NaI (Tl) gamma spektroskopiyasi bilan ko'p kanalli analizator MCA: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Salom, Gamma spektroskopiyasi bilan shug'ullanadiganlarga xush kelibsiz. Ushbu qisqa maqolada men MCA bilan o'z qo'llarim bilan ishlab chiqarilgan Gamma-spektroskopiya detektori yaratish jarayonini aytib o'tmoqchiman. Bu qo'llanma emas, men faqat jarayonning fotosuratlari bilan bo'lishaman.

Loyihani boshlaganimda, men yaxshi chiziqli va FWHM% piksellar sonini 8% dan kam bo'lgan portativ batareyali qurilmani yasashga qaror qildim. Zanjir fotomultiplikator trubkasi uchun yuqori kuchlanishni rivojlantiradi, u puls shaklini qayta ishlash uchun analog elektronikaga ega va impulslarni hisoblash va spektrlarni tahlil qilish uchun raqamli elektronikaga ega.

1 -qadam: NaI (Tl) detektorini yaratish

Detektor R9420 Hamamtsu fotomultiplikator trubkasi va 30x40 mm NaI (Tl) sintillyatsion kristall bilan qurilgan. Kristall optik quvurli foto-katodli oynaga ulangan. Quvur tashqi yorug'lik fotonlarining foto-katodga kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun bir necha qatlamli elektr lenta bilan qoplangan. Gamma -nur kristalga tushganda, u PMT naychasi orqali aniqlanishi kerak bo'lgan mikro yorug'lik chirog'ini chiqaradi. Chiroqning intensivligi gamma -nurning energiyasi haqidagi ma'lumotni o'z ichiga oladi.

PMT trubkasini haydash uchun bizga yuqori kuchlanish kerak. Men miniatyura va barqarorlashtirilgan 5V dan 1000V gacha konvertorni yaratdim. Gamma -spektroskopiya bilan shug'ullanayotganda, sizga yuqori haroratli kompensatsiya va uzoq muddatli barqarorlik bilan qattiq tartibga solinadigan yuqori kuchlanish kerak. Zamonaviy elektron komponentlar ushbu dizaynni yaratishga imkon beradi.

Haydovchiga, shuningdek, dinodlar uchun kuchlanish taqsimlagichi va to'g'ridan-to'g'ri anod simiga o'rnatilgan zarba sezuvchi kuchaytirgich kiradi. Bu ixcham dizayn past shovqin signaliga ega va er halqalarini oldini olishga yordam beradi.

Uy torna mashinasida alyuminiy trubadan yasalgan korpus. Men professional CNC emasman, hamma narsa qo'lda ishlaydi.

Qopqoq ostida (rasmlarda ko'rsatilmagan) LiPO batareyasi, zaryadlovchi va LED ko'rsatkichli qo'shimcha kichik taxtani o'rnatdim. Kabel ulanganda detektor avtomatik ravishda yoqiladi. Batareyani zaryadlash bir xil kabel va har qanday 5V adapter bilan amalga oshirilishi mumkin.

Siz detektordan odatdagi puls shakli doirasini ko'rishingiz mumkin. Odatdagidek, u har qanday kompyuterga asoslangan MCA dasturlari bilan ishlatilishi mumkin, masalan PRA, Theremino yoki BecqMonitor2011. Ushbu dastur signalni tahlil qilish uchun audio aravadan foydalanadi.

2 yoki 3 kechadan keyin men yuqori kuchlanish va kuchaytirgichning optimal sozlamalarini topish uchun detektorni sozlash bilan shug'ullanardim, u juda yaxshi chiziqli va 662keVda ~ 7.30% FWHM% bilan tugaydi.

Detektorni sinash uchun men 24 bitli audio adapterli BecqMonitor2011 bepul dasturidan foydalandim.

2 -qadam: Portativ MCA yaratish

Men detektorimni ko'chma qurilma sifatida ishlatishni rejalashtirganim uchun, signalni ushlab turadigan va uSD aravachasiga CSV formatida spektrlarni saqlaydigan ko'p kanalli analizatorni yaratdim.

Men MHH-95A korpusidan foydalandim va shu korpusga mos keladigan MCA PCB dizaynini yaratdim. MCA 10 bitli ADC 1024 kanalli 8 bitli PIC18 mikroprotsessoriga ega.

128x64 displey faqat spektrlarning qisman ma'lumotlarini ko'rsatadi. To'liq 1024 quti ma'lumotlari SD -kartaga saqlanadi va keyinchalik BecqMonitor2011 tomonidan ochilishi mumkin.

MCA elektronikasi 2xAA batareyalar bilan ishlaydi. Dasturiy ta'minotni boshqarish uchun 2 ta tugma va yoqish/o'chirish uchun bitta tugma mavjud.

3 -qadam: Natijalar

Butun sozlash 20keV-3000keV diapazonida gamma energiyasini aniqlay oladi, yaxshi chiziqli va 662keVda ~ 7.30% FWHM%.

Birinchi spektrlar-1 soatlik Cs-137 log.shkalasi. Siz Ka-40-ni 1460keV da ko'rishingiz mumkin

Ikkinchi spektr-bu 30 daqiqali Ra-226 chiziqli antiqa radiumli soatlar

Uchinchi spektr-bu antiqa radiumli soat Ra-226. o'lchov 30 minut

To'rtinchi spektr-Thor-232 logli torli chiroqli mantiya. o'lchov 30 minut

Umid qilamanki, bu maqola sizning keyingi qurilishingizga ilhom bag'ishlaydi!

4 -qadam: Xulosa va narx

Loyiha arzon emas. Menda bu loyihada ishlatilgan har bir qism uchun aniq xarajatlar yig'indisi yo'q, lekin eng qimmatlari:

1. NaI (Tl) kristalli. Men bu namunani taxminan 200 dollarga sotib oldim. Bu, asosan, kafolatlangan piksellar soniga ega bo'lgani va hozirda ishlab chiqarilgani uchun qimmat. Mening tajribamda eski fond kristallari muammoli.

2. R9420 fotomultiplikator trubkasi. $ 60 Men ishlatgan PMT trubkasi yangi emas, lekin ishonchli etkazib beruvchidan yaxshi holatda.

3. Korpus ishlab chiqarish. Hatto men buni o'zim qilsam ham, ko'p vaqt talab etiladi. Men sotib oladigan oz miqdordagi materiallar qimmat, masalan, quvur, alyuminiy tayoq va plastmassa sizga taxminan 100 dollarga tushishi mumkin, shu bilan birga asboblar, qo'shimchalar va boshqalarga ishlov berish xarajatlarini qo'shishingiz kerak.

4. Elektron prototipini yaratish va tenglikni ishlab chiqarish. Narxi yuqori - $$$$, hatto men bu mavzuga sarflagan jami soatimni, kunlarimni va oylarimni hisoblay olmayman. Men qo'shimcha ravishda ebay-ali elektron komponentlarining arzon narxidan qochishga harakat qilaman. MCA mikroprotsessor dasturi men ham yozgan. Menga juda ko'p resurslar va vaqt kerak bo'ldi, men mustaqil ishchi va talaba sifatida manba fayllarimni baham ko'rmaslikni tanladim, chunki bu hech qachon mening xarajatlarimni qoplamaydi, afsus. Ammo agar siz ijodiy bo'lsangiz va hamkorlikka ochiq bo'lsangiz, menga ishbilarmonlik bo'yicha hamkorlik taklifini yozishingiz mumkin.

5. Kabellar, uyalar, akkumulyatorlar, materiallar, elimlar, lentalar va boshqalar kabi boshqa barcha qismlar taxminan 100 dollarni tashkil qiladi, bu erda hamma narsa farq qiladi …

Xulosalar: Menimcha, loyiha juda yaxshi ishlashga ega. Men oziq-ovqat, qo'ziqorin, rezavor mevalarni tahlil qila olaman, radon qizlarini yomg'ir suvidan topa olaman, radioaktiv izotoplar uchun beton materiallari yoki minerallarni 20keV-3000keV gamma energiyasida sinab ko'raman. DIY loyihasi sifatida juda qimmat bo'lsa ham, uni professional laboratoriya gamma spektrometrlari bilan taqqoslasangiz, baribir juda arzon. Eng keng tarqalgan va xavfli gamma izotoplarini qurilma osongina aniqlashi mumkin.