Multi Channel Analyzer MCA Pamoja na Gamma Spectroscopy NaI (Tl) Detector: 5 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Halo, Karibu kwa wote ambao wanapendezwa na Gamma Spectroscopy ya kupendeza. Katika nakala hii fupi nataka tu kushiriki mchakato wangu wa kazi wa kuunda kitambulisho cha DIY cha Gamma Spectroscopy na MCA. Sio mwongozo, ninashiriki picha tu za mchakato.

Nilipoanza mradi, niliamua kutengeneza kifaa kinachoweza kuendeshwa na betri na laini nzuri na azimio la FWHM% chini ya 8%. Mzunguko unabadilisha voltage ya juu kwa bomba la photomultiplier, ina vifaa vya elektroniki vya analog kusindika umbo la kunde na ina umeme wa dijiti kuhesabu kunde na kuchambua wigo.

Hatua ya 1: Kufanya Kigunduzi cha NaI (Tl)

Kichunguzi huunda na R9420 Hamamtsu photomultiplier tube na 30x40mm NaI (Tl) kioo kioo. Kioo kimeunganishwa pamoja na dirisha la bomba la picha-cathode. Tube imefunikwa na tabaka kadhaa za mkanda wa umeme ili kuzuia picha zozote za nje za mwanga kuingia kwenye cathode ya picha. Wakati gamma ray inapiga kioo hutoa mwanga mdogo ambao ulikusudiwa kugunduliwa na bomba la PMT. Ukali wa taa nyepesi ina habari juu ya nishati ya gamma ray.

Kuendesha bomba la PMT tunahitaji voltage ya juu. Niliunda miniature na utulivu wa kuongeza 5V hadi 1000V converter. Unaposhughulika na uchunguzi wa gamma unahitaji kudhibiti voltage ya juu na fidia nzuri ya joto na utulivu wa muda mrefu. Vipengele vya kisasa vya elektroniki huruhusu kuunda muundo huu.

Dereva pia ni pamoja na mgawanyiko wa voltage kwa dynode na amplifier ya kusindika-nyuzi nyongeza nyuzi imewekwa moja kwa moja kwenye waya ya anode. Muundo huu wa kompakt una ishara ya kelele ya chini na husaidia kuzuia matanzi ya ardhini.

Ubo lililotengenezwa na bomba la alumini kwenye mashine ya lathe ya nyumbani. Mimi sio mtaalamu wa CNC, kila kitu kinafanywa na kazi ya mikono.

Chini ya kifuniko (kisichoonyeshwa kwenye picha) niliweka bodi ndogo ndogo na betri ya LiPO, chaja na kiashiria cha LED. Kichunguzi hujiwasha kiotomatiki wakati kebo imeunganishwa. Kuchaji betri kunaweza kufanywa na kebo sawa na adapta yoyote ya 5V.

Unaweza kuona skrini ya upeo wa sura ya kunde kutoka kwa kigunduzi. Kama ilivyo, inaweza kutumika na programu yoyote ya kompyuta ya MCA, kwa mfano PRA, Theremino au BecqMonitor2011. Programu hizi hutumia mkokoteni wa sauti kuchambua ishara.

Baada ya jioni 2 au 3 nilitumia kwenye marekebisho ya kigunduzi kupata mipangilio bora ya voltage na kipaza sauti inaisha na laini nzuri na ~ 7.30% FWHM% kwenye 662keV

Kwa jaribio la kichunguzi nilitumia bureware BecqMonitor2011 na adapta ya sauti ya 24bit.

Hatua ya 2: Kufanya MCA ya Kubebeka

Kwa sababu nilipanga kutumia kigunduzi changu kama kifaa kinachoweza kubebeka, nilitengeneza Multi Channel Analyzer ambayo inaweza kukamata ishara na kuhifadhi wigo kwa gari la uSD katika fomati ya CSV.

Nilitumia uzio wa MHH-95A na kuunda muundo wa PCB wa MCA yangu inayofaa eneo hili. MCA ina 8-bit PIC18 microprocessor na 10-bit ADC 1024 chaneli.

Onyesho la 128x64 linaonyesha habari ya sehemu tu ya wigo. Data kamili ya mapipa 1024 imehifadhiwa kwenye gari la SD na inaweza kufunguliwa baadaye na BecqMonitor2011.

Elektroniki ya MCA inaendeshwa na betri 2xAA. Ina vifungo 2 kudhibiti programu na kitufe kimoja cha On / Off.

Hatua ya 3: Matokeo

Usanidi mzima unaweza kugundua nishati ya gamma katika anuwai ya 20keV-3000keV, ina laini nzuri na ~ 7.30% FWHM% kwa 662keV.

Wigo wa kwanza ni saa 1 ya Cs-137 log.scale. Pia unaweza kuona Ka-40 saa 1460keV

Spra ya pili ni kuangalia kwa radium ya zamani Ra-226 mizani ya dakika 30

Spra ya tatu ni kuangalia kwa radium ya zamani Ra-226 logi. kiwango cha dakika 30

Spra ya nne ni nguo ya taa ya taa ya Th-232 iliyosababishwa. kiwango cha dakika 30

Natumahi nakala hii inaweza kuleta msukumo kwa ujenzi wako unaofuata!

Hatua ya 4: Hitimisho na Gharama

Mradi SI wa bei rahisi. Sina muhtasari halisi wa gharama kwa kila sehemu niliyotumia katika mradi huu, lakini ghali zaidi ni:

1. Kioo cha NaI (Tl). Nilinunua sampuli hii mpya kwa karibu $ 200. Ni ghali zaidi kwa sababu imehakikishia utatuzi na imetengenezwa siku hizi. Fuwele za zamani za hisa zina shida katika uzoefu wangu.

2. R9420 Tube ya Photomultiplier. $ 60 Bomba la PMT nililotumia sio jipya, lakini hali nzuri kutoka kwa muuzaji anayeaminika.

3. Utengenezaji wa boma. Hata mimi hufanya peke yangu ina gharama na inahitaji muda mwingi. Vifaa kwa kiwango kidogo ninachonunua ni ghali, kwa mfano bomba, fimbo ya alumini na plastiki zinaweza kukugharimu karibu $ 100 pamoja na usafirishaji, unahitaji pia kuongeza gharama za machining kwenye zana, kuingiza n.k.

4. Utengenezaji wa vifaa vya elektroniki na utengenezaji wa PCB. Gharama ni kubwa - $$$$, hata siwezi kuhesabu jumla ya masaa, siku na miezi niliyotumia kwenye mada hii. Mimi kuongeza mimi kujaribu kuepuka gharama nafuu ebay-ali elektroniki vipengele. Programu ya MCA microprocessor iliandika na mimi pia. Ilinichukua rasilimali nyingi na wakati, kama mtengenezaji aliyejiajiri na mwanafunzi mimi huchagua kutoshiriki faili zangu za chanzo kwa sababu haitawahi kulipia gharama zangu kweli, samahani. Lakini ikiwa wewe ni mbunifu na uko wazi kwa ushirikiano, unaweza kuniandikia pendekezo la ushirikiano wa kibiashara.

5. Sehemu zingine zote karibu na nyaya, vigae, betri, vifaa, glues, kanda na nk ni karibu $ 100, vitu vidogo hufanya tofauti hapa…

Hitimisho: Kwa maoni yangu mradi una utendaji mzuri. Ninaweza kuchambua chakula, uyoga, matunda, kupata binti za radoni kwenye maji ya mvua, jaribu vifaa vya saruji au madini kwa isotopu za mionzi katika anuwai ya nishati ya gamma 20keV-3000keV. Hata kwa gharama kubwa kama mradi wa DIY, bado ni ya bei rahisi sana ukilinganisha na kiwango cha juu cha maabara ya gamma. Isotopu za kawaida na za hatari za gamma zinaweza kugunduliwa kwa urahisi na kifaa.