RadRate Geigerzähler, Selbstabschaltung deaktivieren

Danke für den Eutektikums-Hinweis.
Klar meine ich die Einstellung an meinem ERSA MS6000 50W-Lötkolben von 
1986.
Der's immer noch tut. Und nicht die gemessene Löttemperatur. Wenn ich 
bei meinem Lötkolben die Temperaturregelung kleiner als 350 stelle, 
bleiben die bleifreien Lote fest, wie sie auf die Spule gewickelt 
wurden.
Allerdings löst sich oben genannter Jumper bereits bei einer Einstellung 
von 325° an meiner ERSA-Lötstation. Nicht mehr und nicht weniger war 
gemeint.

Aber zurück zum Thema:
Wer hat auch ein RadRate, und hackt mit?
Der Halbleiterdetektor als solcher kann augenscheinlich beta, 
hochenergetisches röntgen und gamma. Aber kein Alpha (wie Versuche 
beweisen)

Viele Grüße

HDS

Kleiner Nachtrag (für alle, die mit RadRate auch länger als 14 min am 
Stück zählen wollen):
Hier noch ein Foto von der Platinenvorderseite mit der Position des zu 
öffnenden Jumper J3 (roter Pfeil). Es ist auch nicht notwendig, die mit 
einem Polymer eingeklebte Platine dazu zu entnehmen.

Sorry, wenn ich nochmal Nachtrage:
RadRate ist jetzt ergänzt um einen Zählerausgang (Chinch) und kleinen 
Wattuino-Zähler mit LCD. Dort spuckt er auch auf meiner Thorium-Quelle 
(974 Becquerel, 120 mg Thorium in 6g Wolfram) präzise Daten aus, wenn 
man lange genug messen lässt...
Fotos:
A) positive Zählerleitung am Piezotongeber angelötet, negative Leitung 
am Batterieanschluss,
B) herausgeführt über eine Chinch-Buchse auf die Vorderseite.
C) Vier schnell hintereinander aufgenommene Fotos zeigen die sehr 
abweichenden und zeitlich stark veränderlichen Anzeigen des RadRate 
gegenüber dem schnell aufgebauten und programmierten Zähler, der nach 30 
min bis in den einstelligen Microsievert/Stunde-Bereich genaue Daten 
liefert...

Wie man sieht ist um die LED Bohrung innen eine Stahlscheibe geklebt. Da 
kann man außen eine Fotodiode in einem Ringmagneten anbringen. 
Komparator dahinter und fertig. Braucht man nichts bohren. So werden die 
Dinger auch abgeglichen. Die Anzeige im Radrate verhält sich genau wie 
ein träges analoges Meßinstrument, eben wie ein klassischer Geigerzähler 
vor dem verspielten Digitalzeitalter. Das ist Absicht um eine Fokussuche 
zu ermöglichen. Das Gerät kommt weit über 100 Stunden mit einer Standard 
9V Batterie aus. Darauf ist es auch ausgelegt. Dabei ist es dank 
Autoabschaltung immer einsatzbereit, egal wie trottelig der Besitzer 
ist. Daß man Impulse auch in einem Zeitfenster zählen kann, war bei der 
Entwicklung des Gerätes durchaus bekannt. Entwicklungsziel war 2011 
(Fukushima) ein robuster minimalistischer Strahlungsmesser ohne Zählrohr 
für Otto Normal, der komplett in Deutschland hergestellt wird, mehr 
nicht.

Der Frequenzgang des RR Vorverstärkers ist bewußt nicht linear um 
eventuelle Störfrequenzen zu unterdrücken und maximales Nutzsignal zu 
erreichen. Das Ausgangssignal ist daher für eine Spektalanalyse eher 
ungeeignet. Nicht daß hier jemand später enttäuscht ist.

Rad-Rate misst weder Alpha noch Gamma. Da wo Gamma erst anfängt, nämlich 
obehalb von 60 keV, hat Rad-Rate schon längst eine minimale 
Einfangwahrscheinlichkeit von unter 1%. Das heißt: Die Werbung auf der 
Website ist zumindest grob irreführend, da der Eindruck erweckt wird, 
das Gerät könne Alpha, Beta und Gamma messen.

Recht empfindlich dagegen misst es Beta-Strahlung. Das ist soweit ok, da 
man damit das Cs137 oberflächennah in Lebensmitteln entdecken kann. 
Schirmt man das Rad-Rate dagegen mit 6 mm Plexiglas (Beta-Schild) von 
der Quelle ab:
Funkstille.
Aber komplette Funkstille, gar kein Count mehr innerhalb einer Stunde.
Daher Gamma damit: Fehlanzeige.

Insgesamt bereue ich den Kauf des Rad-Rate.

Für 100 Euro brutto bekomme ich bereits eine großflächige (10x10mm), mit 
einem 8 mm dicken CsI::Tl Szintillator-Kristall versehene 
Gamma-Sensordiode von First Sensor, Berlin, mit der man ein 
Gammaspektrometer aufbauen kann.

Diesen reinen Beta-counter "Rad-Rate" jedoch kann ich mir nun selber 
weit empfindlicher mit einem 24er-Satz BPW34 "nachbauen", für 40 Euro 
Materialkosten max.

j.heinrich schrieb:
> mit einem 24er-Satz BPW34

Warum eigentlich so viele Sensoren parallel? Dadurch wird die Sache ja 
nicht empfindlicher, man vergrößert die Fläche und damit den 
Einfangquerschnitt, das erschwert die Ortung und außerdem steigt die 
Sensorkapazität auf das 24-fache an. Man bekommt zwar mehr Impulse, aber 
der Pegel und damit die Empfindlichkeit nimmt ab, weil jedes 
eingefangene Teilchen eine bestimmte Ladung freisetzt, die jetzt eine 
größere Kapazität umladen muss.

ArnoR schrieb:
> Warum eigentlich so viele Sensoren parallel? Dadurch wird die Sache ja
> nicht empfindlicher, man vergrößert die Fläche und damit den
> Einfangquerschnitt, das erschwert die Ortung und außerdem steigt die
> Sensorkapazität auf das 24-fache an. Man bekommt zwar mehr Impulse, aber
> der Pegel und damit die Empfindlichkeit nimmt ab, weil jedes
> eingefangene Teilchen eine bestimmte Ladung freisetzt, die jetzt eine
> größere Kapazität umladen muss.

Moin, aber der obige Einwand ist in Gänze fehl am Platz.

an den 24 BPW34 hängen insgesamt 4 Transimpedanzwandler.
Also je 6 parallelen BPW34 ein unabhängiger Vorverstärker. Nix mit 
Sensorkapazitätsanstieg, wie von Dir im Zitat gemutmaßt.

Schon mein 6 Dioden BPW34-parallel-Detektor hat den RadRate alt aussehen 
lassen: hinsichtlich der Empfindlichkeit für beta Faktor 2,4, betrieben 
mit AD820 als Transimpedanz-preamp, 40 MOhm im Gegenkopplungszweig und 
einer Gegenkopplungskapazität von 2,8 pF.

Selbstverständlich ist demnach der Vierkanal-Detektor mit 24 BPW34 mit 4 
Transimpedanz-Vorverstärkern um Faktor 12 empfindlicher gegenüber dem 
vom Stuttgarter Geigerle abgekupferten 3-Diodenarray des Rad-Rate.

"Erschwert die Ortung" So ein Unsinn. Mit dem unempfindlichen Rad-Rate 
kann man sowieso nur Orten, wenn man richtig viel Zeit mitbringt. Sitzt 
Du tage da, und suchst nach einem Count...
Mein Vierkanal-Detektor hat die 12-fache Empfindlichkeit für einen 
Bruchteil des Preises im Selbstbau. Da siehtst du die Cs137-Marone 
sofort in der Anzeige, die nicht auf ein RC-Glied mit flüchtiger 
Kondensator-Spannungsanzeige geht wie beim RadRate, sondern auf einen 
richtigen Zähler.

Aber die 100-Euro-Diode von First Sensor Berlin ist der Hit, damit geht 
für 140 Euro sogar Gamma-Spektroskopie.

j.heinrich schrieb:
> an den 24 BPW34 hängen insgesamt 4 Transimpedanzwandler.
> Also je 6 parallelen BPW34 ein unabhängiger Vorverstärker. Nix mit
> Sensorkapazitätsanstieg

Doch, es bedeutet 6-fache Kapazität gegenüber einem einzelnen Sensor, 
und daher nur 1/6 der Impulshöhe. Damit kann man "schwache" Pulse eben 
nicht mehr erfassen. Meine Messungen zeigen, dass die Pulse eine sehr 
verschieden große Amplitude liefern. Und die Kapazität entscheidet, was 
man noch sehen kann.

j.heinrich schrieb:
> Schon mein 6 Dioden BPW34-parallel-Detektor hat den RadRate alt aussehen
> lassen
> Selbstverständlich ist demnach der Vierkanal-Detektor mit 24 BPW34 mit 4
> Transimpedanz-Vorverstärkern um Faktor 12 empfindlicher gegenüber dem
> vom Stuttgarter Geigerle abgekupferten 3-Diodenarray des Rad-Rate.

Ich denke, wir meinen mit Empfindlichkeit was anderes. Ich meine die 
kleinste registrierbare Pulsamplitude, nicht die Pulsrate mit den großen 
Pulsen eines großflächigen starken Strahlers.

j.heinrich schrieb:
> Moin, aber der obige Einwand ist in Gänze fehl am Platz.

> So ein Unsinn.

Warum regst du dich so auf? Ich habe auch ein Frontend entwickelt und 
aufgebaut und sehr viele Messungen gemacht. Ich stelle nur Fragen zu 
Dingen, die mir Probleme gemacht haben und die ich untersucht habe.

j.heinrich schrieb:
> Transimpedanz-preamp, 40 MOhm im Gegenkopplungszweig und
> einer Gegenkopplungskapazität von 2,8 pF.

Was eine lächerlich niedrige Grenzfrequenz von ~1,4kHz bedeutet. Wenn 
man sich mal die Pulsform des OpenGeiger oder meine Messungen ansieht, 
wird klar, dass die entscheidenden Spektralanteile der Pulse viel höher 
als 1,4kHz liegen, man mit kleinerer Kapazität daher entsprechend 
größere Signale bekommt, also schwächere Pulse sieht. Mit meiner 
Eingangsschaltung habe ich eine Grenzfrequenz von ~16kHz mit einer BPW34 
erreicht (10M//1pF).

Für meine Messungen hatte ich nur einen einfachen Granit-Pflasterstein, 
habe aber Pulsraten von bis zu 2/min und 
Signal/Rausch(Spitze-Spitze-Spannung)-Abstände von bis zu 26dB (20-fach) 
gemessen. Kannst ja so einen Kleinpflasterstein mal mit deiner Schaltung 
vermessen.

Klaus R. schrieb:
> Hallo Heinrich,
>
> willst du dein Frontend und dessen Verbesserung ggü dem Geigerle mal zur
> Verfügung stellen (wegen mir auch per PN)? Habe auch BPW gesammelt und
> will das bald mal umsetzen...
>
> Klaus.

Werd ich machen. Frontend heißt?
Zähler usw? Impulshöhendetektion, Mehrkanal-Wandler, 
Schwellwert-Anpassung?
Klar gibt's dafür von mir für den Olimexino Firmware.
Der Arduino selber ist nicht schnell genug für die A/D-Wandlung.

Ich werde demnächst mit dem AD8616 als Eingangs-OP arbeiten, mal sehen, 
ob dessen 12V/µs und 20 MHz Bandbreite bei nur 7 nV/RtHz bessere 
Niedrigenergie-Nullraten bei den maximal 5 V Spannungshub und 
entsprechend hohen Diodenkapazität auf der X100 von First Sensor 
ergeben. First Sensor selber haben in ihrem Gamma-Pulsmodul das Rauschen 
bei 80 keV Äquivalentpulsspannung und setzen den Rauschfilter ca bei 120 
keV. Messen also ab da. Mit Ruhe-cpm von 60counts/min für den 
8mm-Szintillatorkristall.
Das lässt sich etwa auf ein 6er-Array paralleler BPW34 übertragen, da 
die Fläche und damit die Sensorkapazität dan anhähernd gleich ist.

Mag zwar alles den Herstellern von RadRate garnicht gefallen, ist aber 
so.

Für 6 BPW34 parallel kann man auch den AD820 als Transimpedanzverstärker 
nehmen. Einen AD822 dahinter mit 100-Facher Verstärkung. Alles in DIL 
erhältlich, keine SMD-Bauweise.
Den Eingangsverstärker mit +Input-Loops um den Invertierenden Eingang 
(mit Kathode der BPW34 verbunden) ausstatten auf beiden Platinenseiten 
wirkt hinsichtlich des Rauschabstands Wunder. Denn dann gibt's keine 
wilden Leckströme mehr.
Beide OP's müssen getrennt mit hohen Kapazitäten versorgt sein in 
dichtem Abstand zu deren Versorgungsanschlüssen. Und die von der 
gemeinsamen Versorgung, am Besten spannungsreguliert jene, nicht etwa in 
Serie verbunden, sondern vom gemeinsamen Versorgungs-Elko 
spinnennetzförmig.
Hier ist wirklich intelligentes Platinendesign gefordert, sonst hast 
Schwingungen, wenn die Gegenkopplungskapazität so gering wird, dass man 
noch kleinste Pulse detektieren kann.
Große, gemeinsame Ground-Plane sehr hilfreich.

Klaus R. schrieb:
> Hallo Heinrich,
>
> ja, den Teil bis zur digitalen Auswertung. Im Geigerle ist das ja recht
> einfach gehalten, es lohnt sich aber immer auch andere Designs mal
> anzusehen.

Der Vorteil, direkt nach der zweiten Verstärkerstufe auf einen flotten 
A/D Wandler zu gehen, und das Rauschen digital von den interessierenden 
Peaks zu trennen, ist der, dass man diesen Filter dynamisch machen kann, 
d.h. dass er sich an geänderte Temperatur bspw. (veränderliche 
Rauschschwelle) selbsttätig anpassen kann.
Auf jeden Fall ist das "Geigerle" ohne Spannungsregler so nicht 
tauglich, bereits mit sich selber vergleichbare Werte zu erhalten, da 
seine Komparatorschwelle sich mit veränderlicher Batteriespannung auch 
verändert: Mal zählt er mehr, mal zählt er weniger, je nachdem wie voll 
die Batterie/der Akku ist. Das Statement von B.Laquai, dass die 
Komparatorschwelle ja mit fallender Akkuspannung "skalieren" würde, kann 
ich in der Praxis so nicht nachvollziehen.
Es muss da also mindestens ein präziser, rauscharmer 
linear-Spannungsregler in die Schaltung (z.Bsp LT1761 und Konsorten) - 
ein step up/down schaltregler geht dafür überhaupt nicht.

>
> Mehrkanalöwandlung für...? Erkennst du über die Impulsform Besonderhiten
> der Strahlung?
Nein, das ist bei der BPW 34 nicht möglich. Bie Mechanismen der 
Elektronenbildung durch Strahlung für einfache PIN-Dioden wie die BPW34 
sind im folgenden auch nocheinmal in der sehr guten Abhandlung von 
Szymon Kulis beschrieben:

www-zeuthen.desy.de/students/2007/doc/SzymonKulis_report.ps

Kulis beschreibt in seinem Artikel die Grundlagen zur Entwicklung einer 
empfindlichen und optimierten Elektronik für SolidState 
Strahlungssensoren.

Andere Schaltungsvorschläge, die sich sogar im Gamma-Sensor-Datenblatt 
von First Sensor breitmachen machte Onodera:
http://einstlab.web.fc2.com/Xdetector/detector.html


> Mir würde einfache cpm reichen, aber halt optimiert auf
> die BPWs.
>
> Klaus.

Die BPW34 ist sehr empfindlich für Beta-Strahlung und schwaches Röntgen, 
sieht jedoch Alpha nicht, weil das Plastik die abschirmt und Gamma 
oberhalb 40-60 keV auch nicht, weil dafür das Einfangvolumen zu gering 
ist  und damit die Detektionswahrscheinlichkeit mit zunehmender 
Gamma-Energie in den Promillebreich absinkt. Bereits die speziell zur 
Röntgen- und Gammadetektion hergestellten PIN-Dioden von First Sensor, 
Berlin ohne Szintillator-Kristall mit einer enormen Schichtdicke von 0.3 
mm zeigen solches Verhalten. Gamma kann man effektiv nur mit einem 
Szintillator vor der Diode oder eben mit einem Geiger-Müller Zählrohr 
zählen.

Von daher ist das RadRate auch eine große Enttäuschung gewesen: Wenig 
und unempfindliche Elektronik für viel zu viel Geld.