Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik [S] Gamma-Detector mit Normalspannung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich habe mir schon einige Geigerzähler mit dem SBM-20 Zahlrohr gebaut. 
Die 400V Spannung die dafür nötig war ist aber immer etwas aufwändig.

Gibt es denn mittlerweise gute Alternativen die mit max. 12V auskommen 
und ähnlich empfindlich sind?

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> Hi,
>
> ich habe mir schon einige Geigerzähler mit dem SBM-20 Zahlrohr gebaut.
> Die 400V Spannung die dafür nötig war ist aber immer etwas aufwändig.
>
> Gibt es denn mittlerweise gute Alternativen die mit max. 12V auskommen
> und ähnlich empfindlich sind?

BPW34

von Jan K. (madengineer)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Wie wäre es mit dem X100 von First Sensor:
>
> https://www.first-sensor.com/cms/upload/datasheets...
>
> Beitrag "Gammaspektrometer in Briefmarkengröße"
>
> https://www.mouser.de/ProductDetail/First-Sensor/X...

vielleicht hätte ich noch "bezahlbar" oben angeben sollen ;-)
Ich finde auch keinen Hinweis auf die Nullrate...

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
es soll ausschließlich für Langzeitmessungen verwendet werden. D.h. im 
Fall von BPW34 müsste man gleich ein Paar Stück zusammen betreiben.
Weis jemand, wieviel davon man ungefähr braucht um eine sinnvolle 
Messung zu machen?

Gibts noch weitere Alternativen?

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> Gibt es denn mittlerweise gute Alternativen die mit max. 12V auskommen
> und ähnlich empfindlich sind?

Ein Szintillationsdetektor braucht selber überhaupt keine Hochspannung. 
Allerdings brauchst du einen sehr empfindlichen Lichtdetektor und da 
sind Photomultiplier oft die beste Lösung - die brauchen aber 
Hochspannung ;-(

Und dann natürlich die Festkörperdetektoren ...
http://www.lanl.gov/orgs/n/n1/panda/00326398.pdf

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> es soll ausschließlich für Langzeitmessungen verwendet werden. D.h. im
> Fall von BPW34 müsste man gleich ein Paar Stück zusammen betreiben.
> Weis jemand, wieviel davon man ungefähr braucht um eine sinnvolle
> Messung zu machen?

Wieso braucht man für Langzeitmessungen mehrere BPW34? Den Zusammenhang 
bitte mal erklären.

Ich habe solche BPW34 (konkreter: umgebaute BPX61, gleicher Chip wie 
BPW34) einzeln im Einsatz, auch für Langzeitmessung.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Maik O. schrieb:
>> es soll ausschließlich für Langzeitmessungen verwendet werden. D.h. im
>> Fall von BPW34 müsste man gleich ein Paar Stück zusammen betreiben.
>> Weis jemand, wieviel davon man ungefähr braucht um eine sinnvolle
>> Messung zu machen?
>
> Wieso braucht man für Langzeitmessungen mehrere BPW34? Den Zusammenhang
> bitte mal erklären.
>
> Ich habe solche BPW34 (konkreter: umgebaute BPX61, gleicher Chip wie
> BPW34) einzeln im Einsatz, auch für Langzeitmessung.

geben mehrere Photodioden parallel keine höhere Zählrate?

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> geben mehrere Photodioden parallel keine höhere Zählrate?

Sicher, wenn in dem dann größeren Einfangquerschnitt auch Teilchen 
rumfliegen.

Aber außerdem bekommst du eine größere Sensorkapazität, die die Messung 
schwieriger macht. Die durch die Quanten erzeugten Ladungen sind sehr 
klein und die müssen dann größere Kapazitäten umladen, was zu 
entsprechend kleinerem Signal und kleinerer Signalbandbreite führt.

Ein typischer Impuls aus der Strahlung einer thorierten Schweißelektrode 
ergibt bei einer BPX61 in meiner Messapparatur eine Anstiegsflanke von 
2µs auf den Spitzenwert, etwa 5...10µs Halbwertsbreite und eine 
Amplitude von etwa 500pA...2nA. Nur so als grobe Orientierung was dich 
erwartet.

von Schreiber (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> es soll ausschließlich für Langzeitmessungen verwendet werden.

Hier tut es auch ein Stück Röntgenfilm.

Eine Abschätzung der Energie erhält man, indem man einige Stellen mit 
unterschiedlich dickem Metall abschirmt.

Und wenn Hochspannung erlaubt ist: Eb gibt direkt ablesbare Dosimeter.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hat jemand einen Link zu einer funktionierenden Schaltung mit einer 
BPW34 Diode und wo das Signal an den uC geht?

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> hat jemand einen Link zu einer funktionierenden Schaltung mit einer
> BPW34 Diode und wo das Signal an den uC geht?

Es gibt vom Kainka zwei Veröffentlichungen in der ELektor (wenn man 
etwas sucht auch zum freien Runterladen) und natürlich die OpenGeiger 
Seite. OpenGeiger ist ganz gut, zu Kainka sag ich lieber nichts.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Maik O. schrieb:
>> es soll ausschließlich für Langzeitmessungen verwendet werden. D.h. im
>> Fall von BPW34 müsste man gleich ein Paar Stück zusammen betreiben.
>> Weis jemand, wieviel davon man ungefähr braucht um eine sinnvolle
>> Messung zu machen?
>
> Wieso braucht man für Langzeitmessungen mehrere BPW34? Den Zusammenhang
> bitte mal erklären.
>
> Ich habe solche BPW34 (konkreter: umgebaute BPX61, gleicher Chip wie
> BPW34) einzeln im Einsatz, auch für Langzeitmessung.

Was misst du da so für eine Nullrate bei dir?
Hast du deine Schaltung irgendwo veröffentlicht?

von r_heinze (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
imho kann man diesen ganzen Diodenkram vergessen, vgl. Gammaspektrum und 
Diodenspektrum

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ ArnoR , kannst du noch was zu deiner Schaltung sagen / zeigen , wie du 
es gemacht hast? Und was misst du so im Leerlauf?

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hat jemand noch eine halbwegs gangbare Schaltung?

von M. M. (mrmcchicken)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan K. schrieb:
> Wie wäre es mit dem X100 von First Sensor:

Scheint es so irgendwie nicht mehr zu geben. Allgemein scheint es mir so 
als  wäre nur die Version ohne Szintillator zu bekommen. Es würde mich 
interessieren wie viel so ein gekapselter Sensor mit Szintillator kosten 
würde. Wenn man das mal dem Aufwand gegenüberstellt, welchen man mit 
Photomultiplier, Stabilisierter Hochspannung etc hat fände ich es evtl 
gar nicht so sehr überteuert.

von M. M. (mrmcchicken)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo nochmal. Aus Interesse am Thema habe ich mal etwas nachgeschaut 
und bin auf folgendes gestoßen:

https://www.ketek.net/sipm/sipm-products/wb-series/

Ich möchte keine Werbung machen, auf der Herstellerseite sieht es aber 
so aus als wäre das genau wonach Maik gefragt hat. Was zu so einem 
Sensor noch fehlt ist ein passender Szintillator kristall bzw. einen 
Kunststoff Szintillator welche relativ günstig sind.

Ich habe von dem Hersteller vorher noch nie was gehört und würde deshalb 
gerne mal die Profis fragen was diese davon halten.

Grüße MMC

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
leider mit 80 Oiro immer noch zu teuer für so einen Hobbyeinsatz ;-/

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Warum?
Den PM3315-WB Sensor alleine gibt es schon für 52€.

von Schreiber (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. M. schrieb:
> Ich möchte keine Werbung machen, auf der Herstellerseite sieht es aber
> so aus als wäre das genau wonach Maik gefragt hat. Was zu so einem
> Sensor noch fehlt ist ein passender Szintillator kristall bzw. einen
> Kunststoff Szintillator welche relativ günstig sind.

Bei so einem winzigen Sensor kann man auch nur einen winzigen Kristall 
ankoppeln.
Damit misst man "nichts", mit einem ordentlichen Szintillator-Kristall 
und Photomultiplier bekommt man das gleiche Messergebniss in einem 
Tausendstel der Zeit.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
vielleicht sollte man noch erwähnen dass von mir hier vorrangig ICs mit 
lötbarem Anschluss gesucht sind. Damit fliegt der X100 und PM3315-WB 
schon mal raus.

von ArnoR (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. M. schrieb:
> Was zu so einem
> Sensor noch fehlt ist ein passender Szintillator kristall bzw. einen
> Kunststoff Szintillator

Kann mal Jemand erklären, was ein Szintillator besser macht als die 
direkte Messung mit einem Sensor? Der Szintillator setzt doch nur die 
Energie der einschlagenden Teilchen in Lichtblitze im sichtbaren Bereich 
um. Wobei die Helligkeit der Blitze in etwa der Bewegungsenergie der 
Teilchen entspricht. Aber das macht ein billiger Si-Sensor doch auch, 
selbst in Spektralbereichen für die der gar nicht gebaut wurde (siehe 
angehängte Bilder). Wo liegt also der Vorteil?

Im ersten Bild eine Aufnahme der Strahlung einer thorierten 
Schweißelektrode direkt (durch 20µm Edelstahl) auf den Sensor, also Beta 
und Gamma und praktisch kein Alpha. Im zweiten Bild das Gleiche (diesmal 
aber mit schneller eingestelltem Verstärker, daher größeres Rauschen und 
auch größeres Signal), aber durch eine 1,5mm dicke Stahlplatte, also nur 
noch Gamma-Strahlung. Sensor war eine BPX61.

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Ohne Szintilator wirken nur Quanten und Teilchen, die mit der relative 
duennen Raumladungszone wechselwirken. Der Szintilator hat ein 
vielfaches an aktiven Volumen.

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Uwe B. schrieb:
> Ohne Szintilator wirken nur Quanten und Teilchen, die mit der relative
> duennen Raumladungszone wechselwirken.

Tun das nicht alle Teilchen/Quanten, die durch den Sensor fliegen?

von Schreiber (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Tun das nicht alle Teilchen/Quanten, die durch den Sensor fliegen?

durchfliegen? JA
wechselwirken? NEIN

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na gut. Die BPX61/BPW34 ist ja eine Pin-Diode mit ziemlich dicker 
Schicht (0,1mm). Die "sieht" also gegenüber einer einfachen Diode 
ziemlich viele Teilchen. Ein Szintillator würde demnach nur die Anzahl 
der registrierten Teilchen mehr oder weniger vergrößern. Gibt es dazu 
Zahlen?

von Tom (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Tun das nicht alle Teilchen/Quanten, die durch den Sensor fliegen?
Nein. Da gibt es alle Varianten:
- Strahlung fliegt ohne Wechselwirkung durch
- Strahlung gibt nur einen Teil der Energie ab (Escape), damit 
fehlerhafte Energiemessung
- vollständige Wechselwirkung

Wenn man Fukushima vermessen will, reicht die BPX. Um den 'Nulleffekt' 
und/oder schwach strahlende Isotope nachzuweisen, möchte man einen 
möglichst großen Wirkungsquerschnitt haben.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Welche der BPW34 Derivate würde hier eigentlich am besten funktionieren?

BPW34S
BPW34B
BPW34V
BPW34O

Nach meiner Suche hat die B Version die kleinste Min-Wellenlänge von 
350nm. Die anderen sind höher. Bin aber nicht sicher ob das richtig ist.

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist immer der gleiche Chip.

von nachtmix (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> Nach meiner Suche hat die B Version die kleinste Min-Wellenlänge von
> 350nm. Die anderen sind höher. Bin aber nicht sicher ob das richtig ist.


Wo hast du die gefunden?
Aktuell scheint es nur BPW34 und BPW34S vom  Vishay zu geben, die sich 
nur in der Verpackung (Schüttgut oder Stangenform) unterscheiden.
Könnte tatsächlich ein Zahlendreher sein. Bei den obigen steht steht 
430nm.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nachtmix schrieb:
> Maik O. schrieb:
>> Nach meiner Suche hat die B Version die kleinste Min-Wellenlänge von
>> 350nm. Die anderen sind höher. Bin aber nicht sicher ob das richtig ist.
>
>
> Wo hast du die gefunden?
> Aktuell scheint es nur BPW34 und BPW34S vom  Vishay zu geben, die sich
> nur in der Verpackung (Schüttgut oder Stangenform) unterscheiden.
> Könnte tatsächlich ein Zahlendreher sein. Bei den obigen steht steht
> 430nm.

hier:
https://www.tme.eu/de/details/bpw34b/fotodioden/osram/bpw-34-b/

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:
> Welche der BPW34 Derivate würde hier eigentlich am besten funktionieren?

Ich würde gar keine BPW34 nehmen. Die kannst du doch nur in totaler 
Dunkelheit nutzen. Das ist sehr umständlich. Eine BPX61 im Metallgehäuse 
kann man umbauen und mit einem Metallfolien-Fenster versehen. Damit 
kannst du dann einfach bei Umgebungslicht messen.

von Peter R. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Ich würde gar keine BPW34 nehmen. Die kannst du doch nur in totaler
> Dunkelheit nutzen

Was hindert Dich, die BPW34 mit etwas Alufolie austauschbar abzudecken? 
Die Folie kann man dann nach Belieben austauschen oder nach Bedarf 
entfernen und im Dunkeln messen.
Ich selbst habe die BPW in einen kurzen Alurohr untergebracht, sodass 
sie plan mit dem Ende des Rohrs abschließt. Normale Haushaltsfolie wird 
auf das Ende gelegt und mit einem O-Ring unter Spannung gehalten.

von ArnoR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peter R. schrieb:
> Was hindert Dich, die BPW34 mit etwas Alufolie austauschbar abzudecken?

Die BPW34 allein bekommst du mit Alufolie nicht lichtdicht eingepackt, 
ohne die Anschlüsse kurzzuschließen. Das geringste bisschen Licht macht 
sofort die Messung kaputt. Man muss beachten, dass das Messsignal etwa 
so groß ist wie der Dunkelstrom (Größenordnung 1nA).

Man kann die Diode und den Vorverstärker in Folie einpacken so wie der 
Kainka das gemacht hat. Oder so wie du vorschlägst:

> Ich selbst habe die BPW in einen kurzen Alurohr untergebracht, sodass
> sie plan mit dem Ende des Rohrs abschließt. Normale Haushaltsfolie wird
> auf das Ende gelegt und mit einem O-Ring unter Spannung gehalten.

Ich hatte solche Sachen auch versucht und als zu umständlich und 
nachteilig befunden. Du musst die Anschlüsse lichtdicht rausführen und 
bekommst eine höhere Kapazität und Störempfindlichkeit. Außerdem muss 
die Strahlung dann durch die Folie und den Kunststoff. Eine umgebaute 
BPX61 hat diese Nachteile nicht.

von nachtmix (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Maik O. schrieb:

>
> hier:
> https://www.tme.eu/de/details/bpw34b/fotodioden/osram/bpw-34-b/

Interessant.
Da die sonstigen Daten dieser "blue enhanced" PD gleich sind, dürfte 
Osram das mit einer optischen Vergütung (Antireflexschicht) auf der 
Oberfläche des Chips gemacht haben.
Da solche Schichten typischer Weise nur eine Viertel Wellenlänge dick 
sind (hier also etwa 50nm), sollte das keinen Einfluß auf die Verwendung 
als Detektor für ionisierende Strahlung haben.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für reine Gamma-Messung würde also eine BPX61 im Normalzustand (intaktes 
Fenster) reichen? Eingepackt in absolute Dunkelheit, versteht sich.

von Maik O. (bastler_maik)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:

> Seite. OpenGeiger ist ganz gut, zu Kainka sag ich lieber nichts.

warum nicht?

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.