Günstige Gammaspektroskopie mit Theremino MCA

[Christoph E. (stoppi)]

Hallo!

Anbei der Link zu meinem neuesten Projekt, der einfachen und günstigen 
Gammaspektroskopie unter Verwendung der Freeware Theremino MCA 
(http://www.theremino.com/de/downloads/radioactivity).

Gekostet hat mich der Spaß:

NaJ(Tl)-Szintillator: rund 60 Euro
spark gap tube TG-36 als Cäsium-137 Quelle: rund 45 Euro
HV-power supply: rund 15 Euro
Photomultiplier: rund 15 Euro
Verstärker: rund 5 Euro
USB-Soundcard: rund 3 Euro

Also summa summarum rund 160 Euro...

Video: https://www.youtube.com/watch?v=gVxSbSIfDzM

Die Energieauflösung ist noch ziemlich schlecht. Ich verwende allerdings 
im Moment auch noch keine Bleiabschirmung (kommt noch) bzw. kein 
Silikonöl zur Ankopplung des Szintillators an den Photomultiplier.

Der Cäsium-137-Photopeak bei 662 keV ist aber deutlich zu sehen, ebenso 
die Comptonkante bei rund 480 keV bzw. der Rückstreupeak bei 225 keV.

stoppi

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Das ist kein "Projekt" so wie wir hier das verstehen.

Kein Quelltext, kein Schaltplan -- passt hier also nicht hin.

Kommt da noch was?

[livio (Gast)]

This is SPAM.

The true OpenSource project is here:
http://www.theremino.com/en/technical/schematics#pmtadapter

[Christoph E. (stoppi)]

Anbei noch der Schaltplan des CCFL-HV-Netzteils für negative Spannungen 
(das Theremino-Netzteil arbeitet im Gegensatz dazu mit positiver 
Spannung und Entkoppelkondensator fürs PMT-Signal) und des simplen 
invertierenden Verstärkers (gain_max = 100).

@livio: This is SPAM. ???

[Martin K. (mkmannheim)]

Werden jetzt schon free projects geklaut, um sich damit zu schmücken?

[Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)]

Was mir bei der Schaltung nicht gefällt, ist die Soundkarte, besteht die 
Möglichkeit die Software mit einer anderen Eingangsquelle zu nutzen?
Kennt jemand noch eine andere freie MCA Software die für diesen 
Einsatzzweck geeignet ist?

[Hp M. (nachtmix)]

Fred F. schrieb:
> Was mir bei der Schaltung nicht gefällt, ist die Soundkarte

Warum?
Es wird hier ja ein USB-Modul benutzt, das es beim Chinesen für 2 oder 3 
Euro gibt.
Wenn das durch Mißhandlung, etwa einen Kurzschluß an der 
Multiplierfassung oder Durchschlag des Koppelkondensators, zu Grunde 
geht, ist es kein Beinbruch.

Christoph E. schrieb:
> Gekostet hat mich der Spaß:

Preise sind ok, bis auf den uralten Telefonleitungs-Überspannungableiter 
als Prüfstrahler.
Der ist viel zu teuer.
Geringe Mengen von radioaktive Isotopen wie Cs oder Kr sind in praktisch 
allen Glimmlampen, Überspannungsableitern und Stabis als Zündhilfe 
enthalten.
zB.:
http://www.ebay.de/itm/2-St-SG1P-EV-OA2-Stabilisatorrohren-Voltage-Regulator-150V-30mA-NOS-/131947382702
http://www.ebay.de/itm/Fur-Rohrenverstarker-Rohre-OA2-WA-JHS-Stabi-Rohre-/322291896822
http://www.ebay.de/itm/Rohre-Elektronenrohre-OA-2-Pole-7-Beschreibung-Spg-Regler-/291398264703
http://www.ebay.de/itm/Vakuum-Funkenstrecke-R-3-Russisch-GUT-NOS-LgNr-R-2738-/311687003701

[Christoph E. (stoppi)]

Martin K. schrieb:
> Werden jetzt schon free projects geklaut, um sich damit zu schmücken?

Sinnerfassendes Lesen wird doch schon in der Volksschule gelehrt, oder 
nicht?

Erstens habe ich bereits im Titel und gleich zu Beginn meines ersten 
Beitrags auf das Projekt "Theremino" verwiesen.

Zweitens bestehen zwischen dem Originalaufbau und meinem Unterschiede, 
auf welche ich ebenfalls hingewiesen habe.

Und drittens habe ich auch einen eigenen MCA entwickelt (siehe 
https://www.youtube.com/watch?v=6k9pkbhxa00)

Manche hier haben wohl eine ausgeprägte Profilierungsneurose, Hauptsache 
sie geben ihren Senf dazu, wenn sie schon selbst nichts Konstruktives 
vorzuweisen haben. Echt armselig ....

Hp M. schrieb:
> Es wird hier ja ein USB-Modul benutzt, das es beim Chinesen für 2 oder 3
> Euro gibt.
> Wenn das durch Mißhandlung, etwa einen Kurzschluß an der
> Multiplierfassung oder Durchschlag des Koppelkondensators, zu Grunde
> geht, ist es kein Beinbruch.

Sehe ich genauso

Hp M. schrieb:
> Geringe Mengen von radioaktive Isotopen wie Cs oder Kr sind in praktisch
> allen Glimmlampen, Überspannungsableitern und Stabis als Zündhilfe
> enthalten.
> zB.:
> Ebay-Artikel Nr. 131947382702
> Ebay-Artikel Nr. 322291896822
> Ebay-Artikel Nr. 291398264703
> Ebay-Artikel Nr. 311687003701

Vielen Dank für die Hinweise, nachtmix. Bei meinem Überspannungsableiter 
kamen allerdings 18 USD Versandkosten dazu, deshalb der erhöhte Betrag. 
Dafür dürften sich jetzt noch rund 0.5 µCi Cäsium-137 darin befinden...

[Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)]

Hp M. schrieb:
> Warum?
> Es wird hier ja ein USB-Modul benutzt, das es beim Chinesen für 2 oder 3
> Euro gibt.
> Wenn das durch Mißhandlung, etwa einen Kurzschluß an der
> Multiplierfassung oder Durchschlag des Koppelkondensators, zu Grunde
> geht, ist es kein Beinbruch.

Ich hätte halt lieber sowas wie einen externen AD Wandler mit 
PC-Schnittstelle, z.B. RS232 oder USB. Es ging mir nicht um die 
Sicherheit des PC sondern darum, ob ich der Soundkarte trauen kann.

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Wo bleibt das Projekt?

Ich sehe hier wenig mehr als ein Bericht über das Nachvollziehen einer 
anderswo beschriebenen Lösung.

[Hp M. (nachtmix)]

Fred F. schrieb:
> Ich hätte halt lieber sowas wie einen externen AD Wandler mit
> PC-Schnittstelle,

Wenn dein Sparschwein prall gefüllt ist, hindert dich doch niemand ein 
Modul bei z.B. National Instruments zu kaufen.

[Erich J. (erich24)]

Hallo Christoph,

prima, dass noch jemand an Gammaspektroskopie interessiert ist. Für mich 
ein Grund die einst angefangenen Sachen wieder rauszuholen und 
weiterzumachen. Deine Anregungen sind prima. Mach weiter so!

Gruß
Erich

[Rufus Τ. F. (rufus)]

Da das ganze trotz Zeit zur Nachbesserung nicht nachgebessert wurde ...

hat es unter "Projekte und Code" jetzt ausgedient.

[J. H. (Firma: heisystec) (hds)]

Hi,

Ich weise darauf hin, dass der im Eröffnungspost genannte spark gap 
keinerlei Cs137 enthält, hingegen eine Menge von maximal 1.6 µCi 
(Microcurie) Kr-85, ein radioaktives Edelgas. Siehe:

http://www.chemcas.com/msds112/cas/3289/94244756.asp

Daher ist das Spektrum des Eröffnungsposts bereits mehr als fragwürdig.
Krypton 85 ist zudem beta-strahler (97% aller Zerfälle)
nur ca jeder 250dertste Zerfall erzeugt ein Gammaquant mit 514 keV.
(siehe:)
https://ehs.ucsd.edu/rad/radionuclide/Kr-85.pdf

Aufgrund der geringen Aktivität im spark gap:

1.6 µCi = 1.6 * 3,7 * 10e4 Bq
also 59,2 kBq (kiloBequerel). Davon ein 250stel ist mit dem 
NaI-Szintillator messbar, weil Gammaquanten produzierend.
Das sind gerade mal 236 Zerfälle pro sekunde....

...ist für mich fraglich, ob da überhaupt ohne gute Bleiabschirmung 
irgendetwas zu messen ist.

[Gustl B. (-gb-)]

Größer 100 Impulse/Sekunde ist schon recht ordentlich. Mit 
Bleiabschirmung wird das Hintergrundrauschen weniger, aber das liegt 
auch so schon deutlich unter 100 Impulsen/Sekunde wenn man nicht gerade 
im Granitbergwerk misst.

[Christoph E. (stoppi)]

Habe nun die Verstärkerschaltung ein wenig abgeändert und erhalte damit 
deutlich schönere Gammaspektren.

Kürzlich habe ich mir auch noch zwei weitere Photomultiplier (Valvo 
XP2011) günstig über ebay-Kleinanzeigen besorgt. Einen davon verwendete 
ich zusammen mit einem Natriumiodid-Szintillator für eine weitere 
Gammasonde. Damit lassen sich eben wie mit meinem ersten Gerät schön 
Gammaspektren aufnehmen. Als Testobjekte habe ich alte, Cäsium 137 
enthaltende Röhren (Gammaenergie 662 keV) und Lutetium (Gammaenergien 
rund 200 und 300 keV) zur Verfügung.

Man sieht im Cäsium-Spektrum schön den Photopeak und dann weiter links 
die Comptonkante.

Den zweiten Valvo XP2011 Photomultiplier habe ich zur Detektion von 
schnellen Neutronen besorgt. Als Szintillator kommt in diesem Fall ein 
Bicron BC412 zum Einsatz. Dieser ist nicht nur für Gammaquanten 
geeignet, sondert soll laut Datenblatt auch schnelle Neutronen 
detektieren können.

Die schnellen Neutronen erzeuge ich mit einem Alphastrahler 
(vorzugsweise Polonium-210) und Beryllium. Erste Versuche mit 
Americium-241 waren noch nicht erfolgreich. Dies aber auch deshalb, da 
erstens Americium neben Alpha auch ein Gammastrahler ist (60 keV) und 
diese Gammastrahlen natürlich die Zählrate mitbedingen und zweitens ich 
nur über eine zu geringe Menge davon verfüge. Dabei gilt zu beachten, 
dass nur rund jedes 12500ste Alphateilchen in Beryllium ein Neutron 
erzeugt.

Bei einer Alpha-Aktivität von etwa 1 µCi (37000 Bq) wären dies nur rund 
3 Neutronen pro Sekunde die überhaupt entstehen. Wie hoch dann 
letztendlich die Detektionswahrscheinlichkeit der Neutronen ist, weiß 
ich leider nicht. Aber wenn ich zum Beispiel von 1% ausgehe, dann wären 
dies lediglich 1.8 Neutronen/min. Dies ist natürlich viel zu wenig.