მრავალარხიანი ანალიზატორი MCA გამა სპექტროსკოპიით NaI (Tl) დეტექტორით: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

გამარჯობა, მოგესალმებით ყველას, ვინც დაინტერესებულია ჰობის გამა სპექტროსკოპიით. ამ მოკლე სტატიაში მე უბრალოდ მინდა გაგიზიაროთ ჩემი ხელნაკეთი ხელნაკეთი გამა სპექტროსკოპიის დეტექტორის შექმნის პროცესი MCA– სთან. ეს არ არის სახელმძღვანელო, მე ვიზიარებ მხოლოდ პროცესის ფოტოებს.

როდესაც დავიწყე პროექტი, მე გადავწყვიტე, გამეკეთებინა პორტატული ბატარეაზე მომუშავე მოწყობილობა კარგი ხაზოვანი და FWHM% გარჩევადობით 8% -ზე ნაკლები. მიკროსქემა ავითარებს მაღალ ძაბვას ფოტო გამრავლების მილისთვის, მას აქვს ანალოგური ელექტრონიკა პულსის ფორმის დასამუშავებლად და აქვს ციფრული ელექტრონიკა პულსის დასათვლელად და სპექტრის გასაანალიზებლად.

ნაბიჯი 1: NaI (Tl) დეტექტორის დამზადება

დეტექტორი აგებულია R9420 ჰამამცუს ფოტომრავლებით მილით და 30x40 მმ NaI (Tl) სკინტილაციის ბროლით. ბროლი ოპტიკურად არის მიბმული მილის ფოტოკათოდის ფანჯარასთან. მილები დაფარულია ელექტრული ლენტის რამდენიმე ფენით, რათა თავიდან იქნას აცილებული გარე სინათლის ფოტონები ფოტო-კათოდში. როდესაც გამა სხივი მოხვდება კრისტალში, ის წარმოქმნის მიკრო სინათლის ციმციმს, რომლის ამოცნობაც PMT მილის საშუალებით იგეგმებოდა. სინათლის ციმციმის ინტენსივობა შეიცავს ინფორმაციას გამა სხივის ენერგიის შესახებ.

PMT მილის მართვისთვის ჩვენ გვჭირდება მაღალი ძაბვა. შევქმენი მინიატურული და სტაბილიზირებული 5V– დან 1000V– მდე გადამყვანი. გამა სპექტროსკოპიასთან მუშაობისას საჭიროა მკაცრად რეგულირებადი მაღალი ძაბვა კარგი ტემპერატურის კომპენსაციით და გრძელვადიანი სტაბილურობით. თანამედროვე ელექტრონული კომპონენტები საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ეს დიზაინი.

დრაივერი ასევე შეიცავს დინოდების ძაბვის გამყოფს და პულსის დამუშავების მგრძნობიარე გამაძლიერებელს, რომელიც დაინსტალირებულია პირდაპირ ანოდის მავთულზე. ამ კომპაქტურ დიზაინს აქვს დაბალი ხმაურის სიგნალი და ხელს უწყობს მიწის მარყუჟების თავიდან აცილებას.

კორპუსი დამზადებულია ალუმინის მილით სახლის ჭრის მანქანაზე. მე არ ვარ პროფესიონალური CNC, ყველაფერი კეთდება ხელით.

საფარის ქვეშ (ფოტოებზე არ ჩანს) დავაყენე დამატებითი პატარა დაფა LiPO ბატარეით, დამტენი და LED ინდიკატორი. დეტექტორი ავტომატურად იკვებება კაბელის შეერთებისას. ბატარეის დატენვა შესაძლებელია იგივე კაბელით და ნებისმიერი 5V ადაპტერით.

თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ტიპიური პულსის ფორმის დიაპაზონის ეკრანი დეტექტორიდან. როგორც არის, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომპიუტერზე დაფუძნებული MCA პროგრამული უზრუნველყოფით, მაგალითად PRA, Theremino ან BecqMonitor2011. ეს პროგრამა იყენებს აუდიო კალათას სიგნალის გასაანალიზებლად.

2 ან 3 საღამოს შემდეგ გავატარე დეტექტორის კორექტირება ოპტიმალური მაღალი ძაბვისა და გამაძლიერებლის პარამეტრების მოსაძებნად, იგი სრულდება საკმაოდ კარგი ხაზობით და 30 7.30% FWHM% 662 კევზე

დეტექტორის ტესტისთვის გამოვიყენე უფასო პროგრამა BecqMonitor2011 24 ბიტიანი აუდიო ადაპტერით.

ნაბიჯი 2: პორტატული MCA– ს დამზადება

იმის გამო, რომ ვგეგმავდი ჩემი დეტექტორის პორტატულ მოწყობილობად გამოყენებას, გავაკეთე მრავალარხიანი ანალიზატორი, რომელსაც შეუძლია სიგნალის აღება და სპექტრის შენახვა uSD კალათაში CSV ფორმატში.

მე გამოვიყენე MHH-95A დანართი და შევქმენი ჩემი MCA– ს PCB დიზაინი, რომელიც შეესაბამება ამ დანართს. MCA– ს აქვს 8 ბიტიანი PIC18 მიკროპროცესორი 10 ბიტიანი ADC 1024 არხით.

128x64 ეკრანი აჩვენებს სპექტრის მხოლოდ ნაწილობრივ ინფორმაციას. სრული 1024 ნაგვის მონაცემები ინახება SD კალათაში და მისი გახსნა შესაძლებელია მოგვიანებით BecqMonitor2011– ის მიერ.

MCA ელექტრონიკა იკვებება 2xAA ბატარეებით. მას აქვს 2 ღილაკი პროგრამული უზრუნველყოფის გასაკონტროლებლად და ერთი ღილაკი ჩართვა/გამორთვისთვის.

ნაბიჯი 3: შედეგები

მთელ კონფიგურაციას შეუძლია გამა ენერგიის გამოვლენა 20 კევ –3000 კევ დიაპაზონში, აქვს კარგი ხაზოვანი და ~ 7.30% FWHM% 662 კევ – ზე.

პირველი სპექტრი არის 1 საათი Cs-137 log.scale. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ნახოთ Ka-40 1460 კევ-ზე

მეორე სპექტრი არის ანტიკური რადიუმის საათი Ra-226 ხაზოვანი მასშტაბით 30 წუთი

მესამე სპექტრი არის ანტიკური რადიუმის საათი Ra-226 log. მასშტაბი 30 წუთი

მეოთხე სპექტრი არის thoriated ფარანი მოსასხამი Th-232 ჟურნალი. მასშტაბი 30 წუთი

ვიმედოვნებთ, რომ ამ სტატიას შეუძლია შთააგონოს თქვენი მომავალი მშენებლობა!

ნაბიჯი 4: დასკვნები და ღირებულება

პროექტი არ არის იაფი. მე არ მაქვს ზუსტი ღირებულების შეჯამება ყველა იმ ნაწილისთვის, რომელიც მე გამოვიყენე ამ პროექტში, მაგრამ ყველაზე ძვირია:

1. NaI (Tl) ბროლი. ეს ახალი ნიმუში შევიძინე დაახლოებით 200 დოლარად. ძვირია ძირითადად იმიტომ, რომ გარანტირებული გარჩევადობა აქვს და ის წარმოებულია დღესდღეობით. ძველი მარაგის კრისტალები პრობლემურია ჩემი გამოცდილებით.

2. R9420 ფოტომრავლი მილი. $ 60 PMT მილი, რომელიც მე გამოვიყენე არ არის ახალი, მაგრამ კარგ მდგომარეობაშია სანდო მიმწოდებლისგან.

3. დანართების წარმოება. მე თვითონ ვაკეთებ ამას, დამიჯდა და დიდი დრო მჭირდება. მცირე რაოდენობით შეძენილი მასალები ძვირია, მაგალითად მილის, ალუმინის ჯოხის და პლასტმასის დაგიჯდებათ დაახლოებით $ 100 გადაზიდვის ჩათვლით, თქვენ ასევე უნდა დაამატოთ დამუშავების ხარჯები ინსტრუმენტებზე, ჩანართებზე და ა.

4. ელექტრონიკის პროტოტიპირება და PCB წარმოება. ღირებულება მაღალია - $ $ $, მე კი ვერ ვიანგარიშებ ამ თემაზე დახარჯულ საათებს, დღეებსა და თვეებს. გარდა ამისა, ვცდილობ თავიდან ავიცილო დაბალი ფასი ebay-ali ელექტრონული კომპონენტები. MCA მიკროპროცესორული პროგრამა მეც დავწერე. ძალიან ბევრი რესურსი და დრო დამჭირდა, როგორც თვითდასაქმებული შემქმნელი და სტუდენტი, მე ვირჩევ არ გავაზიარო ჩემი საწყისი ფაილები, რადგან ის არასოდეს დაფარავს ჩემს ხარჯებს, ბოდიში. მაგრამ თუ თქვენ ხართ შემოქმედებითი და ღია თანამშრომლობისთვის, შეგიძლიათ მომწეროთ წინადადება საქმიანი თანამშრომლობისთვის.

5. ირგვლივ არსებული ყველა სხვა ნაწილი, როგორიცაა კაბელები, ჯეკები, ბატარეები, მასალები, წებოები, ლენტები და სხვა, დაახლოებით 100 დოლარია, აქ წვრილმანებს აქვთ განსხვავება…

დასკვნები: ჩემი აზრით, პროექტს აქვს შესანიშნავი შესრულება. შემიძლია გავაანალიზო საკვები, სოკო, კენკრა, ვიპოვო რადონის ქალიშვილები წვიმის წყალში, გამოვიკვლიო ბეტონის მასალები ან მინერალები რადიოაქტიური იზოტოპებისთვის გამა ენერგიის დიაპაზონში 20 კვ -3000 კვ. თუნდაც ძვირადღირებული, როგორც ხელნაკეთი პროექტი, მაინც ძალიან იაფია, თუ მას პროფესიონალურ ლაბორატორიულ გამა სპექტრომეტრებს შეადარებთ. ყველაზე გავრცელებული და საშიში გამა იზოტოპები ადვილად შეიძლება გამოვლინდეს მოწყობილობით.