虎哥要不要试试元件拆下来改XRF探头,目前看来这东西只能拿来干这个了
这回拆的这个小仪器是剂量仪,没有能谱功能。理论上它可能对脉冲高度进行量化,从而开展能量补偿。“RAM”大约是Radiation alarm meter的缩写,因此型号以RAM开头大多是测辐射的,叫RAM-01的也不少,厂商可能并未留意型号重复的问题。
碲锌镉探测器(CZT)是一种较新的半导体辐射探测材料,可以在常温下工作,相比PIN的性能有较大优势,相比高纯锗不需要制冷。目前CZT主要用于实验室能谱分析仪、γ相机等产品。从CZT的特点来看,作为便携式能谱仪或剂量仪使用难以发挥性能,主要是因为厚的CZT(超过2.5mm)对空穴吸收较大,一般只能用在5mm以下厚度。而比较薄的材料只会和很少一部分高能射线作用,适用于低能射线分析。高能射线从不同角度入射时灵敏截面积和等效厚度明显不同,从而影响能谱准确度和分辨率。
作为能谱分析用半导体探测器时,通常采用较小的厚度,并与入射方向呈一较小夹角使用,以增大等效厚度,其分辨率已知的最高水平可达0.68%(针对137Cs)。因为对入射方向有要求,通常用于实验室仪器。采用别的办法,例如多层结构或做成较大厚度的块状传感器、同轴传感器,分辨率会受到一定损失,通常最高可达1%左右,在手持仪器中只好进一步放宽要求,通常约3%,相比SrI或者LaBr而言目前优势不确切,不过预估将来成本会更低。同其它半导体探测器一样,做能谱用途时也有明显的左侧裙边肥大问题。
CZT晶体较难生长,过去成本很高。国内学术界在低成本量产方面做过许多工作,在大约5年前即实现了3英寸棒料的生产。目前看来,CZT晶体本身并不算太贵的东西,后期加工利用的成本往往占据主要部分。对于半导体材料来说,载流子在材料中的迁移与电场有关。为了提高分辨率,材料中的电场应当尽可能均匀。CZT晶体会被镀上导电层作为电极,在电极上通电以形成电场。为了让电场均匀,必须对电极形状进行仔细的仿真,并进行高精度加工。如果电极不良,其分辨率可以劣化到10%以上。
从这款小仪器来看,西工大的老师们已经解决了CZT晶体的低成本量产问题和低成本封装问题,只不过用它来做剂量仪确实有些勉为其难。将来CZT的主要方向预计是x射线或γ成像。
仪器卖300来元,跟普及型盖革表差不多。
包装比较专业
包装内部大约如此
很容易拆开
体积很小,右侧用来对比的分路器是N型接头的,可以想象它的尺寸。
有两张电路板,外壳内部帖有铝箔屏蔽。小电路板上的铝箔才开始要光洁一些,被小伙伴抢先抠开看了看变得更皱了。
一个单色OLED屏
上方的小电路板是探测器,电路板下方隐藏了一个可能是单片机的芯片。小电路板通过两个马口铁片焊接在大电路板上,就懒得拆了。
揭开铝箔。铝箔起屏蔽和遮光作用。之所以用铝箔而不是直接把屏蔽盒做完整,应该是为了让稍低能的射线进入。
拆掉聚亚酰胺胶带,可以看到一个尺寸大约为5×5×1mm的CZT探测器。与PIN探测器的典型电路一模一样,在屏蔽罩下方还有一些静电放大器,CZT的微弱脉冲经过放大以后才离开屏蔽罩。
近看,似乎是以PCB为基材,在上面放置CZT晶体并绑定,再灌以黑色树脂。
生产时可能是一个长条,灌封好以后再切成小颗粒。传感器只有两个引脚。撬动传感器可见稍有活动。
CZT应当遮光。在有光时依然读得一个类似本底的剂量率,可能是软件设定了“凡是数据不能正常刷新则一律显示默认本底”。此时用烟雾报警器里面的241Am靠近,读数无任何变化。
在没有遮光的情况下直接测量CZT偏置电压,只有4V。遮光后测试依然只有4V。(后经查明,偏置电源经GΩ级的电阻提供偏置电压,由于万用表是10MΩ输入阻抗,因此电压读数大大偏低)
把遮光恢复,在连接器上量偏压,有70V左右。
这个机器应该是刚刚上市,可能软件尚不完善,具体性能就不展示了。
能把一个过去高大上的东西打到几百元,做到跟廉价盖革一样普及,值得赞扬。
[剧终]
[修改于 7个月18天前 - 2024/03/15 23:15:03]
虎哥要不要试试元件拆下来改XRF探头,目前看来这东西只能拿来干这个了
不现实,CZT的底噪目前看来是很高的,它的能量下限比较抱歉。Ma3.02的守望打算把它拆下来替换掉761的PIN(电路完全适用),看看谱分析的效果。
现在光子计数CT特别火,用的就是碲锌镉 或者碲化镉
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