Theremino方案,只不过采用成品高压电源
0. 前言
最近伽马能谱仪在论坛上很流行,于是萌生了仿制的想法。由于采用了二手受潮闪烁体以及电子管变压器高压电源,第一次(未发帖)实验则是完全的失败。这次用比较现代的元器件重新仿制一台。
1. 材料准备
1-1:闪烁体探头
- 碘化钠闪烁体,新,30x25mm,参考价格300~500RMB
- 光电倍增管,1977年生产,GDB-35型。推荐使用仍在生产的GDB-235型,参考价格400~500RMB.
- 管座,新,淘宝上专门有配套此光电倍增管的管座。
- 遮光套管,3D打印,配铝箔胶与电工胶避光。STL文件在文章末尾。
- 分压电阻,电容。采用1/4W的电阻即可。搭棚焊接在管座上。
- 铅板(盒),可选的配件,用来过滤低能射线的干扰。
1-2:高压电源以及信号处理
- 成品高压电源,1000V 1mA 最大,参考价格200~300RMB。
- 信号处理(MCA以及前置放大器),Theremino方案,采用全贴片元器件。
2. 安装
3D打印的套管可以直接安装闪烁体以及光电倍增管。插入,用硅胶灌封即可。
注意闪烁体和光电阴极需要涂抹光学介质,此处采用的是甘油。尽量采用与玻璃折射率相同的液体。
3. 电路部分
光电倍增管的分压电阻,供GDB-235以及GDB-35型使用。尤其注意在最后几级倍增级上,要安装吸收电容。
此处使用的负载电阻为100K。在满脉冲输出时可以有5V的脉冲(参考值)
这是另外一种电路,高压电源与脉冲输出共用一根连接线。不推荐使用,因为存在脉冲幅度过小的情况。
脉冲展宽电路。调节C10,C11来调节脉冲宽度。BC237能用S9014替代。
因为涉及到了小信号处理,光电倍增管以及展宽电路需要用同轴线连接,有条件的可以使用BNC,SHV,或SMA接口的专用连接线,作者在此没有条件进行,于是用之前做功放的库存RCA接口连接。老板良心,给了一条同轴线。
整套设备,后期声卡的隔直电容采用了0.1uF (104)的独石电容。
4. MCA,采样
十分令人困扰的部分。
最初的“能谱”,脉冲不太对。
不够宽的脉冲。
后期经过(我也记不住)的处理,得到232Th的能谱,不过40K的峰被漏掉了,仍需改进。
[修改于 4年3个月前 - 2020/01/20 09:53:28]
1ma的,带载电压稳定。
pmt出了些问题,稍后需检查
用两根同轴线,信号传输线的内外层间连接一个合适阻值的电阻,阻值要恰好把工频信号抵消又不影响脉冲信号,...
示波器表笔应该是同轴线,电阻能给个参考值吗?或者计算公式.
暂时搞不定。等明天PCB来了再做尝试。
工频干扰尚未解决,不过已经有脉冲了。
pcb搞定了,展宽很不错,原来示波器.1ms档才能看得清的脉冲现在可以用10ms档。
问题又来了,脉冲信号一接电脑mic口,就消失的无影无踪。耳机插上,密密麻麻的脉冲像噪音一样,看来不是信号幅度的关系。
猛然想起mic的偏置电源之类的玩意。买了块usb声卡,等吧。
楼主测过脉冲的下降沿时间了吗,似乎展得过宽了,我试过500μs的脉冲就能被声卡接收,脉冲过宽会影响计...
期待你的新设计。好奇大概会用什么芯片方案?
“看得清”指的是能明显的观察到一条垂直条纹。展宽前脉冲宽度估计不大于50us(保守估计,忘记了),而展宽后脉冲大约为500-1000us,宽度刚刚好。
这次问题就出在电脑声卡上了,theremino的电路里没有隔直电容,原因是教程内会改声卡,使得可以一个usb供电。我偏偏忘记这回事了,设计pcb时没有考虑,mic口的偏置电压彻底把三极管搞乱了。
等usb 声卡到了,我也打算改装一下声卡,把mic改成line in。
试运行,感觉不太对。工频噪声还没解决,刚刚线没接好,先把pcb装进壳子再说。
40K就算微量但也应该有反应才对,在旁边放一袋低钠盐试试,有条件的话最好用铅皮做个测试舱减少本底干扰...
用了,一大袋。啥都没有。
铅皮盒的主意不错,之前的x射线机被我拆了,留下一堆铅板。
实验室的低本底伽马能谱仪都配有一个屏蔽铅箱,探头和被测物体放进去能有效减少自然本底的干扰,不过那种铅...
铅箱没条件做,不过熔铸一个铅探头罩在diy条件下是可能的。可惜手头没有任何设备,于是只好简陋的做做样子了。
业余条件下熔铸铅怕是会吸入铅蒸汽,不如用PVC水管做铅室外壳,铅板卷成筒塞进去,底部垫几层铅板方便些...
3D 打印真香啊,这个的套管也是3D打印的。我正好有很多承样品的小玻璃瓶,大小刚刚好跟闪烁体匹配。可以3D打印一个带凹槽的配件,外面包铅板。
thereminoMCA显示的信号脉冲波形不正常啊,可能根本不是信号脉冲,或者干扰过大。
是有问题,感觉是baseline test之类的把40K的高峰全给滤掉了,噪声反倒被记录下来。
录音软件处理
中间最高的那个峰。不知道形状对不对。
把探头线拔掉再进行noise test,这样baseline test就不会把信号过滤掉了。
noise test做了,然后还是老样子。
我觉得应该有个功能,能决定多少mV 对应多少 keV,不然乱七八糟的,都挤在低能端。
这个就要调下bins了,或者调下外置运放(如果有的话)
我稍后调下bins,原来是干这个用的。
没有外置运放,换个思路,接个分压电阻。不过现在面临的问题是高能端不足,所以只能增加不能减少。
现在思路有些乱,想到的问题如下:
- 脉冲波形,示波器上看,未展宽之前为极短促的负脉冲,而展宽后变成了短上升沿,长下降沿的正脉冲,仍然符合闪烁体正常的输出波形。但是声卡采样后,录音软件显示差不多,可是进入theremino后变成了“半个正弦波”。
- 这些MCA软件应该都认为 电压对应能谱是从0~100,但是我这套设备0-5%多为噪音,又很少又40%以上的脉冲。
把信号耦合的电解电容换成瓷片电容,换个输入声道试试。我用的是独石电容,软件可以接收到脉冲信号,但是仍...
您说的是输入到声卡的耦合电容?的确用的比较大,一会换一下试试。
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