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EMP、强激光、微波武器等特种技术

今日: 4 主题: 381 回复: 6538版主:RodTech

高能射线会对cmos/ccd造成干扰,RodTech版主发过不少被X射线干扰的照片,由此引发个问题:能否用方便易得的手机摄像头进行辐射探测? 本次试验采用退役闲置的iphone4,市面上对于肾4的配件已经全面白菜化了,主摄像头只要10元左右就能买到,有很好的价格优势。因为不想报废自带的那个,所以从某宝购得两枚炮灰...顺便说一下,这个价位就别想买到新的了,全是拆机的,有些还是战场成色,我这两个就有其中一个没法对焦&进灰,反正我拿来搞破坏的,无所谓。 图像处理方面就用第三方的拍照软件啦,为了让粒子在画面上存留,用拍摄光流的模式,曝光时间可选,只保留画面上亮的部分,不对暗场积分,很多软件都支持这个。 先不改动任何硬件配置试试探测效果,射线源是一块封在玻璃试管里的钙铀云母,非云母窗的盖革计数器能检测到2000cpm的读数。因为计数管的探测面积会比摄像头的元件大很多,而且如果选用B快门模式的话软件是采用截取视频帧叠加的方法,所以相对于拍照的像素来说会少很多,并不期望能拍到多少射线。 不放矿石,测试“本底”,曝光10min 基本是空白的,有那么一两个小点,应该是环境本底。 再把矿石放在摄像头前面试试,这次曝光1h,消耗手机40%电量,得到经验以后干这个一定要插着电源.... 背景颜色不是辐射造成的,而是微弱的环境光的颜色,无视之。 画面上出现一些带有尾迹的痕迹,怀疑是射线粒子斜射的缘故,也可能是β的轫致辐射。 还有些葫芦状的,两个点靠得很近的。因为铀会衰变出氡,而氡会进行两次快速衰变,我认为这就是氡的痕迹了。 效果一般,大部分粒子被镜头组件所阻挡,虽然不清楚射线成分,但相对于盖革计数器的2000cpm来说是大打折扣。 能不能给力一点呢? 那么.....开刀,拆掉镜头,这个摄像头可能是从掉水里的手机上拆下来的..... 拆掉镜头后发现红外截止滤镜是贴在CMOS前面的,先不管了,看效果如何。 然而中间出现小插曲,拆掉镜头后拍照画面黑屏——坏了....看似没有外伤但就是坏了,查不出原因。所以直接拿第二个摄像头下手,反正便宜。 这是拆掉镜头后铀矿曝光1h的效果,噪点多了许多,而且出现一些长轨迹,说明镜头阻挡了很多射线。 同时用烟感报警器里的α源Am241测试,这种源基本上就是纯的α,可以感受下射线效果,只曝光了10min左右,跟上面铀矿所留下的痕迹差别很大。 能不能再给力些呢? 拆滤镜吧......小心用刀片把玻璃撬下来,这样CMOS就直接裸露了,这层玻璃厚度大约0.5mm 拆掉后对光拍一张(图片有压缩),局部有玻璃碎屑,还有因为拆卸造成的像素点损伤。注意没有了红外截止滤镜,白天拍摄画面会偏红。 再用Am241试试,效果拔群啊!!这张图仅曝光 1s 这是10s的 60s...... 用一小块裸露的铀矿测试,曝光1h,可以看到画面上多了许多粗大的颗粒,系之前被玻璃阻挡的α粒子。 注:以上所有画面偏色都不是因为辐射,而是手机自动调整白平衡以及红外线的作用。 小结: ※α射线只要用0.5mm厚的玻璃就能阻挡。 ※虽然和专业设备比不来,但是旧手机存世量大,作为发挥剩余价值可以玩玩。 ※个人感觉CMOS类似于半导体探测器,但器件用途不同所以效果还是有差距的。不过可以考虑通过软件算法来优化。 ※因为没有能谱仪,只能推测没有完全暴露CMOS之前所拍到的大部分是铀矿衰变产生的β、γ射线以及轫致辐射,而且镜头组件屏蔽效果很好,尤其是外面那一层金属壳。 ※成像元件直接裸露是最好,但是会对红外线极度敏感,导致射线信号淹没在白天的红外线中,真要探测射线的话必须对摄像头进行改造。 ※关键是面积!手机摄像头的感光面积仍然太小,虽然同样都无法检测α射线,但玻璃管的盖革计数器灵敏度高很多,这一方面有器件用途的原因,另一方面就是探测面积了。也许可以用老旧的单反改造试试。 ※有钱建议上RodTech版主的那种闪烁体..... . 完....


请确保你清楚此实验的危害与掌握相关高压、辐射处理技巧,在正确的防护下完成此实验,即便如此,此实验依然十分危险,请佩戴个人剂量检测装置与准备暴露紧急处理计划。 一旦失误,这将是你的吐血大作! 一只参数不详的小型X日本产射线管(from mammography or dental unit),【参考二手价格:200RMB】,ZVS 【30RMB FROM UR LOCAL SELLER】 交流输出高压包 【40RMB & 250W from TAOBAO "ORDERING SAMPLES"我软磨硬泡才拿到这个不赚钱的成本价的】 10倍压整流unit【零件均购自PCP处,总共约50RMB】 最小号增感屏(好像是7寸,高感度绿光最好)【20/片 from TAOBAO】 爪机【能看到这篇文章的人都有吧】or WEBCAM【20rmb from TAOBAO】 稳压电源【这个都没有的话建议不要模仿本人做这种危险的事情】 总耗资:360RMB 高压单元:需要一个耐压300KV以上的大值电阻。我使用的是国产大红袍串,2G±1%,外包聚碳酸酯管并抽真空,环氧树脂封口,做成分流电阻,以测量“开路”电压,调试完后可达到12CM击穿,受考夫特被压整流器内阻影响,放电频率只有20Hz左右,声音巨大,这表明你的被压模块起码能提供稳定的2ma@100kv了(200W) 高压接线、灯丝接线只要你有能力安全的完成此实验就绝对会接,故在此不列出。 设备排布如下图 将手机(如果是APPLE的请连续按住一个点以锁定焦点,免得加了暗照之后失焦。 过程:开始录像-给手机、增感屏套上暗罩-加上高压-慢慢增高灯丝电流直到高压指针有40%左右的下降(这等效用灯丝去调功率,在同一个KeV下拍N张不同功率的照片),切断高压,切断灯丝-揭开罩子,check your film! 视频直接截图,图片不经过任何处理(不包括裁减): 单张直接截图不增强: 单张截图直接增强(为了公平,使用手机版美图秀秀,不使用任何伪随机消除噪点算法) 整个视频60帧用REGISTAX软件增强成一张图片(此软件在我的另一个帖子里有介绍) 前几次实验的视频集: 点击此处查看视频 code:123 http://v.youku.com/v_show/id_XNTA0NDE5NjQw.html 想起虎哥那个关于只有白色跟红色的噪点的问题 我的手机只出现了白色噪点 估计是我的手机CCD点阵太密 虎哥的CCD莫非是分层的?白色的直接贯穿,红色的只穿了表层?猜测有2种不同能量的出射? nice 73! ROD


=================序言============== 本文初衷在于让各位从实验中深入了解、体会脉冲激光的结构、原理,为了安全,原则上不准许也不需要做成手持模块! 固体脉冲激光器是一种历史悠久,使用广泛,结构简单的激光器,但是由于它的瞬间功率极端大,在没有彻底完善的防护(封闭的实验室,警告标志,全体人员个人防护等)的情况下,绝不允许因非实验目的做成手持装置,原则上只允做成固定在桌面上,不容易改变角度的实验模块。一切违反基本操作规范、偷懒跳过安全检查步骤、出于好玩把激光器做成手持版本等的行为后果自负 由于这周要考期中考,我只把DIY高能脉冲激光器所涉及的理论、经验以及器材选择方法简单的写了一下,让KCer对此有初步的概念,也为我接下来要发的一系列教程、套件做理论铺垫。国内部分爱好者一个致命的错误就是先根据随手查的一点点资料买来各种零件磕磕碰碰地装出来一个有各种问题的作品,再发现理论知识跟不上导致一大堆问题,这样不仅会造成资金、时间的浪费,还养成了一种对新领域的错误探索方式。我个人感觉,先花几天时间看看论文再谷歌谷歌再看看国外的论坛上的作品(如果有)把原理弄清楚,可能遇到的问题弄清楚,再开工,事倍功半。 =============================================================== DIY高能脉冲激光器所涉及的理论、经验以及器材选择方法 危险!本类制作将涉及到高于普遍致死阀值数百倍甚至数千倍的高电压、大电流,完成本制作的人员必须具备相当的高压防护能力与实验经验。 注意!在调整、使用过程中,此类设备输出能量可以在相当大的距离内引起火灾和致盲。实验过程必需佩戴激光防护眼镜,必须保证周围设备、人员的安全。 所有的光(即传统光源or激光光源),都是原子、分子能级变化所造成的。这些特定能级差别的吸收和释放都表现成为特定波长的光。光子射出的能量(焦耳)等于h*f,其中h是普朗克常数,f是频率的辐射,这适用于激光和传统的发光系统。光辐射能量在原子从高能态掉到低能态的时候放出。然而,一个原子想发光,首先必须吸收的能量,使得低能态原子被打到高能态,这在激光领域叫做“泵浦,pump”。所有光包括自发和激光需要一定量的能量吸收。 显然,没有哪个自发辐射光源能达到激光光源的光谱质量。这是因为传统光源是系统处在各种能级都有的杂乱辐射状态。传统光源的基本特征是宽光谱分布,随机极化,圆形和不规则的波阵面和较低的色温。激光的发射原理不同于常规光,不是各种能级加在一起的自发辐射产生的,而是受激发射,各种能级的原子被泵浦到较高的一个激发态上,由于维持的时间总体正态分布,大部分原子都在一段极短的时间内掉到同一个较低的能态上,这种发射方式导致光处在几乎一致的能量水平,也就是我们平常所说的激光单色性。 为了维持这种翻转的粒子数够多,必须有外部的能量把掉下来的原子搬到激发态上,这就需要脉冲激光(例如本教程要做的固态灯泵脉冲YAG激光器)中的脉冲氙灯,半导体泵浦激光(又叫DPSS激光,例如绿色的激光笔)中的半导体激光器,气体放电激光(例如氦氖激光器、CO2激光器)中的放电,化学激光(例如武器级的氧碘激光)中的化学反应等能量源来提供能量了。 世界上很多物质都能受激发光,但是,只有少部分物质能够发出有用的激光。激光物质必须有特定的粒子结构使得粒子翻转群可以被激发到一定的密度,一般是一些晶体或者气体、液体。这些激光物质一般被放在两个镜子之间,使得能量能够经过多次来回反射而放大达到能够使用的级别。一面镜子是全反镜,反射几乎所有的光,也叫HR,一面镜子是半反镜,也叫输出镜,OC,一般反射20%到80%的光,激光在两个镜子之间多次往返放大后,从这里打出来一部分做输出。 在现在成千上万种激光设备中,红宝石激光器是世界上最早的激光器,它由Schawlow & Townes在60年代制造出来。虽然他的结构极端简单,但是在现在还是一个常见的大能量脉冲激光器。它跟YAG、钕玻璃等同时属于固体激光器。红宝石激光器在脉冲氙灯照射下的工作效率只有大概0.1%, 但是由于荧光寿命很长,可以很容易用机械Q开关(一个旋转的全反棱镜去把脉冲压缩到ns量级,脉冲功率轻松突破兆瓦)。 这里简单解释一下Q开关。最简单的q开关就是一个马达连着一个镜子,没对准的时候没有来回往复的光,可以让高能态粒子的数量慢慢的聚集增多,在对准的瞬间释放,达到很窄而功率很大的脉冲。另外一种适合DIY的Q开关是被动式Q开关(passive q-switch),当光能量密度达到某一个阀值时候,他突然由不怎么透光变得很透光,使得之前聚集的高能态粒子得以瞬间释放,这种晶体比较难找,价格也比较高,只能碰运气。工业上用的比较多的有电光调Q、声光调Q等方式做的q开关,用在进一步压缩脉冲激光的脉冲或者使连续半导体泵浦的激光晶体输出峰值功率很高的脉冲激光,方便打标、切割。 欣赏一些图: 经典的红宝石激光器反射腔结构:左边是闪光灯,右边是红宝石棒,周围是反射材料(还没铺上镜面膜,可以YY一下效果)。 机械Q开关: 红宝石激光器在350毫焦耳输出光能的情况下,很轻易的打穿剃须刀刀片: 浏览这段内容需要2学术分 同样能量打手指(绝对不可以模仿)却只能造成一个小坑。自己思考原因(别说手指太厚)。 红宝石激光器的效率虽然不高,只有0.1%,产生的是暗红色的694.3nm光,但是由于它的结构极其简单,有代表性,跟我们要做的YAG激光器结构一致,能级(3能级系统)更加简单,分析起来比较好理解。笔芯粗细,手指那么长的红宝石棒就可以轻松的产生打穿铁皮、从月面上反射回来被检测到的激光束,这些激光器在没有发明效率高得多的YAG激光棒(1%-3%)的时候,被广泛的用在激光切割机、钻孔机上,许多军用的非致命性武器也采用更小的红宝石棒子。 红宝石是一种3能级的激光材料,见figure 2,一般是把光学性能很好的三氧化二铝晶体里面掺上0.03 - 0.4% 的Cr +3,做成人工红宝石,比一般的天然红宝石有好得多的光学性能。常见的红宝石棒尺寸从0.5cm到2cm直径,4cm到16cm长。看上去可能是很浅的粉红色玻璃棒样子或者很深的红棕色,这要看棒子的掺Cr浓度。用绿激光笔打进去会有很特别的颜色出来。详情见下图: 一束532nm的绿色激光从侧面射入,在切断瞬间拍下荧光,如果有光纤光谱仪看更好:    系统内的4A能级(低能态)原子们有一大半的原子被外部的能量泵到更高的能态,laser才能lase。从figure 2看出, 红宝石激光器的吸收大部分集中在两个区域,T1(紫外)、T2(绿光)。这些吸收范的效率比较高的区域光谱宽度大概1000A。被打到T1/T2状态的离子很快掉到2E能级,造成了2E翻转群体密度增大到能打出激光的阀值。在这个阀值密度以下,红宝石既不能发出激光,也不能用来放大激光(其实两个是一样的原理)。此后,从2E能态到低能态的时候,这些多出来的能量就以波长为6943A的光的形式发出。一个2E能级的离子掉到低能态时候发出的6943光促使了周围的2E也跟着掉,可以理解成一种比较低成功率的连锁反应。这幅图是一个极端简这幅图是一个极端简化、不准确的非比例模型。化、不准确的非比例模型,它没有展示出一些2E/4A能级里的精细能级, 我记得2E中文好像叫做亚稳态,具体细节可以谷歌一下。这些精细能级会把6943A的激光参杂进一些附近的杂峰。这个问题不影响一般的实验。如果需要特别纯净的光谱可以把激光棒冷却到大概75K,这时候线宽就会变成大概10-15 GHz窄了。   闪光灯 显然,要产生激光的先决条件是有一束富含紫外和绿光的强光束照射到激光棒内,使得离子翻转密度达到阀值。一种被广泛使用的方法就是用脉冲氙灯做强光源。结构很简单,只要把氙灯的光投射到棒子上就可以了。 闪光灯,有几个重要的参数。我们关心的其实就两个,弧长和1800v、电解电容下的炸灯能量。一般的,闪光灯为了适应工业用途,datasheet标称的工作电压是1500v以上的一个值,只有满足这个储能电压才能达到标称的光能密度和脉冲宽窄(主峰0.5ms以下,满足打孔的需要)。 但是,对爱好者而言,最重要的参数不是光斑质量、脉冲宽度,而是一个脉冲所携带的能量。所以,把一个1800v的灯降到400V左右依然能够维持类似的适合YAG、红宝石吸收优良光谱特性(YAG在红外段有强烈吸收峰,降低能量使得闪光光谱分布偏向红外更能提高效率),脉冲宽度延续长到5ms甚至10ms量级,可以把1800v炸灯能量400J的灯安全地在2000J左右的脉冲储能下工作。降压驱动还有很多好处,获得几十倍的输出脉冲能量情况下仍然保持同样的器件要求,例如,一个YAG棒能够承受10J@1ms的功率密度,大概是10KW,如果保持同样的氙灯脉冲宽度,用10倍大能量的灯,粗略估算会造成棒子内有100KW的峰值功率,同样尺寸的YAG显然无法hold住,这就要用10倍体积的YAG了,同时造成了10倍甚至更高倍数的价格。然而,当我把同一个灯储能电压降低,使得脉冲宽度延长到10倍,能量增加十倍,同样的尺寸的灯在很低重复率的时候(EG, 100S/PULSE)可以很轻松的hold住同样的小棒子内的瞬间功率依然是10KW,但是输出能量就达到了恐怖的10倍。(↑重要) 主流的闪光灯有以下两种: 1、环形闪光灯 世界上第一个激光器用的是一种多圈环形闪光灯。效率没有直线闪光灯高但是耐受能量大得多。这种闪光灯一般难以买到,管长太大难以触发、脉冲整形网络难做、电容储能电压高,但是适合做可以承受非常大能量的闪光灯。这种闪光灯建模很难, datasheet数据很大区别,没什么普遍总结的规律。一般工作耐受能量超过2KJ。 2直线闪光灯。 现在绝大部分工业激光器和业余激光器都采用这种氙灯结构。泵浦效率高,水冷方便,制造工艺简单,触发容易,是大部分激光采用这种结构的原因。这些闪光灯可以在淘宝上搜索“脉冲氙灯”买到工业配件氙灯,一个典型的值是10cm弧长8mm直径的氙灯在400V储能下可以轻易hold住2200J的能量。 反射腔 实际上方法有很多,效率从80%到95%都有,在业余的条件下60%以上都可以接受。要知道用白纸把闪光灯和激光棒裹一圈都能达到60%。 1、椭圆镜面反射腔体(适合水冷,但是比较难加工。棒子的光分布不是特别均匀) 可以用好加工的材料做一个支架,蒙上一层镜面膜例如抛光后的铝箔纸or镀银的铜皮。或者直接用一截内部略微抛光带点漫反射的铝管压扁凑合用。除非你有很高的加工精度,或者想要达到很密的脉冲,不然不建议采用这种方式。 1.1一种椭圆腔的变式-双椭圆反射腔,可以装两个灯,同时方便的水冷,达到很好的大能量准连续输出效果,许多80年代的激光武器都是这样做的。有能力加工的同志们可以考虑一下这种形式。下图是截面结构和一篇论文里用ZEMAX软件模拟出来的棒子截面光密度,光斑质量不是太好但是能够达到很大的能量,例如40mm直径90cm长的钕玻璃棒用这种结构做到2000J脉冲输出,这需要100kJ的电容储能,每一根闪光灯分担50KJ能量,易于减小体积同时方便水冷。 2、    紧裹漫反射腔体 效率不必椭圆腔差多少,水冷的话可以用陶瓷、橡胶做,无需抛光,大大降低工艺,成为市面上90%以上工业用途所采用的方法。业余条件下一般不需要连续工作,没有必要水冷。一个比较好的方法是用铝箔纸紧裹,轻松达到90%以上的效率,如果有条件的话,铜皮镀膜银能进一步增高效率,结构一样简单。 一篇论文中模拟出来的结果还不错,光斑质量已经让人满意。 考虑到有些设备齐全的人会选择自己镀反射腔,给出两种常用抗腐蚀、光学性能优良的镀层材料(金、银)的反射率vs波长,请根据自己的棒子所需要的波长选择。 金从500多纳米开始反射,这就使得他不适合红宝石激光器(大部分在紫外、绿光吸收),而适合YAG激光器(紫外会抑制激光的效率)。然而银在红外范围不如金,但是差别不是太大。可以根据自己的技术能力抉择。 水冷可以参照下图的结构做两端的防水结构(参考网上的作品): 储能与触发     对于入门级爱好者:储能部分跟线圈炮、轨道炮类似,尽量多的350-450v电解电容并联,鉴于高压电的危险性以及氙灯爆炸的破坏力,储能不要超过500焦耳,建议400v时候容量不超过7000uF, 450v不超过6000uF,350v闪光灯电容不超过8000uF。充电线路就用普通的zvs+EE变压器即可,与线圈炮不同的是,闪光灯在冷态(没有高压激发的时候)对于几百伏的直流电是近乎绝缘的,所以充电的时候电容阵可以连接在闪光灯两端,也就是说可以把电容永久的焊在闪光灯上,不需要开关、可控硅之类的东西,闪光灯本身就是一个触发开光。触发其实也很简单,在外壳上加一个瞬间的高压脉冲就可以了。如果没有了解过的同志们可以找一个一次性照相机拆开研究一下闪光灯管的触发结构。对于骨灰级爱好者,请自行斟酌你的灯能够承受多大能量的脉冲。提醒一下,处理这种量级的闪光灯务必戴好防护器具,充高压气体的玻璃管要是碎了碎片不是一般的厉害。 实际上,触发高压产生方法有很多,只要满足1、脉冲够尖(例如zvs拉弧肯定不行,不把灯管烧炸也会把电容搞坏)2、电压够高(直接拆相机几cm长度,几mm直径的闪光灯触发线路显然不够击穿10cm长度,玻璃壁厚2mm的灯管)3、容易驱动(做一大堆控制线路结果触发器比整个激光还大不划算)。在这里举几个例子: (附件:183502)


伽玛能谱仪,是用来测量丙种射线能量谱的仪器。 伽玛射线的能量,是由同位素决定的。 知道能量,查表可得这个伽玛粒子是什么元素放出来的。 可以用于分析砖头/矿石中钍链与钾40等放射性元素的活度。 一年多前的老DIY了,整理下发出来,供各位参考。 能谱仪一些特点: 比蓋革计数管灵敏3到5个数量级, 同样活度,快速出结果,检出阈值活度低得多。 可以测得能谱,不是单纯计数。 可以测得实际人体吸收值Sv (Sv跟能量有关,蓋革计数管的cpm与Sv转换只能适用于标定所用的元素,不能用于混合源,而闪烁体由于已知响应曲线,又能测出每个闪烁成功的粒子能量,则可以推算出实际能谱,并按照能谱算出实际Sv值,不管是宇宙射线还是混合源,都能够准确。) 核心:闪烁体,将伽玛光子转换成420nm左右中心波长的蓝紫色光,同时,射入粒子能量与输出光子数基本呈正比关系。 背景杂散的负信号脉冲,高度乱七八糟: 单能量伽玛光子造成的负信号脉冲,高度基本均一: 具体原理 与 康普顿散射本底干扰等信息参考: http://wanda.fiu.edu/teaching/courses/Modern_lab_manual/scintillator.html 闪烁体重要技术性能指标: Cs-137(662KeV)峰的半高度位置的峰宽度(FWHM), 越窄越好,窄不仅能在短时间,少计数的条件下产生高质量能谱,还可以分辨一些相近的峰值。 下图为高纯锗半导体探测器,FWHM 5.7kev/662kev得分辨率0.86%: 下面是一些优秀性能闪烁体之间的对比,除了碘化钠,其他都极贵,不做讨论,仅供理解FWHM小的优点。 闪烁体有很多选择: NaI(Tl):分辨率比较好(7%),价格便宜,最常用,光效率很高,但极容易潮解。尺寸可以很大。 潮解的NaI: 夸张演示: 在10R/h的x-ray下,闪烁体发光,注意看照片布满噪点,显然不是UV等激励。 CsI(Tl):分辨率跟NaI类似,价格一般,闪烁中心波长恰好与硅光电池匹配,是便携式设备常用的选择,不容易潮解,尺寸一般较小。 LaBr3:Ce:分辨率极好(3%),价格极贵,光效率较差。尺寸可以很大,然而由于成本,一般较小。 塑料闪烁体:bicron的BC408/BC412之类型号,性质有所不同,总体来说分辨率极差,但价格 极便宜, 是碘化钠的1/10,常做计数用,一般不用于能谱分析。 本DIY选取50mm直径,50mm厚度的圆柱形碘化钠闪烁体, Off-the-shelf PMT & scintillator assembly from Bicron: 一体化封装产品很常见,右边为井型的,挖了一个坑,使得试管可以完全放进去,尽量测得准确的4Pi总辐射: 不选取更小的, 是因为小体积灵敏度差, 对于低活度样品, 采集时间过长, 不选取更大的, 一是价格贵, 二是由于体积增大,反射情况增多, 晶体不同部位产生的光, 到达光探测器处强度不同, 导致分辨率下降。 光电转换: 硅光电池: 体积小,灵敏度差,驱动电路简单,但输出信号较弱,放大后噪声大。 光电倍增管: 体积一般比较大,灵敏度和线性都很好,但是增益温度稳定性不好,驱动电路要高压,但输出信号比较强,放大简单。 关于PMT,Hamamatsu公司有极好的文档: book-PMT.rar 2.82M 15次 本DIY选取光电倍增管(PMT),性能更好,且配套参考文档较多,更重要的是,大大小小我有一堆。 Low ripple SMPS programmable HV PSU: 可用matsusada/Hamamatsu等公司的PMT专用高压电源代替,需要极好的温度稳定性和时间稳定性,因为高压波动,直接导致谱线偏移,谱峰变宽。 晶体与光探测器耦合:由于空气折射率小,存在全反射,降低了效率。需要用一层薄薄的硅胶驱赶耦合面内的空气,达到光的高效利用。 脉冲经过放大,需要用多道分析仪(MCA)把脉冲高度按照ADC的bit数,分成比如1024道,将每个脉冲,按照高度的adc count放入相应bin内,经过一段时间累计,得到能谱。 MCA有很多实现方法,这里只介绍直采,不介绍峰保持等纯模拟电路的实现: 当代MCA,是ADC采集原始脉冲后,所有峰识别/统计/滤波等都用软件实现。最简单的MCA,便是手机/电脑的声卡MIC input,有许多开源MCA软件,将PMT输出经过pre-amp,脉冲展宽(声卡带宽不够,原始脉冲上升沿1us太窄了)后直接送入手机或者笔记本的MIC in,用开源软件进行峰识别统计,甚至能量校准/元素识别等工作。 然而,专用硬件也很好做,带1MSPS,12bit以上ADC的开发板/开源示波器,可以通过自己写固件来实现一体化MCA。 本DIY中,使用了电脑声卡+开源软件, http://www.physics.usyd.edu.au/~marek/pra/ http://www.gammaspectacular.com/software-downloads 并实验了示波器+matlab从原理上实现MCA >> uiopen('*.csv',1) data=filter(ones(1,3)/3,1,datacsv); data(data<0)=0; [pks,locs] = findpeaks(data,'MinPeakDistance',10); hist(pks,1024) 使用国外爱好者基于国产垃圾口袋示波器DSO201(竟然内置adc是12bit)的MCA固件。 Bicron probe: isotope id: tapping signal from handheld device (CsI-PMT config): HPGe detector: 校准,使用一坨钾盐,天然K40峰度很高,放在旁边,等K40峰升起来,算出每千电子伏特多少道,或者找一个老的夜光表,或者u矿石,甚至用砖头房子本底钍链的Bi 214峰校准。


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原理: 射线进入闪烁体中,可以使闪烁体中的原子/分子激发,当激发的原子/分子退激时,可以发出闪光。闪烁体中产生闪光脉冲的强度与入射射线的能量成正比。据此可以对射线进行计数并且计算出射线的能量。 闪光非常微弱,因此需要高灵敏度的传感器进行探测,这里使用光电倍增管。当微弱的光照射到光电倍增管后,由于光电效应,会产生光电子。光电子随后被其中的电场加速,高速打在倍增极上,从而轰击出更多的电子,经过再次加速之后打在下一个倍增极上,电子数量逐级倍增。经过十几级的倍增后,最后电子到达阳极时,数量可以倍增约\(10^9\)倍,从而达到探测微弱闪光的目的。 闪烁体产生闪光后,闪光衰减为零需要一定时间,对于无机闪烁体来说,这个时间在小于微秒的级别。(碘化钠闪烁体0.6微秒)。而光电倍增管受到闪光照射后,由于存在上述的倍增过程,电子需要经过较长的路径,而且各个电子经过的路径并不一致,到达阳极的时间最终会相差数十ns。并且考虑到其中分布的电容的影响,最终形成的信号为宽度略小于1us的脉冲,而高度与射线能量成正比。 材料: 闪烁体使用最常用也最好买的碘化钠闪烁体。光电倍增管使用某宝上的古董苏联管子,比较便宜,但是datasheet是俄文的,并且是纸质版,把它敲进谷歌翻译费了一些功夫。 正面是管子的构造和应用电路图,背面是表格,包含了管子在各个电压下的灵敏度(阳极)、光阴极本身的灵敏度、响应的光波长、使用温度(最低能到负50度,果然是苏联产品)等等。按照手册上的数据,电压加到1080v时的灵敏度为1000A/lm。 闪烁体和倍增管: 装在一起: 闪烁体和光电倍增管之间需要加入折射率与玻璃相近的液体,否则其中的缝隙存在折射率较低的空气的话,会导致一部分光在传输中由于折射发生损耗。这里用显微镜的香柏油(用在显微镜上也是同样的作用),但是放久了会干掉,变成松香一样的东西,不适合长期使用。 显然,由于这是探测微光的设备,外界光照会导致干扰甚至损坏光电倍增管,(电流过大导致倍增极上的碱金属蒸发)因此用铝箔包严实,引线引出处和管子壁上包多层并用胶带粘住,杜绝光线进入。 这种配套的陶瓷管座比管子还要贵,于是用接线的接线端子和热熔胶DIY一个: 光电倍增管需要高压驱动,高压电源使用液晶高压板,整流之后用运放作反馈实现稳压。纹波有些大,但可以轻松达到1.3kV,并同时驱动几mA的负载。 放大电路使用如图的一个运放电路。同时考虑到需要的速度和价格,选择lm318运放。虽然电路比较简单,但是脉冲上升下降时间不足1us,用洞洞板做出来基本没有效果,还出现了自激的现象,于是用PCB重新制作。使用电位器是为了方便调节输出幅度。 测试: 放射源使用烟雾传感器中的Am-241。 (现在烟感器都是光电式的了没有放射源...不过某宝倒是有专门卖中间这个含有放射源的零件的2333) 查表可知其主要放出gamma射线的能量为59.5keV,可以以此作为基准利用Am-241的脉冲高度进一步推算出其他脉冲所对应的能量。 将运放输出接入示波器,由于脉冲宽度不到us,所以在模拟示波器上非常暗,需要将示波器亮度调到最高,并将绿色的水平亮线(基线)调到示波器框框外面才能够拍摄到。 可以看到在最下面大约1个多格子处整齐的Am-241的59.5keV脉冲。






最近又到手一台大功率激光泵浦头,搞起,做激光这个计划已经过去一个多月了,在坛里买了一台很大的大功率激光泵浦头7*155的棒子, 但是这台激光灯管坏了, 换了新灯管,但是还缺两个板接式的水冷头,打算重新设计水冷头,出图去加工回来,但苦于没有时间,一直没空,图也还没画好,所以这个要搞的话不知道要拖到什么时候了, 最近到工厂里拆了台激光焊接机,到手一台更大的激光泵浦头,陶瓷椭圆的谐振腔,灯也是好的,非常重,有20多斤重,可以直接搭起实验了,那个黄金腔体的激光头先不搞了,这个先目睹为快吧,若有不足之处,欢迎指导批评! 【科创原创首发】 转载请注明出处,谢谢! 实验注意事项及防护措施 Nd:YAG激光属于1064nm 不可见红外激光,非常危险 1,实验时必须佩带专业的指定激光波长的防护护目镜 2,装置不得布置在周围有易燃易爆物的地方,可配备灭火器 3,闲杂人等不得靠近,不得围观,时常有人来往的地方应设立激光及高压危险警示牌 4,电源高压危险 --------------------------------------分割线---------------------------------------------------- Part1 1,原理 激光产生的原理和特点就不详解了,网上一搜一堆,坛友也发过一个很详细的帖子, 但是大概的提一下吧。 (1)工作物质 只有能实现粒子数反转的物质才能作为激光的工作物质。在Nd:YAG 激光器中 ,其工作物质是一根Nd:YAG——掺钕钇铝石榴石  晶体棒 ,棒的两端面严格平行且垂直于棒轴 (2)谐振腔 主要作用是使工作物质所产生的受激发射能建立稳定的振荡状态,从而实现光放大。 (3)激励能源 其作用是把工作物质中多余一半的原子从低能级激发到高能级上去,实现工作物质粒子数反转,也就是所说的泵浦啦,这里用的是光激发,陶瓷椭圆谐振腔里将光反射到YAG棒子上 , 2,激光加工的运用及特点 做一个东西出来,要有用途,没有用途做出来就没有意义了。 (1)加工范围广 几乎能加工任何金属和非金属材料,能加工高熔点材料,耐热合金,玻璃、陶瓷、宝石、金刚石、等硬脆材料以及高强度高韧性材料 (2)操作简单方便 激光加工不需要加工工具及刀具,不存在刀具损耗问题,也不需要特殊工作环境,还可以在任意透明环境中操作,如在空气中,惰性气体中、还可以透过电子管玻璃加工电子管内部 (3)适用于精密微小加工 激光聚焦后的光斑直径很小,能形成极细的光束,可以加工细微孔,激光无机械接触,工件几乎不受切削力,能加工刚度较差的零件 (4)能量密度高度集中 加工速度快,效率高,可减少热传导发散带来的热变形,对具有高热传导和高反射率的金属或合金,激光加工效率就低了,比如铜和铝,这个问题后面会验证给大家看 (5)激光不需要过分靠近难于接近的地方去进行加工,甚至可以利用光导纤维进行传导加工,这就是光纤激光器 (6)可控性好,易于实现自动化。例如激光装在机械手上进行薄壁曲面的焊接;将数控龙门式的电主轴改为激光头,就是数控激光切割床,能加工一定厚度的钣金件,加工圆孔,方孔,异形孔等;以圆柱坐标系为系统的数控激光切割能加工任意形状的管材,能将管材割出不同形状的断面。 上图 1,分析方法 YAG激光的典型结构 调试原理见图 棒子和镜片尽量保持在同一中心轴线上,理论上是这样说,实际上是不可能做到的,因为误差是不可消除 误差产生的原因及出现何种现象 注:示意图采用夸张化的表达方式 若有偏差,实际上大概是这么一个情况,将光斑投影到墙上或者投影屏上,你会发现出现很多光斑 大概是这样 关于全反镜片半反镜片的参数和安装,全反镜表面是有曲率弧度的,去购买镜片时常见的有 R-1000,R-2000的全反镜片,这个参数也是全反镜片的焦点,这里以R-1000的为例,采用夸张的表达方式,光在这里不断来回反射,每次反射会经过棒子,不断地进行光放大,当光累计超过一个阈值时,由半反镜输出激光 所以,镜片安装对里激光棒的端面的距离没有严格要求,合适就行,理论上全反镜离棒子远点,激光输出发散就小点,但实际上看不出,如果R值大点,激光输出也是发散小一点的,但也不要太远了 但实际情况要复杂很多,以上分析是有很多实际因素没有考虑进去的 调试总结: 初中几何知识,自己去体会吧,就不多说了 总结一句话:两镜片端面和YAG棒端面平行,与轴线垂直,两镜片中轴线和棒子中轴线全部重合在同一直线上 2,调试 以半导体YAG激光为例,其方法都是一样的,上次DIY的75W半导体激光拆了,再重新装一遍说一下 改装的激光电源做测试, 太乱了 这里说一下激光调整镜架,二维和四维调整镜架是怎么回事:物体在空间中有6个自由度,分别是X、Y、Z 方向的移动和X、Y、Z 轴线上的转动, 按照自由度限制原则, 一个大平面能限制3个自由度,一个小平面能限制两个自由度, 一个点能限制1个自由度: 二维镜架只有2个旋转自由度,而四维镜架有2个旋转自由度和2个移动自由度 安装红光指示器 由于指示器装不上去,直径相差太大,我又去车了个铜套回来装 红激光指示器,安装在4维调整镜架上, 调整的过程全靠它,它可以比喻成中轴线,理论上的中轴线是不存在的,而利用红光指示器可以让中轴线“看得见摸不着” 测量好激光棒的中心高度,这个激光头的激光棒中心高度我测得是40mm 测量好镜架中心高度,或者由卖你镜架的商家提供给你都行,我的镜架中心高度是30mm ,再测下给大家看, 30mm, 如果不够怎么办,自己想办法吧。。。哈哈 不够当然加垫块,加够 做实验,方便就行,直接胶水粘其固定 点亮红光指示激光器 安装泵浦头,调整镜架激光要能顺利过棒子哦,为了能看得到看得明显,我特意粘上胶带 激光出来 装全反镜,调试 看到有两个光斑,要调, 调到光斑全部重合到一个上就OK 调好后通电的效果 就这点东东了 最后看看光斑 实验一下,如果全反镜靠近一些会出现什么情况 再看看这时的光斑,感觉光斑是有点变大了,改变距离短了点,只是变化不太明显 Part2 开始安装大型激光了, 所需器材 激光棒,φ8*165 ,的激光棒 水泵和水箱制作 买了个盒子, 开孔,用铁皮做一圈,烧红一烫就可以开孔了 激光电源 这个我花了一天时间才修好的,又花了1天时间研究了下怎么启动 然后制作激光器的架子 CAD出图 去加工,师傅没空, 自己动手加工了,就钻孔而已,把零件做回来组装 电源调试中,刚开始用小电容试,用隔离变压器充电 调光 调好了的样子 -



注意,电离辐射与高压危险! 通常,不要制作超过6MeV的加速器,超过此能量(一般原子核中最弱核子的束缚能)将与原子核作用并产生可观中子的通量,激活周围屏蔽物与空气,容易造成过量照射。 Linear accelerator 简称 LINAC。 本贴仅讨论以电子为被加速粒子的直线加速器。 LINAC通常分成3种: 1.直流高压源驱动的DC加速器,以范德格拉夫起电机,倍压整流等高压电源作为电场产生装置,这一般不超过20MeV,且需要电晕保护环等结构,但价格低廉,常用在工业辐照厂。 下图为C-W 倍压整流 结构的加速器 2.线圈脉冲直线加速器,这与线圈炮类似,内部电场与加速电子组成1圈回路,与外围多级脉冲线圈相作用。 下图为原理介绍 3.射频直线加速器,通常用磁控管或速调管作为射频源。 古代或科研射频加速器使用一串桶状电极,电压处于加速半周时,粒子处于两个电极之间,被加速;回拉半周时粒子处于桶形电极内部,电场在轴向分布较均匀,基本不受力靠惯性飞出,调节频率与电极长度,使得电子恰好飞出桶状电极时,射频电压回到加速半周。 下图为古代或高能量科研射频加速器的简化图: 现代射频加速器在波导腔内形成驻波或行波: 驻波波导中粒子在加速半周期内恰好在驻波波峰,在回拉半周期内,恰好在波导挡片处,处于驻点,不受力;行波波导中粒子行为类似冲浪,乘着行波的某个部位向前移动,用通俗语言难以描述准确,请参考谷歌旗下视频网站的视频,有动画解释。 下图为医疗波导LINAC: 参考CERN资料: http://slideplayer.com/slide/8441180/ 最常见的LINAC,为医用射线放疗机。使用射频加速器的原理,做的比较集成,大约冰箱体积达到25MeV。医疗加速器中,电子加速器常常在出口处真空内安装伺服钨转换靶,以转换成X射线;同时在需要电子束疗时移出钨靶和空间整形滤片等,电子束直接从窗口射出。由于转换效率低,工作在x射线模式时,电子加速器的流强极大,若靶位传感器(通常为微动开关)失效,同时靶又在取出状态,将造成极大(通常致死)的电子束剂量。此类仪器比较危险,IAEA报道多起事故。 Pub1114_scr.pdf 773k 27次 Pub1180_web.pdf 1.09M 31次 工业加速器参考某国介绍: http://www.barc.gov.in/btdg/appd/electron.html 常用倍压整流和速调管加速器 国内工业用的最多的,是dynamitron型廉价山寨加速器,其实除了尺寸,与本坛爱好者的作品。。。没什么本质区别。 dynamitron加速器的本质是一种馈电方式修改成感应,且省去实体高压电容的C-W整流结构,工作在百khz频率。这看起来。。很好diy啊。。

注意,电离辐射与高压危险! 通常,不要制作超过6MeV的加速器,超过此能量(一般原子核中最弱核子的束缚能)将与原子核作用并产生可观中子的通量,激活周围屏蔽物与空气,容易造成过量照射。 Linear accelerator 简称 LINAC。 本贴仅讨论以电子为被加速粒子的直线加速器。 LINAC通常分成3种: 1.直流高压源驱动的DC加速器,以范德格拉夫起电机,倍压整流等高压电源作为电场产生装置,这一般不超过20MeV,且需要电晕保护环等结构,但价格低廉,常用在工业辐照厂。 下图为C-W 倍压整流 结构的加速器 (附件:277958) 2.线圈脉冲直线加速器,这与线圈炮类似,内部电场与加速电子组成1圈回路,与外围多级脉冲线圈相作用。 下图为原理介绍 (附件:277959) 3.射频直线加速器,通常用磁控管或速调管作为射频源。 古代或科研射频加速器使用一串桶状电极,电压处于加速半周时,粒子处于两个电极之间,被加速;回拉半周时粒子处于桶形电极内部,电场在轴向分布较均匀,基本不受力靠惯性飞出,调节频率与电极长度,使得电子恰好飞出桶状电极时,射频电压回到加速半周。 下图为古代或高能量科研射频加速器的简化图: (附件:277960) 现代射频加速器在波导腔内形成驻波或行波: (附件:277961) 驻波波导中粒子在加速半周期内恰好在驻波波峰,在回拉半周期内,恰好在波导挡片处,处于驻点,不受力;行波波导中粒子行为类似冲浪,乘着行波的某个部位向前移动,用通俗语言难以描述准确,请参考谷歌旗下视频网站的视频,有动画解释。 下图为医疗波导LINAC:(附件:277964) (附件:277963) (附件:277966) (附件:277962) (附件:277969) (附件:277965) 参考CERN资料: http://slideplayer.com/slide/8441180/ 最常见的LINAC,为医用射线放疗机。使用射频加速器的原理,做的比较集成,大约冰箱体积达到25MeV。医疗加速器中,电子加速器常常在出口处真空内安装伺服钨转换靶,以转换成X射线;同时在需要电子束疗时移出钨靶和空间整形滤片等,电子束直接从窗口射出。由于转换效率低,工作在x射线模式时,电子加速器的流强极大,若靶位传感器(通常为微动开关)失效,同时靶又在取出状态,将造成极大(通常致死)的电子束剂量。此类仪器比较危险,IAEA报道多起事故。 (附件:277967) (附件:277968) 工业加速器参考某国介绍: http://www.barc.gov.in/btdg/appd/electron.html 常用倍压整流和速调管加速器 国内工业用的最多的,是dynamitron型廉价山寨加速器,其实除了尺寸,与本坛爱好者的作品。。。没什么本质区别。 dynamitron加速器的本质是一种馈电方式修改成感应,且省去实体高压电容的C-W整流结构,工作在百khz频率。这看起来。。很好diy啊。。 (附件:277972) (附件:277971) (附件:277970)







UWB高功率脉冲产生技术 陆  巍  杨周炳  陈志刚  李爱萍  丁恩燕  张晋琪  张现福  刘天文  孟凡宝 为产生UWB高功率脉冲,对两种技术路线进行了比较,一种为:两级脉冲压缩的技术路线,储能电容对形成线1充电后,形成脉冲宽度较宽的脉冲,然后再进行一次脉冲压缩,将较宽的脉冲压缩到所需的脉冲参数;另一种为:一级脉冲压缩的技术路线,采用脉冲形成线,直接产生需要的脉冲。通过对这两种技术路线所能产生的最大脉冲功率、形成线结构尺寸等方面进行比较,确定采用一级脉冲压缩的技术路线,用这种方法产生的最大脉冲功率比用两级脉冲压缩技术路线所能产生的最大脉冲功率要高1.5倍,而且脉冲形成线的长度上要短。根据总体设计要求,确定脉冲形成的设计指标为:在与脉冲形成线匹配负载上产生的脉冲峰值功率24 GW,脉冲宽度2 ns,重复频率100 Hz。 脉冲形成电路原理图见图1,脉冲变压器输出电压为800 kV,其负载电容C0,电容量为350 pF,脉冲变压器在2ms内对C0充电800 kV;再通过电容谐振充电的方式对形成线进行充电,形成线阻抗为Z,电长度为1 ns;当形成线充电至设定电压时,K2闭合,并在匹配负载上产生脉冲宽度约2 ns,峰值功率24 GW的脉冲功率;其中开关均为自击穿的气体火化隙开关。 根据设计指标的要求,选择形成线各项参数的设计,其中电容C0为集中参数电容,通过多个串并联的方式,达到所需的电容量和耐压值;脉冲形成线的阻抗设计为7 W,电长度设计为1 ns,采用高压氮气绝缘,设计对脉冲形成线的充电时间为23 ns;开关K2和K3为环形多通道开关;传输线和负载的阻抗设计为7 W,设计产生脉冲峰值功率24 GW,脉宽2 ns,重复频率100 Hz。 通过实验,取得了与设计指标基本一致的实验结果,在重复频率100 Hz下,获得脉冲半高宽约2.5 ns,脉冲峰值电压396.7 kV,脉冲峰值功率22.48 GW。但还存在一些问题需要进一步研究,如在低阻抗下要满足绝缘要求,需要增大体积,体积大了,给安装调试带来很多工程上的问题;在大尺寸开关条件下,解决自击穿开关导通稳定性的问题等。




第一次发帖如有问题请见谅,新人打算常驻科创论坛。初三狗一枚,略懂各种电子设计pcb制造化学合成含能材料高压电的也玩过微积分线性代数什么学的差不多造过小发动机钳工入门各种喷灯氢氧焊机太阳能发过电火箭燃料爆炸两次还活着的刚刚没中考的小伙子 http://www.abaci3d.com/index.php?s=/Home/Article/detail/id/229.html 搜索CO2激光器的资料的时候发现了这个,这个人成功使管子发出了辉光!我就寻思着能不能做一个于是用tinkercad搞了一个模型 设计的模型大概就是这样,玻璃管打算用定制的高硼玻璃。 电激励电源用的300w(号称350w)+zvs+黑白电视高压包,应该不会有任何问题 电极用N6镍片做做 同时没有最外层的储气管,实验成功了造 这个气体激光管的主要要问题就是在于气密性与结构稳定,3D打印用的PLA材料能耐住10的四次方(不知道对不对,放电管气压大概是这个数)的负压吗?我不知道,但不是主要问题。。。毕竟造这个玩意就是用来实验这个结论,看国外那个人的效果应该是可以的 第二,反射腔用镀金的K9反射玻璃效果如何?经济条件就这样了。。。 半透镜我还没有找到哪里有卖的,最关键的是不知道哪一种好用还便宜,透10.6μm毛的就不用解释了吧 第三我不清楚激光输出的位置3D打印的壳会不会融化(头是凸出来的,没有加入水冷) 第四气体我打算用醋酸反应的二氧化碳通入碱或水和无水硫酸铜纯化,氮气用我呼出的气体过澄清石灰水(其实也没必要。。毕竟还是CO2)。打算60CO2 40N2,还有微微呼出气的He,不知道配方行不行? 有人说要大部分CO2,有人说70He,15CO2,15N2,不知道到底哪个对? 如果都能解决的话下个月动工。成本大概500元吧,还得来个真空泵,250元,号称2pa极限,不知道是真是假


据我猜测,此人乃医科的,曾经为了好玩给自己注射70兆bq活度的Tc99m,这里的m是同素异能体的标记,具体请utube搜此人。 此人作死程度,我实在佩服。典型的防护失误案例 作死之第四: 切尔诺贝利路边挖出一颗1/4米粒大,竟然有17mSv/Hr的燃料/石墨碎片,用高纯Ge能谱测得极高的Cs137峰,和很低的Am、Th等峰,典型切尔诺贝利状况。 挖的时间比较长,可以跳到后面。 点击此处查看视频 作死之第三: 切尔诺贝利路边蚂蚁窝里挖出指甲盖大小同上物质,测得纯gamma射线每小时上百毫西弗,仪器爆表,我估计实际上可能有300mSv/Hr,若是全身照射,现在显然已死。注意到她直接拿在手上乐呵乐呵呢,还无意中拿着摸了下脸。 点击此处查看视频 作死之第二: 闯进切尔诺贝利车辆废弃坟墓,其中有直升机、还有各国的机器人,就是这些机器人都失败了,后来才需要派出一批批(3000多)人清扫楼顶石墨。其中德国警察用机器人,曾在当年的纪录片中出现过,被缠住了,几个人废了很大力气清开,又派了人冲上去看,结果电池失效了,这也是最后一次机器人尝试,此后决定用人清扫。注意到一个水槽车周围均匀分布着1mSv/Hr左右辐射,而锈蚀部分高达4mSv/Hr,大概是因为内容的从反应堆底部抽出的高放射污水已经渗出。 点击此处查看视频 作死之第一:终极大作死 这孩子穿着防护服,手套与防护服之间没有缠胶带,露着大缝,不带防护眼镜只带面罩走进核电站的地下室,跨过一些鞋底放射出20mSv/Hr以上的消防员衣服鞋子,找到了两个装着很重黑沙的大铁箱,测到爆表,决定往下挖宝贝,谁知,挖着挖着本底空气也爆表了,用黑沙盖住探头恢复较低水平,这才明白,沙子包住的是细小高放射颗粒,扬到空气中,达到了让CCD产生大量噪点的境界,该女同志回到宾馆,把她的面具过滤盒放在拍立得上,拍出了X光片。。。。我在想她拍胸片是不是已经不需要X光源了呢,这是非常不要命的做法,缺乏妥善防护,不得学习。 点击此处查看视频





最近看了美国LIGO的项目测出了引力波很激动啊,这么大的设备测质子直径千分之一的长度变化,据说设备的管道会被抽成真空,真空度小于10的负12次方,比磁控管的真空度还高,以排除分子热运动的影响,人类真是伟大,然后我查了一下它的原理,好像是靠激光干涉来测的,说到光干涉这里就不得不提到经典的杨氏双缝干涉实验了。 杨氏双缝干涉实验高中物理书上就有,大学的物理书上也有,大学的更详细一些有公式的推导过程,我觉得比较遗憾的就是高中没有做过这个实验,大学的时候有没有做过已经记不得了,我感觉是没有做过,好像只做过一个杨氏模量的测定实验。反正最近放假没什么事情做,就想自己复现一下。想了一下托马斯杨那个时代,别说激光了,连电灯都木有,然而人家硬是用蜡烛就完成了这个实验,古人就是厉害啊,大学期间目睹过某些实验室放着价值几百k的仪器生锈,哎不说了,今天我们有半导体激光器,不试试怎么知道呢? 首先先准备激光器,我用的是一个650nm红光半导体激光器,这个我以前用来点过BP,这种激光器很常见 然后是比较关键干涉缝的制作,我试过很多种方法,在硬纸板上刻缝,在铁皮上刻缝,要刻出很窄的缝很困难啊,最后还是在网上找到了资料,方法比较简单容易做,材料是刮胡刀片,铜丝,黑色纸板,电工胶布。 1,先用刻刀在纸板上刻出一个方窗 2.在方窗中间拉一根铜丝,要拉直,用万能胶水或者胶布固定好 3.把刮胡刀片从中间折断折成两片,刀口对准铜丝,调整距离,然后用胶水或者胶布固定,这样我们就得到干涉屏了 然后再把装置光路组装起来,幕板我就用了一张牛皮纸就行了,调整干涉屏对准激光光速,在幕板上面确实有得到明暗条纹的! 下面是接收到的干涉条纹,相机的CCD对激光的灵敏度并不好,如果用肉眼观察的话可以看到很明显的条纹,但是为了保护眼睛最好带上防护墨镜来看 因为实验条件有限,这个只是一个定性的实验,但是稍稍改造,我觉得用来测量这个激光的波长,完全是可以的,误差应该在1nm级别



我也许是大胆进入福岛核事故相关区域的少数中国人之一。 前言 在2011年3月11日发生的东日本大地震中,位于日本西部福岛县大熊町的福岛第一核电站被海啸造成的十余米巨浪正面袭击。汹涌而至的洪水越过防波堤后,冲毁了福岛核电站的电力设备,一同毁坏了作为安全备份电源的蓄电池组与备用柴油发电机组。失去电力的核电站无法启动反应堆中的循环水冷却系统,冷却水位急剧下降3米,使得燃料棒裸露于冷却水面外。由于在数日的多次抢救过程中仍然无法冷却堆芯燃料棒,包附在燃料棒外的锆合金高温与水反应,造成了氢气爆炸,使得大量放射性物质随着气体外泄。出乎大家意料的是,这竟然会酿成一次IAEA最高级别(7级)核事故... 事故过后,专业期刊(如IAEA、IEEE、核工程安全协会相关)在事故发生后不久(2011年内)有对事故造成的环境污染进行粗略评估,CNN、BBC与FT News也拍摄了事故后不久过后关于受灾的画面。以上资源互联网上均能轻易搜到。但是,福岛核事故发生至今已经五年了,**这五年来日本政府都采取了哪些措施处理核污染带来的环境危害?附近地区的沾染剂量率究竟有多高?整个隔离区究竟哪些地方可以进入?**这些问题依据互联网公开信息是无法得到确切的解答的。在计划了大半年后,我终于有机会亲身赶赴日本,开着一台Prius前往福岛核事故的第一现场。 辐射剂量与测量 最简单的辐射测量仪器叫 计数器 ,如盖革计数器、闪烁体计数器、pin管计数器等。顾名思义,计数器便是测量穿过该传感器的放射性粒子数量的仪器,计量单位通常为每秒钟粒子数(cps)或每分钟粒子数(cpm)。由于能量响应曲线较宽,数keV至数千keV的高能粒子均可触发计数器的脉冲阙值,它只能粗略的描述该区域内高能粒子的数量与密度关系。但计数器确实能够用于已知单一核素点源的剂量率与距离关系,这是因为点源的辐射通量与距离成二次反比。 刚才所述的计数器可以同时测量不同能量高能粒子辐射造成的脉冲电信号,但是不同能量高能粒子对生物体的伤害作用有不同的影响因子。我们需要对通过计数器的高能粒子进行“筛选”,“过滤”掉康普顿散射等x射线的脉冲,消除低能段粒子造成的过度相应,才能得到电离辐射对人体的 剂量率 ,单位。这个过程叫做 能量补偿 energy response compensation)。剂量/剂量率有两种描述方式:吸收剂量(单位为Gy)与当量剂量(单位为Sv)。简单来说,吸收剂量是指不管你是多高ev能量的粒子,只要你打进生物组织,就算在总剂量里。而当量剂量则是用能量补偿过的探头,再将不同能量粒子乘以权重因子算出的总剂量。这种算法更适合描述电离辐射对生物的影响,所以在本文中我们讨论的都是当量剂量(单位为Sv)。 所有生活在地球上的生物都会受到α(铀、钍、氡气)、β(铀链衰变产物、钾40...)和γ(宇宙射线、雨水中铯Cs137)射线24/7不间断的照射,只要你还活在地球,受到电离辐射是不可避免的。不过,日常生活所受到的放射性剂量率通常是0.1~0.2μSv/h(微希沃特每小时);ICRP(国际放射防护委员会)推荐的环境放射性上限标准为0.1μSv/h。对于普通人而言,平均一年到头也就被照射1~2mSv(毫希沃特)。作为对比,照射一次断层扫描CT大概会吃几个mSv。目前医学界公认每年接受电离辐射而不造成明显健康影响的剂量上限是100mSv。再往上,则可能导致严重甚至明确致死的急性放射病(单次致死剂量下限通常认为是4~5Sv,患者将承受数十日的痛苦后死去)。 我携带了一台Ludlum闪烁体 计数器 ,配两寸碘化钠:铊闪烁体,测量范围为10~400,000 cpm;两台基于Cs137穿透能量补偿过的卤素“pancake探头” 盖革 剂量仪 ,型号分别是Fluke ASM-993和Bicron PRM-610。前者测量范围为0.01μSv/h(1cps)~10mSv/h (5,000,000cpm),精度为10%;后者测量范围为0.1μSv/h~2mSv/h,精度忘了。 关于隔离区 这里是由今年7月12日开始实施的最新灾区范围地图。各颜色所代表的含义如下: 粗略来说,在灾难发生的当时,东京电力与日本政府的设想是疏散20km内的所有居民即可。但是,由于对沾染范围的误判断,他们在灾难发生 两年后 (2013年4月1日)才将浪江画进真正的隔离区(“归还困难区域”)里。在此之前,还有不少村民由于不愿离开自己的家,选择留守在家中,造成了严重的健康隐患。 在红区内,有两条由北向南穿过受灾区域的高速:国道6号(常磐线)与 常磐自动车道(双车道高架高速公路)。如下图所示,前者为双向单车道普通公路,穿过浪江、双叶、大熊与富冈的中心城区,在【長者原十字路口】往东,便是福岛第一核电站的入口。该道路受放射性污染影响,直到2014年9月15日后才允许外界车辆无停留快速通过。这条国道从浪江→富冈区域只允许直线通过,所有位于红区内的交叉路口都被路障围阻,留下少数几个有人值班的凭通行证打开哨卡。 穿过六号国道 第一天的路线便是由上图所示,我先前往隔离区的最南端(富冈町),沿6号国道一路往北穿过整个红区,再于最北边的浪江町转114号国道进入双叶町东北方向的绿区(原双叶海水浴场,在311大地震引发的海啸中完全重回)。这样既能沿途拍摄,又能在海水浴场想办法接近福岛第一核电站(上图渔业协会上面的拦阻坝位置)。 路线大图: 双叶町附近的巡逻警车 除了警车之外,在现场还有ALOSK(日本一个私人保安集团)的巡逻车负责安保巡逻,感觉背后有什么故事 路上遇见的除染工作人员 左边就是福岛第一核电站,此时车上的fluke剂量率已经超过5μSv/h 我知道你们想说什么,这里就是进核电站的十字路口,你们确实要学习一个 路边废弃的加油站,被栅栏隔离开来 废弃的房屋,已经垮塌 但是这么干似乎还是不够给力,因为没法从车里下来去看看灾区的情况,测量实际的at contact放射剂量。这该怎么办?没关系,我用NGO组织的名义申请了进入浪江隔离区的通行证。 浪江町 第二天,我们从浪江的水境检查点出发,通过114号县道穿过整个浪江町内的红色隔离区。下面是卫星图与路线简图,其中黄线为浪江町边界,红色斜线与虚线表示该区域被划为红区。可以看出浪江红区内很大一部分都是山地地形,植被茂密的森林与田原很有可能沾染较高的放射性剂量。 进入红区的检查点: 这里就是传说中的鬼城。常住人口:0 (后面是俺的车) 拿出fluke和ludlum,这里的辐射量让开到x100档的ludlum都几乎爆表,大概是200,000~400,000cpm (普通情况下环境本底大概是7,000~10,000cpm) 遇到一辆土壤除染车,挂的是旁边双叶町的牌照 曾经的村庄,现在已是一片荒原 被遗忘在路边的酒,也不会再有人敢喝了 路旁的警告牌告诉你此处年平均剂量>50mSv(>5.8μSv/h,ICRP标准58倍) 若不是电线杆上的醒目字样,这里与他处的乡村美景并无区别。不过,下面的树林其实是原先生活在此农民的田地... 一户农舍的房子,门窗早已不见 车继续往前开,前方是一处明显防护过β射线的的自动剂量监测仪,上面显示的数值是6.235μSv/h 掏出我的fluke一看,这附近的土地都有这么高的剂量率。此处距离福岛核电站大约23km,5年了,似乎也并没有对此处进行除染。往前开经过森林的剂量也很高,坐在车里都有7~12μSv/h的剂量。 如果对着土壤...这个181μSv/h很可能是Cs137导致的,距离土地近,β射线增强了辐射剂量。这和切尔诺贝利有的一拼 暂时就发到这吧,还有些视频之类不知道该怎么压缩传上来,如果有任何疑问或者感兴趣的欢迎回帖问我,有时间的话我会一一解答,谢谢!





美国相干公司12W氩离子激光器, 重死了,一个人搬不动, 找了两个苦力抬回来的 好像没用过几次, 里面新净,计时器貌似还在0刻度处 还没玩过氩离子激光器, 网上只介绍了原理,和主要输出波长,但没有找到怎么通电点亮的资料, 本论坛里找了一下, 说灯丝供电+高压就能出激光,不知道要不要加磁场(网上查了说磁场是减少离子对管壁的撞击)。 但那些都是小功率的, 还没玩过氩离子激光,第一次就来这么一大条的,不知道能不能驱动起来,射出激光 上图给大家看看, 欢迎各位大神指导, 先谢过了, 不知道还缺配件不,激光管不知道好不好,如果能进展下去,本帖将持续更新 上图 目测总长超过1米 激光闸门 熟悉的美国相干公司标记 激光从这里射出来 这是激光器尾部 上面有只三棱镜不知道干嘛用的 开盖, 一整条铜的激光管, 就这玩意,重死了 这个是磁场线圈, 里面全部绕满漆包铜线的啊, 上面标有 -150V DC  是150V直流供电的吗? 后面几个柱子是灯丝供电吧, 目前不知道怎么接,交流电还是直流电,电压电流多少还不清楚,用万用表测试是通的,有两组用万用表测试相通的,在搞清楚之前还不敢上电试,怕搞烧了 上面有计时器,刻度在0处稍微超出一丁点 铭牌, QC一栏有老外的签名 这个应该是光斑面积调节器 套管,连到外面的, 不明白为什么是歪的,前后两端都是歪的(这是前端,也就是出激光的一端) 套管可以撸下来,可以看到石英管, 是斜口的, 不明白为什么要是斜口的,不是平口的 这是激光管后端,也是歪的 激光管气瓶上也有铭牌, 可以看到波纹管 铭牌特写 水冷管,铜做的 水冷管里面除了有少量铜绿, 没有发现水垢,说明使用较少 阳极线, 不是高压供电的吗, 怎么才几百伏,而且线也没有多粗 目前的线索就这么多了, 欢迎大神专家指导



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