阿萨骨头

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  • 2024-03-03

  • 发表了主题帖： GM模块评测报告（模块修改建议）

            最近从小编那里要来了这个模块的电路图，这一块咱第一眼就盯上了开关电源设计。。。BOOST电路功耗不大，何况这是个微小功耗的呢，用一个MT3608来做电源芯片有一点浪费了，这芯片的最大输出电压是24V，最大电流2A，性能冗余比较大，而且单片价格在1块钱左右，有点小贵，咱们的单片机系统通常情况下是有5V电源的，犯不上再在3.3V上取电给模块供电。         然后就是这个BOOST设计了，三倍压出400V确实是常见的设计，加入的反馈二极管也可以有效的降低MPSA42的发热，但是滤波电容太小了。10nF实测是会引起纹波的，这里我们通常用1uF的MLCC来压纹波，否则探测噪声略大，我怀疑一些较高的计数率就是由这个MLCC只有10nF导致的，不过也有一部分是由于用了BOOST电源导致的，核探测器部分肯定是能不用开关电源当电源就不用的，否则会增加一些底噪。         咱再看看这个555展宽电路，有个显著的问题就是展宽器展得特别宽，高计数率的情况下蜂鸣器会发生长鸣，当初我拿UF4样品测试的时候就差点把我和实验室的师兄师弟给送走了。。太吵了，我建议还是给展宽器改短一点脉冲，否则高计数率的情况下没法通过蜂鸣器来分别剂量。。。         还有一个非常重要的问题，咱这个电路板设计和外壳设计会导致GM管有一半没法探测辐射，电路板应该开窗让射线透过，底部的外壳也应该在这个地方留空。         模块修改建议就到这里，希望设计人员好好考虑一下。         最后附上这个方案的电路图。                    

  • 2024-02-23

  • 回复了主题帖： GM模块评测报告（稳定度、本底计数）

    秦天qintian0303 发表于 2024-2-22 08:44 盖格管底噪数据波动还是偏大啊    毕竟和科学是一门以统计为基础的科学，短时间的统计波动大很正常，半导体探测器什么的都是用很长时间积分才能出一个统计学上符合科学的结果，更何况这是对射线极其灵敏的GM管呢。

  • 发表了主题帖： GM模块评测报告（线性度、能量响应）

    书接上回我们用UF4放射源来标定GM模块时发现有较大误差，这次我们用多种放射源来测试一下，看看这个误差是不是线性的。 首先我们用Am241放射源（3uCi）来进行测试，GammaScout示数为6uSv/h，而我们用GM模块实测是15uSv/h，当然，这里完全无法排除α射线产生的韧致辐射的影响，毕竟这种α源都为了能透过α射线而在Am2O3粉末的表面包裹了一层金箔，这样就可以透射在空气中极其容易被衰减的α射线，有α射线撞击玻璃壳的时候会产生低能X射线，也会导致探测计量偏高。 解决方案是换成瓶装放射源，毕竟一层塑料可以完美挡下α射线而透射γ射线。 我们先测试一下Th232，塑料瓶装的ThF4： 示数5.31uSv/h   这里已经用Gamma Scout的内置能量补偿屏蔽掉了α射线。 接下来是用GM模块来测试： 数值平均在12uSv/h左右 测一下UO3样本（玻璃安瓿瓶封装的）29.29uSv/h 至于为什么ThF4不用安瓿瓶装，是因为氟化物会腐蚀玻璃，，我i可不想发生放射性沾染。。。 又来到了喜闻乐见的迫害盖格管的时刻 平均值取50uSv/h左右，而且波动很大 这几次测试的误差都很大，我们来计算一下现在的情况能不能进行线性拟合。。。。 50/29.29=1.7 12/5.31=2.2 81.5/58.47=1.39 这几个数据的波动太大了，基本上无法进行线性拟合，只能是做能量补偿来把数值降下来，这也就是很多专业级的盖格管外面都套着一层铅皮。 现阶段主要是因为放射源释放了很多的低能射线（康普顿峰) 这是我们测试用的放射源Th232，0~40KeV有一些康普顿峰，这就是我们没做能量补偿的时候多出来的那部分计数值   这也是为什么一个合格的盖格管计数器（尤其是那些追求精准度的）一定要做能量补偿的原因，那些不追求精度的盖格计数器反而对这件事无所谓，反正只是探测有无放射性的话不做能量补偿会更灵敏，这就是定量与定性的差别了。 还有这就是闪烁体能清晰地显示放射性剂量的原因：计算了能量分布后统计了目标放射源直接射出的射线剂量，这也是很多老式沾染计用来甄别α、β、γ射线的手段：单道分析；当然，这在PIPS探测器上也用得很多，毕竟大质量的α粒子（能量多半在3~5.5MeV左右）产生的电荷量远大于β射线在探测器里产生的，至于γ就更小了；不过PIPS探测器有一种更好的手段：反符合探测，也就是把两个PIPS探测器叠在一起，高能伽马射线会穿透两个探测器然后同时响应，其余的粒子则会在前面那个探测器上发生响应，这在PIPS探测器用于环境、气体放射性检测方面有很大的应用空间，不过PIPS探测器都贵上天了（国内的话），我看目前国内没有几个爱好者玩PIPS探测器，倒是国外有玩堪培拉的PIPS探测器的爱好者，但是α射线的探测是需要真空环境的，否则α射线会在空气中衰减掉很多能量因而测不准。笔者毕设做的就是PIN光电二级管的γ探测器，别问我为什么不玩PIPS，那玩意只有氪金玩家才玩得起（自己玩玩得了，别写成毕设了，一个探测器价格超过5k）。  

  • 2024-02-22

  • 回复了主题帖： GM模块评测报告（稳定度、本底计数）

    qwqwqw2088 发表于 2024-2-21 21:20 环境中存放了大量电子管（含有Th232），，，， 为了搞这样的试验，也不至于“在环境中存放大量含Th ... 我这有很多收藏的电子管，灯丝基本上都含有Th，不是为了这个实验  

  • 2024-02-21

  • 发表了主题帖： GM模块评测报告（稳定度、本底计数）

    测试硬件： Arduino Nano   、GM模块 、Windows电脑 软件平台：Arduino IDE  、  官方demo 众所周知，对于核辐射探测设备来说，有一个重要的指标就是稳定度，要求测试的场合有：1、本底辐射（0.13uSv/h）  2、常规放射源（Th232 、 U238、 Am241、Cs137） 于是乎我们用官方demo搭一个测试硬件，将剂量通过串口打印然后用Arduino IDE内置的串口绘图工具进行以小时为单位的计数值统计。 输入5V，测试一下输出的高压：   稳定度没用示波器测量，但是398V的数值倒是没怎么随着盖格管的工作而发生跳动，说明电源稳定性还不错  接下来就是进行计数稳定性测试了。 首先我们测试一下环境本底辐射，使用的是GammaScout。 可能由于环境中存放了大量电子管（含有Th232），所以本底始终无法降低到0.13uSv/h,但是是符合安规的。 盖格管数据波动如下： 可见稳定性欠佳，其原因是滑动平均的时间太短了，只有3s左右，这有利于实时的统计CPS但是不利于对于盖格管探测器输出数值的稳定性，我怀疑其中一些计数是由于电源稳定性导致的，毕竟出厂本底已经有25CPS了，长时间统计下来基本上在0.2uSv/h以上浮动但是不超过0.35uSv/h,显然如果有不明真相且手头没有合适的测试设备的用户使用的话会引起恐慌，毕竟人类生存环境中（常驻嗷）不应该出现高于0.2uSv/h的核辐射剂量（国标），而针对安全考虑不应该超过0.5uSv/h,对于核电站工作人员来说这个数值翻了100倍，日常工作环境不可以超过20uSv/h,如果接触了瞬时值超过50uSv/h的放射性剂量就必须休息。 接下来我们进行放射源计数稳定性测试。 ThF4测试结果58uSv/h 然后我们用GM模块来测试放射源。 可以看到ACK狂闪，此时千万不要开启蜂鸣器功能（会被送走） 此时我们统计了一下计数，依旧是偏高 数值波动在3uSv/h左右，对比GammaScout的波动范围1uSv/h来看波动范围不大，可以通过算法（倍乘常数）来矫正。 针对这个问题我会在接下来的实验中呈现解决方案，这里需要用到能量补偿来修正这个问题。

  • 2024-01-09

  • 回复了主题帖： GM模块评测报告（电路设计部分）

    秦天qintian0303 发表于 2024-1-9 08:33 能量补偿就不太懂了，大佬后期可以介绍一下如何进行能量补偿 就是把低能的给屏蔽掉，否则计数率会偏高， 物理上就是用特定厚度的铅皮卷上

  • 2024-01-08

  • 回复了主题帖： GM模块评测报告（电路设计部分）

    秦天qintian0303 发表于 2024-1-8 17:21 我就看上这个管了，方案驱动方案可以重新弄一个新的   这个管灵敏度不错，但是得做能量补偿

  • 发表了主题帖： GM模块评测报告（电路设计部分）

            随着日本排放核废水的事情发酵，近期针对核探测器方面的产品无论是热度还是价格都有略微上涨。笔者作为在东北的某大学生，其实早就开始接触核物理尤其是核电子学方面的技术了，毕竟有时候会在学校实验室的角落收拾出来一两瓶奇奇怪怪的试剂，得测量一下这玩意安不安全啥的，以及在地摊或者eBay捡垃圾的时候避免捡到有放射性沾染的玩意。。         这次评测活动是一个老友介绍给我的，毕竟知道我最近在做这方面的产品（半导体核探测器），以前我给城市探险和做放射性化学的群体开发过GM计数器，为了提高灵敏度我用的多半是CTC-8或者M4011，再不济也是J408，至于为什么这么多年过去了没有能量特性的GM器件还活在市场上，是因为这玩意真的很灵敏（忽略掉某些强流管SI3BG，那玩意完全是给核战争时期活命用的玩意，灵敏度低，最高量程300伦琴，这玩意能咔咔响的剂量如果存在于空气中的话，基本上就可以挖坑把自己埋了），GM器件是有自持放电特性的，所以需要猝灭气体，不过猝灭气体是会在每次计数的时候损耗的，也就是说GM管有寿命的问题，接触过长时间大剂量照射后可能会出现无法猝灭的情况而损坏。GM管对电压的波动不敏感，所以直接用BOOST+倍压整流即可，至于为啥不直接用BOOST出400V呢，是因为BOOST电路的升压比没那么高，做辉光管驱动用12V干出170~250V其实就是BOOST电路的极限了，再提高电压有很大的障碍，MOS管容易烧坏，电感容易内部过热烧穿，笔者的产品一般都采用变压器来升压，直接3.3V升350~650V，这个方案比BOOST要稳定，而且小功率的高压不需要大体积的变压器，小的铁氧体变压器就能搞定。         绪论就讲到这里吧，再废话就没完没了了。         接下来咱们看看这次评测的模块吧。         这个模块由多个部分组成，分为输入稳压部分、BOOST高压源部分、探测器部分、信号整形和展宽部分。         先看到高压部分吧，这里用了一个BOOST电路产生高压交流，再来个三倍压来产生400V的高压，这个方案用在这个电路上我是比较认可的，毕竟GM探测器对电压稳定度要求低，检测的是一个高电压的下拉，这个方案是能用但是不精确，可能会出现一定程度的计数值偏高。         探测器部分就是一根盖格管+负载电阻，我眼瞅着应该是仨1M的电阻串联，这个数值是在datasheet的范围内的。         信号整形应该是用了一只三极管，展宽部分是喜闻乐见的万能555，应该是展宽用来驱动蜂鸣器吧，但是这个电路在高计数率的时候不利，容易出现叠加而无法指示，而且持续的高分贝的滴滴声实在是有点瘆人，因此日常还是用单片机从D口读取脉冲好了。         这个方案比较适合个人γ剂量仪，功耗、成本、性能相对来说比较折中，反观我手头的专业仪器Gamma Scourt用的就是高稳定度低噪声且低功耗的高压电源方案，号称是换一次电池可以用10年，名副其实的军用核辐射个人剂量仪。

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