MCA Analyzer Multi Channel me Gama Spectroscopy NaI (Tl) Detektor: 5 Hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:25

Pershendetje, Mirë se vini në të gjithë ata që janë të interesuar në hobi Spectroscopy Gamma. Në këtë artikull të shkurtër unë thjesht dua të ndaj procesin tim të regjistrimit të punës për krijimin e detektorit të spektroskopisë gama të bërë në shtëpi me MCA. Nuk është një udhëzues, unë ndaj vetëm fotot e procesit.

Kur fillova projektin, vendosa të bëj pajisje portative të operuara me bateri me linearitet të mirë dhe rezolucion FWHM% më pak se 8%. Qarku evoluon tension të lartë për një tub fotomultiplikues, ka elektronikë analoge për të përpunuar formën e pulsit dhe ka elektronikë dixhitale për të numëruar pulset dhe për të analizuar spektrat.

Hapi 1: Krijimi i detektorit NaI (Tl)

Detektori i ndërtuar me tub fotomultiplikues R9420 Hamamtsu dhe kristal sintilimi NaI (Tl) 30x40mm. Kristali është i lidhur optikisht me dritaren e tubit të fotododës. Tubi është i mbuluar me disa shtresa të shiritit elektrik për të parandaluar hyrjen e fotoneve të jashtme të dritës në fotododë. Kur një rreze gama godet kristalin, ajo prodhon një ndezje mikro të lehta që synohet të zbulohet nga tubi PMT. Intensiteti i ndezjes së dritës përbëhet nga informacione në lidhje me energjinë e rrezeve gama.

Për të drejtuar tubin PMT na duhet tension i lartë. Unë krijova konvertues miniaturë dhe të stabilizuar të rritjes 5V në 1000V. Kur merreni me spektroskopinë gama, keni nevojë për tension të lartë të rregulluar në mënyrë rigoroze me kompensim të mirë të temperaturës dhe stabilitet afatgjatë. Komponentët elektronikë modernë lejojnë krijimin e këtij dizajni.

Drejtuesi gjithashtu përfshin ndarësin e tensionit për dinodat dhe përforcuesin e ndjeshëm ndaj ngarkesës së përpunimit të impulsit të instaluar drejtpërdrejt në tela anodë. Ky dizajn kompakt ka sinjal të ulët të zhurmës dhe ndihmon në shmangien e sytheve të tokës.

Rrethimi i bërë me tub alumini në makinën e torno në shtëpi. Unë nuk jam CNC profesionale, gjithçka bëhet me punë manuale.

Nën mbulesën (nuk tregohet në foto) kam instaluar një tabelë të vogël shtesë me bateri LiPO, ngarkues dhe tregues LED. Detektori ndizet automatikisht kur kablloja është e lidhur. Ngarkimi i baterisë mund të bëhet me kabllo të njëjtë dhe çdo përshtatës 5V.

Ju mund të shihni ekranin tipik të fushës së impulsit nga detektori. Siç është, mund të përdoret me çdo softuer MCA të bazuar në kompjuter, për shembull PRA, Theremino ose BecqMonitor2011. Ky softuer përdor karrocë audio për të analizuar sinjalin.

Pas 2 ose 3 mbrëmjesh kalova në rregullimet e detektorit për të gjetur cilësimet optimale të tensionit të lartë dhe përforcuesit përfundon me linearitet mjaft të mirë dhe ~ 7.30% FWHM% në 662keV

Për testin e detektorit kam përdorur programin falas BecqMonitor2011 me përshtatës audio 24bit.

Hapi 2: Bërja e MCA Portative

Për shkak se kam planifikuar të përdor detektorin tim si një pajisje portative, bëra Analizues me shumë kanale që mund të kapë sinjal dhe të ruajë spektra në karrocën uSD në formatin CSV.

Kam përdorur rrethimin MHH-95A dhe kam krijuar modelin PCB të MCA-së time që i përshtatet kësaj rrethimi. MCA ka mikroprocesor 8-bit PIC18 me 10-bit ADC 1024 kanale.

Ekrani 128x64 tregon vetëm informacion të pjesshëm të spektrave. Të dhënat e plota 1024 kazanë ruhen në karrocën SD dhe mund të hapen më vonë nga BecqMonitor2011.

Elektronika MCA mundësuar nga bateri 2xAA. Ka 2 butona për të kontrolluar softuerin dhe një buton për On/Off.

Hapi 3: Rezultatet

I gjithë konfigurimi mund të zbulojë energjinë gama në rangun 20keV-3000keV, ka linearitet të mirë dhe ~ 7.30% FWHM% në 662keV.

Spektrat e parë janë 1 orë të shkallës Cs-137 log.scale. Ju gjithashtu mund të shihni Ka-40 në 1460keV

Spektrat e dytë janë orët antike të radiumit Ra-226 në shkallë lineare 30 minuta

Spektrat e treta janë orët antike të radiumit Ra-226 log. shkallë 30 minuta

Spektrat e katërt janë manteli i fenerit thoriated Th-232 log. shkallë 30 minuta

Shpresoj se ky artikull mund të sjellë frymëzim për ndërtimin tuaj të ardhshëm!

Hapi 4: Përfundimet dhe kostoja

Projekti NUK është i lirë. Unë nuk kam përmbledhje të saktë të kostos për secilën pjesë që kam përdorur në këtë projekt, por më të shtrenjtat janë:

1. Kristal NaI (Tl). Bleva këtë mostër të re për rreth 200 dollarë. Expensiveshtë e shtrenjtë kryesisht sepse ka rezolucion të garantuar dhe është prodhuar në ditët e sotme. Kristalet e vjetra të aksioneve janë problematike në përvojën time.

2. Tub fotomultiplikues R9420. 60 dollarë Tubi PMT që kam përdorur nuk është i ri, por në gjendje të mirë nga furnizuesi i besuar.

3. Prodhimi i rrethimit. Edhe unë e bëj vetë, ka kushtuar dhe ka nevojë për shumë kohë. Materialet në sasi të vogla që blej janë të shtrenjta, për shembull tubi, shufra alumini dhe plastika mund t'ju kushtojnë rreth 100 dollarë përfshirë transportin, gjithashtu duhet të shtoni kostot e përpunimit të veglave, futjeve etj.

4. Prototipizimi elektronik dhe prodhimi i PCB. Kostoja është e lartë - $ $ $, unë as nuk mund të numëroj orët, ditët dhe muajt e përgjithshëm që kam shpenzuar për këtë temë. Unë gjithashtu përpiqem të shmang komponentët elektronikë me kosto të ulët ebay-ali. Softueri i mikroprocesorit MCA i shkruar edhe nga unë. M’u deshën shumë burime dhe kohë, si një krijues dhe student i vetëpunësuar, unë zgjedh të mos i ndaj dosjet e mia burimore sepse nuk do të mbulojë kurrë kostot e mia vërtet, më falni. Por nëse jeni krijues dhe të hapur për bashkëpunim, mund të më shkruani një propozim për bashkëpunim biznesi.

5. Të gjitha pjesët e tjera përreth si kabllot, prizat, bateritë, materialet, ngjitësit, kasetat etj janë rreth 100 dollarë, gjërat e vogla bëjnë dallim këtu…

Përfundimet: Sipas mendimit tim projekti ka performancë të madhe. Unë mund të analizoj ushqimin, kërpudhat, manaferrat, të gjej vajza radoni në ujin e shiut, të testoj materiale betoni ose minerale për izotopet radioaktive në rangun e energjisë gama 20keV-3000keV. Edhe me kosto të lartë si një projekt DIY, është akoma shumë i lirë nëse e krahasoni me spektrometrat gama të klasës laboratorike profesionale. Izotopet më të zakonshëm dhe të rrezikshëm gama mund të zbulohen lehtësisht nga pajisja.