NaI (Tl) гамма спектроскопиясы бар көп арналы анализатор MCA: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сәлем, Гамма спектроскопиямен айналысатындардың барлығына қош келдіңіз. Бұл шағын мақалада мен MCA-мен өз қолыммен жасалған DIY гамма-спектроскопия детекторын жасаудың жұмыс журналымен бөліскім келеді. Бұл нұсқаулық емес, мен тек процестің фотосуреттерімен бөлісемін.

Мен жобаны бастаған кезде мен жақсы желілік және FWHM% ажыратымдылығы 8% -дан төмен портативті батареямен жұмыс істейтін құрылғы жасауды шештім. Схема фото мультипликаторлық түтік үшін жоғары кернеуді дамытады, оның импульстік пішінін өңдеуге арналған аналогты электроникасы бар, импульстерді санауға және спектрлерді талдауға арналған цифрлық электроникасы бар.

1 -қадам: NaI (Tl) детекторын жасау

Детектор R9420 Hamamtsu фото мультипликатор түтігімен және 30х40 мм NaI (Tl) сцинтилляциялық кристалдан жасалған. Кристалл түтік фото-катодты терезеге оптикалық түрде қосылады. Сыртқы жарық фотондарының фото-катодқа енуіне жол бермеу үшін түтік бірнеше қабатты электр таспасымен жабылған. Гамма -сәуле кристаллға тигенде, ол PMT түтігімен анықталатын шағын жарық жарқылын шығарады. Жарық сәулесінің қарқындылығы гамма -сәуленің энергиясы туралы ақпараттан тұрады.

PMT түтігін жүргізу үшін бізге жоғары кернеу қажет. Мен миниатюралық және тұрақтандырылған 5В-тан 1000В-қа дейінгі түрлендіргіш жасадым. Гамма -спектроскопиямен жұмыс жасағанда сізге температураның жақсы өтелуі мен ұзақ мерзімді тұрақтылығы бар қатаң реттелген жоғары кернеу қажет. Заманауи электронды компоненттер бұл дизайнды жасауға мүмкіндік береді.

Драйверде сонымен қатар динодтар үшін кернеу бөлгіш және тікелей анодты сымға орнатылған импульсті өңдейтін зарядқа сезімтал күшейткіш бар. Бұл ықшам дизайн төмен дыбыстық сигналға ие және жердегі ілмектерді болдырмауға көмектеседі.

Үй токарлық станогында алюминий құбырдан жасалған корпус. Мен кәсіби CNC емеспін, бәрі қолмен жасалады.

Қақпақтың астына (фотосуреттерде көрсетілмеген) LiPO аккумуляторы, зарядтағыш және жарықдиодты индикаторы бар қосымша шағын тақта орнатылды. Кабель қосылған кезде детектор автоматты түрде қосылады. Батареяны зарядтауды сол кабельмен және кез келген 5В адаптермен жасауға болады.

Сіз детектордан импульстік пішіннің әдеттегі экранын көре аласыз. Ол кез келген компьютерлік MCA бағдарламалық жасақтамасында, мысалы PRA, Theremino немесе BecqMonitor2011 -де қолданыла алады. Бұл бағдарламалық қамтамасыз ету сигналды талдау үшін дыбыстық арбаны пайдаланады.

2 немесе 3 кештен кейін мен жоғары кернеу мен күшейткіштің оңтайлы параметрлерін табу үшін детекторды реттеуге жұмсадым, ол өте жақсы сызықтықпен және 662кВ ~ 7.30% FWHM% -мен аяқталады.

Детекторды тестілеу үшін мен 24 бит аудио адаптері бар BecqMonitor2011 тегін бағдарламасын қолдандым.

2 -қадам: Портативті MCA жасау

Мен детекторымды портативті құрылғы ретінде пайдалануды жоспарлағандықтан, сигналды түсіретін және CSV форматындағы uSD арбасына спектрлерді сақтай алатын көп арналы анализатор жасадым.

Мен MHH-95A корпусын қолдандым және осы қоршауға сәйкес келетін MCA ПХД дизайнын жасадым. MCA 10 биттік ADC 1024 арналары бар 8 биттік PIC18 микропроцессоры бар.

128x64 дисплей спектрлердің тек ішінара ақпаратын көрсетеді. Толық 1024 контейнерлік деректер SD картасына сақталады және оны кейін BecqMonitor2011 ашады.

MCA электроникасы 2xAA батареяларымен жұмыс істейді. Бағдарламалық жасақтаманы басқаруға арналған 2 түйме және қосу/өшіру үшін бір түйме бар.

3 -қадам: Нәтижелер

Бүкіл қондырғы 20кВ-3000кВ диапазонындағы гамма энергиясын анықтай алады, жақсы сызықтық және 662кВ ~ 7,30% FWHM%.

Бірінші спектрлер-Cs-137 журналының шкаласы бойынша 1 сағат. Сіз сондай-ақ Ка-40-ты 1460keV-те көре аласыз

Екінші спектр-бұл 30 минуттық Ra-226 сызықтық антиквариат сағаты

Үшінші спектр-бұл антикалық радий сағаты Ra-226. масштаб 30 минут

Төртінші спектрлер-Th-232 журналының маноры. масштаб 30 минут

Бұл мақала келесі құрылысқа шабыт береді деп сенемін!

4 -қадам: Қорытынды мен баға

Жоба арзан емес. Менде бұл жобада қолданған әрбір бөліктің нақты бағасы жоқ, бірақ ең қымбат:

1. NaI (Tl) кристалы. Мен бұл үлгіні шамамен 200 долларға сатып алдым. Бұл қымбатқа түседі, себебі ол рұқсат етілген рұқсатқа ие және ол қазіргі кезде шығарылады. Ескі қор кристалдары менің тәжірибемде проблемалы.

2. R9420 Photomultiplier түтігі. $ 60 Мен қолданған PMT түтігі жаңа емес, бірақ сенімді жеткізушіден жақсы жағдайда.

3. Қоршау өндірісі. Мен мұны өз бетімше жасаймын, бұл көп уақытты қажет етеді. Мен аз мөлшерде сатып алатын материалдар қымбат, мысалы, түтік, алюминий штангасы мен пластик сізге жеткізіліммен бірге шамамен 100 доллар тұрады, сонымен қатар құрал -саймандарға, кірістірулерге өңдеу шығындарын қосу қажет.

4. Электрониканың прототипі және ПХД өндірісі. Бағасы жоғары - $$$$, мен тіпті осы тақырыпқа жұмсалған сағатты, күндер мен айларды есептей алмаймын. Мен қосымша ebay-ali электронды компоненттерінің төмен бағасын болдырмауға тырысамын. MCA микропроцессорлық бағдарламалық жасақтаманы мен де жаздым. Мен үшін тым көп ресурстар мен уақыт қажет болды, мен жеке кәсіпкер мен студент ретінде бастапқы файлдарды бөліспеуді шештім, себебі бұл менің шығындарымды ешқашан жаба алмайды, өкінішті. Бірақ егер сіз шығармашылық пен ынтымақтастыққа ашық болсаңыз, маған іскерлік ынтымақтастық туралы ұсыныс жаза аласыз.

5. Кабельдер, ұялар, аккумуляторлар, материалдар, желімдер, таспалар және т.б сияқты барлық басқа бөлшектер шамамен 100 доллар тұрады, бұл жерде бәрі маңызды.

Қорытынды: Менің ойымша, жоба керемет өнімділікке ие. Мен азық-түлікті, саңырауқұлақтарды, жидектерді талдай аламын, жаңбыр суынан радон қыздарын таба аламын, 20кВ-3000кВ гамма энергия диапазонында радиоактивті изотоптар үшін бетон материалдарын немесе минералдарды тексере аламын. DIY жобасы ретінде жоғары құны бар болса да, егер сіз оны кәсіби зертханалық гамма спектрометрлермен салыстырсаңыз, бұл өте арзан. Ең кең таралған және қауіпті гамма изотоптарын құрылғы оңай анықтай алады.