淘了几台上海精博的ES-GC02便携式X、γ辐射剂量当量率仪,这些仪器最新的版本是JB4020Pro,这个型号现在还挂在精博的官网首页上。
量程是0.02μSv/h~10Sv/h,闪烁体对应≥100cps/(μSv/h)。
这些机器的生产日期是15年,对应上海精博接手福岛核事故的一些辐射监测相关项目。(原先是株式会社アルファ通信负责,后来发现他们做的监测设施是用华瑞的DoseRAE2个人剂量仪套个超大的壳子来假装固定式监测的,可能是套了大壳子的缘故,示数也偏低,就把协议中止了,这公司也就自己倒闭了)
不啰嗦了上个图
第一张是横向对比,用了1350mAh的锂电池,电池是用双面胶粘在背板上的,充电就可以用了,但是开机要60s的预热,要等的时间还是挺长的。
电路板右下部分空着一大块空间,再加上屏幕上的GPS一直没有显示,且说明书也提到GPS模块是“选配”,所以大概率是给GPS留的了。
其实在配发的说明书中,这机器的探头是CsI(Tl)+盖革计数管双探头,但个人感觉不太对劲,给上海精博的技术打过电话之后对方非常笃定地表示“量程能到10Sv/h的绝对是半导体,不会是盖革管”,这次拆解也印证了这一点。
打开之后,既没找到升压电路也没看见外露的盖革管,看来探测器就只是靠上位置的那个用电工胶带裹起来的小铜盒了,这也是使用半导体(无论是光电转换还是直接测辐射)的基操。
胶带打开,整个封装的探头用双面胶粘在板子上,里面是集成了探头和前放的,外面输入偏压,直接输出信号,示波器不在手边就没看输出信号的细节。
比较节约焊锡,显然是考虑到为了以后方便维修,铜屏蔽罩就是直接扣上的(笑),电工胶带就是唯一的固定措施了,打开胶带铜帽会自己掉下来。
抽出里面的芯,是一块小板子加上一坨黑色电工胶带包裹的长条状物体,这就是探测器主体了。
板子上写着JB CsI PreAMP,JB是精博缩写,板子看来是CsI闪烁体的前放,小板子用焊锡和铜屏蔽支架相连接地。
侧面一端可以看到有两个引脚,连接光电转换器件。
再次剥开电工胶带,露出了半导体管子和闪烁体,闪烁体是通过用棉线绑在管子上来固定的…不过实际绑的还挺结实的,耦合得很结实。
耦合面细节。
把棉线拆开,晶体就可以拿下来了,漫反射层用了特氟龙包裹,留出一个5*5mm的小口用来给闪烁光出射。
耦合的另一端,灵敏面积5*5的PIN管,型号似乎是滨松的S5106,和闪烁体配合得挺好。
剥开最后一层外衣,露出来的就是整个闪烁体了,碘化铯单晶的耐候性在它的兄弟姐妹里算是异常的好了,基本不潮解不氧化,也很耐机械振动,所以往往不像碘化钠碘化锂之类的需要一个密封的包壳。
颈部缩口是为了把闪烁光聚拢于小的出射口,闪烁体本身兼职了光导,是闪烁体大而探测器小时常用的解决方法。
在对外宣传的时候说晶体是3cc,不过实测并没有这样大,高度算上收缩的颈部是30mm,横截面是9*10mm,差了不少。
放一张发光的图(@α粒子)。
图片就到此为止了,在拆解的过程中一直有一个问题没能解决:高量程在哪啊?
连升压都没有,自然是没有盖革管了,所以如果测高量程,必然是有一个半导体的,但我没看到类似saphydose之类的高量程半导体,目前看起来的两种可能:
1、有个小管子藏在前放板子背面,闪烁体超量程时切换至这个隐蔽的小管子工作;
2、与闪烁体耦合的PIN管本身在高量程时做探测之用。
前者我对着缝隙看了半天,感觉好像没有,但碍于手边没有电烙铁和其他工具,没办法进一步拆开,可能是特别小我没看见,从PCB布局来看感觉好像是没有。
后者听起来还挺先进的,不知道在闪烁体已经没有脉冲输出(即常亮)的时候,PIN还能不能输出脉冲,或者直接测光强,虎哥提出测光强似乎严重依赖射线能量,这样直接测闪烁体小灯泡的亮度大概就不行了。
最后做了一个简单的小测试,把闪烁体移除之后把探头装回去,做好遮光和屏蔽,试试还有没有计数,视频放在下面供参考:
VID_20220727_223220.mp4 点击下载
最下面被黑布包裹的是卸去闪烁体的仪器,每探测到一次粒子,LED会闪一次蓝光,没有闪烁体的仪器对β和γ依旧还有响应,能看出灵敏度非常有半导体特色,此外视频中没拍出来的是,这时候输出信号的还是之前耦合闪烁体的PIN管,因为它位于屏蔽盒一端,很容易就能从几何位置上看出来。
但此时算法没有切换到半导体,还是在用闪烁体的计数来算剂量率,所以示数非常低。
高量程实现方法这个问题短时间我大概解决不了了,留给大伙讨论指点,后面有机会我会接着拆。
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