Für eine gamma spectroscopy kann man ja einen Kristall (Na(TI)) und eine Photomultiplier Röhre benutzen. Mittels messen der Pulshöhe und der Anazahl der Pulse einer Höhe kann ja dann ein Spektrum erstellt werden. Hierzu wird ja in der X-Achse die einheit KeV eingetragen, und in der Y-Achse die Anzahl der Pulse. Hier noch ein Text dazu: As the name suggests, a pulse height ana- lyzer (PHA) measures the height of each in- put pulse. Special circuitry, including a sam- ple and hold amplifier and an analog to digital converter, determines the maximum positive height of the pulse—a peak voltage as might be read off an oscilloscope trace. From the pulse height, a corresponding channel number is calculated. For example, for a PHA hav- ing 1000 channel capability and a pulse height measurement range from 0 to 10 V, a pulse of height 1.00 V would correspond to channel 100, one of 2.00 V would correspond to chan- nel 200, one of 8.34 V would correspond to channel 834, etc Aus dem Dokument http://www.phys.ufl.edu/courses/phy4803L/group_I/gamma_spec/gamspec.pdf Das ist soweit auch logisch und alles mit einem ADC und uC machbar. Was ich nun hier noch nicht ganz verstehe ist, was eine Röhre pro KeV ausgibt. also z.b. 1000KeV = 1mV oder irgend solch eine Angabe. Ich konnte bis jetz nichts finden... z.b. hier: https://my.et-enterprises.com/pdf/B29B10W.pdf weiss hier jemand weiter?
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Johnny S. schrieb: > also z.b. 1000KeV = 1mV oder irgend solch eine Angabe. eV (Elektronenvolt) und V (Volt) sind zwei völlig verschiedene Einheiten. eV ist ein Maß für die Energie und V ein Maß für die elektrische Spannung. Eine direkte Umrechnung ist nicht möglich.
Harald W. schrieb: > Johnny S. schrieb: > >> also z.b. 1000KeV = 1mV oder irgend solch eine Angabe. > > eV (Elektronenvolt) und V (Volt) sind zwei völlig verschiedene > Einheiten. eV ist ein Maß für die Energie und V ein Maß für die > elektrische Spannung. Eine direkte Umrechnung ist nicht möglich. Das ist mir natürlich klar, aber es muss doch einen Bezug geben? Welcher Wert sagt mir aus, das eine Energie von X KeV, einen Ausgangspegel von ..... ergibt?
Johnny S. schrieb: > Welcher Wert sagt mir aus, das eine Energie von X KeV, einen > Ausgangspegel von ..... ergibt? Das hängt ja vom Kristall und der optischen koppluung zusammen. Je höher die Energie, desto mehr Licht wird im Kristall frei und je "besser" das Licht vom PMT gesehen wird, desto höher der peak. Grundsätzlich ist der Gain-Wert des PMT am ehesten für eine Umrechnung zu gebrauchen. Letztendlich muss das System aber Energiekalibriert werden.
Johnny S. schrieb: > Das ist mir natürlich klar, aber es muss doch einen Bezug geben? Wie rechnest Du denn Kilowattstunden in Volt um?
Harald W. schrieb: > Johnny S. schrieb: > >> Das ist mir natürlich klar, aber es muss doch einen Bezug geben? > > Wie rechnest Du denn Kilowattstunden in Volt um? Garnicht. Denn direkt hat dies kein bezug. Wenn ich aber einen Sensor habe der kWh in Puls wandelt, beruht das ja auf einer Mathematischen Funktion 1kW = 10 Pulse oder so. In dem Dokument steht ja folgende: For example, for a PHA hav- ing 1000 channel capability and a pulse height measurement range from 0 to 10 V, a pulse of height 1.00 V would correspond to channel 100, one of 2.00 V would correspond to chan- nel 200, one of 8.34 V would correspond to channel 834 Das bedeuted ja das pro 100keV = 1V, in dieser Applikation. Also muss es ja irgend eine Rechnung geben der folgende Frage klärt: 1 Teilchen mit 300keV erzeugt am Ausgang der PHT eine Spannung von X welche durch den Verstärker mit Verstärkung Y auf die Spannung Z verstärkt wird.
Es gibt keinen festen umrechnungsfaktor, der nur vom pmt abhängig ist. Wenn du weist, wieviel licht in deinem pmt ankommt, kannst du anhand der verstärkung, die im datenblatt angegeben ist die ausgangsspannung berechnen. Um jedoch die lichtmenge zu bestimmen, welche bei einer bestimmten energie vom pmt gesehen wird, müsste man diverse weitere infos über den detektoraufbau haben.
Johnny S. schrieb: > also z.b. 1000KeV = 1mV oder irgend solch eine Angabe. Das hängt von der Verstärkung des Photomultipliers und der Güte der optischen Kopplung ab. Du müsstest das, wie auch in der Versuchsbeschreibung, mit einer bekannten Strahlungsquelle kalibrieren. Besonders die Hochspannungsversorgung des Photomultipliers (PMT) muß sehr gut stabilisiert sein, weil die Verstärkung exponentiell mit der Versorgungsspannung steigt. Der Kristall muss groß sein, damit das Teilchen möglichst seine gesamte Energie darin abgibt, denn nur dann gibt es eine Proportionalität zwischen der Energie und der Zahl der erzeugten Photonen. Zur Verringerung von Reflexionsverlusten wird der Kristall mit einem Tropfen Silikonöl direkt auf die Frontplatte eines Head-On-Multipliers geklebt und ausserdem mit einem gut lichtreflektierenden PTFE-Band umwickelt, damit möglichst jedes erzeugte Photon auf der Photokathode landet. Die spektrale Empfindlichkeit der Photokathode muss der blauen Lichtemission entsprechen. Ein PMT, der auch im langwelligeren, vielleicht sogar roten Bereich empfindlich ist, hat ein zu großes thermisches Rauschen. Wegen der erforderlichen guten optischen Kopplung sind auch nur Head-On PMT brauchbar. Die preisgünstigen 9-stufigen PMT für seitliche Beleuchtung haben gewöhnlich auch weniger Verstärkung als die Head-On-Typen. Bevor du dich in ein teures Abenteuer mit diesen Teilen stürzt, solltest du dir vielleicht einmal anschauen, was Hobbyisten mit preiswerten Si-Photodioden -und ohne Szintillator- besonders im niederenergetischen Bereich zustande gebracht haben.
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Hp M. schrieb: > Du müsstest das, wie auch in der Versuchsbeschreibung, mit einer > bekannten Strahlungsquelle kalibrieren. Hmm, das währe ist prinzipiell möglich, mir geht es primär um die Auswahl der Verstärker und teile, also ob Verstärkung 100,500,1000 oder so denn "einfach drauf losbasteln" wird ja wohl ned klappen :-) "kalibrieren" könnte ich mit Cs137,Co60 Scheiben, welche ich schon für Geiger-Experimente benutzt habe > Bevor du dich in ein teures Abenteuer mit diesen Teilen stürzt, solltest > du dir vielleicht einmal anschauen, was Hobbyisten mit preiswerten > Si-Photodioden -und ohne Szintillator- besonders im niederenergetischen > Bereich zustande gebracht haben. Oh, garnicht gewusst das es damit auch geht! Wusste nur von Pin-Dioden Geigerzählern. Wie aber einige Google-Suchen zeigen, scheinen diese Si-Photodioden nur im Bereich >200 keV tauglich zu sein.
Aus den Daten zum Kristall (Material) und der Güte der Kopplung kann man in etwa abschätzen wie viele Photonen man pro keV an Gamma Energie erhält. Die höher der Pulse die der PMT liefert ist sehr stark von der Spannung abhängig. Da kann man also die Pulshöhe schon über einen größeren Bereich anpassen. Wie groß die Pulse (als Ladungsmenge gemessen) werden dürfen hängt vom PMT ab. Was dann als Spannung raus kommt hängt auch noch von der Strom-Spannungswandlung hinter dem PMT ab. Da wird man in der Regel auch mehr als einfach einen 50 Ohm Widerstand brauchen, eher einen TIA im Bereich 100 KOhm.
Der Gain der im Datenblatt des PMT angegeben ist stimmt meist nur sehr grob. Wir haben hier neue PMT's deren Gain innerhalb einer Charge um eine Faktor 2 variieren. Wenn man Kalorimetrie betreiben möchte muss man seinen Aufbau immer erst einmal Kalibrieren, anders kommt man nicht zu vernünftigen Ergebnissen.
Hier https://arxiv.org/pdf/1606.01196v1.pdf wird ein µ-counter mit einem SiPM als Detektor und AVR (arduino nano) beschrieben. Die SiPMs dürften um einiges günstiger sein als die Röhren, und kommen offenbar mit einer recht einfachen Beschaltung aus. Das könnte man ja eventuell durch Wahl eines passenden Szintillators für die Gamma-Spektroskopie adaptieren?
rmu schrieb: > Hier https://arxiv.org/pdf/1606.01196v1.pdf wird ein µ-counter mit einem > SiPM als Detektor und AVR (arduino nano) beschrieben. Die SiPMs dürften > um einiges günstiger sein als die Röhren, und kommen offenbar mit einer > recht einfachen Beschaltung aus. Das könnte man ja eventuell durch Wahl > eines passenden Szintillators für die Gamma-Spektroskopie adaptieren? Das Problem dürfte hierwohl eher daran liegen, das man noch eine Art fokussierung bauen muss. Z.b. hat die PMT meiner Wahl einen Durchmesser von 51mm, das heisst ein 51mm Kristall kann montiert werden. Bei einer Halbleiterlösung bräuchte man ja dann etwas um die Fläche zu bündeln, oder mehrfache Bauteile unter dem Kristall. Laut Google gibt es Hauptsächlich zwei Arten von gamma sprectroscopy, die mit einer PMT (die günstige) und solche mit massiven Halbleitern welche Kühlung benötigen (z.b. Germanium), da kostet aber das Bauteil schnell mal 5000$ ohne drumherum. Einen mit PMT kann man für nichtmal 100€ bauen. Auf ebay gibt’s sogar professionelle (Bicron) Scintillation Probes für rund 350$
So weit ich es mitbekommen habe sind die SiPMTs doch noch einiges schlechter als ein echter PMT - insbesondere für das bläuliche Licht der üblichen Scintilator Kristalle. Für den NIR Bereich mögen die SiPMTs ggf. eine Alternative sein, einfach weil da die klassischen PMTs deutlich schlechter werden. Nur der Vollständigkeit halber gib es auch noch Gamma Spektrometer als Tieftemperatur- ( <<1 k) Bolometer. Die sind sogar noch etwas höher auflösend als die Ge Sensoren, aber auch noch teurer und aufwändiger. Wenn PMT und Scintilator zueinander passen hat das schon einen deutlichen Vorteil.
Also, ich bin schonmal etwas weiter: http://www.physi.uni-heidelberg.de/~fschney/detektoren/detector5.pdf Hier wird angegeben, das bei einem Nai(Ti) Crystal 38'000 Photonen per MeV erzeugt werden. Bei Cs137 wärehn es ja 661 keV, also 25'000 Daraus resultiert ja die % der Photonen die erkannt werden können: 25000*3/10^6 = 7.5% = 1875 Photonen werden erkannt Hier meine bevorzugte PMT: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/R9420_TPMH1296E.pdf Wie kann ich jetz anhand der Werte rausfinden was die PMT an Strom ausgibt?
Von der Optik hängt ab wie viele der Photonen am PMT wirklich erkannt werden. Das sollten eigentlich mehr als 7,5 % sein. Ich würde da eher so mit 10-25% rechnen. Schließlich sind sind die PMT für blauers licht recht empfindlich. Was der PMT an Strom (bzw. genauer Ladung) raus gibt, hängt von der Verstärkung (und damit der Spannung) ab. Für die Größenordnung gibt es im Datenblatt üblicherweise Angaben. Viel hängt aber von der benutzten Spannung ab. Für den genannten Type wäre eine Verstärkung von vielleicht 300000 passend bzw. gut zu erreichen. Man kann da aber auch einiges anpassen. Die aus den 1800 Photonen werden damit etwa 5E8 elektronen oder 8 E-11 As. An einem 100 pF Kondensator am Ausgang / TIA wäre dass ein Spannungshub von etwa 0,8 V. Bei mehr Kapazität für einen längeren Puls halt auch weniger. Kleiner kriegt man den Puls auch durch eine niedrigere Verstärkung / Spannung am PMT.
Johnny S. schrieb: > 25000*3/10^6 = 7.5% = 1875 Photonen werden erkannt Wie kommst du auf 7,5%? Im Datenblatt ist doch eine Quanteneffizienz von etwa 25% bei 400nm angegeben, und über einen etwas weiteren Spektralbereich sind es immerhin noch mindestens 20%. D.h. von deinen 25000Photonen, gehen durch optische Verluste vielleicht 30% verloren, bleiben 17500, und von denen löst jedes fünfte ein Photoelektron aus, also 3500 Elektronen. Die werden dann vom Multiplier um den Faktor 400.000 verstärkt (bei Betrieb 100V unter der Maximalpannung), und so kommen am Schluss 1,4E+9 Elektronen oder 0,23nC raus. Wenn diese 0,23nC in 10µs anfallen (NaI ist nicht sehr schnell), entpricht das einem mittleren Stromimpuls von 23µA.
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Denke mal, dass Dich das hier interessieren könnte: http://www.theremino.com/wp-content/uploads/2012/02/PmtAdapters_ENG.pdf Seite 4
Hp M. schrieb: > Wie kommst du auf 7,5%? > Im Datenblatt ist doch eine Quanteneffizienz von etwa 25% bei 400nm > angegeben, und über einen etwas weiteren Spektralbereich sind es > immerhin noch mindestens 20%. Im pdf kommen Sie mit 38'000 Phothonen auf 11.3%.... siehe Seite 5 "Quality of scintillator) > D.h. von deinen 25000Photonen, gehen durch optische Verluste vielleicht > 30% verloren, bleiben 17500, und von denen löst jedes fünfte ein > Photoelektron aus, also 3500 Elektronen. > Die werden dann vom Multiplier um den Faktor 400.000 verstärkt (bei > Betrieb 100V unter der Maximalpannung), und so kommen am Schluss 1,4E+9 > Elektronen oder 0,23nC raus. > Wenn diese 0,23nC in 10µs anfallen (NaI ist nicht sehr schnell), > entpricht das einem mittleren Stromimpuls von 23µA. 10uS? ... das würde ja in einem maximum von 100k Counts pro Sekunde machen... so wenig? MWS schrieb: > Denke mal, dass Dich das hier interessieren könnte: > http://www.theremino.com/wp-content/uploads/2012/02/PmtAdapters_ENG.pdf > Seite 4 Auch hier 100uS Pulsdauer... irgendwas versteh ich wohl noch ned Vorallem bei 100uS brauch ich mir ja keine gedanken um einen passenden ADC zu machen, 10ksps kann jeder Feld-Wald-Wiesen ADC Scheinbar scheinen solche Spektrometer überhaupt nicht so schwierig wie gedacht zu bauen sein, vorallem wenn man den "Theremino" anschaut, n paar Standartbauteile auf ne simpel geroutete Platine und fertig ist die Mühle? Kann es sein das die Theremino drauf abziehlt einen Geigerzähler zu sein, nicht ein Gammaspectrometer? Ein Geigerzähler zählt ja die Strahlungsimpulse (egal welches Isotops) ein Spectrometer zeigt mir an aus WAS die Strahlung besteht. Warum versuchen dann Firmen Scintillator Probes für >6000$ zu verkaufen, wenn die Bauteile inklusive Kristall vlt 500 Wert sind? Hohe gewinnabsicht ist klar, aber so hoch? Ich meinte für Spectrometer etwas von pulsen im Bereich von 10nS, matched lenght ENIG pcb layout und high-speed ADCs (>1Msps) gelesen zu haben... bin ich hier komplett auf dem Holzweg?!
Johnny S. schrieb: > Kann es sein das die Theremino drauf abziehlt einen Geigerzähler zu > sein, nicht ein Gammaspectrometer? Nein, das spektrometriert schon und geigert nicht. Wenn Du Dich genauer einliest, dann siehst Du typische Spektren. Kann ich auch bestätigen, es gibt zwar diverse Schwächen, die einer professionellen Nutzung etwas entgegenstehen, aber ansonsten funktioniert das Ding für solch eine simple Lösung erstaunlich gut. Dem eigentlichen Problem, dem Du Dich stellen darfst, ist die Erkennung "guter" Impulse, also das, was die Theremino Software macht, denn Pulse überlagern sich und defekte Kurvenformen müssen ausgeschlossen werden. Dafür ist im PC genügend Rechenleistung vorhanden, beim µC je nach Typ evtl zu wenig. Die eigentliche Messung per ADC sollte nicht das Problem sein. Hättest Du die Theremino-Hardware, würdest Du bei der der Oszilloskop-ähnlichen Ansicht der Pulse (View Pulses) unter "Rejected" sehen, was da alles rausgeworfen wird, das zu filtern könnte mit dem µC eine interessante Aufgabe werden.
Man will schon, dass die Pulse sich nur sehr selten überlappen. Daher sollte die maximale Pulsrate schon deutlich unter 1/(10*Pulslänge) liegen. Je nach Untergrund bzw. Schwelle und Größe des Kristalls kann man schon mal über 100 Pulse je Sekunde bekommen, allein vom Hintergrund. Mit einer echten radioaktiven Probe auch deutlich mehr. Mit 100 µs Pulslänge hat man da schon nicht mehr so viel Reserve. Auch wird bei so langen Pulsen das Rauschen etwas größer. Bei der Auswertung der Pulse hat man 2 Optionen: Klassisch die Spitzenwerte analog speichern per Peak-Detektorschaltung und dann einmal per ADC auswerten. Da reicht auch ein eher langsamer ADC. Alternativ tastet man deutlich schneller ab, und berechnet die Fläche unter dem Puls in Software. Damit kann man ggf. auch Pulse noch verarbeiten, wo der vorherige nicht zu 100% abgeklungen ist. Von der Bearbeitung sollte das auch ein µC noch schaffen - zumal man beim 2. Weg auch eher einen ADC mit 1 MSPS oder ähnlich haben will, also eher ein ARM als 8051. Je nach Größe und Qualität sind die Kristalle auch schon einiges teurer. Da kann man auch schon mal über 2000 EUR allein für den Kristall kommen. Die reine Elektronik zur Auswertung ist tatsächlich nicht mehr so aufwändig, aber die Stückzahlen sind klein und damit einiges für die Entwicklung und die Software zu zahlen.
Lurchi schrieb: > sollte die maximale Pulsrate schon deutlich unter 1/(10*Pulslänge) > liegen. Nach Deiner Rechnung 1000 Impulse/s. Wenn eine Probe bei einem etwas größeren NaJ auf diese Rate kommt, wird's Zeit für ein paar Bleiziegel. Wenn ich recht erinnere, kam eine schwache Caesium-Kalibrierquelle auf 180 Pulse/s und die ergab dann einen schönen Peak mit um die 3% fwhm. > man schon mal über 100 Pulse je Sekunde bekommen, allein vom > Hintergrund. Yep. Das ist Leerlauf. > Mit 100 µs Pulslänge hat man da schon nicht mehr so viel Reserve. > Auch wird bei so langen Pulsen das Rauschen etwas größer. Du verwechselst dabei nicht Milli- mit Mikrosekunden? > Je nach Größe und Qualität sind die Kristalle auch schon einiges teurer. > Da kann man auch schon mal über 2000 EUR allein für den Kristall kommen. Neu vom Hersteller - möglich, bei Ebay für 80-150.-, nach NaI(Tl) suchen. Vom freundlichen Händler aus der Ukraine. Aufpassen dass die Schutzumhüllung nicht beschädigt ist, NaI bzw. NaJ ist hygroskopisch. > Die reine Elektronik zur Auswertung ist tatsächlich nicht mehr so > aufwändig, aber die Stückzahlen sind klein und damit einiges für die > Entwicklung und die Software zu zahlen. Nicht unbedingt, hier etwas aus Australien, für 2000.- gibt's da schon nette Komplettsets ganz ohne Basteln: http://gammaspectacular.com/
MWS schrieb: > Nach Deiner Rechnung 1000 Impulse/s. Wenn eine Probe bei einem etwas > größeren NaJ auf diese Rate kommt, wird's Zeit für ein paar Bleiziegel. > Wenn ich recht erinnere, kam eine schwache Caesium-Kalibrierquelle auf > 180 Pulse/s und die ergab dann einen schönen Peak mit um die 3% fwhm. 180 Pulse? Bei eine 5uCi CS137 bringt ja ein billig-Geigerrohr SBM20 schon 95'000 CPM!! Müssten dann ja so um die 1500 pulse pro sekunde sein. Oder ist ein Kristall weniger empfindlicher? > Neu vom Hersteller - möglich, bei Ebay für 80-150.-, nach NaI(Tl) > suchen. Vom freundlichen Händler aus der Ukraine. Aufpassen dass die > Schutzumhüllung nicht beschädigt ist, NaI bzw. NaJ ist hygroskopisch. Jop hab mir ebay angeschaut, und neue Chinakristalle sind für 300$ zu haben Richtig übel teuer werden erst die LaBr Kristalle :)
Johnny S. schrieb: > 180 Pulse? Bei eine 5uCi CS137 bringt ja ein billig-Geigerrohr SBM20 > schon 95'000 CPM!! Müssten dann ja so um die 1500 pulse pro sekunde > sein. Oder ist ein Kristall weniger empfindlicher? Ist 'ne 660 Beq Quelle, die reicht völlig zum Kalibrieren und erfordert keine Umgangsgenehmigung, die für Cs137 ab 10000 Beq benötigt wird. 5 uCi entspricht 185000 Beq, rechnet man das runter, so käme man auf 5,6 cps für das SBM bei 660 Beq. Viel hilft hier also nicht automatisch viel, man wählt einfach die Messzeit länger. Wenn die Pulse zu schnell aufeinander folgen, dann überlagern diese und werden verworfen. Außerdem will man meist nicht schnell messen, sondern geringe Strahlung und die verursachenden Elemente entdecken. > Jop hab mir ebay angeschaut, und neue Chinakristalle sind für 300$ zu > haben Gebrauchte komplette Rohre kosten auch nicht die Welt und haben bereits einen Mu-Metall Schirm.
MWS schrieb: > Johnny S. schrieb: >> 180 Pulse? Bei eine 5uCi CS137 bringt ja ein billig-Geigerrohr SBM20 >> schon 95'000 CPM!! Müssten dann ja so um die 1500 pulse pro sekunde >> sein. Oder ist ein Kristall weniger empfindlicher? > > Ist 'ne 660 Beq Quelle, die reicht völlig zum Kalibrieren und erfordert > keine Umgangsgenehmigung, die für Cs137 ab 10000 Beq benötigt wird. Hier in der Schweiz ab 700'000 Bq, = 18uCi bei Cs137 Ich werde mir wahrscheinlich noch weitere Scheiben zulegen, leider sind die aber auch nicht ganz günstig... Und nen Rauchmelder und zerlegen wie es in div. Youtubeviedos gezeigt wird, möchte ich nicht, zu riskannt. Bei den Meldern kann man das Alpha auch so durchs Gehäuse detektieren, aber nur sehr sehr schwach. Alpha währe auch noch interessant, aber die verfügbaren Quellen haben alle so niedrige Halbwertszeiten, und über 100$ für 200T Halbwertszeit...naja Es ging nicht um "viel hilft viel", ich hatte einfach nur eine 5uCi und eine 10uCi Scheibe zur verfügung um die SBM zu testen. > Gebrauchte komplette Rohre kosten auch nicht die Welt und haben bereits > einen Mu-Metall Schirm. Jop, getestet (mit Bildern) ab 300 USD. Ich werd für den Anfang aber definitiv einen Ebay-Kristall holen, das "basteln" soll ja nicht zu kurz kommen :-) bei fertigen dingen fehlt hald der "selbstbau" Teil. Ich werde wohl das Theremino-Modul klonen... Scheint tatsächlich relativ einfach zusein, vor allem wenn das mit einer china-USB-Soundkarte sogar noch brauchbaren Erfolg bringt. Wenn ich das Thema bischen ausprobiert hab, darf es dann ein gebrauchtes professionelles Rohr sein.
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Wie hoch die Zählrate ist, hängt auch davon ab, wo man bei kleinen Energien abschneidet. Wenn man da auch kleine Werte (z.B. 20 keV) zulässt, kommt man auch vom Hintergrund schon recht hoch ( > 100 je Sekunde). Zu kleinen Energien kommen da schon eine Menge Pulse. Auch wenn die einen nicht interessieren, können die bei Überlagerung auch schon etwas stören. Im Vergleich zu einem Geiger-Müller-Zählrohr sind die Zählraten deutlich (durchaus mehr als 100-fach) höher, schon einfach weil viel mehr Massen im Empfindlichen Volumen ist und damit mehr Gamma Strahlung absorbiert wird. Zum Abgleich reicht auch schon eine recht schwache Quelle, halt so dass man deutlich über dem Hintergrund in dem Spektralbereich ist. Da reichen ggf. auch schon 500g Kaliumsalz. Auch mit 100 Hz Zählrate und 100 µs Pulslänge hat man schon eine etwa 1 % Chance das die Pulse stark überlappen (so dass man Pulse verwerfen sollte bzw. falsche Werte bekommt) und mehr für eine leichte Überlappung, die man ggf. mit aufwändiger Software noch korrigieren könnte. Eine lange Pulsbreite ist also schon eine gewisse Einschränkung.
Lurchi schrieb: > Wie hoch die Zählrate ist, hängt auch davon ab, wo man bei kleinen > Energien abschneidet. Wenn man da auch kleine Werte (z.B. 20 keV) > zulässt, kommt man auch vom Hintergrund schon recht hoch ( > 100 je > Sekunde). Zu kleinen Energien kommen da schon eine Menge Pulse. Auch > wenn die einen nicht interessieren, können die bei Überlagerung auch > schon etwas stören. Kann man das "konfigurierbar" machen, also wenn man z.b. tatsächlich den Hintergund überwachen möchte - oder dann doch ein "Prüfstück" analysieren möchte > Auch mit 100 Hz Zählrate und 100 µs Pulslänge hat man schon eine etwa 1 > % Chance das die Pulse stark überlappen (so dass man Pulse verwerfen > sollte bzw. falsche Werte bekommt) und mehr für eine leichte > Überlappung, die man ggf. mit aufwändiger Software noch korrigieren > könnte. Eine lange Pulsbreite ist also schon eine gewisse Einschränkung. Ich glaube ich verstehe es immer noch nicht ganz :( Wieso ist die Überlagerung ein Problem? Wenn man die Röhre doch mal "eingemessen hat", braucht man doch nur das Signal zuzuordnern? Alles was nicht auf ein Isotop passt, kann doch sowiso verworfen werden? Also "ablauftechnisch" irgendwie so: ADC misst ein Puls 5V Am241 = 3V CS137 = 4.5V Iso-Irgendwas = 5.5V -> Signal wird verworfen. Und bezüglich "ignorierter" Pulse, das würde ja dann einfach die "Messzeit bis zum brauchbaren Ergebnis vergrössern, oder?
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http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/dsp-book/dsp_book_Ch17.pdf da gibt es auf Seite 6-7 eine Erklärung zur Pulsüberlappung
Überlappen den die Pulse TATSÄCHLICH oder ist dies nur die folge der nachgeschalteten Elektronik? Wenn von der Röhre aus, ein Puls mit einer "Bogenform" kommt, also zb. aufsteigen von 0 zu 10mV, und danach abfallend auf 0V, würde es doch reichen, andauernd zu vergleichen Spannung < Spannung "gerade eben", und wenn das wahr ist, den Puls sozusagen "abzuwürgen", die Signalform würde dann so wie ne Phasenabschnitt aussehen. Oder denke ich falsch?
Die Signale kommen nicht regelmäßig mit festem Abstand, sondern zu weitgehend zufälligen Zeiten. Wenn die Zeit zwischen 2 einfallenden Teilchen klein ist, erhält man keine 2 getrennte Pulse, sondern in erster Näherung die Summe zu jedem Zeitpunkt. Das kann dann dazu führen, dass statt 2 kleinen Energien eine größere Erkannt wird. Je nach Aufwand kann man das meistens an Hand der Pulsform erkennen und die Pulse verwerfen. In jedem Fall führt das aber zu erhöhten Fehlern, denn die Erkennung kann nicht perfekt sein und auch eine leicht erhöhten Messzeit, was aber i.A. das kleinere Problem ist, denn es sind ja nur relativ wenige Pulse die entfallen. Bei der sehr einfachen Form der Auswertung gibt es ggf. nach einem Puls eine Totzeit, etwas von einem langsamen ADC. Diese Totzeit führt zu etwas längerer Messzeit, ist also nicht so schlimm wie zu stark gedehnte Pulse. Vom Kristall und Photomulitplier selber sind die Pulse noch sehr kurz (100 ns Bereich, vor allem vom Kristall). Hinter PM dehnt man i.A. den Puls um die Auswertung zu vereinfachen. Da sollte man es aber nicht übertreiben. Es gibt auch einige wenige Fälle wo die Signal oft in Gruppen kommen, also etwa ein Zerfall mit langer Halbwertzeit gefolgt von einem mit sehr Kurzer Zeit. Auch kosmischer Hintergrund kommt etwa in Gruppen, etwa als Myonen-Schauer, wo dann für eine kurze Zeit (z.B ms) auch mal deutlich mehr Pulse zusammen kommen. Die Überlappung ist also etwas kritischer als man rein von zufälligen Pulsen erwartet.
Lurchi schrieb: > Die Signale kommen nicht regelmäßig mit festem Abstand, sondern zu > weitgehend zufälligen Zeiten. Wenn die Zeit zwischen 2 einfallenden > Teilchen klein ist, erhält man keine 2 getrennte Pulse, sondern in > erster Näherung die Summe zu jedem Zeitpunkt. Das kann dann dazu führen, > dass statt 2 kleinen Energien eine größere Erkannt wird. Das währe ja nur so, wenn der zweite Puls stärker ist wie der erste. Die Spannung kann ja nur höher werden, nicht sich mit sich selber addieren. Wenn auf ein Puls von 10mV, einer mit 5mV folgt, ist das maximum immernoch 10mV, und nicht 15mV. Wenn auf einen Puls von 10mV ein Puls mit 11mV folgt, ist das maximum 11mV. Meine Idee war die folgende: Es gibt ja eine maximal mögliche Spitzenspannung, und eine minimal mögliche Spitzenspannung. Lassen wir es 0.5mV bis 10mV sein. Kann man jetz nicht etwas bauen, das bei grösser 0.7mV eine Messung beginnt und solange misst bis die Spannung wieder unter 0.7mV gefallen ist. Von den gesammelten Messergebnissen, ist dann das höchste der "zählende Puls". Sowas muss doch baubar sein. Prinzpiell währe es ja für den ADC/Softwareteil vollkommen egal, wie das Pulssignal ausschaut. Es muss ja nur das Pulsmaximum vorhanden sein. Man müsste ja nur etwas bauen können, was einem ADC jeweils den lezten Spitzenwert liefert, und ein Signal dem uC, wenn der Spitzenwert geändert hat, damit der neue eingelesen werden kann.
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Johnny S. schrieb: > Alles was nicht auf ein Isotop passt, kann doch sowiso verworfen werden? Und wenn in der Probe, wie es für den radioktive Mineralien typisch ist, mehrere Elemente und Isotope vorhanden sind, die alle mit unterschiedlichen Energien vor sich hin strahlen? https://de.wikipedia.org/wiki/Zerfallsreihe
Wenn 2 Pulse dich zusammen kommen kriegt man eine Signal mit anderer Form und i.A. auch höherer Amplitude. In jedem Fall kriegt man statt der 2 Signale irgendwann nur einen erkannten Puls und der ist dann i.A. größer. Auch vor dem Maximum des kleineren Pulses steigt das Signal bereits an und kann sich so zum anderen Puls addieren. Die Zeit ist da aber tatsächlich kürzer. Länger dauert es bis der erste Puls so weit abgeklungen ist, das er unter der Fehlergrenze (die liegt meist deutlich niedriger als die untere Schwelle) liegt. Die besser Auswertung zeichnet die Form des Peaks auf, und kann so erkennen, wenn die Form nicht stimmt, weil etwa 2 Pulse zusammen vorliegen. Die Ereignisse kann man dann verwerfen, bzw. wenn die Pulse schon weit auseinander liegen ggf. auch den Fehler korrigieren. Allerdings wird da der Aufwand ggf. hoch, wenn man die Pulse sehr kurz hat. Durch eine ggf. längere Pulsform braucht man ggf. die aufwändigere Auswertung auch, wenn man die ganze Form per ADC abtastet. Einfach nur digital auszeichnen und nach Maximalwerten suchen ist da noch keine so gute Strategie. Die Information ist eher die Fläche des Peaks und bei 2 Pulsen dicht zusammen will man nicht den Maximalwert der Spannung, sondern die Größe der beiden Peaks die sich da überlagern. Man muss auch berücksichtigen dass man zu einem großen Peak, an dem man interessiert ist ggf. gar nicht so selten noch einen kleinen Peak hat, der für sich alleine unter der Schwelle ist. Trotzdem kann der kleine Puls schon die Amplitude für einige Zeit danach beeinflussen.
Angehängte Dateien:
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Lurchi schrieb: > Einfach nur digital auszeichnen und nach Maximalwerten suchen ist da > noch keine so gute Strategie. Die Information ist eher die Fläche des > Peaks und bei 2 Pulsen dicht zusammen will man nicht den Maximalwert der > Spannung, sondern die Größe der beiden Peaks die sich da überlagern. Man > muss auch berücksichtigen dass man zu einem großen Peak, an dem man > interessiert ist ggf. gar nicht so selten noch einen kleinen Peak hat, > der für sich alleine unter der Schwelle ist. Trotzdem kann der kleine > Puls schon die Amplitude für einige Zeit danach beeinflussen. Anbei ein Bild, wie ich es meinte. Die blaue Linie ist das echte Signal vom PMT, die Orange ist das Signal das den ADC erreicht, und die graue ein Signal, welches angibt das entweder 0 ist, oder ein neuer Peak da ist. Schade, ich hoffte das eine weitgehend "analoge" Verarbeitung möglich ist. Wie haben die das den früher gemacht, als noch keine leistungsfährigen Recheneinheiten verfügbar waren? Gibt’s irgendwo Beispielcode wie man solche Signale/Pulsformen verarbeiten kann? Aktuell sieht es danach aus, das die "Soundkarten-Messung" mit der PRA Software vermutlich das einfachste ist. Vermutlich währe ein Rasberry PI mit Win10 am einfachsten.
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Johnny S. schrieb: > Wie haben die das den früher gemacht, als noch keine leistungsfährigen > Recheneinheiten verfügbar waren? Es gibt/gab den sog. NIM-Standard, dessen Signalpegel sich an die Ausgangssignale von Photomultipliern anlehnten, siehe z.B.: https://de.wikipedia.org/wiki/Nuclear_Instrumentation_Standard Damals hat man dann wirklich schränkeweise Elektronik auf Basis von NIM-Modulen zusammengestellt, um die Signale von ein paar Photomultipliern auszuwerten. Die relevantesten Hersteller entsprechender Module waren LeCroy, Ortec und Elscint. Da damals üblicherweise auch die vollständigen Schaltpläne der Module mitgeliefert wurden, sollte man diese auch heutzutage recht gut im Internet finden können. Ein sehr wichtiges Stichwort ist hierbei "multi channel analyzer", welches teilweise statt "puls height analyzer" verwendet wird. Allerdings muss man da auch noch eine Unterscheidung zu Geräten/Modulen machen, die entsprechenden Histogramme nicht nach Pulshöhen, sondern nach Zeitabständen zwischen Pulsen auftragen. Für solche Zeitkorrelatoren war Malvern Instruments der führenden Anbieter.
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