Gammaspektrometer im Selbstbau

[axel]

Damals war Probenmaterial noch leichter zu beschaffen
(Quelle: Kirchheimer, F.: Das Uran und seine Geschichte. Stuttgart 1963, S. 223.)

[HDS]

Glückauf, oder Moin Moin, wie man als Segler so sagt...
habe mit großem Interesse diesen Thread gelesen,
baue gerade selber an Equipment zur Gammaspektroskopie.

Wass mir hier auffällt, ist die fehlende Betabschirmung. PIN-Photodioden sind sehr empfindlich für Betastrahlung, und die hat ein kontinuierliches Spektrum, sobald sie in Material eintritt. Das 2 mm Aluminium der Hülle kann die Betastrahlung von Thorium oder Uran oder Cs nicht vollständig abschirmen. In "richtigen" Gammaspektrometern - die mit den Tonnenschweren Bleideckeln - sind innen immer noch 6-10 mm Plexiglas gegen die Sekundärelektronen aus dem Blei vorhanden (Gamma->Blei->Sekundärelektronen), und die Probe, sofern sie auch beta strahlt gegen den Detektor mit 6-10 mm Plexiglas abgeschirmt.

Ist das berücksichtigt?
Es könnte nämlich für das starke verschmieren der Peaks ursächlich sein.

Hier mal das "Gammaspektrum" meines Vierkanaldetektors, basierend auf einem 4 x 6 -PIN-Diodenarray (BPW34) ohne Szintillator , Probe: 2% Naturthorium in 98% Wolfram (WIG-Schweißelektrode rot), den Detektor vollständig bedeckend, Abschirmung 6 mm Plexiglas dazwischen. Eingangs-OP-AMP: TLC660 (1,1 V/µs), feedback-C: 1,5 / 1,2 pF, Feedback-R: 20M, einfache Spannungsversorgung 8 V (6xNiMH AAA). Meßzeit: 36h. Die nackte PIN-Diode hat eine grottenschlechte Gammaempfindlichkeit oberhalb 120 keV. (Nullrate alle Kanäle summiert offen: 3-4 cpm, mit Probe ohne Plexi-Abschirmung: 120 cpm, mit Plexiglas-Abschirmung: 16 - 18 cpm).

Das Signal wird direkt hinter der zweiten Verstärkerstufe 12 Bit AD-gewandelt und getrennt vierkanalig referenziert und digital ausgewertet (Leaflabs Maple) Die Peaks werden zur Darstellung der Spektren einzeln integriert (3-20 Messwerte je Peak).

Im vergleich dazu das Spektrum einer Uranprobe (U238) (Messzeit 48 h):

Viele Grüße

Joern

[Waldschrat]

Ich verstehe nur die Hälfte von dem, was hier geschrieben wird. Aber den Vergleich der heiligen, sündhaft teuren 28*28mm-Spezial-Fotodiode mit einem 4*6 BPW34-Array (ohne Szintillator) finde ich höchst spannend. Bei dem Preis der BPW34 kann man ja auch an ein 10*10 oder 20*20-Array denken. Das ist ein ganz anderer Ansatz, da muss man erstmal drauf kommen.
Nachdem nun u.a. die Elektronik und die optische Kopplung mehrfach gegengeprüft und verbessert wurden, ist natürlich eine interessante Frage, was eigentlich neben Gammastrahlung aus dem Inneren des Detektors noch so alles am Sensor ankommt.
Ich hol mir schon mal Popcorn und beobachte weiter.

[micha2]

Wass mir hier auffällt, ist die fehlende Betabschirmung...
Ist das berücksichtigt?
Es könnte nämlich für das starke verschmieren der Peaks ursächlich sein.

Hallo Joern,
das "verschmieren" der Peaks kommt definitiv vom Eigenrauschen der PIN-Diode!
Die Bandbreite des Rauschens entspicht im Spektrum etwa 300 KeV.
Damit ist natürlich keine vernünftige Spektroskopie möglich.

Mit den Dioden ohne Kristall bekommt man übrigens auch keine vernünftigen Spektren hin!
Von der misserablen Zählrate mal abgesehen, erinnern die Messwerte doch eher an Lottozahlen...

Hier mal ein aktuelles Spektrum mit einem 2,5'' NaI(Tl)-PMT-Szintillator:


Das Spektrum ist unbearbeitet und wurde mit dem Raspberry-Pi aufgenommen und via Gnuplot visualisiert.
Näheres zum NaI/PMT-Szintillator findet man hier:
http://forum.untertage.com/viewtopic.ph ... 64#p108164

Mit herzlichem Glück auf
Krumi