Scionix Szintiilationsdetektor 51B51/2

ABel · 27. März 2025, 09:43

Hallo,

konnte mir den hinter der nahen Grenze gegen Naturalien (deutsches Bier, deutsche Grillwürstchen) ertauschen. Er ist gebraucht, soll aber eine gute Energieauflösung haben. Es ist ein ETL 9266 PMT drin (siehe istrhttps://et-enterprises.com/images/data_sheets/9266B.pdf).

Was da in der Mitte des Steckers zu sehen ist, ist der Anschluss für eine LED zur Stabilisierung. Es soll Vorsicht damit geboten sein, man kann damit den unter HV stehenden PMT zerstören. Macht es Sinn das Ding zu nutzen? Wenn ja: Wie muss ich es zum Einsatz bringen?

Für erste Vergleiche mit meinem BICRON-Detektor werd ich noch ein paar Tage brauchen.

Gruß Andreas

ABel · 27. März 2025, 20:53

Hallo,

hier erste Ergebnisse. Der Aufbau ist noch ,,fliegend" und noch nicht geschirmt.

Zwischen den Dynoden hab ich 4,3 MegaOhm eingebaut (mein BICRON hat 10 MegaOhm). Der Gesamtwiderstand für die Hochspannung sollte damit bei 50,6 MegaOhm liegen (BICRON 130 MegaOhm), gemessen sind es 52,3 MegaOhm.

Als Lastwiderstand hatte ich zunächst 1 MegaOhm eingesetzt. Damit waren die Eingangssignale für die Soundkarte absolut übersteuert. Als nächst kleineren Widerstand hatte ich einen 22 kOhm. Damit sind die anliegenden Histogramme gemacht. Die Referenzen sind von meinem runden 2" BICRON und von dem quadratischen 1,12x1,12.

Der Gain meiner Soundkarte war auf 1 eingestellt (der Bereich von -1 bis +1 V werden aufgelöst).

Sind die 22 kOhm für den Lastwiderstand OK, oder sollte ich mit dem Gain der Soundkarte unempfindlicher werden und mit dem Lastwidersand wider größer werden?

Gruß Andreas

ABel · 27. März 2025, 21:34

ABel · 28. März 2025, 09:01

Hallo,

beim Versuch den Peak bei 59,5 keV darzustellen sah ich mich genötigt mit dem "Energie trimmer" zu arbeiten (bisher stand der bei mir immer ganz oben). Der Gain meiner Soundkarte steht nun auf 0,5 (der Bereich -2 bis +2 V wird in 32 Bit aufgelöst).

Im ersten Histogramm wieder der Vergleich mit den anderen Detektoren. Im Zweiten der Vergleich mit der Signalaufbereitunng durch meinen opengeiger-Nachbau (grün) und durch den Theremino-Nachbau (Ref3).

Die Halbwertsbreite für diesen Peak sollte mit dem Scionix Detektor auf 7,1% zu bringen sein. Da hab ich wohl noch einiges zu optimieren.

Gruß Andreas

ABel · 06. April 2025, 11:54

Hallo,

nun ist mein 3D-gedruckter PMT-Stecker da und meine PMT-Beschaltung ist solider (einschließlich Schirmung).

Unter der Platine sind R2 bis R10 und C1 direkt mit den Molex Crimp-Buchsen verlötet. Auf der Platine stecken R11, R14 und C2 in Buchsen, so das ich sie ändern kann. C4 ist optional, um auch Mal einen Signalabgriff über die Hochvoltbuchse ausprobieren zu können.

Für die Interdynodenwiderstände habe ich 4,3 MegaOhm gewählt, weil ich gehört habe, das größere Widerstände die Linearität des PMT negativ beeinflussen können?! Mit einem Gesamtwiderstand von 51,6 MegaOhm (12x4,3) und 850 V Hochspannung (PMT Herstellerempfehlung) bin ich dann bei 16,5 MikroAmpere (die Theremino Hochspannungsversorgung soll bis zu 50 MikroAmpere liefern können).

Mit einem Lastwiderstand (R13) von 2 MegaOhm bekomme ich sehr viel größere Amplituden als mit meinem ,,alten" Detektor (BICRON 2MW2/2). Um keine übersteuerten Impuls zu bekommen muss ich den Gain meines Audio-Interfaces um den Faktor 4 reduzieren (-4 bis +4 V werden in 32 Bit aufgelöst). Beim BICRON-Detektor erhalte ich mit einem Gain von 1 (-1 bis +1 V werden in 32 Bit aufgelöst) nur einige wenige übersteuerte Impulse.

Der Output sieht für mich sehr ungewöhnlich aus. Die Amplitudenspitzen der Impulse liegen überwiegend auf einem einheitlichen, sehr hohen Niveau. Die ,,Nulllinie" der Impulse liegt bei ca. -200 mV.

Das sieht für mich so aus, als wäre da die Theremino Signalaufbereitung überfordert. Erste Versuche mit meinem opengeiger-PMT-Adapter-Nachbau sehen für mich so aus, als würden die Amplitudenspitzen der Impuls durch die Rail-to-Rail-Charakteristik der Operationsverstärker abgeschnitten noch bevor sie von der Digitalisierung abgeschnitten werden.

Ich denke also, ich muss das Signal das aus dem Detektor kommt reduzieren. Leider habe ich keine Messmittel mit denen ich das Signal am Detektorausgang messen kann. Wohin muss ich mit dem Wert für den Lastwiderstand (R13)?

Gruß Andreas

Peter-1 · 06. April 2025, 12:20

Hallo Andreas,

wenn jetzt noch die ganzen J jumper für mich eindeutig wären, wäre es leichter.
Aber ich vermute, dass R13 mit 2 M viel zu hoch ist. Warum zwischen Kathode und Dy 1 der 2-fache Wert? C1 , C2 und C4 wenns geht größer nehmen. An diesen Punkten soll doch die Spannung so stabil wie möglich sein. Wenn die Spannung an Dy9 oder Dy10 bei einem Impuls zusammenbricht ändert sich die ges. Verstärkung mit bösen Folgen.
Viel Glück
Peter

ABel · 06. April 2025, 15:26

Hallo Peter,

die 2xR zwischen Kathode und Dynode 1 stammen aus dem PMT-Datenblatt des Herstellers.

Generell ist mir unklar, ob sich mit einer Veränderung der Interdynodenwiderstände sowohl die Kondensatoren C1, C2 und C3 (C4 ist noch ungenutzt) als auch der Lastwiderstand R13 ändern sollten. Vor allem in welcher Richtung und um welchen Faktor (Faktor der Widerstandsändeung?).

Der PMT-Hersteller schlägt als Interdynodenwiderstand 330 kOhm vor. Das will ich auch noch probieren. Das geht aber mit der Theremino Hochspannungsversorgung nicht. Darum hab ich mir den HAMAMATSU C10490-53 gebraucht bestellt. Der ist aber noch nicht einsatzbereit.

Versuch macht Kluch!

Also hab ich Mal (wie ich feststellen muss viel zu zaghaft) den Lastwiderstand verringert.
2MOhm -> 510 kOhm -> 51 kOhm ->
Bei 10 kOhm sah ich mich genötigt den Gain des Audio-Interface wieder auf 1 zu erhöhen ->
3,3 kOhm ->
Bei 1 kOhm lieferte Theremino MCA sogar wieder sinnvolle Histogramme.

Soll ich noch weiter runter? Oder erst die Kondensatoren ändern (an C1 komm ich nicht mehr ran)?

Gruß Andreas

Peter-1 · 06. April 2025, 16:08

Hallo,
ich schätze den Widerstand so zwischen 50 - 500k.
C1 wäre wichtig, aber versuche es auch mal mit geringerer HV-Spannung.

ABel · 07. April 2025, 10:23

Hallo,

hier weitere Ergebnisse:

Mit R13 = 33 Ohm konnte kein vernünftiges Histogramm erzeugt werden.

Meine Schlussfolgerungen:
- mit dem Gain der Soundkarte so weit runter, bis kein Pick mehr unter 6 keV
- den Audio gain von MCA bei 1,0 lassen und mit dem Energy trimmer arbeiten
- mit dem Lastwiderstand (R13) möglichst runter (obwohl: mit den beiden ersten Punkten ist der Unterschied zwischen 100 und 330 Ohm gering)

Gibt es hier im Forum widersprechende Erfahrungen?

Gruß Andreas

ABel · 07. April 2025, 11:28

Hallo,

bei einem Gain der Soundkarte von 0,5 (-2 bis +2 V werden aufgelöst) finden sich in einer Glühstrumpfmessung binnen 60 Sekunden 2 bis 4 übersteuerte Impuls, mit 0,25 (-4 bis +4 V werden aufgelöst) fehlen beim größten Impuls ca. 3,2 dB bis zum Übersteuern.

Gruß Andreas

ABel · **Gestern** um 19:56

Hallo,

erste Histogramme mit dem Divider mit 330kOhm Interdynodenwiderstand.

Nur mit dem Interdynodenwiderstand zwischen letzter Dynode und Anode (also R13=0Ohm) gibt es keine Pulse auf der Signalleitung?!

Mit R13 größer oder gleich 1 MegaOhm wird den Pulsen von der Digitalisierung die Amplitude abgeschnitten (Signal übersteuert).

Mit R13 größer oder gleich 330 kOhm gibt es viele Pulse mit einer maximalen Amplitude, die kleiner als die Kappung durch die Digitalisierung sind. Es sieht für mich so aus, als ob hier die PMT-Adapter an ihre Grenze kommen.

Ich habe dann mit R13 mit 1,0; 3,3 und 10 kOhm experimentiert ohne dabei gravierende Unterschiede zu finden.

Wie im anliegenden Histogramm sind die Slots/Bins rechts von Pb212 gerafft und brechen bei 600keV dann ein.
In Grün: Glühstrumpf in 5 cm Entfernung zum Detektor (,,Pulses per sec." 333,1, 60 sec.)
In Rot: Glühstrumpf auf dem Detektor liegend (,,Pulses per sec." 727,4, 60 sec.)
In Blau: Glühstrumpf in 5 cm zum Detektor, aber mit 4,3 MegaOhm Interdynodenwiderstand (,,Pulses per sec." 308,4, 900 sec.)

Es ist auch kein Unterschied zu sehen ob ich meine Hochspannungsversorgung mit dem C10940 mit Strom aus einem USB-Steckernetzteil oder aus einem Batteriepack versorge.

Gruß Andreas

ABel · **Gestern** um 21:12

Hallo,

hier noch der Vergleich von Stromversorgung mit Batterie (rot) und mit USB-Steckernetzteil (grün).

Gruß Andreas