Спектрометрический сцинтилляционный детектор.

Автор: Evgeny1, evgeny-elektrik@mail.ru
Опубликовано 22.09.2014
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2014"

Доброго всем времени суток дамы и господа!

Т.к. тема дозиметрии, а теперь уже и спектрометрии последнее время вызывает очень большой интерес и упорно продвигается, то я решил немного рассказать о своей железяке.

Сразу оговорюсь, что я тут ничего не изобретаю и схема не моя-взята из статьи про домашнюю спектрометрию https://radiokot.ru/circuit/analog/measure/24/ , собственно эта статья и послужила отправной точной и источником вдохновения, без ее прочтения я бы не занялся делать свой детектор! Выражаю благодарность ее автору! :)

Началось все с того, что я заимел в свои шаловливые лапы превосходный сцинтилляционный детектор Венгерского производтства 80х годов.

Попал он ко мне новый из ЗИПа, в потрепаном и слипшемся от времени пенопластовом футляре. Где такое чудо техники применялось не знаю, но почему-то кажется, что в медицинском оборудовании.

Заглянув во внутрь (корпус между прочем сделан очень круто и продуманно!) можно увидеть сам сцинтиллячионный детектор. Он представляет собой ФЭУ с кристаллом сцинтиллятора в одном герметичном, светонепронецаемом металлическом корпусе. И платку электроники, хотя наверное электроникой это и не назвать, а скорее электрикой)) на платке малошумящий усилитель выходного сигнала на 7ми транзисторах без какой-либо маркировки.

получаем железку которой нужно внешнее питание +-24В и -1500В, да еще и сигнал выходной нужно куда-то девать
Пользоваться такой каркалыгой ну уж совсем не хочется, да еще и кабель толстенный!

 Решено было полностью выкинуть старую плату и сделать взамен ей новую напихав в корпус всего, что только влезет.

Как я уже и сказал за основу взял схему из статьи о домашней спектрометрии

вот она

 Это обратноходовый повышающий преобразователь. Собственно тут рассказывать не о чем, все понятно из схемы.

R4 позволяет регулировать выходное напряжение.

Делаем платку по размеру старой.

А вот к изготовлению трансформатора нужно подойти серьезно!

Сердечник с зазором и каркас я использовал от дежурки АТХ. Сначала мотаем вторичку 250-300 витков, виток к витку пропитывая цапоном и перекрывая каждый слой термоскотчем или фторопластовой пленкой, мотаем прямо по не засохшему цапону, очень серьезное внимание нужно уделять межслойной изоляции! Когда вторичка будет намотана еще раз пропитываем все цапон лаком и заматываем 2-3мя слоями термоскотча. Сверху мотаем первичку 10 витков 0,6мм, потом еще раз все это дело покрываем цапон лаком.

Специально для изготовления этого трансика была изготовлена простая моталка))

Когда готова плата, все детали подготовлены можно и раздербанивать сарую электронику, отпаиваем кабель и вынимаем платку

Новая платка 

Помимо самого высоковольтного преобразователя в нашем устройстве будут 2 повышающих DC-DC преобразователя на 5В и на 12В, выходной усилитель и две банки лития 18650 чтоб питать все это дело, ну и чтоб заряжать эти самые кымуляторы будет еще и контроллер заряда и естественно чтоб безопасно разряжать нужен и контроллер разряда!(Напомню напряжение li-ion и li-pol батарей 3-4,2В 3В-полностью разряжен, 4,2В полностью заряжен)

DC-DC преобразователь на 12В собран на MAX1771 схема простейшая и взята из даташита.

DC-DC преобразователь на 5В собран на NCP1450ASN50T1G схема тоже простейшая и взята из даташита, я ее использовал в своей первой статье о походной USB зарядке https://radiokot.ru/circuit/power/charger/35/

Платки получились такие 

сверху на +12В, снизу на +5В

Контроллер разряда можно выдрать из любой батареи мобильника.

Главное чтоб он обеспечивал защиту от КЗ и отключал нагрузку при напряжении на банке ниже 3В.

Зарядное устройство делаем на MCP73861 она обеспечивает ток заряда 1,2А имеет индикатор заряда, индикатор аварии и выносной терморезистор который крепится на банку для защиты от перегрева.

Схема тоже стандартная из даташита.

Т.к. я люблю путать полярность, прям хлебом не корми дай попутаю))))

делаем простейшую защиту от переполюсовки на P-канальном полевичке. R1 для параноиков для защиты от статики.

Выходной усилитель так-же из статьи про домашнюю спектрометрию 

С4 немного растягивает импульсы на выходе(хотя зависит от емкости - может и сильно растянуть если нужно) 

у меня при настройке получилась емкость  100пФ (для подключения к iPad-у с программой geigerbot, при подключении к микрофонному входу мобильных устройств необходимо уменьшить амплитуду выходного сигнала путем введения дополнительного подстроечника на выходе)

Когда все обдумано и решено приступаем к накидыванию элементов на платку!

С обратной стороны платы у нас будут высоковольтные конденсаторы и два аккумулятора.

Когда все почти готово пора заняться сверлильно-ковыряльными работами и микроподпиливаниями!

В кабельном вводе сверлим отверстия и крепим в них разъем

В верхней крышке корпуса сверлим 2 отверстия для светодиодов

для светодиода питания и светодиода зарядки

Вклеиваем светодиоды

зеленый для питания и оранжевый для индикатора зарядки

везде МГТФ и толлько МГТФ!

Собираем все воедино

с обратной стороны батареи, контроллер разряда в термоусадке между аккумуляторами, там же и терморезистор для безопасности заряда!

Прикручиваем к основной части

в самом конце пришлось добавить еще один высоковольтный конденсатор для фильтрации 

в самом конце при тестах выяснилось, то штатный делитель который распаян на панельке ФЭУ имеет сопротивление всего 1М, соответственно при этом нагрузка на преобразователь больше чем нжно. Пришлось пропорционально увеличить все резисторы в этом делителе до 470к

фоток этого процесса я не делал, а сейчас естественно разбирать лень, да и незачем !

Выходной сигнал выглядит так

При нормальном фоне такой сцинтиллятор дает примерно 10-12 тысяч импульсов в минуту.

спектр комнатного излучения в программе PRA

Файлы:
11

Все вопросы в Форум.