Обеспечение оптического контакта, сага о FWHM и сдохших черепахах.

Протестировал силикон в качестве средства для обеспечения оптического контакта кристалла и ФЭУ.

Но прежде процитирую аппнот Хамаматцу, который гласит:

A scintillator is attached to a photomultiplier tube with coupling material as shown in Figure 7-3. The
coupling material is used in place of an air layer in order to minimize optical loss between the scintillator and
the photocathode faceplate. Silicone oil having an index of refraction close to that of the glass faceplate is
most widely used as a coupling material. However, selecting the proper material which provides good transmittance
over the emission spectrum of the scintillator is necessary.

Что переводится как “силиконовое масло – наше все, однако выбирайте хороший светопроводящий материал с правильными индексами преломления”.

Доверяй, но проверяй!!! …. хм… проверим!

В то-же время в другом источнике, была найдена табличка коэффициентов преломления типового спектрометрического фотокатода Bialkali 400К.

Как видно, все далеко не так просто, как этого-бы хотелось. Приминительно к моей задаче с лантаном, длинна волны излучаемого света, очень серьезно отличается от типовых для NaI(Tl) 420nm. А именно, состовляет 380nm. На этой длинне волны коэфицент приломления фотокатода составляет не 1.5, а уже 1.7, а значит оптическая смазка может потребоваться уже принципиально другая, т.к. у нее тоже разные коэфиценты приломления на разных длиннах волн.

 

Критериев оценки для смазки я ввел классически, два:

1 – Светопроводимость, который будет просматриваться на графиках по смещению центра пика. (чем лучше проводимость, тем ярче вспышка, тем выше номер канала)

2 – Разрешение. (сферические кони в глубоком вакууме)

Каждый замер проводился с применением лампочки R1166 и “горячего” кристалла LaBr3 15*15. Перед замером проводился прогрев 2-3 часа.

 

Виновники сегодняшнего торжества:

Масло силиконовое ПМС-5 Производитель Solins

Теоретический коэффициент преломления, на неизвестной длине волны 1.397

Яркость, канал: 430

Разрешение: 4.09%

 

Масло силиконовое ПМС-200 Производитель Полный-нонейм

Теоретический коэффициент преломления, на неизвестной длине волны 1.403

Яркость, канал: 415

Разрешение: 4.06%

 

Вазелиновое масло аптечное

Теоретический коэффициент преломления, на неизвестной длине волны 1.503

Яркость, канал: 432

Разрешение: 3.96%

 

Вывод:

У Япошек неправильная камасутра, дилде нужен вазелин!  crazy  Видимо у них там все или на сухую, или с силиконовой смазкой  crazy   crazy

На вазелиновом масле получаются самые адекватные результаты. Ранее я уже забраковал глицерин, а сейчас еще раз убедился, что вазелиновое масло самое-то для спектрометрии, в особенности по яркости вспышки. По разрешению оценить нельзя, т.к. кристалл “горячий”, тоесть с со света. Лантанчик помимо прочих его минусов, еще и очень чувствителен к свету и обладает собственной люминисценцией, поэтому ему “по хорошему”, надо дать пару суток постоять в спектрометре, в условиях полностью закрытых от света, чтоб тот “остыл” и вышел на свои заводские параметры.

Но я не исключаю, что ПМС-200 – поделка, надо будет поискать это-же масло, но от нормального производителя.

 


Ваш покорный слуга, уже задолбался объяснять вам в личках, что такое FWHM(по простому разрешение).

Смысл сей няшки вообщем-то несколько отвязан от реальности, но тем не менее, именно в данных единицах, его измеряют, а не в моих любимых попугаях, и даже не в СВК(сферически-вакуумных-конях), что в принципе было-бы равнозначно физическому смыслу который вкладывают в это понятие.

Показываю на пальцах его расчет. Берут высоту пика, делят пополам, получают “полу-высоту” пика. В этой точке измеряют ширину пика, получают “полную-ширину”. Потом расстояние от нуля графика делят на значение, получившееся значение выражают в процентах.

 

То есть:

FWHM – Полная-Ширина на Полу-Высоте

Ra – отношение полной-ширины на полу-высоте к расстоянию от нуля координат в процентах. (это и есть то-самое разрешение)

Но в общественном сознании понятия Ra и FWHM неизбежно перепутаны. Вероятно из за китайца, который написал беккерель-монитор.

Причем надо понимать, что сцинтилятор и ФЭУ вещи нихрена не линейные, поэтому все тупо приняли за правило, считать полноширинунаполувысоте  crazy только для энергитического пика 661.65 кэВ. Тоесть, если у вас нет мощного источника с цезием, свое реальное разрешение вы никогда не узнаете, т.к. для других энергий оно будет принципиально другое.

Дяди Япошки сей процесс проиллюстрировали в камасутре:

Помимо этого, разрешение еще зависит от:

  1. Напряжения лампочки.
  2. Стабильности питающего напряжения.
  3. Тока Анода.
  4. Качества лампочки.
  5. Качества оцифровки.
  6. Материала и качества сцинтилятора.
  7. Оптического контакта сцинтилятора с лампочкой.
  8. Кратковременной и долговременной стабильности сборки.
  9. Температурной стабильности.
  10. Коэффициентов калибровки в Беккерель-Мониторе.

Короче, оно не зависит пожалуй только от погоды на Марсе. Хотя я бы поспорил с этим утверждением.  crazy

 

Если еще кто-то спросит у меня что это такое, я точно в него запущу тапком. diablo

 


 

Выяснил тут, что в Сибири сдохли все черепахи…. очень обидно… раньше Почта России возила посылки исключительно на черепахах, но после того как они сдохли, с отправкой посылок начались ужастные проблемы….

Вот сегодняшняя переписка с заводом:

Здравствуйте.

Видимо у нас опять на почте какие-то сложности с посылками, прошу Вас
cообщить номер посылки с кристаллом по счету 135.


Быканов Андрей

 

Добрый день!
Посылки стоят на почте в Усолье с 23.06.17.
Сегодня начальник отделения обещала, что до вторника исправят положение с
отгрузкой.
С уважением, Данюшкин Л.С.

 

Здравствуйте.

Весьма печально, тем не менее, прошу дать номер отправления, чтобы я
мог наблюдать за процессом доставки и забрать его с почты сразу по
приходу, т.к. этот кристалл очень ждем.


Быканов Андрей

 

Надеемся, что во вторник номер будет.
Л.С.

Scalpel – детектор

Начал помалу подбирать детальки и рисовать схему для детектора.

Слишком долго я занимался колхозом, душа-то тянется к прекрасному! Детектор однако должен получится неплохой… чистый линеар с вишаем…. в довесок ко всему, в качестве ФЭУ для детектора будет заказан Hamamatsu R6094. Осталось набрать денег на более менее подходящий Лантан, хотя-бы 25×25.

Самой сложной оказалалась задача поиска подходящего ОУ для предусилителя, но он таки был найден, им оказался Linear LTC6268 Вещица абсолютно фееричная. Подумывал над закупкой его более высокоскоростной версии LTC6268-10 Но внимательно зачитав его ДШ, понял что в жизни никогда не сбалансирую его обратную связь, и попросту выкину деньги.

Цифровые блоки в сам детектор ставить пожалуй не буду, выведу все сигналы и управление 50-ти омными кабелями. Судя по расчетам, детектор по себестоимости и без того выйдет на 2-2.5 k$… А ломать голову над оцифровкой и обработкой буду уже после того как увижу реальный сигнал с детектора. Иначе, слишком все это получается на уровне теории… можно промахнутся с скоростями оцифровки ненароком…

 

Начинаю понимать почему Сайнт-Гобейн просил за готовый детектор с USB 15000 евро……

PS. Тут как-то joosphp интересовался, какими объемами я заказываю детальки и предположил что катушками, развею его надежды… нет на закупку катушками у меня нет денег... с трудом удается покупать компоненты по 10 штучек… и то жаба душит…

Жду когда один из клиентов заплатит аренду за хостинг, и начнем!!!

 

Модуль-АС – накачка

Алексей заметил один очень не приятный глючок. На некоторых модулях с убранной галочкой “Стабилизация ВВ” начинает слегка пролазить накачка на график.

Ошибку поправил, перешейтесь, прошивка для старых версий модулей тут.

 

Часто спрашивают вообще касательно общего смысла этой галочки, поясняю: Это просто переключает алгоритмы стабилизации. На некоторых модулях лучше с галочкой, а на некоторых лучше без нее. Она влияет только на дрейф напряжения по ВВ части.

Ну а профит от исправления можно посмотреть на скриншоте. Если у кого-то будет такое наблюдаться, шейтесь!!

Ну и в целом, обратите внимание, что софт для ПК несколько изменился, рекомендую использовать новую версию:

LaBr3(Ce) – бюджетный вариант

Пока ожидаю кристалл, решил изучить техническую возможность посадки Лантана на Модуль-АС, без основательной переделки… прям так… на горячую.

Прошлый эксперемент показал, что на ФЭУ-31 Лантан работает весьмА посредственно, с трудом выходит на 5% даже на самой отборной лампочке.

По сему, был испробован вариант посадки лантана на более качественную лампочку. Под руку подвернулась Hamamatsu R1166. Но у нее есть несколько моментов, которые не позволяют ее посадить напрямую на модуль:

  • Неравномерный делитель.
  • 10-ти динодная структура вместо нужной нам 8-ти динодной.

Любой нормальный разработчик бы тут остановился и начал бы все переделывать, но я к ним не отношусь  crazy Посему, лампочка была присажена на горстку МГТФ-а, причем я ее убедил что 9-тый динод у нее теперь будет выполнять роль анода, и так-же убедил ее что у нее равномерный делитель. Спросите “КАК?”, отвечу “легко, взял и припаял crazy ” . Она посмотрела на такую наглость, и подчинилась моему паяльнику…. а что ей еще оставалось делать? паяльник то у меня горячий! crazy Ну и выдала мне с лантана 3.8% по цезию, правда после подбора делителя и емкости по анодной цепи (1М+390К+1пФ).

Мораль сей саги такова, что если очень надо, то можно сменить лампочку и кристалл, на R1166+LaBr3, но гарантий тут я не даю конечно. Шаманство-же…

PS. Думается, сделай я все правильно, там было-бы все 3.5% или может даже ниже. А значит будем проверять!

На фоне плюсов, есть и минусы… это пик от деления Лантана-138, который улетает куда-то в стратосферу, даже без домика.

Вообще, лантану характерны пики 4, 31-36, 788, 1435 кэВ. Они начинают проявлятся после длительного набора спектра.

Минут за 5, уже виден пик 31-36 кэВ, пробивающий все разумные приделы и господствующий на графике….

Как-бы намекает… это те не натрий…. это величественный Лантан  crazy

Это надо было додуматься, чтоб сделать делящейся детектор делящихся материалов…. брррр…  wacko

Изготовление спектрометра на базе блока БДЭГ2-38

Благодаря Shodan’у, ваш покорный слуга стал счастливым обладателем модуля БДЭГ2-38. Блок был немного помят, из-за действий какого-то рукожопого “специалиста”, который пытался вскрыть его. Конструкция блока такова, что он не разбирается! Исключение составляет задняя крышка, под которой установлена родная плата. Но она нам и не нужна!

Чтобы закрыть лампу с новой платой, воспользовался куском сантехнической пластиковой трубы на 100 мм, и посадил ее на шурупы

Счетная плата вынесена из блока, для уменьшения габарита, и проводом соединена с блоком.

Отдельным проводом выведен потенциал -900 вольт на корпус блока. Экспериментальным путем было установлено, что такое подключение снижает уровень шумов. Из односторонне-фольгированного текстолита была изготовлена заглушка на заднюю часть, так сказать, дно. Потому как модуль будет стоять вверх кристаллом, это будет его рабочим положением. Данное размещение позволяет не устанавливать каждый раз блок в домик, а ставить пробы прямо на блок, постоянно установленный в домике.

Для уменьшения рентгеновского излучения, возникающего вследствие торможения излучения в свинце, на кристалл установлена медная фольга толщиной 0,5 мм, в 2 слоя.

Также, из-за отсутствия у меня листового свинца, было отлито кольцо на кристалл. Опять же, опытным путем установлена его достаточно высокая роль для уменьшения шумов. Немного не рассчитал при отливке, диаметр по меди….Пришлось резать кольцо и потом дополнительно заливать зазор свинцом:

Так как и на корпусе блока, и на меди, и на свинцовом экране будет потенциал под 1 кВ, все это дело надежно изолируется. Я применил листы толстой пленки, фторопластовую ленту и термоскотч. Чем больше слоев изоляции, тем надежнее и меньше вероятность утечки тока на экран из пермаллоя, который устанавливается поверх этой изоляции. Экран нужно соединить с земляным выводом платы.

Сверху на кристалл проложена толстая пленка, защищающая пользователя от высокого напряжения:

Кладется слой отожженного пермаллоя, и пропаивается. Полученный экран нужно также соединить с донышком блока. Затем блок снаружи также изолируется. Подойдет изолента. Сделал черной, синей (которая навечно), под рукой не было. Блок готов.

Ну и в качестве эксперимента, пробу грунта, взятую в д. Пирогово, поставил на 4 минуты сверху на блок. Результат налицо!!! Четко виден пик Цезия-137 на 661 кЭв.

PROFIT!!!

Какой вывод? Очень быстрая регистрация излучения, даже в низкоактивных образцах. Это именно то, что и нужно.

 

Осталось сделать свинцовый домик для этого блока.

 

UPD: Потихоньку начал пилить домик для этого жильца. Свинца еще нет в наличии, но к тому времени, как он будет, мне необходимо освоить технологию литья, и подумать, из чего бюджетно можно сделать мастер-формы для секций домика. Домик будет состоять примерно из 8-10 секций, это дно, круглые шайбы с отверстием посередине для медного стакана с блоком внутри, 6-8 штук, ставящиеся друг на друга, и крышка. Общий вес домика получится примерно 100 кг, и он  будет разборным. Чтобы выйти на габарит, пока сделал первый стакан из меди 1 мм толщиной. Всего их будет два, один поверх другого:

Вооружился бутановой горелкой и паяльником, пропаял швы, припаял донышко:

Вставил блок внутрь:

Потом сделаю второй слой меди

UPD: Потихоньку начал заморачиваться насчет домика. Домик будет разборным, состоящим из 7 частей. Дно, крышка, и 5 сегментов:

На данный момент, изготовил из гипса мастер-форму донышка. Лежит, сохнет.

Весить дно будет около 12 кило, и металл для него у меня есть. Отливку буду вести в песчано-глиняную смесь. Сегодня всё кругом пооблазил, но так и не купил нужного для этого кварцевого неокатанного мелкого песка. Бентонитом для смеси обзавелся, это комкующийся наполнитель для кошачьих туалетов. Что ж, буду искать формовочный песок. Смысл в том, чтобы на примере донышка обкатать отливку в песчано-глиняную смесь. Если получится, буду уже думать над приобретением металла. Если же нет, то путь только один-листовой свинец.

 

 

Hamamatsu – Первые шаги

Почитав про абсолютно фееричный проект от МадОрка, который задумал сделать досели невиданного монстра…. вы не поверите…. нет вы точно мне не поверите…. он делает ЛАМПОВЫЙ ДОЗИК…. Да да! вы не ослышались! Не верите? вот фотка:

От вида этой хоть и монструозной, но тем не менее очень крутой няшки…. внутри меня что-то щелкнуло, и руки сами собой потянулись к паяльнику. Потому-как возникло непреодолимое желание тоже сделать что-то ламповое.

Не отстает и товарищ Elcat. Он до ламп правда еще не добрался, но тем не менее, тоже расчихлил свой остро-наточенный паяльник, и стал перепахивать прошивку для своего “Сталкера”. Уже нарисовал гистограммку:

https://www.youtube.com/watch?v=GCnSfOi45Sw&feature=youtu.be

И тут я вспомнил!  crazy Что у меня без дела лежат платы под лампочки Hamamatsu R1306, о которых писал тут. Тоже быстренько расчихлил свой паяльник, спаял их, и решил проверить, что-же такого в этих хваленных Хамаматцах, за что их все так любят.

Спаял платку, все по той-же схеме:

Насадил ее на лампочку, состыковал с ближайшим подходящим кристалом. А он оказался только один СДН.30.25.25 (натрий-йод 25*25 мм).

И получил то чего я не ожидал!

Паспортное разрешение кристала, 7.8% по Цезию. Но на этой лампочке я получил 7.3%, что оказалось лучше чем замерил производитель.

Также приятным сюрпризом был Am-241. Я первый раз в жизни увидел реальное разделение пиков 14 и 26 кэВ. Что говорит о очень хорошей работе лампочки даже на малом количестве фотонов. Обычно они всегда сливались в один.

Ну что-же начало обнадеживает. Ждем заказаный кристалл 40*80 с завода в Усолье-Сибирском.

The Scalpel concept

Концепт Модуля-АС, себя полностью исчерпал. Последнее устройство на схемотехнике модуля будет “Hammer” (Молот), на большом кристале 40*80.

Для новых-же разработок будет применяться новый концепт “Скальпель”:

С выностным детектором вообщем-то я разобрался, должные наработки и детали у меня есть. Сначала сделаю его.

А потом приступлю к самому сложному:

 

Благо, плисины, отладочные платы, и программаторы под них давно закуплены… это несколько облегчит задачу. Не на много…. но все-же…

 

Скоростные характеристики нового концепта обещают быть весьма фееричными, до 200 000 импульсов без потери разрешения, до 500 000 импульсов с понижением разрешения, до 1 500 000 импульсов в счетном режиме. Благо кристалл может это обеспечить. С таким, не грех и под крышку реактора залезть  laugh

На этом-же концепте буду пытаться запустить и блок БДЭГ2-39. Модуля, это всетаки только проба технологии, так-сказать, простой и дешевый спектрометр-радиометр. Нужные практические навыки, для того чтобы двинутся дальше я накопил. Пора делать что-то серьезное  rtfm

Собственно, те кто собирает Модуля, выдыхайте спокойно… новую схемотехнику вам финансово мало-вероятно будет поднять, как собственно и кристалл. Я прикидывал примерно, что затраты на детальки будут эквивалентны кристаллу, тоесть проект выйдет как минимум баксов в 800…

UPD:

Закупил модуль вывода данных, специально для нового дизайна.

Все как хотел МадОрк…. цветной дисплей с тачскрином crazy  crazy crazy  crazy  crazy  crazy А еще в добавок с синезубом и жпс, блекджеком и свежими девстеницами… good  Разрешение правда не очень большое, 1280*800, но для любительской спектрометрии должно хватить  mda

АКБ специально выбирался максимально емкий… думаю 7000 мАч должно хватить чтоб снять парочку спектров crazy

Разное

Лантан преподносит новые сюрпризы…

Оказывается у него очень резкая вспышка.

За вычетом емкости щупа, мне кажется там фронт менее 30 нс, что очень серьезно меньше, чем на NaI(Tl).
Это и хорошо(можно больше импульсов с него получить) и плохо(без легкого растягивания МК его не регистрирует)


Так-же было проведено тестирование глицерина и вазелинового масла, в качестве оптической смазки. Вазелиновое масло оказалось лучше, разница примерно 0.5% по разрешению.


Были опробованы карбоновые трубки, вот эти.

Да, они действительно из углерода!
Минусов у этих трубок я не нашел… ну разве-что цена. А в остальном, сплошные плюсы:

  • Трубки очень легкие.
  • Очень прочные, не гнутся.
  • Проводят ток. (50-200 Ом)
  • Очень легко пилятся.

Если пермалоевый экран зашкурить после отжига, и припаять к нему провод, то трубка будет иметь соответствующий потенциал, что весьма позитивно для экранировки.

Evolution of Dildos

И всетаки, как я не старался, а душа рвется к миниатюризации…..

Справа на лево:

  1. Переделка зонда ДРГ3-01(02) в Модуль-А к Микрону. NaI(Tl) 25*25
  2. Модуль-А2. NaI(Tl) 14*40
  3. Модуль-АС. NaI(Tl) 16*40
  4. Модуль-АС Black Edition. LaBr3(Ce) 15*15

Ну вообщем, пока-что вот так…..

Вот пример сложного спектра:

Eu-152

Было при Ra=8.8%

Стало (При Ra=5%)

LaBr3(Ce) – а что будет если….

[error]Уважаемый читатель, будь осторожен! Данный пост может спровоцировать сердечный приступ.[/error]

Возник абсолютно сумашедший вопрос….. А что будет, если Лантан за 400 баксов, посадить на ФЭУ за 3 бакса…  crazy  crazy  crazy  crazy

К счастью у меня есть техническая возможность проверить это  mosking

Дано:

  • Лампочка ФЭУ-31, которая на NaI(Tl) показывала 8.26%
  • Кристалл LaBr3(Ce) 15*15мм
  • Модуль-АС

Результат:

  • Ra = 4.81%
  • CPS = 596

focus

Получился эдакий Модуль-АС Black Edition

 

В равных условиях тестирования, самый лучший экземпляр Модуля-АС на NaI(Tl) 16*40, дает Ra = 8%. CPS = 479

Вот сравнение графиков с NaI(Tl)

Спросите почему больше CPS… отвечу… У LaBr3 плотность выше NaI(Tl) и более тонкая стенка.

  • Плотность LaBr3(Ce), 5.08 г/см3
  • Плотность NaI(Tl) 3.67 г/см3

По этому Лантан 15мм*15мм (2651мм^3) эквивалентен NaI(Tl)  16мм*18.3мм. А в совокупности факторов(разрешение, стенка, разница в плотности), видим то что видим…

  • Низкие энергии на лантане выше.
  • Комптон слегка подзагублен, в связи и меньшей эффиктивной массой.
  • Основной пик выше в связи с разрешением, даже не смотря на меньшую эффиктивную массу.

[error]Читатель, знай!

Лантан – радиоактивен![/error]

Итог:

Вот это я понимаю… PROFIT!!! кристалл меньше, а способности к регистрации изотопов серьезно лучше. А то прям смех разбирает когда народ сравнивает кристаллы 7% и 9%… разница есть, но оооочень маленькая. А на лантане, пусть и с 4.8% на старой лампочке, думаю сложные спектры типа Eu-152 должны существенно преобразится. Когда немного с настройками модуля поиграюсь, надо будет попробовать. Ну а потом, в будущем, пересажу лантан на мелкие Хамаматцу, которые должны раскрыть весь его потенциал.

 

Пост-скриптум:

Надо народ с RHBZ попугать спектрами какого-нибудь тория на лантане… но не говорить что это лантан… вот удивлений то будет  crazy А то они там чо-то я смотрю совсем заскучали…