В размышлениях куда двигаться дальше, было принято стратегическое решение попробовать закупить кристалл LaBr3(Ce). У которого разрешение 2.5%. Но встал вопрос, на какое ФЭУ его сажать…..
После некоторых размышлений была закуплена парочка Hamamatsu R1166.
Потом вдруг нактнулся на статейку, и даже заплатил за нее денежку, о чем не пожалел ни капли! В которой предложен метод снятия сигнала не с анода ФЭУ, а с промежуточного динода, тем самым лампочки дают лучшее разрешение.
Ну что-же! Будем пробовать!!!! сперва на ФЭУ-31 и отборных NaI(Tl), а потом уже будем вооружаться бромидом лантана!
Вдарим хай-техом по спектрометрической безграмотности!
Несколько упростил схемотехнику модуля. Просто для понимания что там примерно будет стоять даю текущие схемы.
ПОДЧЕРКИВАЮ! Пока покупать детальки не надо. Мне сперва надо собрать устройство на новых платах, проверить все, а потом уже можно будет покупать детальки.
Повышающий каскад, предусилитель ФЭУ, обратная связь по высокому напряжению:
Главный вычислительный модуль: Детектор фронта сигнала с ФЭУ, индикация, система питания. Все функции по обработке и оцифровке сигнала взял на себя МК. Кроме детектора фронта на выч. плате, и предусилителя показанного чуть выше.
Просто для сведения… на АЦП ножку МК приходит вот такая “жесть”:
Столкнулся в роботе модуля с одним неприятным моментом: размерность графиков после включения уплывает и требуется “прогрев” на протяжении 20-30 минут, чтобы данные стабилизировались.
Долго искал этому причину. На что только не грешил…. уж и на магнитные поля, переделывая раз по 5 экраны, и на известный издревне ламповый эффект, когда надо устройству дать поработать и прогреться…. Но маленький пушистый зверек(писец) незаметно подкрался совсем с другой стороны.
Дело оказалось в том, что я никогда не замечал, а именно в температурных коэффициентах ЦАП, ОУ и компаратора с его выходным буфером.
Как оказалось, плата в замкнутом объеме трубы разогревается до +10…12 градусов. И это вызывает в процессе нагрева необратимые эффекты влияющие на выходное напряжение по высокой части. Проблема в том, что на коэффициент усиления ФЭУ напряжение его питания влияет очень сильно. Сместив напряжение буквально на вольт-два, приходится перекалибровывать всю шкалу, потому-что пики перестают соответствовать скалиброванным ранее энергиям.
Моя ошибка заключалась в том, что я включил встроенный в МК выходной буфер ЦАП, в результате, не считая вносимую им погрешность в линейность напряжения ЦАП, получил дрейф при прогреве на 12 градусов:
0.9В, по высоковольтной части – это достаточно чтобы все “уплыло к хренам”.
Немного поправив измерительный делитель и выключив буфер, получаем уже совсем другую картину:
Помимо этого, на новой плате ток потребления должен снизится с 35 мА до 15-20 мА в режиме спектрометра, что тоже окажет положительный эффект. Соответственно тепловыделение и температура упадут.
PS. Поставить на плату радиатор с вентилятором, не предлагать!!!
Ну уж не знаю насколько модуль получится действительно спектрометрическим… еще работаю над прошивкой… Но кой-какая картина в принципе вырисовывется.
На фотоны с разными энергиями реагирует поразному, Проверил на Кадмии, Натрии и Иттрии.
Кадмий, характерный пик в области низких энергий. Ячейки 4-6.
Натрий, пик в районе ячейки 19, что примерно 1200 кэВ
Иттрий, пик в районе ячейки 31, что должно-быть эквивалентно 1800 кэВ
Конечно для визуального анализа через отладчик МК, мне пришлось специально уменьшить разрешение детектора до 6 бит. Когда сделаю выгрузку на ПК, разрешение подниму обратно до 12-ти бит. И там уже будет ясно насколько это все годится для спектрометрии.
Как счетный модуль, он однозначно работает, и годится! Потолок скорости счета порадовал, смог довести счет до 40 тыс. импульсов в секунду, и похоже это еще не придел! Сразу вспоминается лолькая картинка….
Все по тому, что криталл хорошо реагитует только на гамма-кванты, а с гамма-изотопами ныне туго, можно найти только с активностью менее МЗА.
Меня тут кажется Алексей спрашивал, можно ли начинать покупать ФЭУ и кристалы… ДА! уже можно начинать поиски ФЭУ-31 и NaI(Tl) 16*40. Если не получится спектрометра, то хотя-бы сделаю новую версию модуля
Новым модулем пока нет ни времени ни желания заниматься, поэтому немного допилил старый. Слегка его укоротил на 9 мм, и главное, поправил прошивку.
Выкинул настройку времени счета, в замен которой поставил ГОСТовский алгоритм расчета погрешности измерений.
Погрешность показывается по результатам обмера на протяжении 30-ти секунд, при доверительной вероятности 0.95. Если две секунды из 30-ти замеры отличались более чем на +-50% от среднего значения, среднее значение сбрасывается. Получился весьма позитивный и отзывчивый алгоритм.
Конечно ФЭУ и кристалл пришлось ОБИЛЬНО провазелинить, чтобы хорошо входило в термоусадку размером чуть меньше кристалла. Зато получилось в лучших традициях дилдо-строя и тонко!
Два дня сидел рисовал и перерисовывал “вычислительную” плату.
С трудом, но вроде все развел. С первого взгляда, там еще много места, но фактически его использовать нельзя. Пробовал 3 разных варианта компановки платы, более менее нормально развелся только один, и то с оговоркой. Часть запланированных деталей пришлось выкинуть с платы.
Вообщем надо пробовать, пробовать и еще раз пробовать.
Платки заказал, месяца через два приедут и начну сборку.
Ну и помимо прочего, на нее влезло 84 отверстия, несмотря на ее скромный габарит 29.57×22.38 мм
