Photomultiplier klimpert leicht - Röhre in Ordnung?

[M. M. (mrmcchicken)]

Guten Abend miteinander,
viel Erfahrung habe ich bislang mit kaum einer Röhre gesammelt. Für ein 
kleines Projekt habe ich in der Bucht zwei Photomultiplier erstanden.
Diese kamen heute wohl verpackt an. Beim Auspacken ist mir jedoch ein 
leises Klimpern aufgefallen. Nun frage ich mich, ob die Röhren einen 
schaden haben könnten oder ob die Röhren doch in Ordnung sind. Laut 
Verkäufer sind diese getestet und funktionsfähig. Es handelt sich um 
Hamamatsu Röhren der Typen R1450 und R6233.
Es fliegen keine losen Stücke in der Röhre herum.

Eine der beiden Röhren habe ich getestet und sie scheint zu 
funktionieren.
Dazu habe ich diese sehr licht dicht verpackt.
In einem dunklen Raum habe ich dann eine variable Lichtquelle (blaue 5mm 
LED) eingeschaltet. Diese befand sich ca. einen Meter von der Röhre 
entfernt und zeigte von dieser weg.
Die Röhre war zu diesem Zeitpunkt sehr licht dicht verpackt. Ich konnte 
keine Reaktion der Röhre feststellen. Also habe ich sie im 
ausgeschalteten Zustand etwas ausgepackt und in einen Karton gelegt.
Das LED licht wurde also erst von der Wand gestreut und hat dann den 
verschlossenen Karton erreicht, in dem sich die Röhre eingewickelt in 
schwarzem Stoff befand.
So konnte ich auch eine Reaktion der Röhre feststellen. Diese war über 
einen 820k Shunt an 700V angeschlossen. Das Ergebnis war nun ein 
Anodenstrom von 6,93µA (5,665V am Shunt) bei ausgeschalteter LED und 
8,55µA (7V am Shunt) bei voller Leuchtstärke. Hierbei sei zu beachten, 
dass die Röhre sehr gut von dem Licht der LED und der Umgebung 
abgeschirmt war. Es ist lediglich ein winziger Teil des Lichtes an die 
Röhre gelangt!
Hätte ich die Röhre weiter ausgepackt, könnte ich sicherlich noch höhere 
Ströme messen, der Versuch schien mir aber zu zeigen, dass die Röhre 
problemlos funktioniert. Übersteuern wollte ich unter allen Umständen 
vermeiden.

Nun bleibt die Frage, was klimpert denn nun? Beide Röhren weisen diesen 
Effekt auf, die zweite konnte ich noch nicht testen.

Grüße, MMC

[Lurchi (Gast)]

Normal sollte eine PMT Röhre nicht klimpern oder lose Teile enthalten. 
Das spricht für eine gewissen Schaden. Es ist möglich dass die PMT Röhre 
trotzdem noch funktioniert, denn da ist kein Glühfaden oder ähnliches 
drin.

Normal brauchen PMTs eine Kette von Widertständen (oft ca. 10 gleiche, 
ggf. einer anders) um die einzelnen Elektroden mit abgestimmten 
Spannungen zu versorgen. Dunkel sollte der Anodenstrom auch sehr weit 
unten sein. 6 µA kommen mir da schon viel vor, hängt aber von der 
Spannung ab.

Einfach nur 700 V an eine Elektrode sind eigentlich zu viel.

[nachtmix (Gast)]

M. M. schrieb:
> Also habe ich sie im
> ausgeschalteten Zustand etwas ausgepackt und in einen Karton gelegt.
> Das LED licht wurde also erst von der Wand gestreut und hat dann den
> verschlossenen Karton erreicht, in dem sich die Röhre eingewickelt in
> schwarzem Stoff befand.

Das ist natürlich auch schon eine extreme Abschwächung. Wie kommt denn 
da überhaupt Licht in den Karton?

Klimpern sollte da nichts, aber man sollte auch nicht auf dem Röhren 
herumklopfen, damit sich keine Partikel von der Kathode oder 
Beschichtung der Dynoden lösen.
Allerdings hört man auch bei anderen Multipliern bei leichtem Anklopfen 
evtl. tatsächlich mechanische Resonanzen des Aufbaus und der 
Verdrahtung.
 Vermutlich weil da ausschliesslich harte Materialien verwendet werden, 
und in der evakuierten Röhre die Dämpfung durch die Luft fehlt.
Dann reicht 1/10.000 mm Spiel in den Schränkverbindungen und es rappelt.

[nachtmix (Gast)]

Lurchi schrieb:
> Einfach nur 700 V an eine Elektrode sind eigentlich zu viel.

Ich hoffe doch sehr, dass das die Gesamtspannung war und der 
vorgeschriebene Spannungsteiler verwendet wurde.
Dann sind 700V eine eher niedrige Betriebsspannung, besonders für den 
10-stufigen R1450.

[Mario M. (thelonging)]

Lurchi schrieb:
> Normal sollte eine PMT Röhre nicht klimpern

Es gibt allerdings auch PMT, die Keramikteile als Abstandshalter 
enthalten, auch an Stellen, die nicht so offensichtlich sind, wie auf 
dem angehängten Bild.

[Holm T. (Gast)]

Keramikröhrchen als Konstruktions- oder Isolierteile sind in Röhren 
alles Andere als selten, daher ist Geklimper nicht unwahrscheinlich.

Ich habe alte DDR Transistoren der GD1xx und GD2xx Serie die auch 
klimpern..nicht ungewöhnlich und für diese Transistoren OK.

Gruß,
Holm

[Wolfgang (Gast)]

nachtmix schrieb:
> Das ist natürlich auch schon eine extreme Abschwächung. Wie kommt denn
> da überhaupt Licht in den Karton?

Mit einem PMT kann man durchaus einzelne Photonen messen. Eine normale 
LED muss man eben gehörig abschwächen, um den Photonenfluss so weit zu 
reduzieren, dass die Einzelphotonenereignisse zeitlich weit genug 
auseinander liegen, insbesondere wenn man den PMT nicht niederohmig 
genug abschließt.

[Wolfgang (Gast)]

Lurchi schrieb:
> Normal brauchen PMTs eine Kette von Widertständen (oft ca. 10 gleiche,
> ggf. einer anders)

Besser man hält sich an das Datenblatt des Herstellers. Beim R1450 
werden für drei Widerstände in der Kette abweichende Werte empfohlen (DS 
S.1)
https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/R1450_TPMH1215E.pdf

[M. M. (mrmcchicken)]

Hallo nochmal,
die Röhre habe ich mit den Widerständen beschaltet wie es im Datenblatt 
angegeben ist. Die 700V liegen an der gesamten Widerstandskette. Mehr 
hatte ich gerade nicht da. Aktuell bin ich dabei ein passendes Netzteil 
zu bauen.

Ich werde nachher Fotos von den Röhren hochladen, bei denen man 
hoffentlich Details erkennen kann.

Die gemessenen Ströme bezogen sich auf die komplette Versorgung inkl. 
110MOhm Spannungsteiler.

Damit es klimpert muss ich die Röhre nicht agressiv schütteln. Eine 
langsame Rotation reicht aus.


Grüße MMC

[M. M. (mrmcchicken)]

So, da bin ich nochmal. Wie versprochen finden sich im Anhang die 
Bilder.

Kurze Nebenfrage: Kann ich so eine Röhre mit Isopropanol reinigen?
Für spätere Anwendungen hätte ich nämlich gerne ein sauberes Fenster.



Grüße MMC

[Peter R. (Gast)]

M. M. schrieb:
> Das Ergebnis war nun ein
> Anodenstrom von 6,93µA (5,665V am Shunt) bei ausgeschalteter LED und
> 8,55µA (7V am Shunt) bei voller Leuchtstärke. Hierbei sei zu beachten,
> dass die Röhre sehr gut von dem Licht der LED und der Umgebung
> abgeschirmt war. Es ist lediglich ein winziger Teil des Lichtes an die
> Röhre gelangt!

Schon mal vom. Dunkelsttrom eines PMT (Photomultipliers) gehört? Das 
erklärt vielleicht die 6,93µA

Besseren Aufschluss bekommst Du, wenn Du die LED z.B. durch die 
drehenden Flügels eines Lüfters leuchten lässt. Dann hast Du moduliertes 
Licht,und kannst anhand eines NF-Verstärkers am Shunt festsellen, ob das 
Mehr an Strom moduliert ist oder aus andrem Grund entsteht.
evtl. durch Änderung der Lagerichtung des PMT. Die werden schon durch 
das Erdmagnetfeld beeinflusst. Viele sollten m.W. in magnetischer 
Abschirmung betrieben werden.

[Olaf (Gast)]

> Kurze Nebenfrage: Kann ich so eine Röhre mit Isopropanol reinigen?
> Für spätere Anwendungen hätte ich nämlich gerne ein sauberes Fenster.

Wieso nicht, ist ja auch nur Glas.

Aber erzaehl doch mal was du damit machst. Ich hab hier auch noch zwei 
rumliegen die ich mal fuer ein 1Euro auf dem Flohmarkt gekauft habe weil 
sie mich so traurig angeschaut haben und ich wusste was sowas 
normalerweise kostet. Leider ist mir bisher noch keine private Anwendung 
eingefallen.

Das was du da oben als Test mit der LED beschreibst kannst du im 
uebrigen auch mit einer Photodiode und einem TIA erreichen. 
Photomultiplier sind noch deutlich empfindlicher. Wenn deine Augen noch 
irgendwas sehen ist der Multiplier schon lange uebersteuert.

Olaf

[M. M. (mrmcchicken)]

Olaf schrieb:
> Aber erzaehl doch mal was du damit machst.

Ich möchte mir gerne ein Szintillator-Zähler bauen. Alle Teile habe ich 
leider noch nicht da, sind aber unterwegs.

Olaf schrieb:
> Photomultiplier sind noch deutlich empfindlicher. Wenn deine Augen noch
> irgendwas sehen ist der Multiplier schon lange uebersteuert.

Daher habe ich das Teil nochmal in einen Karton gepackt etc.

Peter R. schrieb:
> Besseren Aufschluss bekommst Du, wenn Du die LED z.B. durch die
> drehenden Flügels eines Lüfters leuchten lässt. Dann hast Du moduliertes
> Licht,und kannst anhand eines NF-Verstärkers am Shunt festsellen, ob das
> Mehr an Strom moduliert ist oder aus andrem Grund entsteht.

Sehr gute Idee! Ich werde es mal so testen wenn ich die 
Spannungsversorgung wieder zusammen habe.


Grüße MMC

[Zeno (Gast)]

Olaf schrieb:
> Leider ist mir bisher noch keine private Anwendung
> eingefallen.

Mittlerweile hat es der TO geschrieben - ein Szinillationszähler bauen. 
Schau mal hier http://www.rapp-instruments.de/index5.htm. ER beschreibt 
dort auch wie man sich einen Szintillator (ist das Teuerste am Zähler, 
wenn man nicht was Gebrauchtes bekommt) mit relativ einfachen Mitteln 
selbst bauen kann. Auch für den Nachweis der Cherenkovstrahlung braucht 
man so etwas. Ist balles in dem Buch "Experimente mit selbstgebauten 
Geigerzähler, Funken- und Nebelkammern" von Herrn Rapp beschrieben. Wenn 
man sich mit dieser Thematik beschäftigt ist dieses Buch sehr 
empfehlenswert.

@TO: Ich habe auch noch ein paar SEV's (neudeutsch Photomultiplier) 
rumliegen, bei denen klimpert nichts, allerdings sind diese von WF 
(ExDDR). Es kann aber durchaus sein, daß es konstruktionsbedingt, wie 
schon mehrfach hier geschrieben, klappern könnte. Bei dem 4. von Dir 
geposteten Bild sehe ich eine Keramikplatte und da könnte ich mir 
durchaus vorstellen das diese "klappert" wenn die Lage des Teils 
verändert.

[Hp M. (nachtmix)]

M. M. schrieb:
> Wie versprochen finden sich im Anhang die
> Bilder.

Ist ok, aber grundsätzlich solltest du PMT im Dunkeln aufbewahren, denn 
viele Kathodenmaterialien leiden durch Licht auch ohne Spannung.

IPA ist als Reinigungsmittel ok, aber wisch möglichst nicht die 
Beschriftung der Röhre ab.
Beim Reinigen der Frontplatte ist Vorsicht geboten, denn bei manchen 
PMT, die mit Szintillatoren verwendet werden, ist die Frontplatte nur 
0,5mm dick. Also nicht zu stark drücken!

Generell sollte sich jegliches Material, das im Frontbereich mit der 
Röhre in Kontakt kommt, auf Kathodenpotential befinden, denn selbst die 
geringe Leitfähigkeit des Glases kann sonst durch Elektrolyse die 
Kathode zerstören!

Bei der Verwendung als Szintillationszähler ist das keine besondere 
Schwierigkeit, denn man misst da ja keinen Gleichstrom und kann die 
Impulse über einen hochspannungsfesten Kondensator an der Anode 
auskoppeln.

[Harald W. (wilhelms)]

Holm T. schrieb:

> Ich habe alte DDR Transistoren der GD1xx und GD2xx Serie die auch
> klimpern.

Sind das dann sog. Audiotransistoren?

[Stefan S. (chiefeinherjar)]

Harald W. schrieb:
> Holm T. schrieb:
>
>> Ich habe alte DDR Transistoren der GD1xx und GD2xx Serie die auch
>> klimpern.
>
> Sind das dann sog. Audiotransistoren?

Nein, die haben einen zu hohen *Klirr*faktor!

[M. M. (mrmcchicken)]

Hp M. schrieb:
> IPA ist als Reinigungsmittel ok, aber wisch möglichst nicht die
> Beschriftung der Röhre ab.

Hp M. schrieb:
> Generell sollte sich jegliches Material, das im Frontbereich mit der
> Röhre in Kontakt kommt, auf Kathodenpotential befinden, denn selbst die
> geringe Leitfähigkeit des Glases kann sonst durch Elektrolyse die
> Kathode zerstören!

Hp M. schrieb:
> viele Kathodenmaterialien leiden durch Licht auch ohne Spannung.

Vielen Dank für die ganzen Hinweise! Diese Dinger scheinen ja verdammt 
sensibel zu sein.

Die R6233 habe ich nun auch mit einem passenden Spannungsteiler 
versehen. Hoffentlich schaffe ich es die Tage auch diese zu testen. Beim 
Beschalten ist mir aufgefallen, dass die Dynoden zueinander einen 
Messbaren Widerstand, im zweistelligen MOhm Bereich aufweisen.


Grüße MMC

[Wolfgang (Gast)]

Peter R. schrieb:
> Besseren Aufschluss bekommst Du, wenn Du die LED z.B. durch die
> drehenden Flügels eines Lüfters leuchten lässt.

Eine mit PWM vor sich hin blinkelnde LED dürfte den gleichen Zweck 
erfüllen.

[Dieter W. (dds5)]

Und auf dem Fenster beim Putzen nicht zu doll rumrubbeln, es könnte eine 
Anti-Reflex Beschichtung drauf sein die man dadurch beschädigt.

[Eva-Maria Tomic (Gast)]

Lieber MMC,
ich melde mich bei Ihnen direkt von Hamamatsu Photonics Deutschland GMBH 
und gerne würden wir Ihnen hier weiterhelfen. Könnten sie mir bitte eine 
Email schicken, dann kümmere ich mich direkt um ihr Anliegen.
Vielen Dank schon mal im voraus und schöne Grüße Eva-Maria Tomic 
(Marketing)

[Eva-Maria Tomic (Gast)]

Meine Emailadresse an der Stelle wäre: [e-mail]
Vielen Dank schon mal im voraus.

[Holm T. (Gast)]

@Frau Tomic:

Klasse Service, so viel voraus, allerdings wäre es für das Auditorium 
hier sicherlich hochinteressant ein Statement Ihrer Firma dazu 
öffentlich lesen zu können.

Mfg,

Holm

[M. M. (mrmcchicken)]

Guten Morgen miteinander. Ein wenig Zeit ist nun vergangen,
jedoch gibt es Neuigkeiten von meiner Seite aus.
Der bestellte Scintillatorkristall ist mittlerweile angekommen.
Das Hochspannungsnetzteil habe ich auch mehr oder weniger fertig.
Gestern Abend beschloss ich dann mal einen Versuchsaufbau zu betreiben.
Einmal habe ich mir die Hintergrundstrahlung angeschaut, ein anderes mal 
habe ich dann eine Wolframelektrode mit Thorium (WH20 - 1,7% bis 2,2%) 
vor den Zähler gehalten (5mm Abstand durch Karton).
Ich konnte tatsächlich eine Erhöhung der Pulsanzahl feststellen! Ein 
Geigerzähler konnte diese Elektrode nicht detektieren.
Vergleiche ich Hintergrund- und WH20-Rate so ergibt sich eine Erhöhung 
um den Faktor 5.
Noch läuft die Röhre mit 1000V im unteren Bereich ihrer 
Spannungsversorgung, was den Aufbau relativ unempfindlich macht. Dies 
soll sich aber noch ändern.

Auf den Bildern kann man die Änderung deutlich sehen. Es scheint also 
als würde die Röhre (trotz klimpern) problemlos funktionieren.
Getestet habe ich hier die R1450.

Grüße MMC

[M. M. (mrmcchicken)]

Hallo und entschuldigt den Doppel-Post. Habe erst nicht gedacht,
dass ich es heute noch schaffte die andere Röhre zu testen.
Da ich kein großer Freund von "Open-End" Diskussionen bin,
möchte ich mich noch abschließend zum Thema melden.

Die R6233 Funktioniert auch problemlos.
Auf den Beiden Fotos sind wieder Hintergrund und WT20 Rate zu sehen.
Verwendet wurde in beiden Fällen ein NaI(Tl) Kristall.

Grüße, MMC

[Paul (Gast)]

M. M. schrieb:
> Die R6233 Funktioniert auch problemlos.
> Auf den Beiden Fotos sind wieder Hintergrund und WT20 Rate zu sehen.
> Verwendet wurde in beiden Fällen ein NaI(Tl) Kristall.
Schön wäre es, wenn Du aus den Messdaten ein Pulshöhenspektrum 
zusammenstellen könntest. Dann kann man sehen, ob das Spektrum zum 
Thorium passt und wie die Energieauflösung ist.