Гамма спектроскопиялык NaI (Tl) детектору менен көп каналдуу анализатор MCA: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Салам, Хобби Гамма Спектроскопиясына кызыккандардын бардыгына кош келиңиз. Бул кыска макалада мен MCA менен үйдө жасалган DIY гамма-спектроскопиясынын детекторун түзүүнүн жумуш журналы менен бөлүшкүм келет. Бул гид эмес, мен процесстин сүрөттөрү менен гана бөлүшөм.

Мен долбоорду баштаганда, мен жакшы линиялык жана FWHM% чечилиши 8% га жетпеген портативдик батарея менен иштеген аппаратты жасоону чечтим. Бул схема фотомультипликатор түтүк үчүн жогорку чыңалууга ээ, импульс формасын иштетүүчү аналогдук электроникага ээ жана импульстарды эсептөө жана спектрлерди анализдөө үчүн санарип электроникага ээ.

1 -кадам: NaI (Tl) детекторун жасоо

Детектор R9420 Hamamtsu photomultiplier түтүгү жана 30x40mm NaI (Tl) сцинтилляция кристалы менен курулган. Кристалл оптикалык түрдө түтүк фото-катод терезесине кошулган. Түтүк бир нече катмар электр тасмасы менен жабылган, тышкы фотондор фото-катодго кирбеши үчүн. Гамма -нур кристаллга тийгенде, ал PMT түтүкчөсү аркылуу аныкталууга арналган микро жарык жаркылдап чыгарат. Жарыктын жарыгынын интенсивдүүлүгү гамма -нурдун энергиясы жөнүндө маалыматтан турат.

PMT трубасын айдаш үчүн бизге жогорку чыңалуу керек. Мен миниатюраны түздүм жана 5Vдан 1000Vга чейин стабилдештирилди. Гамма -спектроскопия менен иштөөдө сизге жакшы температуранын компенсациясы жана узак мөөнөттүү туруктуулугу менен катуу жөнгө салынган жогорку чыңалуу керек. Заманбап электрондук компоненттер бул дизайнды түзүүгө мүмкүндүк берет.

Айдоочу ошондой эле диноддор үчүн чыңалуу бөлүштүргүчтү жана анод зымына орнотулган заряд сезгич күчөткүчтү камтыйт. Бул чакан дизайн аз ызы -чуу сигналга ээ жана жер илмек качууга жардам берет.

Алюминий түтүк менен үйдүн токардык станогунда жасалган корпус. Мен профессионалдуу CNC эмесмин, баары кол менен жасалат.

Капкактын астына (сүрөттөрдө көрсөтүлгөн эмес) LiPO батареясы, заряддагыч жана LED индикатору бар кошумча кичинекей тактай орнотулган. Кабель туташканда детектор автоматтык түрдө күйөт. Батареяны кубаттоо ошол эле кабель жана 5В адаптер менен жасалышы мүмкүн.

Сиз детектордон типтүү импульстун көлөмү экранын көрө аласыз. Болгону, аны каалаган компьютерге негизделген МКА программасы менен колдонсо болот, мисалы PRA, Theremino же BecqMonitor2011. Бул программа сигналды талдоо үчүн аудио арабаны колдонот.

2 же 3 кечинде мен оптикалык жогорку чыңалуу жана күчөткүч орнотууларын табуу үчүн детекторду жөнгө салууга жумшадым, ал 662keVде абдан жакшы сызыктуу жана ~ 7.30% FWHM% менен аяктайт.

Детекторду текшерүү үчүн мен бекер BecqMonitor2011 колдонуп, 24 бит аудио адаптерин колдондум.

2 -кадам: Портативдүү МКА түзүү

Мен детекторду портативдүү түзмөк катары колдонууну пландап жатканым үчүн, сигналды кармап, CSV форматында uSD арабасына спектрлерди сактай ала турган көп каналдуу анализатор жасадым.

Мен MHH-95A корпусун колдондум жана ушул корпуска туура келген МКАнын ПХБ дизайнын түздүм. МКАда 10-бит ADC 1024 каналдары бар 8-бит PIC18 микропроцессору бар.

128x64 дисплей спектрлердин жарым -жартылай маалыматын гана көрсөтөт. Толук 1024 контейнер маалыматы SD арабасына сакталат жана аны BecqMonitor2011 кийин ачса болот.

MCA электроникасы 2xAA батареялары менен иштейт. Бул программалык камсыздоону көзөмөлдөө үчүн 2 баскычка жана On/Off үчүн бир баскычка ээ.

3 -кадам: Жыйынтыктар

Бүт орнотуу гамма энергиясын 20keV-3000keV диапазонунда аныктай алат, жакшы сызыктуу жана ~ 7.30% FWHM% 662keV.

Биринчи спектрлер Cs-137 log.scale 1 саатты түзөт. Сиз ошондой эле Ка-40ты 1460keVде көрө аласыз

Экинчи спектр-бул 30 мүнөткө созулган Ra-226 антиквардык радий саат

Үчүнчү спектр-бул антикалык радий сааты Ra-226. масштабы 30 мүнөт

Төртүнчү спектрлер чырак мантиясы Th-232 журналы. масштабы 30 мүнөт

Бул макала кийинки курулушуңузга шыктандырат деп үмүттөнөбүз!

4 -кадам: Жыйынтыктар жана наркы

Долбоор арзан эмес. Мен бул долбоордо колдонгон ар бир бөлүктүн так наркынын корутундусуна ээ эмесмин, бирок эң кымбаттары:

1. NaI (Tl) кристалы. Мен бул үлгүнү болжол менен 200 долларга сатып алдым. Бул негизинен кымбат, анткени ал кепилдикке ээ жана ал бүгүнкү күндө өндүрүлгөн. Эски акция кристаллдары менин тажрыйбамда көйгөйлүү.

2. R9420 Photomultiplier Tube. $ 60 Мен колдонгон PMT түтүгү жаңы эмес, бирок ишенимдүү жеткирүүчүдөн жакшы абалда.

3. Корпустун өндүрүшү. Жада калса мен өзүм эле жасайм, бул көп убакытты талап кылат. Мен сатып алган аз өлчөмдөгү материалдар кымбат, мисалы түтүк, алюминий таяк жана пластик сизге жеткирүүнү кошкондо болжол менен 100 долларга бааланат, сиз ошондой эле шаймандарга, кыстармаларга ж.б. иштетүү чыгымдарын кошушуңуз керек.

4. Электроника прототиптештирүү жана ПХБ өндүрүү. Баасы жогору - $$$$, мен бул темага кеткен жалпы сааттарды, күндөрдү жана айларды эсептей албайм. Мен кошумча ebay-ali электрондук компоненттеринин арзандыгынан оолак болууга аракет кылам. МКА микропроцессорунун программалык камсыздоосу мен тарабынан да жазылган. Мен үчүн өтө көп ресурстар жана убакыт талап кылынды, жеке ишкер жана студент катары мен баштапкы файлдарымды бөлүшпөөнү чечтим, анткени бул менин чыгымдарды эч качан жаппайт, кечиресиз. Бирок эгер сиз чыгармачыл болсоңуз жана кызматташууга ачык болсоңуз, мага бизнес кызматташуу боюнча сунуш жаза аласыз.

5. Кабелдер, уячалар, батареялар, материалдар, клейлер, лента ж.б. сыяктуу башка бөлүктөрдүн баасы болжол менен 100 доллар, бул жерде кичинекей нерселердин айырмасы бар …

Жыйынтыктар: Менин оюмча, долбоор сонун аткарууга ээ. Мен тамак-ашты, козу карындарды, мөмөлөрдү анализдей алам, жамгыр суусунан радондун кыздарын таба алам, 20кэВ-3000кВ гамма энергиясынын диапазонунда радиоактивдүү изотоптор үчүн бетон материалдарды же минералдарды текшере алам. DIY проектиси катары кымбат болсо да, аны профессионалдуу лабораториялык гамма -спектрометрлер менен салыштырсаңыз дагы деле абдан арзан. Эң кеңири таралган жана коркунучтуу гамма изотоптору түзмөк аркылуу оңой эле аныкталат.