Spisu treści:

Przenośny detektor promieniowania: 10 kroków (ze zdjęciami)
Przenośny detektor promieniowania: 10 kroków (ze zdjęciami)

Wideo: Przenośny detektor promieniowania: 10 kroków (ze zdjęciami)

Wideo: Przenośny detektor promieniowania: 10 kroków (ze zdjęciami)
Wideo: Fnirsi GC-01 detektor promieniowania radioaktywnego dozymetr FNIRSI-GC01 2024, Lipiec
Anonim
Image
Image
Przenośny detektor promieniowania
Przenośny detektor promieniowania
Przenośny detektor promieniowania
Przenośny detektor promieniowania

Jest to samouczek dotyczący projektowania, budowy i testowania własnego przenośnego krzemowego fotodiodowego detektora promieniowania odpowiedniego dla zakresu detekcji 5keV-10MeV, aby dokładnie określić ilościowo niskoenergetyczne promienie gamma pochodzące ze źródeł radioaktywnych! Zwróć uwagę, jeśli nie chcesz zostać radioaktywnym zombie: przebywanie w pobliżu źródeł wysokiego promieniowania nie jest bezpieczne, a to urządzenie NIE powinno być używane jako niezawodny sposób wykrywania potencjalnie szkodliwego promieniowania.

Zacznijmy od małej wiedzy na temat detektora, zanim przejdziemy do jego budowy. Powyżej znajduje się wspaniały film z Veritasium wyjaśniający, czym jest promieniowanie i skąd pochodzi.

Krok 1: Po pierwsze, dużo fizyki

Po pierwsze, dużo fizyki
Po pierwsze, dużo fizyki

(Legenda do rysunku: Promieniowanie jonizujące tworzy pary elektron-dziura w obszarze wewnętrznym, powodując impuls ładunku).

Komory iskrowe, detektory Geigera i fotopowielacze… wszystkie te typy detektorów są albo kłopotliwe, drogie, albo wykorzystują do działania wysokie napięcia. Istnieje kilka typów rurek Geigera przyjaznych dla producenta, takich jak https://www.sparkfun.com/products/retired/11345 i https://www.adafruit.com/product /483. Innymi metodami wykrywania promieniowania są detektory półprzewodnikowe (np. detektory germanowe). Są one jednak drogie w produkcji i wymagają specjalistycznego sprzętu (pomyśl o chłodzeniu ciekłym azotem!). Wręcz przeciwnie, detektory półprzewodnikowe są bardzo opłacalne. Są szeroko stosowane i odgrywają zasadniczą rolę w fizyce cząstek wysokich energii, fizyce medycznej i astrofizyce.

Tutaj budujemy przenośny detektor promieniowania w stanie stałym, zdolny do dokładnego określania ilościowego i wykrywania niskoenergetycznych promieni gamma pochodzących ze źródeł radioaktywnych. Urządzenie składa się z szeregu spolaryzowanych zaporowo diod krzemowych PiN o dużej powierzchni, które są wysyłane do przedwzmacniacza ładowania, wzmacniacza różniczkowego, dyskryminatora i komparatora. Wyjście wszystkich kolejnych stopni jest konwertowane na sygnały cyfrowe do analizy. Zaczniemy od opisania zasad działania detektorów cząstek krzemu, diod PiN, polaryzacji zwrotnej i innych powiązanych parametrów. Następnie wyjaśnimy różne przeprowadzone dochodzenia i dokonane wybory. Na koniec przedstawimy ostateczny prototyp i testy.

Detektory półprzewodnikowe

W wielu zastosowaniach do wykrywania promieniowania istotną zaletą jest użycie stałego nośnika detekcji (alternatywnie nazywanego detektorem półprzewodnikowym lub detektorem półprzewodnikowym). Diody krzemowe to detektory z wyboru w wielu zastosowaniach, zwłaszcza w przypadku ciężkich naładowanych cząstek. Jeśli pomiar energii nie jest wymagany, doskonałe charakterystyki czasowe detektorów z diodami krzemowymi pozwalają na dokładne zliczanie i śledzenie naładowanych cząstek.

W przypadku pomiaru elektronów o wysokiej energii lub promieni gamma wymiary detektora mogą być znacznie mniejsze niż w przypadku alternatyw. Zastosowanie materiałów półprzewodnikowych jako detektorów promieniowania skutkuje również większą liczbą nośników dla danego zdarzenia promieniowania padającego, a zatem niższym limitem statystycznym rozdzielczości energetycznej niż jest to możliwe w przypadku innych typów detektorów. W związku z tym, dzięki zastosowaniu takich detektorów uzyskuje się najlepszą osiągalną dzisiaj rozdzielczość energii.

Podstawowymi nośnikami informacji są pary elektron-dziura utworzone wzdłuż ścieżki, jaką naładowana cząstka obiera przez detektor (patrz rysunek powyżej). Poprzez zbieranie tych par elektron-dziura, mierzonych jako ładunki na elektrodach czujnika, powstaje sygnał detekcji, który przechodzi do etapów wzmocnienia i dyskryminacji. Dodatkowymi pożądanymi cechami detektorów półprzewodnikowych są niewielkie rozmiary, stosunkowo szybka charakterystyka czasowa i efektywna grubość (*). Podobnie jak w przypadku każdego detektora, istnieją wady, w tym ograniczenie do małych rozmiarów i stosunkowo możliwość pogorszenia wydajności tych urządzeń w wyniku uszkodzenia wywołanego promieniowaniem.

(*: Cienkie czujniki minimalizują wielokrotne rozpraszanie, podczas gdy grubsze czujniki generują więcej ładunków, gdy cząstka przechodzi przez podłoże.)

Diody P−i−N:

Każdy typ detektora promieniowania wytwarza charakterystyczny sygnał wyjściowy po interakcji z promieniowaniem. Oddziaływania cząstek z materią wyróżniają się trzema efektami:

  1. efekt fotoelektryczny
  2. Rozpraszanie Comptona
  3. Produkcja par.

Podstawową zasadą płaskiego detektora krzemowego jest wykorzystanie złącza PN, w którym cząstki oddziałują poprzez te trzy zjawiska. Najprostszy płaski czujnik krzemowy składa się z podłoża domieszkowanego P i implantu N po jednej stronie. Pary elektron-dziura są tworzone wzdłuż trajektorii cząstki. W rejonie węzła PN znajduje się obszar bezpłatnych nośników, zwany strefą zubożenia. Powstające w tym regionie pary elektron-dziura są oddzielone otaczającym polem elektrycznym. Dlatego nośniki ładunku można mierzyć po stronie N lub P materiału krzemowego. Poprzez przyłożenie napięcia polaryzacji wstecznej do diody złącza PN, strefa zubożona powiększa się i może pokryć całe podłoże czujnika. Możesz przeczytać więcej na ten temat tutaj: Pin Junction Wikipedia Article.

Dioda PiN ma obszar wewnętrzny i, pomiędzy złączami P i N, zalany nośnikami ładunku z obszarów P i N. Ten szeroki obszar wewnętrzny oznacza również, że dioda ma niską pojemność, gdy jest spolaryzowana zaporowo. W diodzie PiN obszar zubożenia znajduje się prawie całkowicie w obszarze wewnętrznym. Ten obszar zubożenia jest znacznie większy niż w przypadku zwykłej diody PN. Zwiększa to objętość, w której pary elektron-dziura mogą być generowane przez padający foton. Jeśli do materiału półprzewodnikowego zostanie przyłożone pole elektryczne, zarówno elektrony, jak i dziury przechodzą migrację. Dioda PiN jest spolaryzowana zaporowo, dzięki czemu cała i-warstwa jest pozbawiona wolnych nośników. Ta odwrotna polaryzacja tworzy pole elektryczne w poprzek warstwy i, tak że elektrony są przesuwane do warstwy P, a dziury do warstwy N (*4).

Przepływ nośników w odpowiedzi na impuls promieniowania stanowi mierzony impuls prądu. Aby zmaksymalizować ten prąd, i-region musi być jak największy. Właściwości złącza są takie, że przewodzi ono bardzo mało prądu, gdy jest przesunięte w odwrotnym kierunku. Strona P złącza staje się ujemna w stosunku do strony N, a naturalna różnica potencjałów z jednej strony złącza do drugiej jest zwiększona. W tych warunkach to nośniki mniejszościowe są przyciągane przez złącze, a ponieważ ich koncentracja jest stosunkowo niska, prąd wsteczny na diodzie jest dość mały. Kiedy do złącza zostanie przyłożone odwrotne obciążenie, praktycznie całe przyłożone napięcie pojawia się w obszarze zubożenia, ponieważ jego rezystywność jest znacznie wyższa niż w przypadku normalnego materiału typu N lub P. Rzeczywiście, odwrotne odchylenie uwydatnia różnicę potencjałów na skrzyżowaniu. Zwiększa się również grubość obszaru zubożenia, zwiększając objętość, w której gromadzone są nośniki ładunku wytworzone przez promieniowanie. Gdy pole elektryczne jest wystarczająco wysokie, gromadzenie ładunku zostaje zakończone, a wysokość impulsu nie zmienia się już wraz z dalszym wzrostem napięcia polaryzacji detektora.

(*1: Elektrony w stanie związanym atomu są wybijane przez fotony, gdy energia padających cząstek jest wyższa niż energia wiązania. *2: Oddziaływanie polegające na rozproszeniu cząstki od swobodnego lub luźno związanego elektronu, oraz przeniesienie części energii na elektron. *3: Produkcja cząstki elementarnej i jej antycząstki; *4: Elektrony są przyciągane w kierunku przeciwnym do wektora pola elektrycznego, podczas gdy dziury poruszają się w tym samym kierunku. kierunek jako pole elektryczne.)

Krok 2: Eksploracja

Image
Image
Badanie
Badanie
Badanie
Badanie

Jest to prototypowa wersja „detektora”, który zbudowaliśmy, debugowaliśmy i testowaliśmy. Jest to macierz składająca się z wielu czujników, która ma czujnik promieniowania w stylu „CCD”. Jak wspomniano wcześniej, wszystkie półprzewodniki krzemowe są wrażliwe na promieniowanie. W zależności od dokładności i zastosowanych czujników można również z grubsza zorientować się w poziomie energii cząstki, która spowodowała uderzenie.

Użyliśmy nieekranowanych diod już przeznaczonych do wykrywania, które po spolaryzowaniu wstecznym (i osłonięciu przed światłem widzialnym) mogą rejestrować trafienia z promieniowania Beta i Gamma poprzez wzmacnianie drobnych sygnałów i odczytywanie danych wyjściowych za pomocą mikrokontrolera. Promieniowanie alfa jest jednak rzadko wykrywane, ponieważ nie może przeniknąć nawet cienkiej tkaniny lub osłony polimerowej. W załączniku znajduje się wspaniały film z Veritasium, który wyjaśnia różne rodzaje promieniowania (alfa, beta i gamma).

Początkowe iteracje projektowe wykorzystywały inny czujnik (fotodiodę BPW-34; słynny czujnik, jeśli się googlujesz). Istnieje nawet kilka powiązanych instrukcji, które używają go do wykrywania promieniowania, takiego jak ten doskonały: https://www.instructables.com/id/Pocket-Photodiode-Geiger-Counter/. Ponieważ jednak zawierał pewne błędy i nie działał optymalnie, postanowiliśmy pominąć szczegóły tego prototypu w Instruktażach, aby uniknąć zbudowania przez Twórców detektora pełnego wad. Dołączyliśmy jednak pliki projektowe i schemat na wypadek zainteresowania.

Krok 3: Projekt

Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie
Projektowanie

(Legendy obrazów: (1) Schemat blokowy detektora: od tworzenia sygnału do akwizycji danych., (2) Specyfikacje fotodiody X100-7: obszar aktywny 100 mm^2, strefa zubożona o 0,9 mm, powłoka blokująca światło, niski prąd ciemny… Jak pokazano na wykresie prawdopodobieństwa absorpcji, diody PiN z łatwością pochłaniają energię promieniowania gamma, (3) Nota aplikacyjna producenta, która potwierdziła koncepcję projektu i pomogła w doborze początkowych wartości komponentów.

Zdecydowaliśmy się na większy czujnik obszaru, a mianowicie X100-7 firmy First Sensor. Do celów testowych i modułowości zaprojektowaliśmy trzy różne części, ułożone jedna na drugiej: czujniki i wzmocnienie (wzmacniacz ładunku o niskim poziomie szumów + wzmacniacz kształtujący impulsy), dyskryminatory i komparator, regulacja DC/DC oraz DAQ (Arduino do akwizycji danych). Każdy etap został zmontowany, zweryfikowany i przetestowany osobno, jak zobaczysz w następnym kroku.

Główną zaletą detektorów półprzewodnikowych jest mała energia jonizacji (E), niezależna zarówno od energii, jak i rodzaju padającego promieniowania. To uproszczenie pozwala uwzględnić liczbę par elektron-dziura pod względem energii promieniowania padającego, pod warunkiem, że cząstka jest całkowicie zatrzymana w aktywnej objętości detektora. Dla krzemu w 23C (*) mamy E~3,6eV. Zakładając, że cała energia jest zdeponowana i wykorzystując energię jonizacji możemy obliczyć liczbę elektronów wytwarzanych przez dane źródło. Na przykład promieniowanie gamma o mocy 60 keV ze źródła Americium-241 dałoby zdeponowany ładunek o wartości 0,045 fC/keV. Jak pokazano w specyfikacji specyfikacji diody, powyżej napięcia polaryzacji około ~15 V obszar zubożenia można w przybliżeniu określić jako stały. Ustawia to docelowy zakres dla naszego napięcia polaryzacji na 12-15V. (*: E wzrasta wraz ze spadkiem temperatury.)

Funkcjonalność różnych modułów detektora, ich elementy składowe i powiązane obliczenia. Przy ocenie detektora kluczowa była czułość (*1). Niezwykle czuły przedwzmacniacz ładunku jest wymagany, ponieważ padające promieniowanie gamma może wygenerować tylko kilka tysięcy elektronów w obszarze zubożenia półprzewodników. Ponieważ wzmacniamy niewielki impuls prądowy, szczególną uwagę należy zwrócić na dobór komponentów, staranne ekranowanie i układ płytek drukowanych.

(*1: Minimalna energia deponowana w detektorze w celu wytworzenia wyraźnego sygnału oraz stosunek sygnału do szumu.)

Aby właściwie dobrać wartości komponentów, najpierw podsumowuję wymagania, pożądane specyfikacje i ograniczenia:

Czujniki:

  • Duży możliwy zasięg wykrywania, 1keV-1MeV
  • Niska pojemność minimalizująca hałas, 20pF-50pF
  • Znikomy prąd upływu przy odwrotnej polaryzacji.

Wzmocnienie i dyskryminacja:

  • Przedwzmacniacze wrażliwe na ładowanie
  • Wyróżnik do kształtowania impulsów
  • Komparator dla impulsu sygnału powyżej ustawionego progu
  • Komparator dla wyjścia hałasu, gdy mieści się w przedziale progowym
  • Komparator dla koincydencji kanałów
  • Ogólny próg filtrowania zdarzeń.

Cyfrowy i mikrokontroler:

  • Szybkie konwertery analogowo-cyfrowe
  • Dane wyjściowe do przetwarzania i interfejsu użytkownika.

Zasilanie i filtrowanie:

  • Regulatory napięcia dla wszystkich etapów
  • Zasilanie wysokonapięciowe do generowania mocy polaryzacji
  • Właściwe filtrowanie całej dystrybucji mocy.

Wybrałem następujące komponenty:

  • Konwerter doładowania DC: LM 2733
  • Wzmacniacze ładowania: AD743
  • Inne wzmacniacze operacyjne: LM393 i LM741
  • DAQ/odczyt: Arduino Nano.

Dodatkowe narzucone specyfikacje obejmują:

  • Szybkość pracy: > 250 kHz (84 kanały), 50 kHz (koincydencja)
  • Rozdzielczość: 10-bitowy przetwornik ADC
  • Częstotliwość próbkowania: 5kHz (8 kanałów)
  • Napięcia: Arduino 5V, wzmacniacze operacyjne 9V, polaryzacja ~12V.

Ogólny układ i kolejność powyższych elementów przedstawiono na schemacie blokowym. Obliczenia wykonaliśmy z wartościami komponentów użytymi w fazie testowania (patrz trzeci obraz). (*: Niektóre wartości składników nie są takie same, jak pierwotnie planowano, ani takie same, jak te obecnie obowiązujące; niemniej jednak te obliczenia stanowią ramy wytycznych.)

Krok 4: Obwody

Obwody
Obwody
Obwody
Obwody
Obwody
Obwody
Obwody
Obwody

(Legendy do rysunków: (1) Ogólny schemat etapów 1-3 pojedynczego kanału, w tym podstawa diodowa i dzielniki napięcia, które zapewniają odniesienia do każdego etapu, podsekcje obwodu.)

Wyjaśnijmy teraz „przepływ” sygnału detekcyjnego jednego z czterech kanałów od jego powstania do akwizycji cyfrowej.

Scena 1

Jedyny interesujący sygnał pochodzi z fotodiod. Te czujniki są odwrócone. Zasilanie polaryzujące to stabilne napięcie 12 V, które jest przepuszczane przez filtr dolnoprzepustowy, aby wyeliminować wszelkie niepożądane szumy większe niż 1 Hz. Po jonizacji obszaru zubożonego na wyprowadzeniach diody powstaje impuls ładunku. Ten sygnał jest odbierany przez nasz pierwszy stopień wzmocnienia: wzmacniacz ładunku. Wzmacniacz ładunku może być wykonany z dowolnym wzmacniaczem operacyjnym, ale bardzo ważna jest specyfikacja niskiego poziomu szumów.

Etap 2

Celem tego etapu jest przekształcenie impulsu ładunku wykrytego na wejściu odwracającym na napięcie stałe na wyjściu wzmacniacza operacyjnego. Wejście nieodwracające jest filtrowane i ustawiane na dzielnik napięcia na znanym i wybranym poziomie. Ten pierwszy stopień jest trudny do dostrojenia, ale po wielu testach zdecydowaliśmy się na kondensator sprzężenia zwrotnego 2[pF] i rezystor sprzężenia zwrotnego 44[MOhm], co daje impuls 2[pF] × 44[MOhm]. = 88[μs]. Wzmacniacz z aktywnym filtrem pasmowoprzepustowym odwracającym, który działa jak dyferencjator, podąża za wzmacniaczem ładunku. Ten stopień filtruje i przekształca konwertowany poziom DC, emanujący z poprzedniego stopnia, na impuls o wzmocnieniu 100. Na wyjściu tego stopnia jest sondowany surowy sygnał detektora.

Etap 3

Następne w kolejności są kanały sygnałowe i szumowe. Te dwa wyjścia trafiają bezpośrednio do DAQ, a także do drugiej płytki analogowej. Oba działają jako komparatory wzmacniaczy operacyjnych. Jedyną różnicą między nimi jest to, że kanał szumów ma niższe napięcie na swoim wejściu nieodwracającym niż kanał sygnałowy, a kanał sygnałowy jest również filtrowany w celu usunięcia częstotliwości powyżej oczekiwanego impulsu wyjściowego z drugiego stopnia wzmacniającego. Wzmacniacz operacyjny LM741 działa jako komparator ze zmiennym progiem w celu rozróżnienia kanału sygnału, umożliwiając wykrywaczowi wysyłanie tylko wybranych zdarzeń do ADC/MCU. Rezystor zmienny na wejściu nieodwracającym ustawia poziom wyzwalania. Na tym etapie (licznik koincydencji) sygnały z każdego kanału podawane są do wzmacniacza operacyjnego pełniącego funkcję obwodu sumującego. Ustalony jest stały próg zbiegający się z dwoma aktywnymi kanałami. Wyjście wzmacniacza operacyjnego jest wysokie, jeśli dwie lub więcej fotodiod zarejestruje uderzenie jednocześnie.

Uwaga: Popełniliśmy kluczowy błąd, umieszczając konwerter podwyższający napięcie DC/DC mocy polaryzującej w pobliżu wrażliwych na ładowanie wzmacniaczy operacyjnych na płytce wzmacniającej. Być może naprawimy to w późniejszej wersji.

Krok 5: Zgromadzenie

Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie
Zgromadzenie

Lutowanie, dużo lutowania… Ponieważ czujnik wybrany do końcowego detektora istnieje tylko jako komponent SMT, musieliśmy zaprojektować PCB (2 warstwy). Dlatego wszystkie powiązane obwody zostały również przeniesione na płytki PCB, a nie na płytkę stykową. Wszystkie komponenty analogowe zostały umieszczone na dwóch osobnych płytkach drukowanych, a komponenty cyfrowe na drugiej, aby uniknąć zakłóceń. Były to pierwsze płytki, jakie kiedykolwiek zrobiliśmy, więc musieliśmy uzyskać pomoc przy rozmieszczeniu w Eagle. Najważniejszą płytką drukowaną są czujniki i wzmocnienie. Dzięki oscyloskopowi monitorującemu wyjścia w punktach testowych, detektor może działać tylko z tą płytką (bypass DAQ). znalazłem i naprawiłem swoje błędy; obejmowały one niewłaściwe ślady komponentów, co spowodowało, że nasze niskoszumowe wzmacniacze operacyjne zostały podłączone do przewodów, a komponenty wycofane z eksploatacji zostały zastąpione alternatywami. Dodatkowo do projektu dodano dwa filtry, które tłumią oscylacje dzwonienia.

Krok 6: Obudowa

Załącznik
Załącznik

Zadaniem drukowanej w 3D obudowy, blachy ołowianej i pianki jest: montaż, izolacja termiczna, zapewnienie ochrony przed hałasem i blokowanie światła otoczenia, a także ewidentnie ochrona elektroniki. Załączone są pliki STL do drukowania 3D.

Krok 7: Odczyt Arduino

Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino
Odczyt Arduino

Część odczytowa (ADC/DAQ) czujki składa się z Arduino Mini (kod w załączeniu). Ten mikrokontroler monitoruje wyjścia czterech detektorów i zasilanie do nich później (jakość zasilania ścieżki), a następnie wyprowadza wszystkie dane na wyjście szeregowe (USB) w celu dalszej analizy lub rejestracji.

Opracowano (dołączono) aplikację komputerową Przetwarzanie, która umożliwia wykreślanie wszystkich przychodzących danych.

Krok 8: Testowanie

Testowanie
Testowanie
Testowanie
Testowanie
Testowanie
Testowanie

(Legendy na rysunkach: (1) Wynikowy impuls źródła 60Co (t ~ 760ms) stosunek sygnału do szumu ~3:1., (2) Wtrysk równoważny ładunkowi zdeponowanemu przez źródło energii ~2 MeV., (3) Wtrysk równoważny wsadowi zdeponowanemu przez źródło 60Co (~1,2 MeV)).

Wstrzykiwanie ładunku zostało wykonane za pomocą generatora impulsów połączonego z kondensatorem (1pF) na podkładce czujnika i zakończonego uziemieniem przez rezystor 50Ohm. Procedury te pozwoliły mi przetestować moje obwody, dostroić wartości komponentów i symulować reakcje fotodiod na działanie aktywnego źródła. Ustawiliśmy zarówno źródło Americium-241 (60 KeV), jak i Iron-55 (5,9 KeV) przed dwoma aktywnymi fotodiodami i żaden z kanałów nie widział wyraźnego sygnału. Zweryfikowaliśmy za pomocą wstrzyknięć impulsowych i doszliśmy do wniosku, że impulsy z tych źródeł były poniżej obserwowalnego progu ze względu na poziom hałasu. Jednak nadal byliśmy w stanie zobaczyć trafienia ze źródła 60Co (1,33 MeV). Głównym czynnikiem ograniczającym podczas testów był znaczny hałas. Było wiele źródeł hałasu i mało wyjaśnień, co je generuje. Odkryliśmy, że jednym z najbardziej znaczących i szkodliwych źródeł była obecność szumu przed pierwszym etapem wzmocnienia. Dzięki ogromnemu wzmocnieniu szum ten został wzmocniony prawie stukrotnie! Być może przyczyniły się również niewłaściwe filtrowanie mocy i szum Johnsona ponownie wprowadzony do pętli sprzężenia zwrotnego stopni wzmacniacza (to wyjaśniałoby niski stosunek sygnału do szumu). Nie badaliśmy zależności szumu od stronniczości, ale być może przyjrzymy się temu dalej w przyszłości.

Krok 9: Większy obraz

Image
Image
Konkurs Arduino 2017
Konkurs Arduino 2017

Obejrzyj film z Veritasium o najbardziej radioaktywnych miejscach na ziemi!

Jeśli dotarłeś tak daleko i postępowałeś zgodnie z instrukcjami, to gratulacje! Zbudowałeś urządzenie do rzeczywistych zastosowań, takie jak LHC! Być może powinieneś rozważyć zmianę kariery i wejść w dziedzinę fizyki jądrowej:) Mówiąc bardziej technicznie, zbudowałeś detektor promieniowania w stanie stałym, składający się z matrycy fotodiod i powiązanych obwodów do lokalizowania i rozróżniania zdarzeń. Detektor składa się z wielu etapów wzmocnienia, które przekształcają małe impulsy ładunku w obserwowalne napięcia, a następnie je dyskryminują i porównują. Komparator między kanałami dostarcza również informacji o rozkładzie przestrzennym wykrytych zdarzeń. Włączyłeś również użycie mikrokontrolera Arduino i niezbędnego oprogramowania do zbierania i analizy danych.

Krok 10: Referencje

Oprócz wspaniałych załączonych plików PDF, oto kilka powiązanych zasobów informacyjnych:

- F. A. Smith, Primer in Applied Radiation Physics, World Scientific, River Edge, NJ, 2000.

- Pierwszy czujnik, karta danych PD PIN pierwszego czujnika Część Opis X100-7 SMD, Web. mouser.com/catalog/specsheets/x100-7-smd-501401-prelim.pdf

- Horowitz, Paul and Hill, Winfield, The Art of Electronics. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge, 1989.

- C. Thiel, Wprowadzenie do detektorów promieniowania półprzewodnikowego, Web. fizyka.montana.edu/students/thiel/docs/detector.pdf

- Lyndon Evans, Wielki Zderzacz Hadronów: Cud Technologii, wyd. Prasa EPFL, 2009.

Zalecana: