Scionix Szintiilationsdetektor 51B51/2

[ABel]

Hallo,

hier noch ein weiteres aufgearbeitetes Datenpaar. Der Spitzenwert am Divideroutput liegt bei -7,9562 V, der am Adapteroutput bei -1,4637 V.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich hab mir Mal die Counts ab 3000 keV genauer angesehen.

Gesamtzahl zwischen 3000 und 10480 keV (binnen 900 Sekunden, Bin x2, Audio gain 1.00, Energy trimmer 3000):
BKG 754 (Pulses per sec.: 176.8 )
Uraninit in 10 cm vom Detektor 735 (Pulses per sec.: 333.3)

Ich würde annehmen, das der Peak der da zu sehen ist, nichts mit einem Zerfallsereignis zu tun hat?!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hab für mein Scionix 51B51/2 noch eine Messreihe mit verschiedenen Signalleitungswiderständen gemacht.

In meinem opengeiger PMT-Adapter-Nachbau hat der erste OpAmp wieder eine Verstärkung von 2 (Originaleinstellung), die HV erzeuge ich mit meinem Hamamatsu C10940 Netzteil (Versorgung über 4 Akkus), der Divider hat 330 kΩ Interdynodenwiderstände und einen Lastwiderstand für das Signal von 1 MΩ und das Uraninit-Steinchen hat 5 cm Abstand zum Detektor.

Im Histogramm in grün 4 MΩ (Pps 379,2), in braun (Ref 1) 4,7 MΩ (Pps 352,9), in blau (Ref 2) 3MΩ (Pps 471,8), in gelb (Ref 3) 2 MΩ (Pps 499,2), in grau (BKG) 1 MΩ (Pps 511,3) und nicht dargestellt 0 MΩ (Pps 535,9).

Bei einer konstanten Energy trimmer Einstellung von 1500 ist die Abhängigkeit des Audio gain vom Signalleitungswiderstand annährend linear. Wenn ich den Innenwiderstand des PMT-Adapters von 3 MΩ berücksichtige und damit eine Abschwächung ( Ri / Rgesamt ) berechne brauche ich für die Abhängigkeit ein Polynom.

Für einen Signalleitungswiderstand von 4 MΩ findet sich binnen 5 Min. nur ein einziger übersteuerter Puls in der Aufzeichnung, schon bei 3 MΩ ergeben sich sehr viele übersteuerte Pule.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

bisher hatte ich meinen Scionix-Detektor mit einem Divider mit Interdynodenwiderständen von 330kOhm betrieben. Dieser Widerstandswert stammt aus dem Datenblatt des PMT-Herstellers. Ein Divider mit solchen Widerständen kann nicht durch einen Theremino-Adapter mit HV (max. 50μA) versorgt werden, dafür habe ich ein Netzteil mit einem HAMAMATSU C10940-Modul (max. 600μA).

Um den Theremino-Adapter zur HV-Versorgung nutzen zu können, habe ich einen 2ten Divider mit Interdynodenwiderständen von 3,3MOhm. Hier erste Ergebnisse mit diesem Divider. Ein erstes Histogramm zeigt einen Vergleich beider Divider.

Mit dem 3,3MOhm-Divider schafft der Theremino-Adapter nur etwas mehr als 850V. Ein weiteres Histogramm zeigt Kurven für 700, 750. 800 und 850V. Der 3,3MOhm-Divider hat dabei einen Lastwiderstand für das Signal von 1MOhm, diesen Wert habe ich aus dem 330kOhm-Divider übernommen, er scheint mir aber hier nicht zu passen, ich werde hier erneut optimieren müssen.

Dann habe ich den 3,3MOhm-Divider auch mit dem C10940-Netzteil versorgt. Das Histogramm zeigt Kurven für 850, 900, 950 und 1000V.

Erstaunlich finde ich die Histogramm-Unterschiede mit beiden HV-Versorgungen. Das Foto zeigt meine HV-Messung, ich bin mir ziemlich sicher, dass beide Netzteile 850V geliefert haben. Allerdings variiert auch die nötige ,,Audio gain"-Einstellung (Thereremino 3,76, C10940 2,46). Gibt es für die Unterschiede eine Erklärung?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

und hier noch ein Vergleich mit der Signalaufbereitung durch den Theremino-PMT-Adapter und den beiden HV-Versorgungen (im vorherigen Beitrag war der opengeiger PMT-Adapter zur Signalaufbereitung eingesetzt).

In grün mit dem C10940-Netzteil (grau der BKG dazu). In braun mit dem Theremino-Netzteil (gelb der BKG dazu). Wieder bin ich sicher, dass beide Netzteile den Detektor mit 850V versorgen. Also: Woher kommen die Unterschiede und woher kommt der Peak bei 40keV und warum ist er beim BKG so viel größer als mit Uraninit?

Mit dem Divider mit den 330kOhm-Interdynodenwiderständen hatte ich das Problem, das die Signalamplituden für die PMT-Adapter viel zu groß waren.
Mit dem Divider mit den 3,3MOhm-Interdynodenwiderständen sind die Signalamplituden nun sehr klein (jedenfalls mit dem gleichen Lastwiderstand für das Signal im Divider).
Die Last für das Signal ist also nicht alleine vom Lastwiderstand im Divider (das ist der zwischen HV und Anode) abhängig, sondern die Interdynodenwiderstände spielen auch eine Rolle! Welche? Muss ich bei einer Verzehnfachung der Interdynodenwiderstände auch den Lastwiderstand verzehnfachen, oder um den Faktor 10 verkleinern?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich muss meine Beiträge #123 und #124 zurückziehen.

Ich hatte den Lastwiderstand im Divider nicht richtig in die Buchsen hineingesteckt, eines der Widerstandsbeinchen hatte keinen Kontakt, Das bedeutet aber auch, das an der Anode keine Hochspannung anlag. Dennoch liefert die Anode ein Signal, das sich – wie man sieht – auswerten lässt.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hier nun ein Foto meines Dividers mit der Buchse für den Lastwiderstand (hinter dem blauen Kondensator, nur die beiden äußeren Buchsen sind bestückt). Für den Divider mit den 3,3MOhm-Interdynodenwiderständen habe ich nun eine Brücke eingesetzt, so bekomme ich meine Histogramme am weitesten nach rechts. Ob ich damit den max. Anodenstrom von 100μA überschreite muss ich erst noch prüfen. Evtl. muss ich also die Brücke doch noch durch einen Widerstand ersetzen.

Dabei fällt mir gerade ein, das ich den Anodenstrom über den Spannungsabfall am Lastwiderstand ermittelt habe, das geht mit einer Brücke nicht!?

Anbei auch noch 2 Histogramme immer mit einem PMT-Adapter und beiden HV-Netzteilen.

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

nun hab ich doch noch mit dem Lastwiderstand gespielt. Es kommt hier nur der opengeiger PMT-Adapter zum Einsatz.

Während mit der Theremino HV mit 0Ohm (Brücke, braun) die x-Achse etwas gestreckt erscheint, scheint sie mit 3,3kOhm (blau) besser zu passen, mit 10kOhm (gelb) ist sie ersichtlich gestaucht und zu den hohen Energien bricht das Histogramm ein.

Auch mit der C10940 HV erscheint die x-Achse mit 0Ohm (Brücke, braun) gestreckt zu sein, bereits mit 3,3kOhm (grün) ist sie gestaucht und zu den hohen Energien bricht das Histogramm ein.

Ich hab auch noch Mal die Last für meine Netzteile überprüft. Der Gesamtwiderstand des Dividers ist 12x 3,3MOhm = 39,6MOhm. Parallel dazu ist eine Widerstandskaskade aus 20x 13MOhm angeschlossen, an einem der Widerstande hängt parallel mein Multimeter mit 10MOhm Innenwiderstand; das gibt damit 19x 13M + 13M*10M/(13M+10M) = 252,6MOhm. Bei 850V fließen durch den Divider 21,46µA und durch die Kaskade mit Multimeter 3,36 µA. Das sollte also auch für die Theremino HV nicht zu viel sein (max. 50µA).

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hier habe ich Mal den Abstand der Peaks von Pb214 (bei 351,9keV) und Bi214 (bei 609,32keV) über den Lastwiderstand im Divider eingestellt. Leider stimmen die Peaks bei den höheren Energien nicht mit den Werten aus der Isoptopentabelle überein?!

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Das sollte also auch für die Theremino HV nicht zu viel sein (max. 50µA).

Gruß Andreas

Dann messe doch einfach mal die Spannung im Leerlauf und mit dem 39,6M als Last. Dann muß die Spannung in beiden Fällen gleich sein. Du mußt auch noch berücksichtigen, daß der PMT selbst noch seinen Anodenstrom braucht. Den hast Du ja berechnet. Auch durch diesen zusätzlichen Strom darf die Spannung nicht zusammenbrechen - was Peter und ich schon ewig predigen

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

ich hatte mir ausgerechnet das ich für 850V HV an meinem Multimeter 20,02V messen muss. Beim C10940-Netzteil steigt die Spannung ohne die 39,6MΩ des Dividers auf 20,03V, beim Theremino-Netzteil aber auf 22,09V.

Inzwischen kann ich meine Berechnung nicht mehr nachvollziehen, sondern komme nun für 850V an der Widerstandskaskade auf 19,02V am Multimeter?! Das Multimeter mit 10MΩ Innenwiderstand liegt parallel zu einem 13MΩ-Widerstand, das macht für diese Stufe 5,652MΩ. Für die gesamte Widerstandskaskade sind es dann 19*13MΩ+5,652MΩ=252,652MΩ. Der Strom ist in jeder Stufe gleich, damit errechnet sich die Spannung am Multimeter zu 850V*5,652MΩ/252,652MΩ=19,02V. Richtig so?

Für die nächste Divider-Platine will ich 2 Stifte und eine Kurzschlussbrücke in der Anodenleitung vorsehen, damit ich den Anodenstrom dort direkt messen kann. Ist das vernünftig, oder klappt eine Strommessung so nicht (z.B. weil der Innenwiderstand eines Oszilloskops zu groß dafür ist, oder weil die Pulsamplitude im Verhältnis zur HV zu klein ist)?

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Aaaach Andreas,
was auch immer Du für eine Konstruktion Du fürs Multimeter verwendest ist egal - Hauptsache immer die Geiche.
Ist das so schwer die HV ohne Belastung, außer deiner Multimeterschaltung zu messen. und dann einfach einen Widerstand bzw deinen Meßkopf noch parallel zu schalten und dabei die Spannung zu beobachten.

Sonst bekommt Peter wirklich noch ne Klatze

Viele Grüße
Bernd

[ABel]

Hallo,

nun habe ich noch eine ganze Reihe weiterer Messketten aufgenommen und habe noch immer kein Optimum für Lastwiderstand und Hochspannung gefunden.

Zunächst eine Messreihe mit einem sehr kleinen Lastwiderstand von 250 Ohm (grün 1000V, gelb 950V, grau 850V, blau 750V, braun 700V). Die Amplituden der Pulse sind hier so klein, dass der PMT-Adapter sie ohne Probleme verarbeiten kann. Die ,,Pulses per sec." aufgetragen über die HV legt ein Plateau knapp über 1000 V nahe, ich wollte aber nicht über die 1000 V hinausgehen. Sieht man sich dazu die Histogramme an, so kann das aber kein Optimum sein. Mit den 250 Ohm Lastwiderstand bricht das Histogramm mit höher werdender HV immer früher - zu den hohen Energien hin - ein. Mit 700 und 750 V liegen die hohen Energien (>600keV) besonders für Bi214 (bis hin zu 1764 keV) sehr gut an ihren Stellen im Histogramm, leider verkümmern dabei aber die niedrigeren Energien (<400 keV).

Über 1 kOhm, 10 kOhm, 100 kOhm, 510 kOhm, 1 MOhm und 2 MOhm habe ich mich mit dem Lastwiderstand nach oben getastet, aber die Bi214-Peaks liegen im Histogramm immer deutlich zu weit links (ich richte meine Histogramme immer am Peak von Pb214 bei 351,9 keV aus).

Mit größerem Lastwiderstand werden die Amplituden wieder sehr groß und ein Widerstand in der Signalleitung wird notwendig. Als Beispiel anbei Histogramme mit 1 MOhm Lastwiderstand (grün 400V, braun 450V, blau 500V, gelb 550V), Referenz in grau die Kurve von 250Ohm/700V.

Ich bekomme mit den großen Lastwiderständen über die Variation der HV die X-Achse nicht so gestreckt, dass sich die Peaks von Bi214 mit denen der 250Ohm/700V-Kurve decken, die x-Achse erscheint immer als ,,gestaucht". Andererseits beweist die 250Ohm/700V-Kurve, dass PMT-Adapter und Theremino MCA in der Lage sind die Peaks für die hohen Energien auf der x-Achse ,,richtig" zu positionieren.

Wie komme ich zu einem Histogramm, das über die Breite des Energiespektrums (0 bis 2400 keV würde mir reichen) die Peaks richtig positioniert und indem sich alle Peaks auch deutlich hervorheben?

Oder ist dieser Wunsch unrealistisch?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

bisher bin ich mit einem Signalleitungswiderstand von 1,5 MOhm zurecht gekommen (der PMT-Adapter hat einen Innenwiderstand von 3 MOhm). Mit einem 2 MOhm Lastwiderstand im Divider komme ich damit bis 600 V HV. Dabei wird der Audio gain mit 0,28 zu niedrig. Um ihn wieder höher zu bekommen, wollte ich den Signalleitungswiderstand erhöhen. Bereits bei 2 MOhm Signalleitungswiderstand bekomme ich kein Histogramm mehr. Das Software-Oszilloskop zeigt ein vernünftiges Signal. Binnen 5 Minuten gibt es nur einen übersteuerten Puls.

In Theremino MCA bekomme ich aber nur ein Histogramm, wenn ich den BaseLine test abschalte. Der Pegel im Audio Input ist dabei OK, unten links bekomme ich ein ,,Signal is OK" und mit Min. energy 50 keV bekomme ich 370,5 Pulses per sec. (Uraninit-Steinchen in 10 cm Entfernung).

Schalte ich den BaseLine test wider ein, so bewegt sich der Pegel beim Audio Input, aber die grüne Linie bleibt bei Null cps liegen (in 180 sec erhalte ich 9 Total pulses).

Was ist da los?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hier zum Vergleich ein Histogramm, in grün Signalleitungswiderstand 2 MOhm ohne BaseLine test, in blau 1,5 MOhm ohne BaseLine test und in braun 1,5 MOhm mit BaseLine test.

Außerdem Bilder von 5 Minuten wav-Aufzeichnung mit beiden Signalleitungswiderständen und als Auszug je ein Puls. Die Pulse scheinen mir ohne signifikanten Unterschied was Pulsform oder Pulslänge betrifft.

Also woher die Verweigerung des BaseLine test mir für 2 MOhm Signalleitungswiderstand ein Histogramm zu erzeugen?

Gruß Andreas

PS: Sollten meine beiden letzten Beiträge vielleicht besser in den Tread zu Theremino MCA?