntest.

Ich werde Dir demnächst mal ein Teil eines Steenstrupin(Ce)-Kristalls aus Grönland schicken -> http://www.mineralienatlas.de/lexikon/i ... n-%28Ce%29
Ein Teil würde ich gerne dem Thomas44 mit der Bitte um eine Referenzspektroskopie senden, und das restlich Drittel würde ich dann behalten. So hätten wir einen (relativ) einheitlichen Standard.

Der Rest kommt in einem gesondertem Beitrag.

Glück auf
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Labortagebuch 11 - Vorwärts immer, Rückwärts nimmer... :D
Auch ich war in den letzten Tagen nicht ganz untätig:
Bild Bild
Links die optimierte Schaltung des Sensorverstärkers (für die 10*10mm²-PIN-Diode); Rechts das Oszillogramm: Kanal 2 ist der Ausgang A2/2, Kanal 1 ist das gefilterte Signal am AD-Eingang ohne SH oder Peakdetektor.
Bild Bild
Links der Prototyp; Rechts der geschirmte Sensor mit Probe (Steenstrupin)
Mit diesem Versuchsaufbau kann man schon ganz vernünftig arbeiten.

Wie man dem Oszillogramm (Kanal 1) entnehmen kann, liegt die Triggerschwelle relativ weit über dem Sensorrauschen. Mit dieser Einstellung habe ich folgende Zählraten:
Hintergrund: 103,7 cpm, 39,44g Steenstrupin: 885,0 cpm v= 1:8,53
Hintergrund: 108,7 cpm, 84,83g Steenstrupin: 1697,0 cpm v=1:15,61
Hintergrund: 111,8 cpm, Thoriumglühstrumpf: 263,0 cpm v=1:2,35
Hintergrund: 112,2 cpm, Torbernit/Menzenschw.: 333,5 cpm v=1:2,98

Bei den Messungen muss man natürlich auch die Kristallgeometrie beachten:
Die Hintergrundstrahlung trifft natürlich auf die gesamte aktive Oberfläche des Kristalls!
Ganz grob: 50mm Durchmesser und 50mm Länge (ca. 2,5mm Alu):
Die Proben selbst liegen aber nur auf der Aluplatte (1mm) des Eintrittsfensters! Siehe Bild 4.

Glück auf
Krumi

Nachtrag:
Hat hier zufällig jemand Bleiplatten/Ziegel preiswert abzugeben???
Oder eine Bleischachtel...
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Falafel
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Falafel »

Bleiblech gibt´s beim Dachdeckereinkauf.
Niklas
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Niklas »

Hallo Krumi,

hier die Abmessungen meines Plastikszintillators (BICRON 408):

Durchmesser 54mm
Höhe 38mm

Die Impulse sehen wie folgt aus:

Nach der ersten Stufe: LF356
OpAmp.png
OpAmp.png (13.78 KiB) 11015 mal betrachtet
Nach dem Komparator:
Komparator.png
Komparator.png (14.16 KiB) 11015 mal betrachtet
Zum besseren Verständnis habe ich kurzerhand den Schaltplan der Eingangsstufe der Versuchsschaltung aus meinem Arbeitsheft abfotografiert:
Die beiden LED am Diskriminatorausgang erleichtern das Abstimmen der Triggerschwelle.
Die beiden LED am Diskriminatorausgang erleichtern das Abstimmen der Triggerschwelle.
Schaltplan.jpg (109.16 KiB) 11015 mal betrachtet

Man möge mir eine gewisse Unprofessionalität nachsehen und berücksichtigen, dass ich in meinem Leben keinerlei technische Ausbildung genossen habe. :oops:

Durch die Verwendung von Rail to Rail OpAmps oder symmetrischer Versorgungsspannung möchte ich noch die hässlichen 2Volt Ausgangspegel wegbekommen...

Liebe Grüße

Niklas

.
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Hallo Niklas,
das sieht doch schon mal sehr schön aus!
Ich beneide Dich um deine Ausgangssignale. Da bist Du mit dem PMT natürlich ganz klar im Vorteil.
Die rauscharme, ca. 10E6-fache PMT-Verstärkung muß ich erstmal mit dem Sensorverstärker nachmachen :shock:
Niklas hat geschrieben:Durch die Verwendung von Rail to Rail OpAmps oder symmetrischer Versorgungsspannung möchte ich noch die hässlichen 2Volt Ausgangspegel wegbekommen...
Für eine saubere Spektroskopie (AD-Wandlung) würde ich eine symmetrische Spannungsversorgung der OP-Amps empfehlen.
Begründung:
- Der Offset (0V-Linie) lässt sich damit wesentlich exakter einstellen
- Man kann dann auch sehr drift- und rauscharme Präzisionsamps (OPA111 o.ä.) einsetzen.
Das ist natürlich nur meine pers. Ansicht.

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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Labortagebuch 12: Mal wieder ein Spektrum :shock:

Bild

Habe mal wieder eine Langzeitmessung mit neuem Versuchsaufbau gemacht. Wenn ich die Messung richtig interpretiere:
Der signifikante Aktivitätsunterschied zwischen Probe und Hintergrund (2418cpm/133cpm) beschränkt sich im wesentlichen auf den Bereich zwischen Kanal# 0-50.
Alles überhalb #50 (man beachte die logarithmische Abszisse) ist für die Zählrate nicht mehr wesentlich relevant, verläuft aber auch nicht "chaotisch"!

Meine Überlegungen dazu:
Die gesuchten Spektralinien der nat. Nuklide (K40 bei ca. 1,5 MeV) befinden sich zwischen Kanal# 0 bis 50, entspechend ca. 0-3 MeV.
Die "Höcker" oberhalb #50 entsprechen einem Spektrum hochenergetischer Gammaquanten der Hintergrunstrahlung???

Diese Interpretation würde etliche meiner Probleme/Fragen zwanglos erklären:
Wo ist u.a. die K40-Linie der Hintergrundstrahlung?
Warum habe ich (im Vergleich zum GM-Zähler) so einen unerwarten, geringen Aktivitätsunterschied zwischen Probe und Hintergrund?
Lösung:
- Der Offset ist wesentlich zu tief eingestellt: Was ich als Sensorrauschen betrachtet habe, sind oftmals Signale der Gammaquanten
- Die Verstärkung ist zu gering (ca. Faktor 20): Bei einer Auflösung von 10 Bit (0-5V) kann ich natürlich kein sauber aufgelöstes Spektrum im Bereich von 0-0,25V erwarten...

Fragen:
Kann meine Interpretation jemand bestätigen? Und wenn ja: Woher kommen die Höcker über #50?

Fragen über Fragen... Aber ein sehr spannendes Thema :D

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Messwerte zum Vergleich

Beitrag von Niklas »

Hallo Krumi,

ich habe gerade ein paar Messungen gemacht und stelle Dir die Messwerte zur Verfügung:

Nach jeweils 10:00 Minuten Messdauer habe ich folgende Mittelwerte ermittelt:

Hintergrund: 110,7 cpm
Thoriumglühstrumpf 1 Stück: 473,7 cpm v= 1:4,28
Thoriumglühstrumpf 2 Stück: 676,4 cpm v= 1:6,11
Nochmals Hintergrund: 109,8 cpm

Es ist 02:30 und ich werde mal eine Runde schlafen, gute Nacht!

Niklas
heisa
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

hallo allerseits
Bin neu hier und hab das Forum zufällig gefunden.Ich bin kein Bergmann aber eure Projekte sind für mich als Techniker sehr interessant.Die Sache mit dem Gammaspektrometer fällt auch in meine berufliche Tätigkeit. Ganz besonderes Interesse hab ich für den Hinweis von Niklas der angedeutet hat sich mit Seismik zu beschäftigen.Überlege schon lang mir ein Seismometer zu bauen.
Macht wirklich Spass euren Projekten zu folgen.

heisa
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Labortagebuch 13: Endlich mal wieder etwas Zeit für das Projekt!

Erstmal die Diodenpassung auf das Austrittsfenster des Szintillators geklebt, die 28*28mm Pin-Diode mit einem hochviskosem Silikonöl mit dem Fenster gekoppelt, anschließend eine Gummidichtung drüber und das Ganze dann mit der Abdeckplatte verschraubt. Einzelteile siehe: http://www.untertage.com/micha2/lt/Frontplatte.jpg
Die Verklebung mit einem Sekundenkleber hält extrem. Auch habe ich ein passendes Silikonöl zur opt. Kopplung gefunden: http://www.modellbau-metz.com/carson-si ... -1000.html
Das Öl hat die ideale Viskosität und ist hochtransparent. Hiermit bekommt man ohne wesentlichen Druck auf die Diode eine völlig blasenfreie Verbindung zustande, ohne das es durch die Gummidichtung kriecht.
Bild

Die ersten Versuche (mit dem Sensorverstärker noch auf einer Lochrasterplatine) sehen schon recht vielversprechend aus. Sobald (in den nächsten Tagen) die Platine aus der Fertigung kommt, werde ich den neuen Schaltplan des Sensorvertärkers veröffentlichen.

Hier mal ein erstes Spektrum:
Bild
Wie ich schon in einem früheren Beitrag vermutet habe, war bisher immer die Vertärkung des Sensorvertärkers wesentlich zu gering gewählt. Im obigen Spektum habe ich die Verstärkung um 20 erhöht und wie man sieht ist sie immer noch um mindestens den Faktor 2 zu gering! (0-5V-AD-Eingang entsprechen hier 1024 Kanäle)
Die Peaks zwischen 2-5V, die ich bisher immer gemessen habe, sind die Peaks der Höhenstrahlung zwischen 7-15 MeV und für meine Anwendung völlig irrelevant!!!

Das Hauptproblem war aber immer eine viel niedrige Offseteinstellung :shock:
Den wesentlichen Hinweis fand ich gestern Nacht irgendwo in den Tiefen des Internet:
Da wurde von einem Physiker beschrieben, daß die Zählrate der Hintergrundstrahlung (bei einem vergleichbarem NaJ-Szintillator ohne Bleiabschirmung) bei ca. 18000 Impulse/minute läge.
Tja, wenn man die meisten Ereignisse natürlich als Sensorrauschen ausblendet, braucht man sich nicht wundern, wenn man nichts vernünftiges misst. Bisher hatte ich die Null-Zählrate immer auf ca. 100-200 Imp/min eingestellt. :kugel:

Beim obigem Spektrum ist zu beachten, daß die Messzeit gerade mal jeweils 10min. beträgt und der Sensor bisher überhaupt nicht gegen die Umgebungsstrahlung abgeschirmt ist. D.h.: Strahlung der Messprobe trifft nur einen kleinen Teil der Kristalloberfläche und die Strahlung der nichtverwendeten Proben (im Abstand von ca. 2-3m) haben einen wesentlichen Anteil an der Gesamtmessung.

Noch eine Beobachtung:
Obwohl der obige Sensoraufbau noch in einer Abschirmdose (mit kleinem Loch zur Kabeldurchführung, aber mit Isolierband abgeklebt) steckt, trifft immer noch Licht auf die PIN-Diode!!! Bei Tageslichtbeleuchtung ist das relativ unkritisch, aber sobald man ein Laborlicht einschaltet, hat man eine signifikante 100 Hz-Modulation auf dem Ausgangssignal.

Hier noch eine Anfrage:
Hat hier jemand einen bezahlbaren Dreher an der Hand, der sowas als Einzelstück fertigt?
(Die nichtzentrische Bohrungen kann ich zu Not auch selbst machen)
Bild

@Niklas:
Hier mal die aktuellen Daten für den Glühstrumpf:
Hintergrund: 18000 cpm, Glühstrumpf+Hintergrund: 23200 cpm -> Glühstrumpf alleine: 5200 cpm!!!
Sobald ich die Zeit finde, schicke ich dir mal die Steenstrupinprobe!

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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Glück auf Heisa,
herzlich Willkommen im Forum und viel Spass beim lesen!
Die Sache mit dem Gammaspektrometer fällt auch in meine berufliche Tätigkeit.
Kannst Du dazu mal was näheres sagen?

Zum Seismometer:
Ja - auch ein sehr interessantes Thema! Aber hierzu kann Niklas wohl was relevantes schreiben :cool:
Könnte man sich mal als Folgeprojekt denken -> "Spreng"seismik für Bergbauforscher:
Man verteile eine genügende Anzahl hochempfindlicher Sensoren auf einem Gelände und werfe eine große Masse auf den Boden...
Mit entsprechender Auswertung könnte man ja evt. ein überdecktes Mundloch oder eine Schachtpinge lokalisieren :?
Sollte man aber in einem gesonderten Thread behandeln!

mit herzlichem Gruß
Krumi
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

Hallo micha
danke für die Aufnahme in euren Kreis, ja mein Ausbildungs Beruf ist Elektronik (Hardware)
aber seit gut 15 Jahren mach ich Strahlenschutz.Es gibt da allerhand neue Entwicklungen
auch bei den Kristallen.Es kommt immer auf die Anwendung an.Halbleiter Detektoren sind da
hoch im Kurs wegen der extrem guten Auflösung und gegen das leidige flüssig Stickstoff Problem
gibts Sterling Kühler die Preise dafür sind aber astronomisch.Der gute Natrium Jodit Detektor ist in
einer leistbaren Größenordung. Die GBS Elektronik hat eine gute home page betreffend gamma spektrometrie schau da einmal rein.
Betreffend dem Seismometer muss ich den Niklas direkt anschreiben mein Interesse ist groß aber meine Ahnung gering.
heisa
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Hallo Hugo,
JA - ein Halbleiterdetektor wäre natürlich traumhaft! Aber solange mir keiner so ein Ding spendiert, wird es wohl auch nur ein Traum bleiben :shock:
Für den Hobbyphysiker wird wohl der Szintillator die einzig bezahlbare Alternative bleiben. Und wenn man nicht ständig mit völlig unbekannten Nuklidproben zu tun hat, sind damit wohl auch (hoffentlich) die wesentlichen Fragestellungen in der Geophysik lösbar.
-> Letztendlich sind die möglichen nat. Nuklide bekannt und recht überschaubar. Hier geht es also im wesentlichem um eine quantitative Bestimmung des Isotopen/Nuklidverhältnisses.

Zu den Szintillatormaterialien:
Hier hat sich in den letzten Jahren wirklich sehr viel getan! Hauptsächlich im Bereich der Nuklearmedizin (PET u.a.) und der phys. Grundlagenforschung.
Aber auch hier muß der Hobbyforscher ja erstmal einen bezahlbaren Detektor finden!
Im wesentlichem beschränkt sich die Auswahl auf NaI(Tl), BGO und Plastik in Kombination mit einem PMT/SEV und als "Exot" eben CsI(Tl) mit PIN-Diode.

In der Rückschau würde ich zusammenfassend sagen:
Die Lösung mit dem PMT/SEV ist für den Hobbyelektroniker wesentlich billiger und auch einfacher beherrschbar.
Zur Exotenlösung (CsI(Tl)/PIN-Diode) findet man dagegen kaum praktische Literatur und auch (fast) keine bezahlbaren Detektoreinheiten. So spannend und lehrreich mein Projekt auch ist: Wenn man schnell und rel. billig zu einem Ergebniss kommen will, ist die NaI(Tl)/PMT-Lösung vorzuziehen!

Naja, mal schaun wie es hier weitergeht - Der Mensch wächst ja bekanntlich mit den Herausforderungen :D

Glück auf
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

Hallo Michael
Danke für deine ausführliche Antwort.Wie gesagt ich verfolge dein Projekt mit großer Aufmerksamkeit.
Ich möcht nur eines zu bedenken geben. Für die Entwicklung der CsJ Pin Dioden Kombination solltest
du vielleicht ein einfacheres Isotop zum Prüfen verwenden.Einfacher mein ich mit weniger Energielinien wie Cs 137 oder Co 60 man darf solche Präparate durchaus auch als Privatperson besitzen wenn die Aktivität einer solchen Strahlen Quelle unter der Freigrenze ist. Natur-Uran oder Thorium haben eine Unmenge von Energielinien was zwar im Endeffekt gut zum Bewerten der Auflösung und zum Kalibrieren ist aber vielleicht beim Entwickeln der Hardware eher verunsichert.Es gibt da eine sehr gute US home-page wo man Spektren anschauen kann wie sie mit verschiedenen Detektoren möglich sind.
von den Szintilationsdetektoren NaJ, CsJ, LaBr, und auch von Halbleiterdetektoren wie CdZnTe und Ge.
Ich hoffe ich hab dich da jetzt nicht demotiviert ich wollte nur andeuten du hast da noch einiges vor dir. Aber ich find es auch faszinierend und lern bei jeder Problemstellung dazu, darfs Gott sei Dank fast ohne Rücksicht auf die Kosten betreiben.
Freu mich schon auf deinen nächsten Bericht!

Hugo
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

heisa hat geschrieben: ...Natur-Uran oder Thorium haben eine Unmenge von Energielinien was zwar im Endeffekt gut zum Bewerten der Auflösung und zum Kalibrieren ist aber vielleicht beim Entwickeln der Hardware eher verunsichert...
Absolut wahre Worte Hugo!
Ich habe aber bisher noch keine vernünftige Bezugsquelle für Prüfstrahler gefunden.
Mein bisheriges Wissen: Die Prüfstrahler selbst kosten zwischen 500-1000€, dazu nochmals ca. 100€ Sondertransport und man benötigt zum Erwerb eine Umgangsgenehmigung.

Die Forscherkollegen in unseren Nachbarländern scheinen es da wesentlich einfacher zu haben.
Aber man ist in unserem wissenschaftsfeindlichem, paranoiden Deutschland ja nichts anderes mehr gewohnt :shock:
...ich wollte nur andeuten du hast da noch einiges vor dir.
Das sehe ich genauso. Die Gesamtproblematik stellt sich wirklich erst langsam und sukzessive in vollem Umfang dar!
Aber da das ganze Projekt von Anfang an als ergebnissoffene Studie zur Wissenserweiterung geplant war, können mich die Schwierigkeiten ja nicht frustrieren :kugel:

Glück auf
Krumi
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heisa
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

Hallo Michael

Ich hab versucht mich über die deutsche Gesetzeslage ein bisschen schlau zu machen,gem Anlage III Spalte 2 der Deutschen Strahlenschutz Verordnung gilt auch zu Beispiel für Cs137 eine melde und bewilligungsfreie Grenze von 10 kBq das ist absolut ausreichend zum Testen. Versuch einmal die Feuerwehr in deiner Stadt zu kontaktieren wenn die ein Dosisleistungsmessgerät haben sollten sie auch einen kleinen Prüfstrahler haben, vielleicht kannst du ihn da ausborgen.
Ich find nicht das Deutschland so forschungsfeindlich ist, aber es gibt leider Bewegungen die mit der Angst Geschäfte machen und die Allgemeinheit wird halt von den Meldungen die die verschiedenen Interessensgruppen verbreiten hin und her gerissen.Halt zwischen "es kann überhaupt nichts passieren und man stirbt schon wenn man an Radioaktivität denkt"
Soweit mein derzeitiger Überblick reicht sind auch in den allerneuesten Spektrometriegeräten die einen Szintillationdetektor verwenden SEV's als Licht/Signalwandler in Verwendung wegen der fast rauschfreien hohen Signalverstärkung.Die Methode Szintillator Pin Diode wird eher für sehr empfindliche Dosisleistungsmessgeräte angewendet. was hält dich eigentlich davon ab einen SEV zu verwenden?
l.G.

Hugo
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micha2
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

heisa hat geschrieben:Was hält dich eigentlich davon ab einen SEV zu verwenden?
Hi Hugo,
ich hatte halt grade eine "arbeitslose" 28*28mm PIN-Diode von Hamamatsu auf Lager und wollte wissen, wie weit ich damit komme!
Das die SEV-Lösung funzt ist ja hinlänglich bekannt. Viel spannender dagegen ist, ob und in wie weit das mit der Diode klappt. Dazu gibt es extrem wenig praktische Literatur!
Bisher habe ich nur sehr wenige grundlegende Arbeiten darüber gefunden, daß Energieauflösung und Nachweiswahrscheinlichkeit durchaus mit den NaJ/SEV-Detektoren konkurrieren kann. Und für ein feldtaugliches Gerät ist die Diodenlösung natürlich auch wesentlich robuster.

Naja, mal schaun ob mein Ansatz funktioniert. Wenn's gar nicht klappt weiss ich wenigstens eine Menge mehr und kann immer noch auf den SEV zurückgreifen :cool:

Die Idee mit der Feuerwehr ist jedenfalls gut. Das THW sollte ja auch entsprechende Geräte haben -> FRIEDO???

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Friedolin
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Friedolin »

micha2 hat geschrieben:...Das THW sollte ja auch entsprechende Geräte haben -> FRIEDO???
Nein!
ABC, achso CBRN-Erkundung heißt das ja jetzt, macht nur die Feuerwehr!
Oder natürlich die Spezialkräfte bei der Bundeswehr.

http://www.bbk.bund.de/DE/AufgabenundAu ... start.html
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

Guten Morgen Krumi

Ok jetzt versteh ich deine Intention besser, ich dachte du wolltest nur spektrometrieren aus Bergbau Interesse.Ich find deine Idee mit der Pin Diode super wie du schon sagst wäre der Detektor dadurch viel robuster und du ersparst dir die Hochspannung. Das große Problem besteht tatsächlich an die PIn Diode einen Verstärker anzukoppeln der einen Verstärkungsfaktor von 10E6 schafft und das Rauschen
bzw sonstige Störsignale im System PIN Diode Verstärker in einer vernünftigen Grössenordnung bleibt.
Ich würde an deiner Stelle versuchen nur die Kombination Pin Diode und den Verstärker ohne Kristall
auf einen Verstärkungsfaktor 10E5-6 zu bringen (Pin Diode völlig abgedunkelt) Ich glaub du wirst auch nicht darum herum kommen die grosse PIN Diode mit negativer Vorspannung zu betreiben wegen der doch erheblichen Eigenkapazität da nimmt aber das Rauschen der PIN Diode zu, da musst du den optimalen Kompromiß finden. Du hast dir das wahrscheinlich schon lang überlegt, wollte dich nur darauf hinweisen. Auf jeden Fall bleib ich mit großem Interesse an deinen Ausführungen dran.

Noch ein Hinweis, der NaJ bzw. CsJ hat eine Temperaturabhängigkeit im Wandlungsfaktor das heisst du wirst auf jeden Fall eine Test Strahlenquelle brauchen zur Energie Kalibrierung wenn du im Feld spektrometrieren willst

m.f.G und Glück auf

Hugo
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von Niklas »

Hallo an die Runde,

Ich freue mich, wieder etwas zum Thema zu hören! ich hatte schon befürchtet, das Projekt wäre abgeschlossen und ich würde nie wieder etwas darüber zu lesen bekommen, dabei ist es doch so interessant und lehrreich für mich gewesen!

An Michael: Hast Du einmal den FWHM-Wert (full width at half maximum) ermittelt? dies würde eine gute Aussage über die Auflösung abgeben.

An Heisa: Ich habe ein Horizontal- und ein Vertikalseismometer entwickelt, mit dem ich jedes Erdbeben weltweit nachweisen kann, so es eine Magnitude von etwa 5,5 hat. Es misst auch die Ankunft des Müllwagens vor unserem Einfamilienhaus... eine Positionsänderung von mehreren Nanometern (das ist weniger als ein Atomdurchmesser) führt bereits zu einem messbaren Ausschlag.

Bei Interesse würde ich Dir gerne ein paar Informationen zukommen lassen. zweckmässigerweise sollten wir das aber nicht in diesem thread diskutieren, wenn gewünscht können wir aber einen neuen in diesem Forum eröffnen.

liebe Grüsse,

Niklas
Zuletzt geändert von Niklas am Di. 12. Jun 12 11:14, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

Niklas hat geschrieben:Hast Du einmal den FWHM-Wert (full width at half maximum) ermittelt? dies würde eine gute Aussage über die Auflösung abgeben.
Zu deutsch auch einfach nur Halbwertsbreite genannt :D
Hi Niklas,
nein: Soweit bin ich leider noch lange nicht! Zuerst muss ich mich erstmal in dem Chaos aus Offset, Verstärkung, Rauschen und Filterung zurechtfinden :shock:
Wie Hugo schon völlig richtig anmerkte: Nat. Nuklidgemische dienen hier eher der Verwirrung als der Aufklärung! Ich brauche zuerstmal einen sauberen Versuchsaufbau mit solider Bleiabschirmung und Prüfstrahler.
Also keine Sorge, das Thema wird fortgesetzt :donkl:

mit herzlichem Glück auf
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von heisa »

Hallo Krumi und Niklas

Ich hab einen interessanten Beitrag gefunden versuchs im netz unter " Bases,Voltage Dividers and Preamplifiers " von Bicron jetzt Saint-Gobain über Vorverstärker Ankopplung an SEV. Um die Unsicherheit etwas zu verringern könnte ich euch eine ganz schwache Cs 137 Quelle schicken,damit könntest du Krumi herausfinden ob du die nötige Verstärkung zusammenbringst von der Auflösung her müsste der CsJ taugen er bring aber nur ca. 50 Prozent der Lichtausbeute von einem NaJ.Du könntest die Quelle dann an den Niklas weiter schicken damit er sehen kann welche Auflösung mit dem Plastikszintillator überhaupt möglich ist. Die Quelle ist in einem Kunststoff Gehäuse damit müssten 2 Linien sichtbar sein eine bei 32keV und eine bei 662keV. Wie gesagt die Quelle ist sehr schwach ca 500Bq und selbstverständlich Melde und Bewilligungsfrei, um vernünftige Ergebnisse zu bekommen solltet ihr mindestens 600 sec lang messen. Wann ihr mit den Messungen fertig seid schickt ihr sie einfach wieder zurück.

Einstweilen liebe Grüße

Hugo

Der Link zum angesprochenem Beitrag: http://www.detectors.saint-gobain.com/u ... design.pdf Krumi
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Re: Gammaspektrometer im Selbstbau

Beitrag von micha2 »

heisa hat geschrieben: Um die Unsicherheit etwas zu verringern könnte ich euch eine ganz schwache Cs 137 Quelle schicken...
Glück auf Hugo,
das ist ja mal ein tolles Angebot :meister: Werde mich morgen dazu per PN melden!

Habe mir gestern auch noch eine Probe Lutetium(III)-Oxid bei "smart-elements" bestellt ->
http://www.smart-elements.com/?arg=deta ... 4e557ea4e7
Das ist zwar ein noch schwächerer Strahler, hat aber scheinbar signifikante Peaks im unteren Energiebereich:
Bild
Quelle: http://www.chetan.homepage.t-online.de/ ... am63_2.htm
Zwischenzeitlich ist auch die Platine für den Sensorverstärker angekommen. Sobald ich die Zeit dazu finde, werde ich über die Versuche berichten.

Nochmals vielen Dank für deine konstruktiven Beiträge

mit herzlichem Gruß
Krumi
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