Detektor i rrezatimit portativ: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Ky është një mësim për të hartuar, ndërtuar dhe testuar Detektorin tuaj të Rrezatimit të fotododës Silicon, të përshtatshëm për gamën e zbulimit 5keV-10MeV për të përcaktuar sasinë e saktë të rrezeve gama të energjisë së ulët që vijnë nga burimet radioaktive! Kushtojini vëmendje nëse nuk doni të bëheni një mumje radioaktive: nuk është e sigurt të jeni pranë burimeve të rrezatimit të lartë dhe kjo pajisje NUK duhet të përdoret si një mënyrë e besueshme për zbulimin e rrezatimit potencialisht të dëmshëm.

Le të fillojmë me një shkencë të vogël mbi detektorin para se të kalojmë në ndërtimin e tij. Më sipër është një video e mrekullueshme nga Veritasium që shpjegon se çfarë është rrezatimi dhe nga vjen.

Hapi 1: Së pari, shumë Fizikë

(Legjenda e figurës: Rrezatimi jonizues formon çifte elektroni-vrima në rajonin e brendshëm duke rezultuar në një impuls ngarkimi.)

Dhomat e shkëndijave, detektorët e tubave Geiger dhe Foto-shumëzues… të gjitha këto lloje të detektorëve janë ose të rëndë, të shtrenjtë ose përdorin tensione të larta për të funksionuar. Ekzistojnë disa lloje tubash Geiger miqësorë për prodhuesit, të tilla si https://www.sparkfun.com/products/retired/11345 & https://www.adafruit.com/product/483. Metoda të tjera për zbulimin e rrezatimit janë detektorë në gjendje të ngurtë (p.sh. detektorë Germanium). Sidoqoftë, këto janë të shtrenjta për t'u prodhuar dhe kërkojnë pajisje të specializuara (mendoni ftohjen e lëngshme të azotit!). Përkundrazi, detektorët me gjendje të ngurtë janë shumë kosto-efektive. Ato përdoren gjerësisht dhe luajnë një rol thelbësor në fizikën e grimcave me energji të lartë, fizikën mjekësore dhe astrofizikën.

Këtu, ne ndërtojmë një detektor portativ të rrezatimit në gjendje të ngurtë i aftë për të përcaktuar dhe përcaktuar me saktësi rrezet gama të energjisë së ulët që vijnë nga burimet radioaktive. Pajisja përbëhet nga një sërë diodash të silikonit PiN të njëanshëm të anshëm të sipërfaqes së madhe, të cilat dalin nga një përforcues paraprak i ngarkimit, një përforcues diferencues, një diskriminues dhe një krahasues. Dalja e të gjitha fazave të njëpasnjëshme shndërrohet në sinjale dixhitale për analiza. Ne do të fillojmë duke përshkruar parimet e detektorëve të grimcave të silikonit, diodat PiN, paragjykimin e kundërt dhe parametrat e tjerë të lidhur. Më pas do të shpjegojmë hetimet e ndryshme që janë kryer dhe zgjedhjet e bëra. Në fund, ne do të prezantojmë prototipin përfundimtar dhe testimin.

Detektorët SolidState

Në shumë aplikime për zbulimin e rrezatimit, përdorimi i një mjeti të zbulimit të ngurtë është një avantazh i rëndësishëm (i quajtur ndryshe detektorë diodë gjysmëpërçues ose detektorë të gjendjes së ngurtë). Diodat silikoni janë detektorët e zgjedhur për një numër të madh aplikimesh, veçanërisht kur përfshihen grimca të rënda të ngarkuara. Nëse matja e energjisë nuk kërkohet, karakteristikat e shkëlqyera të kohës të detektorëve të diodave të silikonit lejojnë një numërim dhe përcjellje të saktë të grimcave të ngarkuara.

Për matjen e elektroneve me energji të lartë ose rrezet gama, dimensionet e detektorit mund të mbahen shumë më të vogla se alternativat. Përdorimi i materialeve gjysmëpërçuese si detektorë rrezatimi gjithashtu rezulton në një numër më të madh të bartësve për një ngjarje të caktuar rrezatimi, dhe për këtë arsye një kufi statistikor më të ulët në zgjidhjen e energjisë sesa është e mundur me llojet e tjera të detektorëve. Rrjedhimisht, zgjidhja më e mirë e energjisë e arritshme sot realizohet përmes përdorimit të detektorëve të tillë.

Transportuesit themelorë të informacionit janë çifte elektroni-vrima të krijuara përgjatë shtegut të marrë nga grimca e ngarkuar përmes detektorit (shih figurën më lart). Duke mbledhur këto çifte elektroni-vrima, të matura si ngarkesa në elektrodat e sensorit, formohet sinjali i zbulimit dhe vazhdon në fazat e amplifikimit dhe diskriminimit. Karakteristikat shtesë të dëshirueshme të detektorëve në gjendje të ngurtë janë një madhësi kompakte, karakteristika relativisht e shpejtë e kohës dhe një trashësi efektive (*). Ashtu si me çdo detektor, ka të meta, duke përfshirë kufizimin në madhësi të vogla dhe mundësinë relativisht që këto pajisje të pësojnë degradim të performancës nga dëmtimet e shkaktuara nga rrezatimi.

(*: Sensorët e hollë minimizojnë shpërndarjet e shumta, ndërsa sensorët më të trashë gjenerojnë më shumë ngarkesa kur një grimcë përshkon substratin.)

Diodat P − i − N:

Çdo lloj detektori rrezatimi prodhon një dalje karakteristike pas ndërveprimit me rrezatimin. Ndërveprimet e grimcave me materien dallohen nga tre efekte:

1. efekti fotoelektrik
2. Shpërndarja e Komptonit
3. Prodhimi në çift.

Parimi themelor i një detektori silik të rrafshët është përdorimi i një kryqëzimi PN në të cilin grimcat ndërveprojnë përmes këtyre tre fenomeneve. Sensori më i thjeshtë i silikonit planar përbëhet nga një substrat i dopeduar me P dhe një implant N në njërën anë. Çiftet elektroni-vrima krijohen përgjatë një trajektore grimcash. Në zonën e kryqëzimit PN, ekziston një rajon pa transportues falas, i quajtur zona e shterimit. Çiftet elektroni-vrima të krijuara në këtë rajon ndahen nga një fushë elektrike përreth. Prandaj, bartësit e ngarkesës mund të maten në anën N ose P të materialit të silikonit. Duke aplikuar një tension të njëanshëm të kundërt në diodën e kryqëzimit PN, zona e varfëruar rritet dhe mund të mbulojë substratin e plotë të sensorit. Ju mund të lexoni më shumë për këtë këtu: Artikulli i Wikipedia i lidhjes Pin.

Një diodë PiN ka një rajon të brendshëm i, midis kryqëzimeve P dhe N, të përmbytur me bartës të ngarkesës nga rajonet P dhe N. Ky rajon i gjerë i brendshëm gjithashtu do të thotë që dioda ka një kapacitet të ulët kur është i njëanshëm. Në një diodë PiN, rajoni i shterimit ekziston pothuajse plotësisht brenda rajonit të brendshëm. Ky rajon i shterimit është shumë më i madh sesa me një diodë të rregullt PN. Kjo rrit vëllimin ku çiftet elektroni-vrima mund të gjenerohen nga një foton incident. Nëse një fushë elektrike zbatohet në materialin gjysmëpërçues, si elektronet ashtu edhe vrimat i nënshtrohen një migrimi. Dioda PiN është e njëanshme e kundërt në mënyrë që e gjithë shtresa i të jetë e varfëruar nga transportuesit e lirë. Ky paragjykim i kundërt krijon një fushë elektrike përtej shtresës i në mënyrë që elektronet të fshihen në shtresën P dhe vrimat, në shtresën N (*4).

Rrjedha e transportuesve në përgjigje të një pulsi rrezatimi përbën pulsin e matur aktual. Për të maksimizuar këtë rrymë, i-rajoni duhet të jetë sa më i madh që të jetë e mundur. Karakteristikat e kryqëzimit janë të tilla që ai përçon shumë pak rrymë kur është i njëanshëm në drejtim të kundërt. Ana P e kryqëzimit bëhet negative në lidhje me anën N, dhe ndryshimi i potencialit natyror nga njëra anë e kryqëzimit në anën tjetër rritet. Në këto rrethana, janë transportuesit e pakicës të cilët tërhiqen përtej kryqëzimit dhe, për shkak se përqendrimi i tyre është relativisht i ulët, rryma e kundërt nëpër diodë është mjaft e vogël. Kur një paragjykim i kundërt zbatohet në kryqëzim, pothuajse i gjithë tensioni i aplikuar shfaqet në të gjithë rajonin e shterimit, sepse rezistenca e tij është shumë më e lartë se ajo e materialit normal të tipit N ose P. Në të vërtetë, paragjykimi i kundërt thekson ndryshimin e mundshëm përgjatë kryqëzimit. Trashësia e rajonit të shterimit është gjithashtu e rritur, duke zgjeruar vëllimin mbi të cilin mblidhen transportuesit e ngarkesave të prodhuara nga rrezatimi. Pasi fusha elektrike është mjaft e lartë, grumbullimi i ngarkesës bëhet i plotë dhe lartësia e pulsit nuk ndryshon më me rritjen e mëtejshme të tensionit të paragjykimit të detektorit.

(*1: Elektronet në gjendjen e lidhur të një atomi rrëzohen nga fotonet kur energjia e grimcave të incidentit është më e lartë se energjia lidhëse; *2: Ndërveprimi që përfshin shpërndarjen e një grimce nga një elektron i lirë ose i lidhur lirshëm, dhe transferimin e një pjese të energjisë në elektron.; *3: Prodhimi i një grimce elementare dhe anti-grimcës së saj. drejtim si fushë elektrike.)

Hapi 2: Eksplorimi

Ky është versioni prototip i "detektorit" që kemi ndërtuar, korrigjuar dhe testuar. It'sshtë një matricë e përbërë nga sensorë të shumtë për të pasur një sensor rrezatimi të stilit "CCD". Siç u përmend më parë, të gjithë gjysmëpërçuesit e silikonit janë të ndjeshëm ndaj rrezatimit. Në varësi të asaj se sa e saktë është, dhe sensorët e përdorur mund të merrni një ide të përafërt të nivelit të energjisë së grimcës që shkaktoi një goditje.

Ne kemi përdorur dioda të pambrojtura të destinuara tashmë për të ndjerë, të cilat kur anojnë anash (dhe e mbrojnë atë nga drita e dukshme), mund të regjistrojnë goditje nga rrezatimi Beta dhe Gamma duke përforcuar sinjalet e vogla dhe duke lexuar të dhënat e daljes me një mikrokontrollues. Rrezatimi alfa, megjithatë, rrallë mund të zbulohet sepse nuk mund të depërtojë as në pëlhurë të hollë ose në mbrojtje polimer. Bashkangjitur është një video e mrekullueshme nga Veritasium, e cila shpjegon llojet e ndryshme të rrezatimit (Alpha, Beta & Gamma).

Përsëritjet fillestare të projektimit përdorën një sensor të ndryshëm (një fotodiodë BPW-34; një sensor i famshëm nëse kërkoni në Google). Ekzistojnë madje edhe disa udhëzues të lidhur që e përdorin atë për qëllimin e zbulimit të rrezatimit siç është ky i shkëlqyeshëm: https://www.instructables.com/id/Pocket-Photodiode-Geiger-Counter/. Sidoqoftë, për shkak se kishte disa defekte dhe nuk funksiononte në mënyrë optimale, ne vendosëm të lëmë detajet e këtij prototipi nga kjo Instructables për të shmangur Krijuesit që ndërtojnë një detektor plot të meta. Sidoqoftë, ne i bashkangjitëm skedarët e projektimit dhe skematik në rast se dikush është i interesuar.

Hapi 3: Dizajni

(Legjendat e imazhit: (1) Bllok diagrama e detektorit: nga krijimi i sinjalit deri në marrjen e të dhënave., (2) Specifikimet e fotodiodës X100-7: 100mm^2 zonë aktive, zonë e varfëruar 0.9mm, shtresë bllokimi të dritës, rrymë të ulët të errët… Siç tregohet në grafikun e probabilitetit të absorbimit, diodat PiN thithin me lehtësi energjinë e rrezeve gama, (3) Shënim aplikimi i prodhuesit i cili konfirmoi konceptin e projektimit dhe ndihmoi në zgjedhjen e vlerave fillestare të komponentit.

Ne u vendosëm për një sensor të zonës më të madhe, domethënë, X100−7 nga First Sensor. Për qëllime testimi dhe modulariteti, ne projektuam tre pjesë të ndryshme, të grumbulluara njëra mbi tjetrën: Sensorë dhe amplifikim (përforcues me ngarkesë të ulët të zhurmës + përforcues për formimin e pulsit), Diskriminues dhe krahasues, rregullim DC/DC dhe DAQ (Arduino për marrjen e të dhënave). Çdo fazë u mblodh, u vërtetua dhe u testua veçmas siç do ta shihni në hapin tjetër.

Një avantazh kryesor i detektorëve gjysmëpërçues është energjia e vogël e jonizimit (E), e pavarur nga energjia dhe lloji i rrezatimit të goditur. Ky thjeshtim ju lejon të llogaritni një numër çiftesh elektroni-vrima për sa i përket energjisë së rrezatimit të incidentit, me kusht që grimca të ndalet plotësisht brenda vëllimit aktiv të detektorit. Për silikonin në 23C (*) kemi E ~ 3.6eV. Duke supozuar se e gjithë energjia është e depozituar dhe duke përdorur energjinë e jonizimit mund të llogarisim numrin e elektroneve të prodhuara nga një burim i caktuar. Për shembull, një rreze 60keVgamma nga një burim Americium − 241 do të rezultonte në një ngarkesë të depozituar prej 0.045 fC/keV. Siç tregohet në specifikimet e specifikimeve të diodës, mbi një tension të njëanshëm prej afërsisht ~ 15V, rajoni i shterimit mund të përafrohet si konstant. Kjo vendos gamën e synuar për tensionin tonë të njëanshëm në 12−15V. (*: E rritet me uljen e temperaturës.)

Funksionaliteti i moduleve të ndryshme të detektorit, përbërësit e tyre dhe llogaritjet shoqëruese. Kur vlerësoni detektorin, ndjeshmëria (*1) ishte vendimtare. Kërkohet një para-përforcues i ngarkesës jashtëzakonisht të ndjeshëm sepse një rreze gama incidente mund të gjenerojë vetëm disa mijëra elektrone në rajonin e shterimit të gjysmëpërçuesit. Për shkak se ne amplifikojmë një impuls të vogël aktual, vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet përzgjedhjes së përbërësve, mbrojtjes së kujdesshme dhe paraqitjes së bordit të qarkut.

(*1: Energjia minimale që do të depozitohet në detektor për të prodhuar një sinjal të veçantë, dhe raporti sinjal-zhurmë.)

Për të zgjedhur siç duhet vlerat e komponentit, unë së pari përmbledh kërkesat, specifikimet e dëshiruara dhe kufizimet:

Sensorë:

• Gama e madhe e mundshme e zbulimit, 1keV-1MeV
• Kapacitet i ulët për të minimizuar zhurmën, 20pF-50pF
• Rryma e papërfillshme e rrjedhjes nën njëanshmëri të kundërt.

Përforcimi dhe Diskriminimi:

• Ngarkoni para-përforcues të ndjeshëm
• Diferencues për formimin e pulsit
• Krahasues për pulsin e sinjalit kur është mbi pragun e caktuar
• Krahasues për daljen e zhurmës kur është brenda intervalit të pragut
• Krahasues për rastësitë e kanaleve
• Pragu i përgjithshëm për filtrimin e ngjarjeve.

Dixhital dhe mikrokontrollues:

• Konvertues të shpejtë analog-dixhital
• Të dhënat dalëse për përpunim dhe ndërfaqen e përdoruesit.

Fuqia dhe filtrimi:

• Rregullatorët e tensionit për të gjitha fazat
• Furnizimi me Tension të Lartë për të gjeneruar fuqi paragjykuese
• Filtrim i duhur i të gjithë shpërndarjes së energjisë.

Zgjodha përbërësit e mëposhtëm:

• Konvertuesi DC Boost: LM 2733
• Përforcuesit e ngarkimit: AD743
• Op-Amperë të tjerë: LM393 & LM741
• DAQ/Leximi: Arduino Nano.

Specifikimet shtesë të imponuara përfshijnë:

• Shkalla e funksionimit:> 250 kHz (84 kanale), 50 kHz (rastësi)
• Rezolucioni: 10bit ADC
• Shkalla e mostrës: 5kHz (8 kanale)
• Tensionet: 5V Arduino, 9V op-amps, asing 12V Paragjykim.

Rregullimi dhe rendi i përgjithshëm i përbërësve të mësipërm janë paraqitur në figurën e diagramit të bllokut. Ne i bëmë llogaritjet me vlerat përbërëse të përdorura gjatë fazës së testimit (shiko imazhin e tretë). (*: Disa vlera përbërëse nuk janë të njëjta me ato të planifikuara fillimisht dhe as të njëjtat me ato që janë aktualisht në fuqi; megjithatë këto llogaritje sigurojnë një kornizë udhëzuese.)

Hapi 4: Qarqet

(Legjendat e figurës: (1) Skema e përgjithshme e fazave 1-3 të një kanali të vetëm, duke përfshirë bazën e diodës dhe ndarësit e tensionit që ofrojnë referenca për secilën fazë, nën-seksionet e qarkut.)

Le të shpjegojmë tani "rrjedhën" e sinjalit të zbulimit të njërit prej katër kanaleve nga krijimi i tij në marrjen dixhitale.

Faza 1

Sinjali i vetëm i interesit buron nga fotodiodat. Këta sensorë janë të njëanshëm. Furnizimi i paragjykimit është një 12V i qëndrueshëm i cili kalon përmes një filtri me kalim të ulët për të eleminuar çdo zhurmë të padëshiruar më të madhe se 1 Hz. Me jonizimin e rajonit të shterimit, krijohet një impuls ngarkimi në kunjat e diodës. Ky sinjal merret nga faza jonë e parë e amplifikimit: përforcuesi i ngarkesës. Një përforcues ngarkimi mund të bëhet me çdo përforcues operacional, por specifikimi i ulët i zhurmës është shumë i rëndësishëm.

Faza 2

Qëllimi i kësaj faze është të shndërrojë pulsin e ngarkesës të zbuluar në hyrjen përmbysëse, në një tension DC në daljen e op-amp. Hyrja jo-përmbysëse filtrohet dhe vendoset në një ndarës të tensionit në një nivel të njohur dhe të zgjedhur. Kjo fazë e parë është e vështirë të akordohet, por pas testeve të shumta u vendosëm për një kondensator reagimi prej 2 [pF], dhe një rezistencë kthyese prej 44 [MOhm], duke rezultuar në një impuls prej 2 [pF] × 44 [MOhm] = 88 [μs]. Një përforcues filtri aktiv i brezit përmbysës, i cili vepron si një diferencues, ndjek përforcuesin e ngarkesës. Kjo fazë filtron dhe konverton nivelin e konvertuar DC, duke dalë nga faza e mëparshme në një impuls me një fitim prej 100. Sinjali i detektorit të papërpunuar hetohet në daljen e kësaj faze.

Faza 3

Tjetra në linjë janë kanalet e sinjalit dhe zhurmës. Këto dy dalje shkojnë drejtpërdrejt në DAQ si dhe në PCB -në e dytë analoge. Të dy funksionojnë si krahasues të op-amps. Dallimi i vetëm midis të dyve është se kanali i zhurmës ka një tension më të ulët në hyrjen e tij jo-përmbysëse sesa kanali i sinjalit, dhe kanali i sinjalit gjithashtu filtrohet për të hequr frekuencat mbi pulsin e daljes së pritur nga faza e dytë e amplifikimit. Një op-amp LM741 vepron si një krahasues kundër një pragu të ndryshueshëm për të diskriminuar kanalin e sinjalit, duke bërë të mundur që detektori të dërgojë vetëm ngjarje të zgjedhura në ADC/MCU. Një rezistencë e ndryshueshme në hyrjen jo-përmbysëse vendos nivelin e shkaktimit. Në këtë fazë (numëruesi i rastësisë), sinjalet nga secili kanal furnizohen me një op-amp që vepron si një qark përmbledhës. Thshtë vendosur një prag fiks që përkon me dy kanale aktive. Op-amp daljet janë të larta nëse dy, ose më shumë, fotodioda regjistrojnë një goditje njëkohësisht.

Shënim: Ne bëmë një gabim thelbësor duke vendosur konvertuesin DC/DC të fuqisë paragjykuese pranë op-amperave të ndjeshëm ndaj ngarkesës në PCB amplifikuese. Ndoshta ne do ta rregullojmë këtë në një version të mëvonshëm.

Hapi 5: Kuvendi

Saldim, shumë saldim … Sepse sensori i zgjedhur për detektorin përfundimtar ekziston vetëm si një komponent i gjurmës SMT, na është dashur të hartojmë PCB (2 shtresa). Prandaj, të gjitha qarqet e lidhura u migruan gjithashtu në pllakat e PCB -së sesa në dërrasën e bukës. Të gjithë përbërësit analogë u vendosën në dy PCB të veçantë, dhe përbërësit dixhitalë në një tjetër për të shmangur ndërhyrjet e zhurmës. Këto ishin PCB -të e para që kemi bërë, kështu që na u desh të merrnim ndihmë për paraqitjen në Eagle. PCB -ja më e rëndësishme është ajo e sensorëve dhe amplifikimit. Me një oshiloskop që monitoron daljet në pikat e testimit detektori mund të funksionojë vetëm me këtë tabelë (anashkalimi DAQ). Kam gjetur dhe rregulluar gabimet e mia; këto përfshinin gjurmë të gabuara të komponentëve, të cilat rezultuan që op-ampët tanë me zhurmë të ulët të përgjoheshin me tela, dhe komponentët e fundit të jetës që u zëvendësuan me alternativa. Për më tepër, dy filtra iu shtuan modelit për të shtypur luhatjet e ziles.

Hapi 6: Mbyllja

Qëllimi i shtresës së printuar 3D, fleta e plumbit dhe shkuma është për: qëllime montimi, izolimi termik, sigurimi i një mburoje të zhurmës, dhe bllokimi i dritës së ambientit, dhe me sa duket për të mbrojtur pajisjet elektronike. Dosjet STL të printimit 3D janë bashkangjitur.

Hapi 7: Leximi i Arduino

Pjesa e lexuar (ADC/DAQ) e detektorit përbëhet nga një Arduino Mini (kodi i bashkangjitur). Ky mikrokontrollues monitoron daljet e katër detektorëve dhe fuqinë e furnizimit të mëvonshme (cilësia e fuqisë së pistës), pastaj nxjerr të gjitha të dhënat në daljen serike (USB) për analiza ose regjistrime të mëtejshme.

Një aplikacion desktop i përpunimit u zhvillua (bashkangjitur) për të vizatuar të gjitha të dhënat hyrëse.

Hapi 8: Testimi

(Legjendat e figurës: (1) Pulsi rezultues i një burimi 60Co (t ~ 760ms) raport sinjal-zhurmë ~ 3: 1., (2) Injeksion ekuivalent me ngarkesën e depozituar nga një burim energjie ~ 2 MeV., ((3) Injeksion ekuivalent me ngarkesën e depozituar nga një burim 60Co (~ 1.2 MeV)).

Injeksioni i ngarkimit u bë me një gjenerator pulsi të lidhur me një kondensator (1pF) në bllokun e sensorit dhe përfundoi në tokë përmes një rezistence 50Ohm. Këto procedura më mundësuan të testoj qarqet e mia, të rregulloj mirë vlerat e komponentit dhe të simuloj përgjigjet e fotodiodeve kur ekspozohem ndaj një burimi aktiv. Ne vendosëm një burim Americium − 241 (60 KeV) dhe një burim Hekuri − 55 (5.9 KeV) përpara dy fotodiodave aktive, dhe asnjë kanal nuk pa një sinjal dallues. Ne u verifikuam përmes injeksioneve të pulsit dhe arritëm në përfundimin se pulsimet nga këto burime ishin nën pragun e vëzhgueshëm për shkak të niveleve të zhurmës. Sidoqoftë, Ne ishim ende në gjendje të shihnim goditje nga një burim 60Co (1.33 MeV). Faktori kryesor kufizues gjatë testeve ishte zhurma e konsiderueshme. Kishte shumë burime zhurme dhe pak shpjegime se çfarë po i gjeneronte ato. Ne zbuluam se një nga burimet më domethënëse dhe të dëmshme ishte prania e zhurmës para fazës së parë të amplifikimit. Për shkak të fitimit të madh, kjo zhurmë u përforcua pothuajse njëqindfish! Ndoshta kontribuoi edhe filtrimi i pahijshëm i fuqisë dhe zhurma e Johnson e ri-injektuar në sythe reagimi të fazave të amplifikatorit (kjo do të shpjegonte raportin e ulët të sinjalit ndaj zhurmës). Ne nuk kemi hetuar varësinë e zhurmës me paragjykim, por mund ta shikojmë atë më tej në të ardhmen.

Hapi 9: Fotografia më e madhe

Shikoni videon nga Veritasium për vendet më radioaktive në tokë!

Nëse e keni arritur deri këtu dhe keni ndjekur hapat, atëherë urime! Ju keni ndërtuar një aparat për aplikimet e botës reale si LHC! Ndoshta ju duhet të merrni parasysh një ndryshim të karrierës dhe të hyni në fushën e fizikës bërthamore:) Në aspektin më teknik, ju keni ndërtuar një detektor rrezatimi në gjendje të ngurtë i përbërë nga një matricë e fotodiodave dhe qarqeve të lidhura për të lokalizuar dhe diskriminuar ngjarjet. Detektori përbëhet nga faza të shumta amplifikimi që shndërrojnë pulset e vogla të ngarkesës në tensione të vëzhgueshme, pastaj i diskriminojnë dhe i krahasojnë ato. Një krahasues, midis kanaleve, gjithashtu siguron informacion në lidhje me shpërndarjen hapësinore të ngjarjeve të zbuluara. Ju gjithashtu përfshini përdorimin e një mikro-kontrolluesi Arduino dhe një softuer thelbësor për mbledhjen dhe analizën e të dhënave.

Hapi 10: Referencat

Përveç PDF -ve të mrekullueshme të bashkangjitura, këtu janë disa burime informative të lidhura:

- F. A. Smith, A Primer in Applied Radiation Physics, World Scientific, River Edge, NJ, 2000.

- Sensori i Parë, Sensori i Parë PIN PD Data Sheet Pjesa Përshkrimi i Pjesës X100-7 SMD, Web. mouser.com/catalog/specsheets/x100-7-smd-501401-prelim.pdf

- Horowitz, Paul and Hill, Winfield, Arti i Elektronikës. Shtypi i Universitetit të Kembrixhit, 1989.

- C. Thiel, Një hyrje në detektorët e rrezatimit gjysmëpërçues, Ueb. fizikë.montana.edu/students/thiel/docs/detector.pdf

- Lyndon Evans, Përplasësi i madh i Hadroneve: një mrekulli e teknologjisë, Ed. EPFL Press, 2009.