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【开坑】基于ThereminoMCA的伽马能谱仪
已注销用户2019/12/18核技术与核仪器 IP:四川

几个月前从淘宝以白菜价收来三个成色极好，带有通孔的碘化钠（铊）闪烁体，想把这三个闪烁体制成伽马能谱仪或X射线荧光光谱仪。今天刚刚联系PCB打样厂商印制5张板，顺便购买了元器件。不过原版PMTadapter的文件是eagle绘制的，把它转换成AD的pcb文件发给打样厂商费了一番周折。

来自：物理高能技术 / 核技术与核仪器动手实践：实验报导
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~~空空如也
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5年0个月前 IP:四川
867608
1楼

IMG_20191218_133125.jpg

未知厂家生产的端窗型光电倍增管，直径50mm，带有分压器和前放板，看上面的器件应是美国货。

IMG_20191218_133119.jpg

IMG_20191218_133111.jpg

50*30mm碘化钠（铊）闪烁体，带有通孔。


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5年0个月前 IP:四川
867612
3楼
引用虎哥发表于2楼的内容
界面需要涂导光脂。

嗯，不过我是用液体石蜡代替的。

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5年0个月前 IP:四川
867614
5楼

确实，但这套硬件自带高压供电，不需要买额外的高压电源还是省了一笔钱的，PMT专用高压电源对于我这种学生党一点也不便宜。

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5年0个月前 IP:四川
867635
8楼
引用UIC发表于7楼的内容
LZ是怎么把eagle转AD的？重画？

差不多 我也没想到更好的方法。

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4年11个月前 IP:四川
867699
9楼

IMG_20191220_174738.jpg

目前进度：PCB打样完成，正在联系厂商进行BOM配单


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4年11个月前 IP:四川
867927
10楼


IMG_20191224_224546.jpg

IMG_20191224_224631.jpg

焊了五张板 惨不忍睹

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4年11个月前 IP:四川
867933
12楼
引用虎哥发表于11楼的内容
x荧光谱要金硅面垒探测器吧，这个要学习半导体工艺，没准可以自己做。PCB是哪个部分的用的？

PCB是ThereminoMCA配套的PMT适配器，自带可调高压电源和信号处理。

国外有人用这个软件做X射线荧光仪成功了

不过不知那个探测器是正比计数管还是什么，ebay搜不到相关信息。

这是我查到的资料XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/touch/XXXXXXXXX?id=870463941

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4年11个月前 IP:四川
867943
15楼

通电测试，板子高压输出端只有1v 令人尴尬

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4年11个月前 IP:四川
867948
17楼
引用GiroPetrenko发表于16楼的内容
总觉得这款电路的高压部分有问题，模拟时也是奇怪的表现。。。

确实有问题，很奇怪作者是怎么让它正常工作的，板子跟我这个不太一样，有一些元器件没有焊接。

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4年11个月前 IP:四川
867951
19楼

IMG_20191225_124310.jpg

尝试着按照作者的板子改了一下，仍没有高压。真是。。。。。。



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4年11个月前 IP:四川
867956
21楼
引用GiroPetrenko发表于20楼的内容
那个mos管和三极管是二选一，mos管必须要用作者指定的型号（原文所述）

好吧，我把三极管拆下试试

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4年11个月前 IP:四川
867962
22楼
引用GiroPetrenko发表于20楼的内容
那个mos管和三极管是二选一，mos管必须要用作者指定的型号（原文所述）

似乎不是三极管或MOS管的问题，这两种我都试过了，还是不行，我现在怀疑是不是买错了元件。

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4年11个月前 IP:四川
867970
25楼
引用RodTech发表于24楼的内容
这个电路按说很好调试啊 简单到没有示波器可以用晶体耳机一级级听。。。

用示波器没查出什么问题，74HC14N的几个输出端有8KHz方波信号，但是那几个高压电容两端只有1～4v电压，我准备准备先电脑模拟一下看看怎么回事，说不定是MOS管买错了。

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4年11个月前 IP:四川
867972
27楼
引用zx-16533发表于26楼的内容
是不是那个圆柱形的直插电感的问题，印象中mH级别的这种电感内阻似乎很大

待我明天拆下来看看。。如果真的是这个原因那恐怕要自己绕电感了

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4年11个月前 IP:四川
867974
29楼
引用zx-16533发表于28楼的内容
这种电源用的功率电感有绕好的磁环卖，也可以接个那种贴片的方块状屏蔽电感上去

3.3mH的贴片电感太少见了。。。。不过倒是有3.3mH的大电流直插电感。

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4年11个月前 IP:四川
867977
30楼
引用zx-16533发表于26楼的内容
是不是那个圆柱形的直插电感的问题，印象中mH级别的这种电感内阻似乎很大

拆下测了一下电阻 1mH工字电感的电阻2.0Ω，3.3mH电感电阻只有0.4Ω，应该不是电感的原因。

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4年11个月前 IP:四川
867984
31楼

跑了一遍仿真，结果更迷了，如果连接74HC14就会报错，如果不连就没问题。。。。。。

AG6]8D@O((N23V4$G`{YOSP.png


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4年11个月前 IP:四川
867990
33楼
引用GiroPetrenko发表于32楼的内容
图上没看见分压的可调电阻，是不是忘了？

R20....

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4年11个月前 IP:四川
867992
34楼

附上模拟文件

运行收敛助手并没有解决问题。

attachment icon PMTadapter 模拟.ms14 362.71KB MS14 73次下载


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4年11个月前 IP:四川
868003
37楼
引用GiroPetrenko发表于36楼的内容
抱歉眼瞎，谢谢楼主踩坑，看来这个高压部分的确不好复制，有很多重要且不好买的原件。不知道高压用液晶高压...

我已经买了负高压模块，前级放大应该可以用。我又重新核对了一下BOM表单，这其中虽然有不常用的元件，但是我购买的并没有差错。。。难道这电路水土不服，到中国就用不了？

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4年11个月前 IP:四川
868036
39楼

IMG_20191227_185030.jpg

买了负高压电源模块，还安装了一个蜂鸣器，通电时有粒子计数声

IMG_20191227_185147.jpg

末端输出的脉冲信号

IMG_20191227_185233.jpg

尝试直接把输出端接在usb声卡上，但是软件并没有接收到脉冲信号。。。


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4年11个月前 IP:四川
868038
41楼
引用虎哥发表于40楼的内容
既然用示波器能看，用示波器录波来分析行不行？

学生党，买的示波器是简易的，没有高级的功能。

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4年11个月前 IP:四川
868039
42楼

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在声卡输入端串联了一个瓷片电容，倒是可以收到脉冲信号，但是图就。。。

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4年11个月前 IP:四川
868041
44楼
引用GiroPetrenko发表于43楼的内容
有源作标定吗？负离子粉？😂

提纯过的草酸钍，就算如此这能谱图也太差了，而且串联了电容脉冲计数也少了许多。

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4年11个月前 IP:四川
868044
47楼
引用zx-16533发表于45楼的内容
电容换大点看看？

待我换个334独石电容试一试

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4年11个月前 IP:四川
868045
48楼
引用GiroPetrenko发表于46楼的内容
不知道前级放大用的是ThereminoMCA还是光电管自带？也许不匹配。

我是用LM358做前置放大器，再用thereminoMCA板子自带的放大器放大，最终效果就是示波器上的脉冲。

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4年11个月前 IP:四川
868047
49楼

Z788O95}FKRM4UGOB}EIZ62.png

O4XI~4U{W1GE]VTL9E~QE6N.png

换了大电容效果好了不少，但是发现一个严重问题：软件检测脉冲信号需要设置正脉冲或负脉冲，结果每次都跟我的信号是相反的，采样采不到，而且还会把基线采样使谱图出现奇怪的高峰。


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4年11个月前 IP:四川
868049
51楼
引用GiroPetrenko发表于50楼的内容
把358拆了试试？毕竟原作者没有前放。

我试过，拆了就没有脉冲信号了😂

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4年11个月前 IP:四川
868059
54楼
引用RodTech发表于52楼的内容
PMT的增益不线性，我当时把高压开到1400v，然后没有放大退藕直接过1GΩ+声卡电容产生的LPF，...

我这个光电倍增管工作电压应该是1200v，但我只买到了1000v的负高压电源，输出信号接入声卡太弱了，而且用示波器看还有工频干扰，所以我接了一个前放和theremino电路的信号部分做了下处理。

请问这个软件对输入的脉冲信号正负有要求吗，我不管怎么调它采样总是脉冲方向相反，是否有解决的方法呢？

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4年11个月前 IP:四川
868062
57楼
引用RodTech发表于56楼的内容
为什么是负高压电源。。。我印象中为了安全使用正高压才对，这样pmt壳子和闪烁体壳子可以接地。正负应该...

我调过了，但是不论怎么调脉冲方向总是恰好相反，具体现象49楼有截图。

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4年11个月前 IP:四川
868064
59楼
引用zx-16533发表于58楼的内容
高压电源找个液晶的高压条改一下就行负高压供电的接法好像是用来做荧光分析之类需要用收集极做直流耦合输出...

明天我加个反相器试试。。。

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4年11个月前 IP:四川
868079
60楼

39%MD2TH7(X34LH$RA15E`6.png

调试中，用钍衰变链核素校准

但为何y轴附近曲线如此鬼畜。。。


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4年11个月前 IP:四川
868086
61楼

这软件的峰高还真难调

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4年11个月前 IP:四川
868089
62楼

2%K%@QK35}NPY_$LY)E}RLL.png

目前效果


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4年11个月前 IP:四川
868092
63楼

看来我需要一个标准源，钍链校准一个峰也看不清。

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4年11个月前 IP:四川
868096
64楼

本底 未标定.png

本底能谱计数（未进行能量刻度）

负离子粉 未标定 扣除本底.png

“可溶性负离子粉”能谱，未进行能量刻度



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4年11个月前 IP:四川
868098
65楼

这个负离子粉的放射性还挺强，探头贴近玻璃瓶表面可以测到3600cpm

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4年11个月前 IP:四川
868103
70楼
引用GiroPetrenko发表于68楼的内容
钾40不错。

我下楼看看学校的超市有没有低钠盐卖

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4年11个月前 IP:四川
868114
73楼
引用RodTech发表于72楼的内容
香蕉是不行的，就算你有高纯锗也不行。想要用香蕉做源，首先要购买并浇筑一吨铅。。。。低钠盐很好用，一小...

奈何楼下商店没有低钠盐，看来我得买一瓶氯化钾试剂了。

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4年11个月前 IP:四川
868143
74楼

IMG_20191229_162840.jpg

PMT输出的信号，存在噪声导致能谱图极度混乱看不出峰，K40也无法校准。。。


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4年11个月前 IP:四川
868145
76楼
引用虎哥发表于75楼的内容
先把光电倍增管搞好，我那个可以输出几伏的脉冲，你的要用毫伏量程来看就太小了。

拆开探头看了一下，液体石蜡似乎溶解了密封圈变色了，拆开清洗后加了硅油，脉冲在300mv左右，这个倍增管工作电压1200v想要增加脉冲幅度怕是要加高压了。

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4年11个月前 IP:四川
868217
77楼

负离子粉能谱 已标定.png

今天用钍链核素标定了能量，把光电倍增管电压调低点终于能看清峰了。

前几次可能是暗电流被运放放大导致谱图一片混乱，接下来我准备换个更好的高压电源，输出信号够强就拆掉运放。


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4年11个月前 IP:四川
868684
79楼
引用qwe发表于78楼的内容
那个板子原作者提到大电解电容必须是低ESR的，可能是这个缘故？

这个我当然知道，所以专门买了低ESR电解电容，但是组装好仍然不工作。

我在考虑可能是3.3mH电感给我发错了，因为它竟然比1mH的还小。

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4年11个月前 IP:四川
868687
81楼
引用GiroPetrenko发表于80楼的内容
有设备吗？测测看才知道

万用表没有测电感的档位，要等我过几天买台LRC电桥才能测。

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4年10个月前 IP:云南
869454
82楼

更新一下：目前做的第二台能谱仪进展

由于对第一台的外观及性能极为不满，于是乎做了第二台，这是全面升级的版本。

采用了铝合金机箱

IMG_20200117_150320.jpg

对供电及MCA进行了全面改造，采用低纹波电源减小噪声，专业录音声卡作为MCA。

IMG_20200119_194059.jpg

图中的铜盒用于屏蔽干扰，里面是脉冲展宽和运放，这里的声卡ADC在测试后也要装进盒子里。


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4年10个月前 IP:云南
869455
83楼

E~4}BAQIZ{O18H8D~XHEVQF.png


硝酸钍的能谱，在低能部分竟然会有峰，而钍链中几种标志性核素峰完全不可见。。。

所以说仪器还是有问题

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4年10个月前 IP:云南
869456
84楼

IMG_20200118_192647.jpg

另类用法：探头信号线接表面沾染仪，放射源为250g硝酸钍，γ计数率达到1181cps


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4年10个月前 IP:云南
869484
85楼

事实证明单靠运放是不行的，倍增管本身欠压工作输出信号极弱，脉冲放大后出现非线性。。。。看来这高压电源模块白买了

我得找找便宜的1200v高压模块

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4年10个月前 IP:云南
869490
87楼

想了一下，似乎也不太对，尽管PMT是欠压工作，但电压应该影响计数率才对，而不是脉冲线性。。。可能是PMT本身结构问题，盒式打拿极能量分辨率极差不适合做能谱分析。

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4年10个月前 IP:云南
869491
88楼
引用GiroPetrenko发表于86楼的内容
可惜了。淘宝上有便宜的1600V模块，就是电流不太行。楼主使用的倍增管大概要用到多少伏？

我似乎该换个好一点的光电倍增管。。但是50mm的都贼贵

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【说干就干】环氧树脂闪烁体的制备与探测特性实验
核技术与核仪器已注销用户 4年11个月前
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