Geigerzähler mit Photodiode

Hallo Peter,

leider ist mir auch zu spät aufgefallen, dass in dem Artikel ein 
PIN-Diode verwendet wird. Ich war im Elektronikgeschäft und habe auf 
Verdacht eine BPW21 erstanden, die mich doch glatt 5€ gekostet hat.
Leider habe ich erst danach den Artikel noch mal gelesen.
PIN-Dioden sind wohl durch die kleinere Sperrschichtkapazität deutlich 
schneller, was auch in dem von Elektor referenziertn Artikel steht:
http://thm.ankara.edu.tr/tac/YAZOKULU/yazokulu6/dersler/06-09-2010/erhan-emirhan-cenap-ozben-pin-photodiode.pdf

Wie wären eigentlich Avalanche Dioden geeignet? Die sind ja noch 
schneller. Empfindlicher eventuell auch, könnte ich mir vorstellen.

Oben habe ich mich mit dem Link zu der Elektorseite etwas vertan:
http://www.elektor.de/jahrgang/2011/juni/fotodiode-misst-gammastrahlung.1812240.lynkx

Die BPW 21 ist durch den speziellen Filter relativ teuer.

So schlimm ist es nicht wenn es eine PN Diode ist. Auch da ist da 
Grundmaterial nicht so hoch dotiert und die Geschwindigkeit meist nicht 
so langsam. Zumindest bei Alpha Teilchen sind die Pulse groß genug, das 
man sich auch relativ lange Zeit lassen kann mit der Auswertung, ohne 
das sie im Rauschen untergehen. Die Alphas werden ja auch dicht an der 
Oberfläche absorbiert und kommen gar nicht weit ins Material. Bei Beta 
Strahlung ist die Eindringtiefe schon größer und das Signal schwächer - 
da wäre eine PIN Diode sicher besser, ggf. sogar 2 oder 3 
hintereinander.

Ich habe mal mit der BPW24 einen ähnlichen Sensor für alpha Partikel 
aufgebaut. Da wurden die Pulse dann halt mit einem realiv langsamen 
Transimpedanzverstärker so weit gestreckt das eine Auswertung per µC, 
auch ohne extra analoge Schaltung zur Spitzenwert-erfassung ging.

Eine normale Solarzelle wird da eher nicht gehen. Da ist einfach die 
Fläche zu groß und der Leckstrom und damit da Rauschen zu hoch.

Harald Wilhelms schrieb:
> Thomas Müller schrieb:
>
>> Hat hier Jemand schonmal was mit so einem Sensor gemacht?
>
> Bernd Kainka hat da einige Versuche gemacht. Schau Dich doch mal
> auf seinen Seiten um.
> Gruss
> Harald

Der Bernd heißt aber Burkhard.
Hier sind etliche Links zu Burkhards Versuchen:
http://www.elektronik-labor.de/Projekte/Projekte.html

Thomas Müller schrieb:
> wie ist der im vergleich zu einem mit Zählrohr?

Diese Halbleitersensoren sind die modernen Zählrohre.
Wie jede Photodiode haben sie einen Dunkelstrom,
der aber im Gegensatz zu dem Elektormüll minimiert ist.

Dieses dauernde Hintergrundrauschen verschlechtert etwas
die Erkennung von geringen Intensitäten.

Dafür haben sie oftmals Szintillationskristalle,
also Chemie die Gammastrahlen in Lichtblitze umsetzt,
denk an floureszierende Materialíen.

Die Beschaltung ist auf Grund der geringen Spannung einfacher
als bei Geiger-Müller-Zählrohren, auch mit dem Löschen haben
sie keine Probleme, dafür tut es Halbleitersensoren gut wenn
sie gekühlt werden.

Könnte man eigentlich auch mit einem aus der Metallhülle genommenen 
Schwingquarz Radioaktivität detektieren?

Regt radioaktive Strahlung einen Quarz eventuell kurz zu einer gedämften 
Schwingung an, die man dann hinter einem Filter gut erkennen kann?

Nana, so völlig aus der Welt ist die Idee mit dem Quarz nicht (praktisch 
aber schon..). Im Prinzip will man ja "ionisierende Strahlung" 
nachweisen. Wenn also ein derartiges Teilchen durch ein Medium fliegt, 
wo es an den Atomen anrempelt und dadurch Ladungsträger aus ihrem 
Verbund schlägt, dann würde man diese Ladungsträger bloß per angelegtem 
elektrischen Feld absaugen müssen und man hätte damit einen Strom, der 
proportional zur mittleren Ionisierung ist. Nun sind Quarze aber recht 
gute Isolatoren...

W.S.

A. K. schrieb:
> Nachdem ich auch schon seit längerem damit experimentiere:
>
> 
https://www.mouser.at/ProductDetail/First-Sensor/PS100B-7-CERPINE?qs=hIohqi1S7IpESqboln%2FhyQ%3D%3D
>
> Nun habe ich erstmals eine so große (100mm2) Diode zu einem halbwegs
> erträglichem Preis gefunden

Schöner Sensor (würde ich bei mir auch gern mal probieren), aber:

Die Fläche ist ziemlich groß und damit auch die Kapazität und der 
Dunkelstrom. Die große Fläche bringt dir mehr Messereignisse, die Fläche 
mehr Kapazität und damit kleineres Signal (weil die Teilchen bestimmte 
Ladungen generieren) und der Dunkelstrom mehr Rauschen.

Im Ergebnis bekommst du mehr Pulse, die aber viel kleiner sind und dazu 
noch mehr Rauschen als bei einer BPW34. Willst du das? Und kann deine 
Schaltung das? Die immer wieder genannten vom B. Kainka keinesfalls. Da 
kommt ja schon bei fetten Alphas ohne Abdeckung des Sensor in der 
lichtabgeschirmten Kiste nur noch ein schnarchlangsames Minibisschen 
raus. Die besten Pulse, die der je zeigte hatten ein SNR von ca. 14dB 
bei 100µs Anstiegszeit.

Ich hab mir einen Sensor und eine schnelle Schaltung gebastelt, die bei 
Umgebungslicht funktioniert und 100-mal schneller ist und dabei auch 
noch den 10-fachen SNR liefert (Bild 1). Damit kann man sogar die 
einzelnen Teilchentypen ohne Platten davor auseinanderhalten (Bild 2).

Also, je nachdem was und wie du messen willst, kann der Sensor besser 
oder schlechter als eine BPW34/BPX61 sein.

A. K. schrieb:
> Generell fehlen mir belastbare Infos bzgl. Dimensionierung

Das kenne ich, hab vor etlichen Jahren auch mal sowas gesucht und dann 
aufgegeben und mir selbst was überlegt. War auch besser so.

A. K. schrieb:
> Würdest du deine Schaltung hier teilen?

Nicht wenn es sich irgendwie vermeiden lässt. Gerade auch wegen Bild 2 
(da sind 2 Kurven!).

Aber ich habe die Erfahrung gemacht, daß man das nicht braucht. Wenn man 
überzeugt ist daß es geht und man´s unbedingt will, schafft man´s auch.