Kernstrahlungs-Spektrometer

Video: https://youtu.be/zu8zVNLvzaQ

Die PIN-Fotodiode BPX61 eignet sich nicht nur für Kernstrahlungszähler sondern auch für ein Strahlungs-Spektrometer zur Anzeige von Alpha-, Gamma- und Betastrahlung. Die Energie jedes einzelnen Teilchens wird dabei gemessen und in ein Diagramm geplottet. Das Pingpong-Spiel mit seinem ATmega8-Controller und insgesamt 120 LEDs eignet sich zur Auswertung und Anzeige der Sensorsignale. Das Bild oben zeigt das Spektrometer in Aktion. Auf dem Bildschirm sieht man Gamma- und Beta-Signale einer Armbanduhr. Alpha-Signale erzeugen größere Signale weiter rechts auf dem Schirm. Sie wurden aber in diesem Fall durch das Uhrenglas abgeschirmt.

Der Sensorverstärker verwendet einen CMOS-OPV TLC272. Die Verstärkung ist so groß eingestellt, dass Alpha-Signale bis zu 2 V am Ausgang erreichen und Gamma-Signale bis über 0,2 V.

Zum Vergleich hier eine Leerlauf-Messung der Hintergrundstrahlung. 

Man muss übrigens bei der Messung schwacher Aktivitäten gut aufpassen, dass man die Messeinrichtung nicht mit stärkeren Proben kontaminiert. Ein Stückchen Pechblende kann z.B. Isotope mit geringer Halbwertszeit in der Messkammer hinterlassen, die erst mal eine folgende Messung verfälschen können. Zwischendurch solte man daher zur Sicherheit ab und zu eine Leerlaufmesung durchführen. 

'Pingpong-Platine
'Kernstrahlungs-Spektrometer
'V0.2: AD-Prescaler = 16, besserre Auflösung

$crystal = 8000000
$regfile = "m8def.dat"
$hwstack = 64
$swstack = 64
$framesize = 64

Dim Leds(12) As Word
Dim X As Byte
Dim Y As Byte
Dim N As Word
Dim D As Word
Dim M As Word
Dim E(12) As Byte

Declare Sub Standby
Declare Sub Test
Declare Sub Initialisierung

Declare Sub Led1(byval X As Byte , Byval Y As Byte)
Declare Sub Led0(byval X As Byte , Byval Y As Byte)

Initialisierung
Config Adc = Single , Prescaler = 16 , Reference = Off
Start Adc

For X = 1 To 12
 Y = 1
 Led1 X , Y
 E(x) = 1
Next X

Waitms 500

 Do
 Do
 D = Getadc(7)
 Loop Until D > 10
 M = D
 Do
 D = Getadc(7)
 If D > M Then M = D
 Loop Until D < 10
 M = M / 10
 If M > 12 Then M = 12
 E(m) = E(m) + 1
 If E(m) > 10 Then E(m) = 10
 X = M
 Y = E(m)
 Led1 X , Y
 Loop
...

 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kanal

 1 0 1 0 0 0 Leerlaufmessung 10 min, 0,2 /min
 4 2 3 0 1 1 Kaliumchlorid 10 min 1,1 /min 
 2 4 0 1 0 0 Kaliumchlorid, dickes Papier 10min 0,7 /min
 4 3 2 1 0 2 Kaliumchlorid 10 min   1,2 /min