פרויקט של נתח רב ערוצי לאיסוף גמא-ספקטרום

[RadioHobby]

הפרויקט מבוסס על שפופרת מכפילור מחוברת לסינטילטור - גביש סודיום יודיד. בעקבות אינטרקציה בין קרינת גמא לבין חומר הגביש, נוצרים בגביש התפרצויות אור זהירים. המעגל מסוגל לגלות ולמדוד עוצמת אור מפוטונים בודדים עד לרויה של המכפילור. כאשר מבוסס על המדידות אלו, המכשיר בונה ספטרום אשר מופיעה במסך. ניתן להעלות נתונים למחשב ובעזרת תוכנה חינמית לראות ביתר פרטים. טבלאות ידועות יכולים לעזור בזיהוי של איזוטופים מסויימים וחלקם אפשר לזהות מייד לפי צורת הספקטרום ומיקום "הגבהות". אפשר לקרוא למשל כאן: http://physicsopenlab.org/2016/01/26/diy-gamma-spectrometry/

לבנות משהוא למחשב יחסית לא קשה, אבל אני רציתי מכשיר נייד, בסגנון SAM 940 המפורסם
149462

המכשירים אלקטרוניים בקונצפט דומה נמצאים היום בשימוש אצל פיזיקאים, במעבדות לבדיקות מזון, במפעלים מסויימים ובהבטחת גבולות.
השקעתי כמה שנים למחקר חובבני לפיתוח ובנייה של הפרויקט ועדיין יש רעיונות מה אפשר לשפר ולאן להתקדם. המעגל כולל אלקטרוניקה תקבילית, ממירי מתח וכמובן מיקרו בקר שעושה את העבודה לאיסוף הספקטרום.

149463

בנוסף המכשיר יכול לפעול גם כגלאי מהיר-תגובה לחיפושים בשטח

149464

לגבי פעולת הזיהוי יש מה לשפר בהמשך, במיוחד כל מה שקשור ליציבות המדידה בטמפרטורות שונות.
149465 149466

[איזי]

ברוך הבא לפורום !

תגובה ראשונה שלי "וואו". כשאני חושב על פרוייקטי עשה זאת בעצמך, בדרך אני מדמיין דברים הרבה יותר "ארציים", לרוב זה יהיה שילוב של ארדואינו עם מספר רכיבים וכמה עשרות עד מאות שורות קוד.
זה משהו שונה ומרשים לחלוטין.

אני מאמין שאני לא היחיד שאשמח למילון קצר שיסביר לנו את המשמעות של חלק מהמושגים שהשתמשת בהם בפוסט, לדוגמה:
- מכפילור. הבנתי נכון שזה מאד דומה לשפופרות ווקום ממכשירי רדיו ומגברים ישנים?
- סינטילטור
- גלאי מהיר תגובה

וכומבן הסבר לשימושי המכשיר מעבר לזיהוי איזוטופים שכנראה פחות שימושי למבקר יום יומי בפורום :)

[RadioHobby]

איזי תודה על התגובה :)

אז מכפילור זה שפופשרת ווקום . היא מאיצה את האלקטרונים אשר מופיעים על הקתודה בעקבות פוטונים של אור. יחד עם הגברת מהירות, מתאספים אלקטרונים נוספים בכל מדרגה של ההאצה. נגיד היה אלקטרון בודד בסולם למטה, ובסוף ההאצה יוצא 100000 אלקטרונים באנודה שכבר אפשרי לקרוא להם זרם חשמלי ולמדוד בעזרת מעגל אלקטרוני. כדי להאיץ אלקטרונים מפזרים פוטנציאל גבוה עולה (או יורד) על כל שלבי השפופרת. בדרך כלל 700-1200 וולט שגם חייב להיות יציב מאוד וללא רעשים.
https://en.wikipedia.org/wiki/Photomultiplier_tube

סינטילטור זה גביש מיוחד שפולט אור זעיר באורך גל שהמכפילור רגיש עליו, למשל 420 ננו מטר. סינטילטור פולט אור רק כאשר קרינת גמא עוברת דרכו וגם בפרופורציה כמעט ליניארית יחסית לאנרגיה של קרינת גמא.
יש הרבה סוגים של חומר הגבישים, אני משתמש ביחסית זמין ויחסית זול
https://www.crystals.saint-gobain.com/sites/imdf.crystals.com/files/documents/sodium-iodide-material-data-sheet.pdf

גלאי מהיר תגובה- בגלל יכולת מיידית של המכשיר לגלות מקורי קרינה. למשל לשפופרת גייגר מולר דרוש זמן של דקות כדי לספק סטטיסטיקה של אירועים מספיקה כדי מונה יגלה עלייה בקריאות. לעומת זאת מכשירים מבוססים על סינטילציה מגיבים בעשרות או מאות פולסים במיידי, ואחרי שנייה אפשר כבר בוודאות לדעת כי ישנה עלייה בקרינה.

[RadioHobby]

יש המון שימושים במכשירים מסוג זה. חוץ ממה שעושים פיזיקאים ומדעים, השימוש הנפוץ ביותר זה בדיקת מזון במעבדה. למשל דגים, פטריות ופירות יער נוטים לצבור חומרים מהסביבה שהם גודלים בה. גם חומרי גלם לבנייה אמורים בדרך כלל לעבור בדיקות כאלו כי כדור הארץ מכיל אחוז מסויים של אורניום. יש מה שנקרה רמה טבעית נורמלית, שמעבדה מוסמכת יכולה לבדוק. יש גם שימושים ברפואה, כמו CT SPECT או PET

[ZvikaF]

יפה מאוד :)

[RadioHobby]

המשך של הפרויקט, הפעם עם גלאי מבוסס על: MICROFC-60035 + CsI(Tl) 6x6x30mm
כולל חיישן טמפרטורה על הגלאי ומעגל שמפצה את השינויים בטמפרטורת הסביבה. מצרף כמה תמונות.
149889
149890
149891
149892
149893

[איזי]

החברה שצילמו את צ'רנוביל מחפשים אותך :)

[RadioHobby]

הקרינה שהיית אז בצ'רנוביל על יד הכור חזקה מדי למכשיר הזה, היה מגיע לרוויה או מתקלקל. אולי מרחוק.

[רן ענבר]

149891



אני מבין שהעיגול הקטן הזה הוא מקור קורן
באיזה חומר מדובר?
מה עוצמתו?
באיזה יחידות מודד המכשיר?

תודה

רן ענבר

[RadioHobby]

אני מבין שהעיגול הקטן הזה הוא מקור קורן
באיזה חומר מדובר?
מה עוצמתו?
באיזה יחידות מודד המכשיר?

תודה

רן ענבר

רן, זה מקור קרינה זעיר לצורך בדיקה וכיול
יש כמה סוגים, בתמונה הזאת מדובר בבאריום-133 שמיוצר בספטמבר 2003 עם אקטיביות התחלתית 1uCi
זמן מחצית חיים של Ba-133 זה 10.5 שנים, לכן הים המקור הזה ירד ל 0.35uCi

https://www.spectrumtechniques.com/products/sources

המכשיר מודד פולסים לשנייה, עושה קצת סטטיסטיקה לראות האם יש קפיצה מעל רמה טביעית כדי להפעיל את ALERT
את הכיול למדידת סיברט לשעה עשיתי בהשווה לקריאות של מכשיר מקצועי אחר שהיה מכוייל, אבל זה לא שיטה הנכונה באמת.

[רן ענבר]

תנסה ללכת לסביבת צריפין ליד החר"פ...
יש שם חיילים קורנים אחרי מיפוי עצמות.

רן ענבר

[RadioHobby]

תנסה ללכת לסביבת צריפין ליד החר"פ...
יש שם חיילים קורנים אחרי מיפוי עצמות.

רן ענבר

בכל בית חולים שיש מחלקה לרפואה רגעינית אפשר לפגוש מטופלים שמקרינים די חזק. אומנם החומרים האלו מתפרקים בתוך שעות ספורות. גם אני פעם עברתי בדיקה מסוג הזה.
כאן בתמונה הייתי על יד מישהוא אחרי CT PET
רואים את 511 keV ומהירות הקריאות של כמה אלפים פולסים לשנייה (תלוי במרחק כמובן)
149895
149896

[רן ענבר]

יפה...
יש כל כך הרבה מקורות קורנים סביבנו שאולי יותר טוב לא לדעת שהם קיימים...

רן ענבר

[RadioHobby]

יפה...
יש כל כך הרבה מקורות קורנים סביבנו שאולי יותר טוב לא לדעת שהם קיימים...

רן ענבר

בדרך כלל מתייחסים לכמות קרינה שנתית, אבל גם כאשר עושים טיפולים של רפואה רגעינית כמה פעמים בשנה ועושים כל מיני צילוי CT ורנטגן עדייו לא מגיעים לסף שנחשב מסוכן

[RadioHobby]

מה שכן מסוכן, זה לאכול מזון שצבר איזוטופים ארוכי חיים, כמו Cs-137 Sr-90
למשל דגים או פטריות יער או ירקות שגידלו אותם בקרקע מזוהמת, כי ברגע שחלקיקים אלו נכנסים לגוף הם יוצרים קשרים ומקרינים נקודתי וחזק
Cs-137 במקום K בשרירים
Sr-90 במקום Ca בעצמות

[רן ענבר]

מה שנכון, נכון...
אתה משתמש במכשיר לסרוק מוצרי מזון לפני אכילתם?

רן ענבר

[RadioHobby]

מה שנכון, נכון...
אתה משתמש במכשיר לסרוק מוצרי מזון לפני אכילתם?

רן ענבר

באופן קבוע ממש לא! אי לי פוביה.
אבל בדקתי כמה מוצרים שהיה לי חשד לגביהם ונמצא הכל תקין (מדובר בפטריות יער ואוכמניות מיובאים מאזור אוקראינה) לדעתי יצא תקין כי היום רוב המוצרים אלו מגדלים בחממות ולא אוספים ביער כמו שהיה נהוג פעם.

[ZvikaF]

:)

[RadioHobby]

חיישן מיני-גייגר, יש לו ביציאה אות שאפשר לחבר ישירות לארדויאנו או מיקרו אחר
ממיר מתח 400 וולט, עד ל 0.016 וואט ל-10 מגה אום עומס
149905
149906