Scionix Szintiilationsdetektor 51B51/2

[Radioquant98]

Hallo Peter,

wenn das deine Schaltung ist muß ich dir wiedersprechen. T1 verstärkt die Spannung, die am Anodenwiderstand von 220k abfällt, also reine Spannungsauskopplung über den 25nF/2,5kV.

Bei einer Stromauskopplung müßte die Basis galvanisch mit der Anode gekoppelt sein, so daß der Anodenstrom gleichzeitig das Basisstrom ist. Irgendwo habe ich da auch eine Schaltung.

Also deine gezeigte Schaltung ist prinzipiell die , die auch verwende.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Man kann es so sehen. Allerdings sind es an der Basis von T1 gerade mal 9mV.
Es ist also ein sehr niederohmiger Eingang. Die Anode vom PMT macht also keine großen Sprünge.
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[Radioquant98]

Ja klar, so gesehen ist jede Transistorschschaltung eine Stromsteuerung, im Gegensatz zum FET wo die Spannung den Strom steuert.
Ich dachte halt an eine gavanische Kopplung, aber die ist nur bei Gleichlichtmessung notwendig.

Aber worin liegt der Vorteil zur Ankopplung per FET? - weniger Rauschen?

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

nun hab ich noch ein bißchen gebastelt. Hier die Ergebnisse:

Für Bins x2, Audio gain 1.00 und Energy trimmer 3000 endet das Histogramm bei 10480,47 keV mit einer Bins-Breite von 3,91 keV. Ich hab Mal angenommen, das einer Amplitude von 1 V einer Energie von 10480,47+3,91/2=10482,425 keV entspricht. Im anliegenden Histogramm sind (mit einem Editor) Counts eingetragen für Pulse von 0 bis -42 dB, wobei die Peak für 0, -6, -12, -18, -24, -30, -36 und -42 dB etwas länger sind. Nun kann man sich als Ref. dieses Histogramm in MCA einladen, mit dem Pulse simulator PmtPulse erzeugen, ein Patchkabel zwischen Sound-Output und -Input verlegen und mit Pegeln und Potis so lange spielen bis der resultierende Peak auf dem entsprechenden Peak der Ref. liegt.

Auf diese Weise hab ich mir mein System zunächst hingefummelt. Mit dieser Einstellung habe ich mir mit audacity ein 15-Minuten-Signal von einem Steinchen mit Uraninit in 10 cm Entfernung zum Detektor aufgezeichnet (192kHz, 32Bit). Beim ersten Abspielen dieser Aufzeichnung musste ich für den Audio gain 2,52 wählen, damit der dritte Peak für Pb214 bei ca. 351,9 keV zu liegen kommt. 2,52, das sind ca. 8 dB. Im nächsten Schritt habe ich diese Aufzeichnung um 8 dB verstärkt. Da die größte Amplitude der Aufzeichnung -7,836 dB hatte, ergab die 8 dB-Verstärkung ein paar wenige übersteuerte Pulse. Für das damit erstellte Histogramm musste ich als Audio gain 1.00 wählen. In einem weiteren Schritt habe ich die Aufzeichnung noch einmal um 6 dB verstärkt, nun war ein Audio gain von 0.50 nötig.

Warum aber, mit wachsender Verstärkung, die Counts reduziert werden, kann ich mir nicht erklären?

Gruß Andreas

Anmerkung: Bei einer Mono-Aufnahme reduziert audacity um 6 dB. Eine Stereo-Aufnahme behält ihren Pegel und kann später in 2 Spuren aufgeteilt werden. Die Spur mit dem Signal kann dann ohne Reduzierung als Mono exportiert werden.

[ABel]

Hallo,

ich konnte am Freitag mit einem LeCroy WaveRunner 6050 (500 MHz, Quad 5 GS/s, Windows 2000, Ri 10MOhm) arbeiten und mir die Datensätze als csv-Dateien auf einen USB-Stick kopieren. Auf Kanal 1 lag der Divider-Output, auf Kanal 2 der PMT-Adapter-Output.

Um mit den Daten in LTspice arbeiten zu könne, habe ich mir wav-Dateien erzeugt (Samplerate 5MHz). Da in das wav-Format nur Werte zwischen + und – 1 passen, musste ich dazu den Divider-Output durch 20 und den Adapter-Output durch 2 dividieren.

Im Diagramm ist in magenta der aufgezeichnete Datensatz zu sehen (im Schema um 20 verstärkt und im Diagramm um 10 geteilt), in blau eine Näherung mit der EXP-Funktion von LTspice (durch 10 geteilt), in hellblau der Output von LTspice und in rot der aufgezeichnete Output (mit 2 multipliziert).

Realer und simulierter Output passen ja nicht besonders gut zusammen. Woran kann das liegen? Muss ich in die Simulation noch den Innenwiderstand des Oszilloskopes mit einbeziehen?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Hallo Andreas,

nun mußt Du nur dafür sorgen, daß die Pegel eingehalten werden.

Du hast aber eine sehr große Impulsverlängerung. Das liegt an deiner mehrfachen Integration. Zweimal vor dem ersten OPV mit R6/C2, R4/C3 und dann nochmals mit OPV2.
Braucht man wirklich solch eine goße Impulsverlängerung?
Ich hatte  aus dem Gelesenen so 100...200µsek in Erinnerung.

Dann kannst Du dein Signal auch am Ausgang des ersten OPV abnehmen.
Und da deine Spannung vom PMT sowieso zu hoch ist kannst Du mit den zwei RC-Gliedern auch gleich die richtige Impulslänge einstellen. Ist die Spannung immer noch zu hoch halt noch mit einem Spannungsteiler. Und OPV1 als Spannungsfolger. Das ergibt auch das geringste Rauschen.

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo Bernd,

anliegend das Schema nach dem ich gearbeitet habe.

Für R8 und in die Rückführung von U2, sowie anstelle von R14 und R15 habe ich Potis eingebaut.

Letztendlich will ich einen eigenen PMT-Adapter für meinen Detektor bauen. Evtl. ohne, oder zumindest nur mit einem OpAmp. Durch die Aufnahme der Signale nach Divider und nach PMT-Adapter hoffe ich zu an Eckdaten für die Auslegung zu kommen.

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Frage an die Profis

Bei welchem Strahler ist mit einem NaJ-Szinti am PMT die größte Amplitude zu erwarten.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Hallo Andreas,

ich rede zwar gegen Windmühlenflügel, aber ich versuch nochmal.
Wie im Schaltbild rot eigezeichnet ist ein Stromfluß über diese Strecke zu sehen. Jede Änderung des Potis verschiebt auch den Gleichspannungspegel am Verstärker. D.h. unnötige Nachjustierung. Ich habe bald keine Haare mehr 
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[Radioquant98]

Nein Peter die Haare bleiben drauf

Zum Glück ändert sich der Gleichspannungspegel nur minimal. 3M parallel zu 1k fällt nicht auf. Und die Soundkarte stört es nicht, da über einen Kondensator ausgekoppelt wird.

Und ja,am Eingang gehört besser ein Koppel-C rein.

Viele Grüße
Bernd

[Peter-1]

Bernd,

die Widerstandsverhältnisse sind mir schon klar. Aber warum macht man das, wenn es auch "richtig" geht? Genau so die Frage nach den sehr niederohmigen Widerstände bei den OPs. Faktor 10 wäre für mich einleuchtend.

[ABel]

Hallo,

Entschuldigung: Ich hatte mir mit der Beschreibung meiner Änderungen am Originalschema wohl nicht genügend Mühe gegeben.

1. Den 50 KΩ-Poti hatte ich weggelassen. Stattdessen habe ich an Stelle von R14 und R15 einen 2 kΩ-Poti eingesetzt. Den hatte ich beim Einbau auf die Mitte eingestellt, habe aber bisher noch keine Notwendigkeit gesehen ihn zu verändern.
2. Der von mir genutzte Koppel-C (4,7 nF) ist im Divider eingebaut, damit die HV nicht über das Signalkabel muss.
3. Als R9 sind 1 kΩ statt 215 Ω, als R8 ein 2 kΩ-Poti verbaut.
4. U2 hat in der Rückführung auch einen 2 kΩ-Poti bekommen und 1 kΩ zum Spannungsteiler
5. Die 2 Potis in den OpAmp-Rückführungen lassen sich nicht auf 0 Ω stellen, sondern haben im Anschlag noch 1 bis 2 Ω. Dort (im Anschlag) stehen jetzt beide, also auch U1 macht z.Zt. nur eine Verstärkung nahe 1.
6. Die Stromversorgung des Adapters erfolgt durch 4 AAA-Batterien. Die beiden OpAmps arbeiten also zwischen + und – 3 V.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo Bernd,

mein Eindruck ist, dass die Pulse mit den hohen Energien sowieso keine Rolle spielen. Sie sind schon im Hintergrund zu finden und nehmen mit einem Strahler nicht signifikant zu.

Daher ist meine Frage nicht auf die größte Amplitude gerichtet.

Ich möchte wissen, bis zu welcher Energie ich - mit einem NaI-Kristall und dem uns zur Verfügung stehenden Gerätschaften - sinnvolle Ergebnisse erwarten kann? Oder umgekehrt, ab welcher Energie kann ich sowieso nur ,,Kaffeesatzleserei" betreiben?

Beim Messen mit dem Oszilloskop bekomme ich mit einem hohen Triggerlevel Pulse zu sehen, die in einem Histogramm im Rauschen der hohen Energien untergehen. Wenn eine 1 V-Amplitude ca. 10500 keV entsprechen , ich aber nur bis zum K40-Peak sinnvolle Ergebnisse im Histogramme bekomme, dann müsste ich alle Pulse über 140 mV verwerfen und mir nur die mit kleinerer Amplitude ansehen.

Gruß Andreas

[Peter-1]

Was willst du oberhalb von 3 MeV noch finden ? Die Tl208 Linie ist für Hobby-Forscher sicher ausreichend. Also 1 Volt -> 4000 keV reicht sicher.
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[ABel]

Hallo Peter,

genau solche Aussagen wollte ich mit meinen Fragen sammeln.
Endziel wäre es einen Konsens zu erreichen: Ein Histogramm endet sinnvollerweise bei x keV!

Meine eigenen Erfahrungen wollte ich noch nicht zum Maßstab erheben, zum einen, weil ich nicht weiß wie gut die mir zur Verfügung stehenden Mittel (Detektor, Adapter, Sound) sind, zum anderen, weil ich mit den Optionen von MCA noch gar nicht gespielt habe (alles steht auf Default), also nicht weiß, was da evtl. noch herauszuholen ist. In meinen Histogrammen findet sich der letzte Sloat/Bin mit mehr als 2 Counts (binnen 900s) bei ca. 3000 keV.

Gruß Andreas