HPGe Detektor mal wieder abgeraucht - wird die Reparatur klappen?

[Janni]

Moin allerseits!

Vor ein paar Tagen ist etwas sehr schlimmes passiert. Ich wollte nach ein paar Jahren meinen HPGe Detektor mal wieder in Betrieb nehmen. Der war lange nicht an gewesen. Ich hab ja nun auch nicht ständig interessante Proben zu messen. Außerdem braucht man flüssigen Stickstoff. Ich hab den nun eben nicht ständig in Betrieb...

Jedenfalls waren mir auch schon vor einigen Jahren mal zwei von den alten Tantal Kondensatoren abgeraucht. Die Elektronik und der Detektor ist halt aus den neunziger Jahren. Damals waren zwei Kondensatoren in dem dicken NIM Crate abgeraucht. Nicht gleichzeitig, sondern einer direkt nach dem ersten mal einschalten (als ich das alles neu hatte) und der andere Jahre später. Ich hatte die jedenfalls damals durch Elkos ersetzt. Es waren die von der Stromversorgung + 24V und - 24V.

Dann hatte ich damals auch noch einen Tantal Kondensator aus dem Kommunikationsmodul (AIM 556) ausgetauscht, weil der alte einfach gebrochen war. Warum weiß ich nicht, das war schon so, als ich den Detektor bekommen hatte. Ich hatte das gesehen, weil das Kommunikationsmodul nicht funktionierte und hatte den dann ausgetauscht, und dann funktionierte es auch jahrelang. Der alte war komplett gebrochen, sah aber nicht verkohlt aus, keine Ahnung wie das passiert ist... 

Das war die Vorgeschichte. Jetzt kommt das Drama das vor ein paar Tagen passiert ist. Ich wollte ihn also mal wieder einschalten und hatte vorher erstmal das Crate eingeschaltet, also ohne die Hochspannung, ob da nicht sofort was abraucht. Das war aber nicht der Fall. Dann hatte ich flüssigen Stickstoff geholt, und auch nochmal alle Einstellungen überprüft und wollte nun ein Spektrum starten. Das hat auch tatsächlich sofort funktioniert und das Spektrum (von einem kleinen Stück Uranerz) sah ganz hervorragend aus. Nach kurzer Zeit kamen schon ganz tolle dünne Peaks wie vor ein paar Jahren. Ich hab mich total gefreut dass alles so toll läuft.

Die Freude hielt leider nur etwa 5 Minuten an. Zuerst wurde auf dem Computer ein kleines rotes Feld angezeigt, irgendwas mit schlechter Kommunikation oder ähnliches. Auf dem ADC 9633 Modul ging auf einmal diese Balkenanzeige ganz bis oben, was bei einem kleinen Uranerz nicht normal ist. Und nur Sekundenbruchteile danach machte es "Puff" und es kam Rauch aus dem Bereich in der Mitte der Module (also Amplifier oder ADC), so sah es jedenfalls aus.

Ich hatte dann erstmal ganz schnell den Hauptschalter aus gemacht, was soll man auch sonst tun, damit nicht noch mehr kaputt geht. Ich war dann sehr deprimiert und brauchte etwa zwei Tage, um das mental zu verarbeiten.  Es war allerdings sowieso schon spät abends, die Nacht konnte ich aber auch nicht gut schlafen...

Vorgestern hatte ich das dann schon mal etwas besser verdaut und neuen Mut, mir das genauer anzusehen. Ich war ja überzeugt, dass der Rauch diesmal aus dem Amplifier oder aus dem ADC Modul gekommen ist und mental auf das schlimmste vorbereitet...

Ich hab also erstmal diese beiden Module raus genommen und dran gerochen. Beide rochen immer noch etwas verbrannt. Ich hab sie dann beide aufgeschraubt und war verwundert, weil ich doch überhaupt nichts verkohltes darin gefunden hatte. Da kam aber so viel Rauch raus, da muss doch was zu sehen sein, in der ganzen Wohnung stank es nach dem Knall...

Dann hab ich als nächstes das Kommunikationsmodul (das AIM 556) aufgeschraubt. Ich hätte jetzt auch rein technisch so einen Defekt eher einem der anderen Module zugeordnet als ausgerechnet diesem Kommunikationsmodul. Außerdem kam der Rauch eher in Mitte, also bei den anderen Modulen. Aber es ist ja immer anders als man denkt, und im Kommunikationsmodul sah ich dann sofort den Übeltäter: Mal wieder ein Tantalkondensator - was auch sonst!   

Allerdings sehe ich da jetzt auch schon wieder eine Chance, weil ich den ja ganz einfach gegen einen anderen Kondensator austauschen kann. Der Poti daneben sieht auch leicht verkohlt aus, ich habe aber auf einem früheren Foto gesehen, dass der diese verkohlte schwarze Stelle da schon vorher hatte. Der sitzt nämlich genau neben dem anderen blauen Kondensator, den ich vor Jahren schon ausgetauscht hatte. Deswegen hatte ich da noch ein Foto von.

Jetzt ist natürlich noch lange nicht klar, ob auch andere Bauteile was abgekriegt haben. Da sitzen ja auch noch ICs in der Nähe... Der Tantalkondensator daneben ist auch leicht verkohlt. Ich denke, das sind aber nur die Spuren von dem anderen, der hat ja richtig einen Riss. Ich werde trotzdem beide austauschen, bevor mir gleich danach der nächste explodiert.

Was ich natürlich auch überhaupt nicht weiß: Ich hatte dann ja ganz hart den Hauptschalter ausgemacht. Ich hatte ja auch gar keine andere Wahl. Es kam Rauch aus dem Crate und die Kommunikation mit dem Computer war ja eh ausgefallen. Normalerweise fährt man aber in dem Programm die Hochspannung (4000V) langsam hoch und beim Ausschalten auch langsam runter, das sieht man auch an dem HVPS Modul, wie die Balken nach und nach angehen. Die Hochspannung war ja noch an gewesen und ich hatte die dann mit dem Hauptschalter einfach ganz hart ausgeschaltet, aber was sollte ich auch machen... 

Jetzt frage ich mich, kann dadurch noch was anderes kaputt gegangen sein, evtl. der Detektor selbst? Das wäre natürlich ganz schlimm. Auf der anderen Seite wäre das ja auch ganz schön blöd, es kann ja auch mal ein Stromausfall sein, das muss die Elektronik und der Detektor doch eigentlich abkönnen...  Ich weiß es nicht, vielleicht kann jemand von euch dazu was sagen...

Ich werde mich da gleich jedenfalls dran setzen und die defekten Teile und die anderen die in der Nähe sitzen genau ansehen, messen und ggf. austauschen. Und dann hoffe und bete ich, dass das alles war. Es bleibt also spannend. 

So, jetzt hab ich aber einen Roman hier geschrieben, ob das überhaupt alles einer liest...    Ich muss dieses schlimme Drama aber für mein mentales Wohlbefinden mal eben hier teilen.     

Hier sind die Fotos:
So sieht das Crate mit den Modulen aus:
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Der Kondensator oberhalb von dem blauen ist der Übeltäter. Der da drüber ist auch etwas schwarz von der Explosion.
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Hier sieht man den explodierten von der anderen Seite mit dem Riss. Der Poti daneben sieht unten auch verkohlt aus, das war aber schon vorher, das hab ich auf dem Foto von früher gesehen, das ich zufällig noch hatte.
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[Gigabecquerel]

Hallo Janni,

Ja, der ewige Fluch mit den alten Tantal-Bomben...
Zuallererst: Du hast alles richtig gemacht, ohne strom kann auch nichts mehr weiter brennen. Normal sterben Tantals im Kurzschluss, damit nehmen sie schlimmstenfalls den Spannungsregler davor mit, aber die elektronik außenrum ist sicher, da sie einfach nur zu wenig spannung bekommt.

Auch bei dem HPGe denke ichm dass noch alles gut sein wird. Richtig, schnelles schalten der HV ist nicht ideal, aber wenn dem netzteil der strom fehlt regelt es normal auch nicht direkt auf null, sondern die kondensatoren drinnen entladen sich mehr oder weniger langsam. Wenn die Flanke wirklich zu steil sein sollte schießt es dir den Fet im frontend (direkt am kristall, also gekühlt und unter vakuum & dementsprechend viel ärger zu tauschen). Den kannst du einfach testen indem du den Energy Output von deinem Vorverstärker ans oszi wirfst, den preamp mit strom versorgst (aber keine HV anlegst!) und an die kappe tappst mit dem finger. Wenn das am oszi große schwingungen gibt, dann ist der fet noch gut, denn HPGes sind, vorallem ohne spannung, ziemlich mikrophonisch.
4 kV ist schon eine ansage, das muss ein größerer kristall sein... ich schätze mal 30-35%?
Gerne mehr infos zu dem teil ;-)

Viel erfolg beim reparieren und viel spaß dabei jeden einzelnen tantal zu tauschen, denn wenn das mal los gegangen ist wirds auch nichtmehr aufhören 

Lukas

[Janni]

Hallo Lukas und Danke für die Info! Ich hoffe jetzt erstmal, dass der Preamp das ganze überlebt hat. Wenn es sich komisch verhält, dann werde ich es auf die Art testen wie du das geschrieben hast. 

Ich hab auch neue Erkenntnisse. Hab jetzt mal gemessen und festgestellt: Der explodierte Kondensator hat tatsächlich einen kompletten Kurzschluss, war ja zu erwarten. 

Der blaue daneben, den ich auch schon vor Jahren mal ausgetauscht hatte, der hat auch was abgekriegt. Der hat zwar keinen Kurzschluss, aber die Kapazität stimmt überhaupt nicht. Der müsste 68µF haben und der hat nur 25µF. Der dritte in der Reihe scheint ok zu sein, aber den werde ich mit austauschen.

Ich hab leider in unserer Kondensatorsammlung keinen 68µF Kondensator und einen 47µF hab ich nur für 10V, ich brauche aber mindestens für 12V. Werde jetzt also Teile besorgen und dann geht es weiter, so lange muss ich mich jetzt gedulden, es bleibt also spannend. 

Der Poti scheint mir übrigens ok.

Ich hatte eine Sache hier vorhin noch gar nicht erwähnt. Ich habe dieses Kommunikationsmodul tatsächlich zweimal. Das ist das einzige von diesen Einschüben wo ich zwei von habe. Das zweite stammt aber auch aus einer Schrottkiste und ist viele Jahre alt und ich hatte es (glaub ich) nie in Betrieb. Da sind auch noch alle Tantalkondensatoren original. Ich möchte das zur Zeit noch gar nicht ausprobieren, erstens weil das auch schon aus einer Schrottkiste kommt (nicht dass mir das gleich wieder explodiert  ) und zweitens, weil ich daran die originalen Bauteile sehen kann und Vergleichsmessungen machen kann. Das ist also Glück im Unglück. Aber ich kenne den Zustand eben nicht, also bleibt das erstmal der Joker. 

Das mit den Tantalkondensatoren ist echt so nervig. Wie du schon sagst, ich tausche nach und nach einen nach dem anderen aus. 

Hier der, der lauf Aufschrift 68µF haben sollte.
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Wie man sieht hat der aber nur noch 25µF:
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Hab alle drei ausgebaut.
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Hier nochmal der explodierte, der hat einen kompletten Kurzschluss:
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Bin jetzt erstmal unterwegs übers Wochenende und muss ja eh auf Teile warten. Ich werde weiter berichten. 

[Janni]

Ach so. Der Detektor ist ein GR2018. Genau genommen braucht der -4000V. Der ist schon recht dick, hat aber laut Internet "nur" eine Effizienz von 20%.

Irgendwo hab ich noch das genaue Datenblatt, hab ich jetzt gerade auf die schnelle nicht gefunden. Ich weiß nicht genau, wie der qualitativ laut diesen Angaben einzuordnen ist, so eine Expertin bin ich dann auch nicht. Aber die Auflösung ist schon der Hammer. Die Peaks sind zwischen 1 und 2 keV breit. 

[Gigabecquerel]

Spannend, dann ist deiner wohl etwas älteres Baujahr. Mein GR2518 gibt sich schon mit 3.5 kV zufrieden... am ende ist das von Kristall zu kristall unterschiedlich und die können teils sehr launisch sein.

Zum einordnen:
GR = Germanium Coaxial Reverse Electrode = n-type HPGe
20 = 20% relative effizienz ggü einem 3x3" NaI
18 = 1.8 keV FWHM bei 1.33 MeV

Viel erfolg bei der Reparatur!

[exicator]

Hallo Janni,
... wenn Du das Teil nicht wieder hin bekommst, hätte ich ein Austausch AIM 556 (;-).
Grüsse an die HPGe-Fraktion!
Ralf