Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

michal2666 01 Sie 2012 00:08 30883 80
  • Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Witam Szanowne Forum.
    Dziś chciałem przedstawić Państwu mój projekt detektora scyntylacyjnego, który jest chyba premierą na Elektrodzie, a przynajmniej nie udało mi się podobnego wyszukać.
    Detektor zbudowałem na bazie fotopowielacza zespolonego ze scyntylatorem - kryształem jodku sodu aktywowany talem.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Na tym diagramie przedstawiłem jak to wszystko działa. Od góry widzimy scyntylator, czyli substancję, która pobudzona kwantem promieniowania jonizującego emituje rozbłysk światła. Ten rozbłysk jest niezwykle słaby, ale możliwy do wzmocnienia i przetworzenia na impuls elektryczny przez fotopowielacz.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Fotopowielacz to lampa próżniowa podobna trochę do fotokomórki, jednak z tą różnicą, że pomiędzy katodą a anodą umieszczono tzw. dynody, na których elektrony wybite przez światło z fotokatody są powielane i jeśli na początku nawet pojedynczy foton wybył tylko jeden elektron, to do anody może dotrzeć ich potężna ilość generując całkiem spory impuls elektryczny.
    Fotopowielacz wymaga zasilania dość wysokim napięciem, dlatego na potrzeby eksperymentu zbudowałem regulowany zasilacz ujemnego napięcia w zakresie 400 - 2000V.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Fotopowielacz razem ze scyntylatorem umieściłem w metalowej obudowie, by odciąć wszystkie możliwe źródła światła i zakłócenia.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Impulsy powstające na anodzie odprowadzane są do masy poprzez rezystor, na którym spadek napięcia wyprowadzony jest poprzez kondensator separujący do gniazda BNC, a to z kolei na obecną chwilę połączone jest z oscyloskopem.
    Detektor ten różni się od liczników G-M tym, że impulsy są proporcjonalne do energii, jaką niosła ze sobą cząstka promieniowania jonizującego. Za jego pomocą można zbudować spektrometr do analizy źródeł, z jakich może pochodzić promieniowanie.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Niestety do takiego urządzenia jeszcze daleka droga, ale pierwszy krok już zrobiłem. :) Na oscyloskopie dokładnie widać, że mamy do czynienia z pikami o bardzo różnej amplitudzie. Niebawem postaram się jeszcze więcej napisać, a tymczasem zapraszam do mojego portalu naukowego www.portalnaukowy.edu.pl gdzie nieco dokładniej opisałem projekt. Zapraszam też do dyskusji i sugestii, co do projektu. Pozdrawiam.


    Fajne!
  • #3 01 Sie 2012 08:15
    michal2666
    Poziom 20  

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego
    W tym przypadku scyntylator jest fabryczny, ale przygotowuję się do pocięcia wielkiej tafli NaI(Tl) i zrobię swój pod fotopowielacz z większą fotokatodą.
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

  • #4 01 Sie 2012 08:59
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Projekt świetny, i faktycznie nie było czegoś takiego wcześniej. Czekam, aż go bardziej rozwiniesz. I mam dwie drobne sugestie:

    1. Przydałoby się umieścić scyntylator w pojemniku izolowanym termicznie i utrzymywać go w stałej temperaturze. Wahania jej bowiem powodują zakłócenia, więc im dokładniejszy pomiar chcesz robić, tym dokładniej układ musi być termicznie izolowany i stabilizowany. Projekt takiego izolowanego scyntylatora zrealizowano na UMCS, można na bieżąco wyniki pomiarów atmosfery Lublina śledzić...

    2. Odwróć sygnał, dodaj jakiś bufor dopasowujący poziomy i podłącz do wejścia karty dźwiękowej - będziesz mógł zbierać pomiary w prosty sposób. A dowolny program do obróbki dźwięku z możliwością analizy FFT pozwoli Ci też badać, co i jak często promieniuje. Tylko to będzie "na oko"...

  • #6 01 Sie 2012 09:37
    Prepond
    Poziom 19  

    a ja mam pytanie: czy tym cudem można zmierzyć czy w danym pomieszczeniu znajduje się ozon?

  • #7 01 Sie 2012 10:02
    grzebuj
    Poziom 12  

    Prepond napisał:
    a ja mam pytanie: czy tym cudem można zmierzyć czy w danym pomieszczeniu znajduje się ozon?

    Nie nie można.
    Urządzenie jest przeznaczone do rejestracji promieniowania jądrowego (gamma). Termiczna izolacja nie jest tak ważna jak izolacja od warunków atmosferycznych. Kryształ NaJ(Tl) jest higroskopijny.

  • #8 01 Sie 2012 10:37
    homman
    Poziom 26  

    Tak źle nie będzie, co najwyżej będą ranni :)

    Pytanie tylko czy autor to jakoś ma zamiar wyskalować jako licznik i np może podać ile TV promieniuje. Wtedy mamy licznik + analizator widma.

  • #9 01 Sie 2012 10:43
    komster
    Poziom 10  

    Praktycznie kolega nie musi budować już samego urządzenia pomiarowego. Wystarczy sygnał z fotopowielacza wpuścić do wejścia karty dźwiękowej i za pomocą oprogramowania Pulse Recorder and Analyser - PRA. http://www.physics.usyd.edu.au/~marek/pra/index.html
    Do skalibrowania sądy wystarczą dwa różne źródła o znanej energii.

    Moim zdanie trzeba zmienić także obudowę na tubę z aluminium, a na zewnątrz dobra była by osłona z 3cm ołowiu i blachy miedzianej 0,7mm.

    Pozdrawiam

  • #10 01 Sie 2012 11:18
    michal2666
    Poziom 20  

    Zacznijmy od tego, że to nie jest żadne niebezpieczne urządzenie :) to tylko detektor a promieniowanie jest po prostu wokół nas, nawet my sami jesteśmy jego źródłem bo nasz organizm zawiera radioaktywne izotopy np. potasu. Co do dostępnych źródeł o podniesionej aktywności to wystarczy kupić czerwone elektrody do TIG-a zawierają domieszkę toru by łuk lepiej się zapalał, promieniowanie jonizuje powietrze. Można też kupić stare szkło uranowe, które barwione jest domieszkami soli uranu, niestety wycofano koszulki żarowe do lamp gazowych z dodatkiem dwutlenku toru :( nie udało mi się nigdy takiej kupić. ma ciekawą aktywność i dużo lepiej się spisywały w swej roli jak dzisiejsze namiastki.

    Aktualnie buduję komorę ołowianą do prób w czystym środowisku bez promieniowania tła. Niestety brakuje mi jeszcze sporo ołowiu :)

    Impulsy z tej sondy są naprawdę silne, niebawem wrzucę oscylogramy z pomiarami. preamp chyba nie będzie potrzebny.

  • #11 01 Sie 2012 12:09
    Prepond
    Poziom 19  

    mam prośbę do autora i może go to zaciekawi... sprawdź tym promieniowanie różnych wód mineralnych do picia, kiedyś o tym było głośno...

  • #12 01 Sie 2012 12:14
    michal2666
    Poziom 20  

    Jak dokończę mój domek ołowiany na pewno sprawdzę, ale myślę że obecnie wszyscy producenci mają detektory promieniowania sprawdzające czy ciągnięta woda nie wypłukała za dużo minerałów zawierających pierwiastki promieniotwórcze. Z jedną z wód pamiętam kiedyś była jakaś akcja ale raczej w ciemności nie świeciła :)

  • #13 01 Sie 2012 14:02
    komster
    Poziom 10  

    Dodam kilka słów w sprawie źródeł promieniowania. Tak od ręki do dostania to są elektrody TIG.

    Wolfram z 1% toru WT 10 2.6022 żółty
    Wolfram z 2% toru WT 20 2.6026 Czerwony
    Wolfram z 3% toru WT 30 2.6030 fioletowy
    Wolfram z 4% toru WT 40 2.6036 pomarańczowy

    Przykład WT20

    fi/mm R H V M ThO2/g W/g
    1,00 0,05 17,50 0,14 2,65 0,05 2,59
    1,60 0,08 17,50 0,35 6,77 0,14 6,64
    2,00 0,10 17,50 0,55 10,58 0,21 10,37
    2,40 0,12 17,50 0,79 15,24 0,30 14,94
    3,20 0,16 17,50 1,41 27,09 0,54 26,55
    4,00 0,20 17,50 2,20 42,33 0,85 41,49
    4,80 0,24 17,50 3,17 60,96 1,22 59,74

    Na allegro były siatki żarowe z zapasów armii szwedzkiej, które w 100% były świetnym źródłem promieniowania.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Oraz źródła kontrolne od wojskowych rentgenometrów DP-66, DP-66M, DP66M1 zawierają izotop Sr-90 lecz często rentgenometry są ich pozbawione. Zostaje jeszcze ameryk Am-241 z czujek przeciwpożarowych.


    Pozdrawiam

    Dodano po 51 [minuty]:

    Mam pytanie dotyczące żelu optycznego. Czy można zastosować żel optyczny z kabli światłowodowych do posmarowania fotopowielacza ?

    Pozdrawiam

  • #14 01 Sie 2012 14:45
    michal2666
    Poziom 20  

    Żel do kabli światłowodowych jak najbardziej się nada.
    Co do tych siatek to niestety nigdy nie udało mi się kupić tych wojskowych siatek a wiem, że kiedyś były. Podobnie też jest ze szkłem uranowym, kupiłem już dwie salaterki niby ze szkła uranowego i niestety lipa.
    Poniżej zamieszczam oscylogramy z pomiaru impulsów z mojego fotopowielacza.
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego
    To takie najbardziej energetyczne cząstki jakie zaobserwował mój detektor. Oscyloskop ustawiłem na dość wysokie napięcie wyzwalania i kazałem mu zarejestrować pojedynczą sekwencję. wystarczyło zaczekać jakieś 5 min. by złapać takiego pędzącego potwora, pewnie z kosmosu. Jak widać na detektorze pojawił się impuls o amplitudzie prawie 12 V i to bez żadnego wzmacniacza. takie cząstki od czasu do czasu się trafiają.
    z promieniowania tła najczęściej jest od 2 do 5 V
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

  • #15 01 Sie 2012 16:52
    komster
    Poziom 10  

    Szkło uranowe powinno w ultrafiolecie się zielenić.Ciekawy artykuł o cywilnym użyciu uranu. Znajduje się pod adresem :
    http://www.pdhealth.mil/downloads/Civil_Use_of_DU.pdf
    Podano w tym artykule wartość promieniowania takiego szkła lub ceramiki waha się od 3,1 - 9,2 mR / h (19-56 μ Sv / h). Takie wartości to na G-M powinny już być widoczne.

  • #16 02 Sie 2012 09:51
    komster
    Poziom 10  

    W sprawie zamiany jednostek. W skrócie 1R to jednostka dawki ekspozycji, a 1R/h to moc dawki ekspozycyjnej są to jednostki poza układem SI.Odpowiadają im jednostki SI: C/kg (Kolumb/kg) i A/kg (Amper/kg). Natomiast biologiczne skutki działania promieniowania jonizującego podaje się najczęściej w siwertach Sv (równoważnik dawki). Po przeliczeniu wychodzi 1R = 10mSv albo dokładniej 1R = 8,76mSv.

    Dopuszczalnych norm szukaj w prawie atomowym.

    http://www.kcor.gov.pl/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=22&Itemid=33

    http://odkrywcy.pl/kat,111396,page,3,title,Ja...ka-promieniowania,wid,13227620,wiadomosc.html


    Pozdrawiam

  • #17 02 Sie 2012 10:27
    j_k_82
    Poziom 10  

    Z innej beczki, może dowiem się czegoś nowego. Pytanie dotyczy wykorzystanego fotopowielacza. Ze zdjęć wynika że średnica tego detektora jest dość spora, skąd więc w CT i PET rozdzielczości rzędu milimetrów?

    Pozdrawiam
    Jarek

  • #18 02 Sie 2012 11:03
    michal2666
    Poziom 20  

    To był bardzo stary tomograf, podejrzewam, że raczej takiej dokładności w nim nie uzyskiwano. Pamiętajmy, że tomograf pet to nie tylko źródło wewnątrz pacjenta i detektory ale także obrazowanie rentgenowskie i to z niego otrzymujemy dokładny obraz, cukier znakowany radioizotopem podaje się pacjentowi, komórki nowotworowe mają inną przemianę materii i można je namierzyć zbierając cząstki promieniowania na detektorze (nowotwór świeci inaczej) - w ten sposób można go zlokalizować. Resztę robi chyba obrazowanie RTG. Nie jestem specjalistą w tej dziedzinie więc mogę się mylić.

  • #19 02 Sie 2012 11:07
    Urgon
    Poziom 36  

    AVE...

    Komputer ekstrapoluje dane, gdy pierścień z detektorami lub głowica rentgenowska obracają się wokół pacjenta. Obecnie używa się do tego fotodiod zamiast fotopowielaczy. Mają one dużo mniejszą powierzchnię. Ponadto fotopowielacze i kryształy w skanerach PET mają inną strukturę. Masz blok czterech fotopowielaczy i blok 8x8 kryształów scyntylacyjnych. Mierząc średnią intensywność emisji można określić, który lub które kryształy zostały pobudzone. Łącząc dane z wielu fotopowielaczy komputer odtwarza obraz...

  • #20 02 Sie 2012 11:22
    j_k_82
    Poziom 10  

    Troszkę te odpowiedzi wymijające, nie rozumiem jednego skoro to był stary tomograf i fotopowielacze mają taki a nie inny rozmiar (ogromny) to po co komu tomograf wykrywający obiekty/komórki/tkanki wielkości ziemniaka. Rozumiem wykryć guza wielkości 10mm, ale nie to, że ktoś ma serce czy oko. Myślę, że tomografy od początku swojej kariery oferowały zadowalające rozdzielczości, więc moje pytanie jak to jest możliwe skoro rozmiar fotopowielacza z tego projektu jest tak duży?

  • #21 02 Sie 2012 11:33
    ^ToM^
    Poziom 32  

    komster napisał:
    Aktualnie na allegro nie ma koszulek żarowych, które w 100% promieniujące.


    Jak to nie ma. Starczy wpisać "siatka żarowa" i już masz. Są dokładnie takie jak dwa posty wyżej podano.

  • #22 02 Sie 2012 11:54
    grzeniu_pl
    Poziom 14  

    Z łezką w oku przypomniały mi się laboratoria z promieniowania jonizującego ... chlip ;(
    Gratulacje, świetny projekt !
    Przewidujesz jakieś konkretne zastosowanie ?

  • #23 02 Sie 2012 12:17
    komster
    Poziom 10  

    Kolega się myli w sprawie siatek żarowych na allegro. Owszem sprzedający oferują siatki żarowe Optimus ale nie mam pewności, że są promieniotwórcze. Prawdopodobnie także promieniują ale głowy nie daje. Natomiast link jaki podałem jest sprawdzony. O ile wyślą takie same siatki żarowe jak na zdjęciu to będą wykrywane przez G-M.

    Pozdrawiam

  • #24 02 Sie 2012 12:28
    ^ToM^
    Poziom 32  

    komster napisał:
    Kolega się myli w sprawie siatek żarowych na allegro. Owszem sprzedający oferują siatki żarowe Optimus ale nie mam pewności, że są promieniotwórcze. Prawdopodobnie także promieniują ale głowy nie daje. Natomiast link jaki podałem jest sprawdzony. O ile wyślą takie same siatki żarowe jak na zdjęciu to będą wykrywane przez G-M.


    E tam, wszystkie te siatki są jednakowe. Bo ta sama zasada działania. Składają się z siatki bawełnianej nasączonej solami toru i ceru, które to są promieniotwórcze.
    Nie wydaje mi się, żeby siatki auera były jeszcze jakieś inne. Zresztą to te same, które prezentujesz na zdjęciu powyżej :)

  • #25 02 Sie 2012 13:57
    komster
    Poziom 10  

    Zapewniam kolegę, że już nie stosuje się ceru i toru do siatek żarowych, a na nowych produktach często znajduje się znaczek przekreślone promieniowanie jonizujące.

    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

    Współczesne koszuli żarowe są na bazie itru lub cyrkonu. Nie jest więc wszystko jedno jaką koszulkę się kupi.

    Pozdrawiam

  • #26 02 Sie 2012 14:37
    cefaloid
    Poziom 30  

    j_k_82 napisał:
    Troszkę te odpowiedzi wymijające, nie rozumiem jednego skoro to był stary tomograf i fotopowielacze mają taki a nie inny rozmiar (ogromny) to po co komu tomograf wykrywający obiekty/komórki/tkanki wielkości ziemniaka. Rozumiem wykryć guza wielkości 10mm, ale nie to, że ktoś ma serce czy oko. Myślę, że tomografy od początku swojej kariery oferowały zadowalające rozdzielczości, więc moje pytanie jak to jest możliwe skoro rozmiar fotopowielacza z tego projektu jest tak duży?


    Da się dzięki stosowaniu kolimatorów i sprytnego pomiaru energii i czasy wystąpienia 'błysku' przez dwie rózne płyty detektorów ustawionych pod kątem 90 stopni. Jeseli zarejestrują 'błysk" o tej samej energii i czasie komputer zakłada że pochodzą z tego samego źródła i obliczane jest jego połozenie.
    Kolimator jest tu czymś co decyduje o rozdzielczości. Sam detektor nie musi składać się z malutkich pikseli.
    Następnie sygnały są zbierane, obrabiane przez komputer i dostaje się "wyostrzony" obraz. Tu jest nieco informacji: sekcja "Nuclear Medical"

  • #27 02 Sie 2012 15:36
    ^ToM^
    Poziom 32  

    komster napisał:

    Współczesne koszuli żarowe są na bazie itru lub cyrkonu. Nie jest więc wszystko jedno jaką koszulkę się kupi.


    Mam na myśli tej firmy co wyżej podałeś - bo te też są na allegro:
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

  • #28 02 Sie 2012 19:43
    konrad92
    Poziom 15  

    Rewelacja!
    Kiedyś zbudowałem coś podobnego na diodach PIN, z jakiejś niemieckiej strony, niestety zbyt czułe to nie było, a do identyfikacji też daleko.
    Wybaczcie za syf na biurku
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego
    Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego
    Czekałem na ten projekt od kiedy wypuścił Pan te fotopowielacze na a....o
    Do zbudowania scyntylatora z identyfikacją źródła wcale nie jest potrzebny jakiś specjalistyczny sprzęt, jak kolega wyżej zauważył wystarczy program PRA64 i 2 źródła kontrolne o znanej energii. Najwygodniej (i bez problemów) będzie Rad 226 (ze starej busoli) i ewentualnie jakieś źródło kontrolne ze starych radiometrów np. dp-66m1 (Sr90) znając energię można już wykalibrować urządzenie i być najlepiej poinformowaną osobą w okolicy w razie zagrożenia.
    Swoją drogą mam sporo detektorów promieniowania na koncie ;) Link
    Jak znajdą się fundusze to na pewno zbuduję sobie takie urządzenie, a jak będzie czas, to pobawię się w ID źródeł ;) Tylko ten kryształ NaI... chyba jedynie sprowadzić z us ebaya

  • #30 02 Sie 2012 21:29
    evildrive123
    Poziom 16  

    Witam ;)
    Ja mam takie pytanko odnośnie zegarków,a właściwie wskazówek świecących w ciemności.. kiedyś obiło mi się o uszy że są one pomalowane farbą z dodatkiem plutonu bądź uranu,nie pamiętam dokładnie :( i moje pytanko brzmi czy to prawda? A tak na marginesie.. jakie przedmioty codziennego użytku (bądź łatwo dostępne) są jeszcze źródłami promieniowania beta?