伽马能谱测量


Theremino_MCA 同时完全免费和开放源码是一个真正的多通道实验室分析仪.

更多的信息:
– 电气原理图和程序集计划: www.theremino.com/technical/schematics
– 软件: www.theremino.com/downloads/radioactivity
– 硬件, DIY 和工具包: www.theremino.com/contacts/producers
– 图像和视频: www.theremino.com/video-and-images
– 关于开源电子文章: 工艺品的伽马光谱信号调理-的-

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伽马能谱测量的硬件

Theremino_PmtAdapter 包含一个反馈回路,可以保持紧张甚至在强的温度波动稳定. 以这种方式校准仍然准确随着时间的推移和同位素的行不会移动且不展开.

注意: 为获得最佳性能使用管道 PMT 有线在文件 PmtAdapters.pdf 中所示 – PMT 为低阻抗管的 (与电阻器 1 巨型甚至从 560 k) 不能使用这些适配器. 要使用它们应取代其电阻如.

此适配器可以用众所周知的免费软件 PRA (我们感谢马雷克 Dolleiser 铺平了道路为这种分析方法, 其软件 PRA 是多年的参考和帮助了很多) 但只用 Theremino_MCA 你可以过滤和删除有用的背景,要在一段合理时间内的最大信息.

此文件包括 PCB 的设计, 图像和 SPICE 电路仿真: 3.1 PMT_Adapter_V
这是版本 3.2 与许多小的改进: 3.2 PMT_Adapter_V
这是版本 3.3 随着进一步的改进: PMT_Adapter_V3.3

最突出的特点:
– 紧凑的只 50 X 70 毫米
– 由于反馈回路没有初始热漂移.
– 可调电压从 500 自 1500 V
– 只有非常低功耗 10 @ 马 5 V
– 只有非常低纹波 100 UV
– 防止短路
– 最大输出功率 100 MW
– 前置放大器电路和脉冲放大 (从 3/5 我们对 100 我们读的 PC 声卡)

Caratteristiche tecniche:
– 紧凑的只 50 X 70 毫米
– Nessuna 衍生 termica iniziale grazie al circuito di retroazione.
– 可调电压从 500 只有在 1500 V
– 5 v 只在很低的消耗 10 但
– 超低纹波只 100 UV
– 防止短路
– 最大输出功率 100 MW
– 前置放大器电路,以及扩阔内置的冲动 (从进行冲动 3-5 我们对 100 我们读的 PC 声卡)

简洁明快降低了制造过程的缺陷,使他们很明显.

在下面的图片你看到在排练 PMT.

电路原理图和冲动,样品,显示噪声级别的 ’ 电源, 请注意,这是一个低能量脉冲.

在最新版本的 PmtAdapter 噪声小于 100uV. 由于采样中几乎唯一的噪音 16 位声卡, 两个下面的图像所示.

第一张图片显示只有噪声声卡, 第二个噪音与一个单独的连接.

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完整的系统

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光电倍增管适配器不是在生产中, 你可以建造它却包含大量的特殊部件, 难找到和昂贵. 因此,我们建议您联系Lello, 谁知道如何找到便宜的组件和也打印大量的 PCB 的朋友: ufficiotecnico@spray3d.it

Theremino系统团队只处理研究和不卖硬件. 该系统是完全"免费", "开放源代码", "不是为了利润"和"DIY", 但有可以提供模块制造商组装和测试,并提供一个合理的价格. 自制的花费更少. 生产者的列表,请阅读此页: www.theremino.com/contacts/producers


蹄到滨松光电倍增管 R6095 (等)

在这个 ZIP 文件完整的项目鹰和刀具 GCode: PMT_Socket

这些图片展示如何适应连接器为打印和趾板如何结束 (单击图片放大)

该电容器可能也可焊接跨 (与两个绝缘袖子上的潜在顾客) 和, 为了避免与外铝管短路, 它是好来包装整个地区从 PMT 印刷电路板, 用一张塑料布。.


苹果 MCA 系统 (iPhone 和 iPad)

由大众需求 Alessio 设计了一种特殊版本的 PmtAdapter, 可用与 iPhone 和 iPad 上可用的软件. 软件被称为 盖革 bot, 教育署 è 联合国 riferimento la comunità 苹果每.

Theremino system - iPhone_MCA

电路原理图是非常类似于 pc PmtAdapter, 但我添加了一个电池 (还有 ’ USB 供电). 信号幅度将大大降低, 您可以发送所有 ’ 麦克风输入, 否则为会饱和,会扭曲了脉冲形状.

Theremino system - iPhone_MCA Am241 Theremino system - iPhone_MCA - Cs137

在这里你可以看到与镅、 铯得到的光谱. 由于精彩显示分辨率 “视网膜”, 话是这么小, 那请勿打扰的美丽的黑色背景的愿景.

我们是一个真正的 MCA 光年, 线宽 “半峰宽” (这是马华的最重要参数) 是压倒性的. 次要的细节的频谱是完全看不见. 这里是由 Theremino MCA 的同一谱:

Theremino MCA - Am241 spectrum Theremino MCA - Cs137 spectrum

平板电脑 12 由英寸 180 欧元 (与 Windows 10 和价格包含运费), 你会有更多方便和准确的便携式仪器. 但使用苹果系统的满意度, 它的成本夸张, 是无价的!


校准和温度

光电倍增管适配器和光电倍增管消耗仅几十毫瓦, 这并不足以引起巨大的温度变化. 所以你不必等待 “热身的时间” 点火与措施. 还有 ’ 不是甚至逐步变暖期间很长的测量.

虽然随环境温度性能闪烁晶体, 正如你看到在下面的图片:

Scintillation chrystals temperature response graph

请注意,对温度的反应并不是线性,变化甚至边坡从正到负, 在正常温度方面的权利. 藉以自动更正将不准确. 它将采取修正表校准每个晶体,这将是非常复杂和最终不可靠. 更好地作出调整,与之前每次测量两个标记.

之前每次测量是快速检查与标记, 准确、 非常可靠. 它被建议继续在地方两个小样本 (例如,铯和镅) 在适当的距离, 所以你总是有两个小行的参考. 铯是弱按住它足够同时 l 探针接近 ’ 镅容纳约十厘米, 或被封闭在一个胶囊, 要减少其活动,不要让他远离探头.

这两条线应该是相同的高度和足够小的不要去打扰的测量. 如果你不需要测量精确的铯和 l ’ 镅, 两个标记可以一直留在位置. 最后的图表上看到他们的台词 (可能评论) 从图表完全校准的安全.


建立铅的一口井

要用于衡量水平的放射性和放射性物质、 自然背景.

PozzettoMisura_G-Ray_MR02_eng

措施包括底座板, 再加上一些同心圆柱, 各种尺寸和厚度. 组件之间留下的东西’ 可宽延时间, 为了便利大会 ’.

这种材料是实际上铜铅, 为了区别于 ’ 探针灰色铝板, 而这块内筒 (几乎看不见) 是唯一的 ’ 的塑料, 与铅的同心环.

所有的铅零件是由金属板 1,5 m m 厚, 切断与张共同的条例草案和手工捏成,包铝,钢,塑料圆筒周围过可用 (仅用作 “一毛钱”).

底座板是由折叠几次板材宽度相等的一条, 得到一个体面的厚度.

表表直边缘易弯并展平与锤轻拍. 铅是很好的延展性.

所有的碎片都包纸足够宽, 他们不会直接接触铅的这么句柄, 这往往会弄脏你的手. 此外为什么是好一点计算’ 可宽延时间之间各种直径的碎片, 于是,纸张涂布不打破缸所有任何插入/提取 ’ 相同, 这部分必须符合一个里面 ’ 更多 (至于油缸和顶部的衬衫)

衡量你遵循这种模式:

  1. 第一次出现在一张桌子上底座板和缸底;
  2. 你插入在基管待测样品, 所以,它涉及到里面 (较低) 戴尔 ’ 测量室环: 你可以给它盖被子下适当的间隔;
  3. 你把测量室 (塑料圆筒和铅支持环) 因此,以下示例集中在底部的 ’ 环;
  4. 他滑倒了他的衬衫超过基本 ’ 缸内: 它将支持的塑料管和同心环的 ’ 将导致孔以便随后插入探针的;
  5. 你插入探针 : 以我为例直画 ’ 环的铅测量苗圃.

从我所做的测试这种设置可减少背景噪声几乎 20 对 CPS 3,1 CPS

Marco Russiani

下载此项目, 完成更多的信息和图片:
Theremino 系统 - Theremino_Pozzetto_di_Misura_ITA.pdf
Theremino 系统 - Theremino_G-Ray_Test_Chamber_ENG.pdf

  1. 卢卡坎帕纳 说:

    感谢您详尽的说明.

    我会及时通知您任何进展

    热诚

    卢卡

  2. 保罗 说:

    你好, 我正在尝试重新激活Theremino PMT适配器V3.3, 我几年前买的.
    如果我将修改后的USB记忆棒插入计算机,它会一直显示LED,并在一段时间后开始闪烁.
    但是,无论我在PMT适配器盒上做什么,都看不到 “麦克风” 输入水平. 我听到盒子里有变速箱声音. 也许连接到盒子的PMT坏了?
    如何检查麦克风输入是否正常? 卸下PMT适配器盒并触摸USB和盒之间的连接电缆的触点不会显示任何麦克风信号.
    请给我一些帮助!
    许多感谢, 保罗

    • 里维奥 说:

      请点击鼠标右键并用您的语言翻译.

      远距离难以理解. 您需要一位电子专家, 与图表和一些工具可以了解发生了什么.
      我尝试给你一些建议…
      如果Windows在连接适配器时看到添加的MIC输入,则至少USB部分可以工作.
      将适配器插入USB Windows时,声音正确?
      插孔未完全插入?
      光电倍增管可能发生了问题?
      也许他受到重创并摔碎了玻璃?

      如果您确实无法做到,则必须将其发送回我们中的一个,我们将免费为您修复 (如果没有昂贵的组件可以回购)

  3. 匿名 说:

    你好 Livio,

    感谢您的快速回复. 通过检查各种PMT探针,我发现问题不在于PMT适配器,而在于PMT探针之一. 因此,从USB适配器的角度来看一切都应该正常工作.
    问候, 保罗

  4. 说:

    你好,

    您的 “赔偿” 功能似乎在改善伽马光谱方面做得很好. 你能指出我对这实际上在做什么的描述吗?

    https://www.theremino.com/en/downloads/radioactivity 在 v4.2 的描述中,它被称为“分辨率补偿”. 在 https://www.theremino.com/wp-content/uploads/files/GammaSpec_ENG.pdf 在 pg 35 它被称为 “扩大补偿”. 在 https://physicsopenlab.org/2016/02/07/energy-resolution-in-gamma-spectrometry/ 它被称为 “软件补偿”.

    这些是同一件事吗? 它实际上在做什么?

    谢谢你!

  5. 尤金·西格尔 说:

    你好,

    我正在尝试修改 3D 声卡适配器, 然而, 他们没有让它们完全像说明书中的那样. 有没有人有关于如何修改音频声卡的更新说明 (也许还有一些示意图).

    谢谢!
    尤金

    • 里维奥 说:

      如果声卡不同,除非对您的卡进行逆向工程,否则任何人都无法提供帮助.

      我最好的建议是跟踪 MIC 信号一直到芯片,然后找出切割位置和放置组件的位置.

      对不起,只有你 (或者你的一些电子专家朋友) 可以做到.

  6. 杰伊演员 说:

    你好 Livio, 有一个 Theremino 大师 DIL-V5.

    如何让 Theremino MCA 识别来自我的计算机 USB 端口的信号 ?

    Theremino MCA 仅识别麦克风的信号.

    或者我该怎么做才能在引脚上获得模拟信号 1 并从引脚传输数字信号 2.

    • 里维奥 说:

      Theremino-MCA 应用程序仅 recongnize 麦克风信号.

      如果你没有修改过的声卡, 您可以使用任何带有 MIC 输入的声卡, 也无需修改.
      低能量下的噪音会超过正常水平,但它会起作用.

      • 杰伊演员 说:

        如何在 Theremino Master DIL-V5 上接收模拟信号并使用 MIC 输入传输到声卡 ?

        谢谢你回答我

        • 里维奥 说:

          主控无法接收音频信号.
          您不能将主控用于伽马光谱.

          您必须使用 NaiTl Christal 和 PMT 管,然后将 PMT 连接到 PMT-Adapter,然后将 PMT-Adapter 输出连接到声卡 MIC 输入.

          更好的选择是使用直接连接到 USB 的 PMT_AudioAdapter

          如果您无法构建这些组件,请致电 Lello.
          书店 = ufficiotecnico@spray3d.it
          eBay 上的 Lello 卖家 = maxtheremino

  7. 匿名 说:

    你好 Livio,

    我正在制作便携式伽马光谱仪. 我在哪里可以获得适用于苹果的MCA系统 (苹果手机和苹果电脑)? 苹果商店列出的只是一个盖革计数器 (盖革 bot) 并且没有光谱功能。.

    谢谢,
    尤金

    • 里维奥 说:

      抱歉, 我们只了解Windows系统,因此我们无法对此提供帮助.
      要在Windows以外的系统上工作我们的项目是非常困难的,并且需要对这些系统进行编程有深入的了解.

  8. 匿名 说:

    里维奥,
    我说的是Theremino的同一个系统,你们在我们现在所在的同一个网页上提到. 只需向上滚动几个:

    “根据大众需求,Alessio设计了一个特殊版本的PmtAdapter。, 可与 iPhone 和 iPad 上的软件配合使用. 该软件称为盖革机器人, ed è un riferimento per la comunità Apple.”

    • 里维奥 说:

      抱歉, 我在考虑我们的MCA软件, 但是,如果您只需要硬件,也许这是可能的.
      现在我探索这个旧项目 (关于 5 或 10 多年前) 然后我写另一条消息解释如何获取或构建此硬件模块 (如果可能的话).

    • 里维奥 说:

      我看了阿莱西奥的部分. 现在,带有Windows的小型平板电脑的成本甚至低于 100 欧元和由此产生的频谱会明显更好.

      但是,如果你真的想和苹果一起做,你需要:
      1) 盖革机器人应用 : https://apps.apple.com/it/app/geiger-bot/id427728355
      2) 一个PMT适配器,您可以自己构建或由Lello构建,如此处所述:
      https://www.theremino.com/en/blog/gamma-spectrometry
      3) 使用 5 伏特,你可以在任何地方找到它,但要小心,它一定不能嘈杂. 移动电源会做得很好,而 220V 电源适配器则不能.
      4) 在 PMT 适配器输出端添加电阻分压器或微调器.
      5) 将 PMT 适配器输出连接到适合 Apple 输入的插孔 (可能需要一个 4 极插孔,信号应该是尖端)

      如果你有莱洛做, 我会向他解释如何划分以及使用哪个杰克. 但在这种情况下,您还必须准确告诉必须将其连接到哪个Apple,如果可能的话,告诉我们必须如何制作麦克风输入的插孔.

      要联系Lello,请在邮件数据中写下您的邮件 (我们不会发布它),
      或写信给莱洛: ufficiotecnico@spray3d.it

  9. 匿名 说:

    好的,谢谢你!
    尤金

  10. 说:

    你好 Livio,
    我已经使用MCA进行上述XRF有一段时间了 10 Kev, 在我的传感器NaI PMT设置下尽可能低, 并取得良好的效果. 感谢您提供此应用程序.

    然而, 对于下面的能量范围,我计划使用 X100-7 二极管传感器,我有一个 Micod 放大器和整形板,如 Lodovico 在文章“带有 Micod CSA-SA 的 Si-PIN 光电二极管”中所述. 他在文章中提到,输出的脉冲宽度为 15 uS 并且与 MCA 不太兼容. 有没有办法通过调整设置来改善MCA对信号的响应?
    还, 我没有成功地将新条目添加到同位素列表中. 这是如何工作的?
    亲切问候

    • 里维奥 说:

      嗨,ECC

      我建议不要使用光电二极管, 我们从未设法让他们顺利进行, 太吵了 (与正确的PMT相比,并在我们指出的最佳工作条件下). 但是,您可以试验应用程序控件 (尤其是基线测试和参数面板) 如果你不能把它做好,我们将不知道该怎么做或改变什么.

      “编辑样本行文件”按钮仅用于选择一些常用的同位素, 您可以添加或删除一些. 但它仅用于选择方框.

      长表存储在 INI 文件末尾的应用程序可执行文件旁边. 您可以编辑同位素,也可以按照页面上的说明添加新同位素 5 指示,.

      你好
      里维奥

  11. 说:

    嗨,维奥,

    感谢您对光电二极管的建议, 我在那里听到你的声音. 看到我已经拥有所有零件 – 包括一些 Am241 按钮 – 买不起另一个更好的, 低能量光电倍增管仅针对低于 10 keV 范围 – 无论如何,我可能会尝试一下.
    我已经计划改善二极管噪声情况 – 除了使用电池作为电源 – 正在冷却检波二极管的小型安装板 (放大器板以及?) 带珀尔帖元件.
    从现有的风扇冷却装置开始,可以将泄漏和未绝缘的小盒子拉到 -7 C 应提供一些初始数据.
    如果测量室被疏散说 500 毫巴 – 会有什么影响? 这是否有助于增加从 Am241 按钮到达样品的能量,进而增加检测器的能量?
    至于照亮样品的Am241按钮 – 相对于探测器,它们最有效和最实用的角度和距离是多少?
    按照说明,我成功添加了同位素. 谢谢.

    亲切问候

    • 里维奥 说:

      同位素列表位于 “Theremino_MCA_INI.txt” 文件. 您也可以使用记事本编辑此文件 (当 MCA 应用未运行时).

      您也可以在文件夹中找到 “额外” 以下列表和其他有用的文件:
      – Isotopes_Energy.txt
      – Isotopes_Energy与医疗.txt
      – 图书馆NaI.txt
      – 可进行XRFT.txt

  12. 邵康杰 说:

    你好, 我对 MCA 帮助文档有几个问题:
    1. 该文件说,前置放大器将原始脉冲放大 30dB 到 ADC. CM108AH 声卡的数据资料显示 ADC 范围为 2.88Vpp. 来自其他来源的数据显示,PMT 的原始脉冲幅度已经高于 1V. 还需要再放大 30dB 吗? (高达 1000 倍)
    2. CM108AH声卡的数据表显示,最大 ADC 采样率为 48K/44.1KHz. MCA 文件如何声称 192KHz?

    • 里维奥 说:

      1) 我不知道 “其他来源” 指的是他们说 1 伏特.
      来自 PMT 管的脉冲是电流, 不是 1 伏特, 我们的电路将其放大得恰到好处,但不会太大,以至于它不会超过 2.88Vpp,因此会饱和.
      如果我们的电路构建得当,它就会完全满足它的需求.
      如果您想要更多细节,您应该使用 Spice 进行仿真并测量电路每个点发生的情况. 或者制作并衡量.

      2 该文件说 “调整 “采样” (声卡的采样频率) 具有可能的最高值,即
      通常为 192000。”
      和 “通常为 19200” 并不意味着所有声卡都支持该值.
      Theremino MCA 应用程序可以使用许多不同的声卡和一些 (在我们的情况下,非常稀有、昂贵且完全无用) 甚至可以支持 192 KHz 原生.
      芯片达到CM108AH “只有” 48 千赫, 这对于 MCA 测量来说很好. 现在我不知道它是否也会产生 192 KHz 插值, 你应该试试. 如果是, 选择它,但在任何情况下都可以选择 48 KHz 和 192 KHz,您不会看到结果有任何差异.

      • 邵康杰 说:

        感谢您的回复, 里维奥.

        我的其他来源提到我有一个旧的 PMT 探测器, 前置放大器, 和单通道分析仪. 根据指示, 前置放大器增益设置为 1 倍,用作白光阴极跟随器, 并将单通道分析仪的阈值调整为 1V. 我将尝试将来自白色跟随者的信号馈送到 Theremino PmtAdapter 中.

        我的旧电路的另一个主要区别是 PMT 分压电阻器更小, 全部 1M 欧姆. PMT 负载电阻为 51K 欧姆.

        • 里维奥 说:

          “…我将尝试将来自白色阴极跟随器的信号馈送到 Theremino PmtAdapter 中…”
          还行, 这可能会奏效, 但是您需要取消我们所有的信号放大器,并将您的 One V 信号直接连接到声卡的输入.

          “…PMT 分压电阻器更小, 全部 1M 欧姆. PMT 负载电阻器为 51K 欧姆….”
          我们的电源无法提供那么大的电流.
          因此,您将不得不使用不同的电源.

          我的建议是使用我们的完整项目,并按照我们推荐的带电阻器的 PMT.
          或者不使用我们项目的任何部分,简单地将您的信号输入到声卡中.

  13. 保罗 说:

    你好, 我有一个关于电路屏蔽的问题, 我明白盒子应该是一个金属盒子, 我的问题是, 盒子应连接到电路的接地, 右 ?
    这意味着 PMT 的连接器应与盒子电气隔离, 右 ?

    • 里维奥 说:

      是啊,
      PMT 高压连接器应与金属盒电气隔离
      并且盒子应该连接到 GND (电源负极).

      或者,您应该使用塑料盒和铜胶带 (您可以在 eBay 上找到它) 连接到 GND 以屏蔽输出放大器区域.
      要查看需要多少个屏蔽层,您可以使用我们的 DAA 示波器查看输出音频信号,并添加和移动一个由 PCB 制成的小屏蔽层 e nd 通过电线连接到 gnd.
      通常在底座中有一些 cm3 的屏蔽层 (箱体下部) 如果环境中有强烈的电噪声,也可以足够. 在打电话和通话时,也尝试使用近乎智能的电话,这是可能最强的噪音.

      • 保罗 说:

        电路构建, 但我没有得到任何有用的信号.
        有人在用 FEU-35 光电倍增管吗 ?
        如果是, 分压器的 DE 电路是什么, 我正在使用 10 莫欧姆电阻器, pin1 设置为负数, PIN 10 阳性, PIN 9 4,7 nF 到 pin1 负数.
        我正在使用一个非常小的 GSO 晶体 (4毫米 x 6 毫米 x 20 毫米).
        任何, 建议 ?

        • 里维奥 说:

          你有一些放射源吗 (铯或镅) ?
          如果不是,则无法测试 PMT 并查看信号 (使用 DAA 范围) 还可以

          您是否用高阻抗测试仪测试过 HI 电压 (如我们网站所述) ?
          PMT 适配器将正确的电压发送到管中, 关于 500 到超过 1000 伏特 ? (通常约 700)

  14. 保罗 说:

    我有很多放射源, 铀矿, 钍矿, 镅, 铀玻璃.
    电压正常, 这些年来,我已经制作了很多盖革计数器, 我用于测试高阻抗电源, 我在这里的真正问题是 PMT 电路, 以及我正在使用的闪烁体晶体, 也许是为了小…

    • theremino 说:

      可能 PMT 适配器没问题, 但:
      1) 测试 PMT 管电极上的电压 (也许连接器或电缆不正常 ?)
      2) 测试 PMT_Adapter 放大器和 Audio_Adapter 链.

      要测试 amplifier 和 audio 链,您可以:
      – 打开 BNC 进入 PMT 管 (此测试根本没有 PMT)
      – 将带有电阻器的 PMT 输出接地 (也许 100 巨型欧姆)
      – 使用我们的 DAA 应用程序测试音频脉冲,每次断开和连接电阻器时,它们都会出现.

      • 保罗 说:

        镅有原因吗 59 keV 以更高的能量值显示?
        即使一直使用滑块,它也没有达到 corret 值.

        另一个问题, 我的 USB 音频适配器只能在 48 最大 kHz, 你们使用什么型号来实现更高的采样频率 ?

        .

        • theremino 说:

          如果 Cesium 在 661 KeV 那么镅应该接近 59 +/-10 Kev
          光电倍增管不是完全线性的,您应该使用 “能量线性化器” 如说明中所述.
          如果线性误差非常大,则光电倍增管电阻器链或校准样本和调整或其他方面存在问题…

          使用 48 kHz 适配器正常, 存在一些昂贵的适配器, 但您看不到收集的数据有任何差异.

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