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Autor Thema: günstige Gammaspektroskopie mit Theremino  (Gelesen 488 mal)

stoppi

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günstige Gammaspektroskopie mit Theremino
« am: 23. November 2019, 14:28 »
Hallo!

Gammaspektroskopie kann, muss aber nicht kostspielig sein. Hier möchte ich meine Selbstbauversion kurz vorstellen.

Als Hochspannungsquelle kommt ein CCFL-Inverter mit feedback zum Einsatz. Damit kann ich negative Spannungen im Bereich von -900V bis -1600V einstellen.

Meine Gammasonde besteht aus einem M10FS301 Photomultiplier inkl. Natriumjodid-Szintillator aus der Ukraine (mit den Abmessungen 20x45 mm). Das negative Signal invertiere und verstärke ich mit einem Operationsverstärker (LF256).

Von dessen Ausgang geht es direkt in eine USB-soundcard. Hierbei muss darauf geachtet werden, eine alte Version zu erstehen. Denn zum Betrieb muss der mittlere Pin der 3.5mm Audiobuche gekappt werden.

Bezugsquelle USB-Soundcard: https://www.ebay.com/itm/USB-f%C3%BCr-Kopfh%C3%B6rer-Mikrofon-Virtuell-5-1-Surround-Adapter-3D/273236817722?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2649

Als Multichannel-analyzer-Software kommt die freeware Theremino (https://www.theremino.com/de/downloads/radioactivity) zum Einsatz.

Getestet habe ich dann das Gammaspektroskop u.a. mit spark-gap-tubes, welche Cäsium-137 enthalten (https://www.ebay.com/itm/C-P-Clare-TG-36-High-Energy-Spark-Gap-Noise-Source-Tube-NOS-Unused/143365161928?hash=item21613ac3c8:g:4LgAAOSwBCtdYz0I).

Die Auflösung könnte besser sein, ich bin aber dennoch mit dem Ergebnis zufrieden...  ;)

Kosten:

* Photomultiplier: 20 Euro, ebay
* NaJ-Szintillator: 60 Euro, ebay
* USB-soundcard: 5 Euro, ebay
* Elektronik für Verstärker: 6 Euro
* HV-power supply mit CCFL-inverter: 15 Euro
____________________________________________

gesamt: 106 Euro



katze

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Re: günstige Gammaspektroskopie mit Theremino
« Antwort #1 am: 27. Dezember 2019, 11:46 »
Hi,
ich wollte nicht extra einen neuen Thread aufmachen, darum hänge ich mich mal hier mit dran.

Zuerst: Respekt, das sieht schon ganz passabel aus, finde ich. :)

Man sollte noch erwähnen, dass es vorteilhaft ist, eine USB-Soundkarte zu nehmen, die bis zu einer Samplerate von 192000Hz auflösen kann, deine kann das, wie man auf dem Theremino-Screenshot sehen kann - meine geht nur bis 48kHz, dazu weiter unten mehr.
 
Dann gefragt: Nach welchen Kriterien hast du den Photomultiplyer ausgesucht? Es gibt da ja ganz viele. Und dann braucht man ja noch hochohmige Widerstände dran, hast du da einen Schaltplan oder eine Beschreibung?

Für den OpAmp braucht man dann ja noch die symmetrische Versorgungsspannung und auch der CCFL-Inverter braucht Strom, wie hast du das gelöst?



Ok, nun zu meinem Problem:
Ich bekomme bei meinem Gammaspec mit Theremino keine guten Ergebnisse, irgendeine Einstellung passt nicht.

Dass das Gerät brauchbare Spektren erzeugen kann weiss ich, denn bei meiner bisherigen Herangehensweise (samplen mit Audacity, danach mit einer Auswerte-Software drüber und den Output in Excel geplottet) geht das.

Leider habe ich dann keine Zuordnung "Kanal-Energie" und kann auch nicht so schön die Energielinien verschiedener Isotope einblenden.
Mit dem Theremino-MCA gehen aber so viele Details (fast alle^^) der Messungen verloren - so ist das nicht verwendbar.

Vielleicht hat jemand ja eine Idee, an welchen Stellschrauben ich drehen müsste, um ein brauchbares Spektrum zu kriegen.. liegt das an einem falsch eingestellten Baseline-Test? Ich bin auf jeden Fall für jeden Tipp dankbar!

Im Anhang die Ergebnisse von je 10minütigen Messungen, einmal mit meiner ursprüngliche Impulsaufbereitung, einmal mit Theremino.

LG, katze

EDIT: Ah, ich glaube ich habe das Problem gefunden, man muss tatsächlich beim Baseline-Test bei "Position(µs)" den Minimalwert (50µs) wählen, obwohl ich in der Anleitung gelesen hatte, dass man bei einer Samplerate von nur 48kHz einen recht hohen Wert einstellen soll. Ok, wieder was gelernt ;)

stoppi

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Re: günstige Gammaspektroskopie mit Theremino
« Antwort #2 am: 27. Dezember 2019, 14:10 »
Was die samplerate angeht, muss ich noch einmal genau schauen. Denn meine USB-soundcard kann soviel ich weiß auch nur 48 kHz...

Zitat
Nach welchen Kriterien hast du den Photomultiplyer ausgesucht?

Bei all meinen Photomultipliern habe ich vordergründig auf einen günstigen Preis geachtet und dann geschaut, ob die spektrale Empfindlichkeit des PM für den verwendeten Szintillator (NaJ, Plastik) auch passt.

Zitat
Und dann braucht man ja noch hochohmige Widerstände dran, hast du da einen Schaltplan oder eine Beschreibung?

Habe für die Dynoden R = 200kOhm gewählt, siehe Schaltplan unten. Da gibt es aber je nach PM ganz unterschiedliche Empfehlungen von 100kOhm bis 1.8 MOhm für R. Bei einigen PM schließt man noch zwischen den höheren Dynoden je einen Kondensator parallel zu R. Ist aber auch von PM zu PM unterschiedlich.

Zitat
Für den OpAmp braucht man dann ja noch die symmetrische Versorgungsspannung und auch der CCFL-Inverter braucht Strom, wie hast du das gelöst?

Ganz einfach mit zwei Steckernetzteilen, die ich seriell zusammengeschlossen habe um die symmetrische Spannung zu erhalten. Der CCFL-Inverter für die negative Versorgungsspannung des Photomultipliers benötigt -12V und der Verstärker +12/-12V.