logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Scyntylacyjny detektor promieniowania jonizującego

michal2666 01 Sie 2012 00:08 35965 81
REKLAMA
  • 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? Ranking DIY
    O autorze
    michal2666
    Poziom 20  
    Offline 
    Specjalizuje się w: chemia
    michal2666 napisał 478 postów o ocenie 1112, pomógł 7 razy. Mieszka w mieście Pionki. Jest z nami od 2005 roku.
  • REKLAMA
  • #2 11164047
    c4r0
    Poziom 36  
    Posty: 4346
    Pomógł: 155
    Ocena: 565
    Kolejny piękny projekt, gratulacje! Czym testujesz? Scyntylator jakiś fabryczny, czy sam robiłeś?
  • REKLAMA
  • #3 11164092
    michal2666
    Poziom 20  
    Posty: 478
    Pomógł: 7
    Ocena: 1112
    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 11164156
    Urgon
    Poziom 38  
    Posty: 7224
    Pomógł: 197
    Ocena: 2630
    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"...
  • #5 11164163
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Posty: 2306
    Pomógł: 85
    Ocena: 2812
    Gratuluję pomysłu i wykonania:). Chciałbym tylko zwrócić uwagę, że fotopowielacz jest przyrządem próżniowym, nie gazowanym.
  • REKLAMA
  • #6 11164231
    Prepond
    Poziom 19  
    Posty: 397
    Pomógł: 18
    Ocena: 46
    a ja mam pytanie: czy tym cudem można zmierzyć czy w danym pomieszczeniu znajduje się ozon?
  • #7 11164292
    grzebuj
    Poziom 13  
    Posty: 48
    Pomógł: 4
    Ocena: 1
    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 11164401
    homman
    Poziom 26  
    Posty: 1352
    Pomógł: 20
    Ocena: 78
    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 11164424
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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 11164504
    michal2666
    Poziom 20  
    Posty: 478
    Pomógł: 7
    Ocena: 1112
    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 11164665
    Prepond
    Poziom 19  
    Posty: 397
    Pomógł: 18
    Ocena: 46
    mam prośbę do autora i może go to zaciekawi... sprawdź tym promieniowanie różnych wód mineralnych do picia, kiedyś o tym było głośno...
  • #12 11164689
    michal2666
    Poziom 20  
    Posty: 478
    Pomógł: 7
    Ocena: 1112
    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 11164899
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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 11165228
    michal2666
    Poziom 20  
    Posty: 478
    Pomógł: 7
    Ocena: 1112
    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 11165629
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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.
  • REKLAMA
  • #16 11167677
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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 11167770
    j_k_82
    Poziom 11  
    Posty: 18
    Ocena: 1
    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 11167867
    michal2666
    Poziom 20  
    Posty: 478
    Pomógł: 7
    Ocena: 1112
    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 11167879
    Urgon
    Poziom 38  
    Posty: 7224
    Pomógł: 197
    Ocena: 2630
    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 11167924
    j_k_82
    Poziom 11  
    Posty: 18
    Ocena: 1
    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 11167967
    ^ToM^
    Poziom 42  
    Posty: 9048
    Pomógł: 495
    Ocena: 2930
    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 11168021
    grzeniu_pl
    Poziom 14  
    Posty: 150
    Pomógł: 1
    Ocena: 2
    Z łezką w oku przypomniały mi się laboratoria z promieniowania jonizującego ... chlip ;(
    Gratulacje, świetny projekt !
    Przewidujesz jakieś konkretne zastosowanie ?
  • #23 11168095
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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 11168132
    ^ToM^
    Poziom 42  
    Posty: 9048
    Pomógł: 495
    Ocena: 2930
    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 11168408
    komster
    Poziom 10  
    Posty: 51
    Ocena: 3
    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 11168528
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #27 11168778
    ^ToM^
    Poziom 42  
    Posty: 9048
    Pomógł: 495
    Ocena: 2930
    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 11169568
    konrad92
    Poziom 15  
    Posty: 236
    Ocena: 254
    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 11169976
    evildrive123
    Poziom 16  
    Posty: 262
    Pomógł: 3
    Ocena: 11
    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?

Podsumowanie tematu

✨ Użytkownik przedstawił projekt detektora scyntylacyjnego opartego na fotopowielaczu i kryształach jodku sodu aktywowanego talem (NaI(Tl)). W dyskusji poruszono kwestie dotyczące testowania detektora, jego kalibracji oraz zastosowania w pomiarach promieniowania gamma. Uczestnicy forum sugerowali różne modyfikacje, takie jak umieszczenie scyntylatora w izolowanym termicznie pojemniku oraz podłączenie do karty dźwiękowej w celu analizy sygnałów. Wskazano również na potrzebę kalibracji detektora przy użyciu znanych źródeł promieniowania. Wspomniano o różnych materiałach scyntylacyjnych, takich jak BGO, oraz o możliwościach wykorzystania diod PIN jako alternatywy dla fotopowielaczy. Użytkownicy dzielili się doświadczeniami związanymi z budową detektorów oraz źródłami promieniowania, takimi jak elektrody TIG i czujki dymu.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA