İçindekiler:

Taşınabilir Radyasyon Dedektörü: 10 Adım (Resimli)
Taşınabilir Radyasyon Dedektörü: 10 Adım (Resimli)

Video: Taşınabilir Radyasyon Dedektörü: 10 Adım (Resimli)

Video: Taşınabilir Radyasyon Dedektörü: 10 Adım (Resimli)
Video: Ay’a Çıkan İlk İnsanın Yıllardır Sakladığı Sır Ortaya Çıktı! 2024, Kasım
Anonim
Image
Image
Taşınabilir Radyasyon Dedektörü
Taşınabilir Radyasyon Dedektörü
Taşınabilir Radyasyon Dedektörü
Taşınabilir Radyasyon Dedektörü

Bu, radyoaktif kaynaklardan gelen düşük enerjili gama ışınlarını doğru bir şekilde ölçmek için 5keV-10MeV algılama aralığına uygun kendi taşınabilir Silikon foto-diyot Radyasyon Dedektörünüzü tasarlamak, inşa etmek ve test etmek için bir eğitimdir! Radyoaktif bir zombi olmak istemiyorsanız dikkat edin: Yüksek radyasyon kaynaklarının çevresinde olmak güvenli değildir ve bu cihaz, potansiyel olarak zararlı radyasyonu tespit etmenin güvenilir bir yolu olarak KULLANILMAMALIDIR.

Dedektörün yapımına geçmeden önce biraz arka plan bilimi ile başlayalım. Yukarıda Veritasium'dan radyasyonun ne olduğunu ve nereden geldiğini açıklayan harika bir video var.

Adım 1: İlk olarak, Çok Fazla Fizik

İlk olarak, Çok Fizik
İlk olarak, Çok Fizik

(Şekil açıklaması: İyonlaştırıcı radyasyon, içsel bölgede bir şarj darbesi ile sonuçlanan elektron-delik çiftleri oluşturur.)

Kıvılcım odaları, Geiger ve Foto-çoğaltıcı tüp dedektörleri… tüm bu dedektör türleri ya zahmetlidir, pahalıdır ya da çalışması için yüksek voltaj kullanır. https://www.sparkfun.com/products/retired/11345 ve https://www.adafruit.com/product /483 gibi birkaç üretici dostu Geiger tüp türü vardır. Radyasyonu tespit etmeye yönelik diğer yöntemler, katı hal dedektörleridir (örneğin Germanyum dedektörleri). Ancak, bunların üretilmesi pahalıdır ve özel ekipman gerektirir (sıvı nitrojen soğutmayı düşünün!). Aksine, katı hal dedektörleri çok uygun maliyetlidir. Yaygın olarak kullanılırlar ve yüksek enerjili parçacık fiziği, tıbbi fizik ve astrofizikte önemli bir rol oynarlar.

Burada, radyoaktif kaynaklardan gelen düşük enerjili gama ışınlarını doğru bir şekilde ölçebilen ve tespit edebilen portatif bir katı hal radyasyon dedektörü inşa ediyoruz. Cihaz, bir şarj ön yükselticisine, bir farklılaştırıcı yükselticiye, bir ayırıcıya ve bir karşılaştırıcıya çıkış veren bir dizi ters öngerilimli geniş yüzey alanlı silikon PiN diyottan oluşur. Tüm ardışık aşamaların çıktısı, analiz için dijital sinyallere dönüştürülür. Silikon parçacık detektörleri, PiN diyotları, ters polarlama ve diğer ilgili parametrelerin ilkelerini tanımlayarak başlayacağız. Ardından, yürütülen farklı araştırmaları ve yapılan seçimleri açıklayacağız. Sonunda, son prototipi ve testi tanıtacağız.

Katı Hal Dedektörleri

Birçok radyasyon algılama uygulamasında, bir katı algılama ortamının kullanılması önemli bir avantajdır (alternatif olarak yarı iletken diyot dedektörleri veya katı hal dedektörleri olarak adlandırılır). Silikon diyotlar, özellikle ağır yüklü parçacıklar söz konusu olduğunda, çok sayıda uygulama için tercih edilen dedektörlerdir. Enerji ölçümü gerekli değilse, silikon diyot dedektörlerinin mükemmel zamanlama özellikleri, yüklü parçacıkların doğru bir şekilde sayılmasına ve izlenmesine izin verir.

Yüksek enerjili elektronların veya gama ışınlarının ölçümü için dedektör boyutları alternatiflerinden çok daha küçük tutulabilir. Radyasyon detektörleri olarak yarı iletken malzemelerin kullanımı ayrıca belirli bir gelen radyasyon olayı için daha fazla sayıda taşıyıcı ve dolayısıyla diğer dedektör tipleriyle mümkün olandan daha düşük bir enerji çözünürlüğü istatistiksel limiti ile sonuçlanır. Sonuç olarak, bugün elde edilebilecek en iyi enerji çözünürlüğü, bu tür dedektörlerin kullanımıyla gerçekleştirilmektedir.

Temel bilgi taşıyıcıları, yüklü parçacığın dedektör boyunca aldığı yol boyunca oluşturulan elektron-boşluk çiftleridir (yukarıdaki şekle bakın). Sensörün elektrotlarında yük olarak ölçülen bu elektron-boşluk çiftleri toplanarak algılama sinyali oluşturulur ve amplifikasyon ve ayrım aşamalarına geçilir. Katı hal dedektörlerinin ilave istenen özellikleri, kompakt boyut, nispeten hızlı zamanlama özellikleri ve etkili kalınlıktır (*). Herhangi bir dedektörde olduğu gibi, küçük boyutların sınırlandırılması ve bu cihazların radyasyonun neden olduğu hasardan dolayı performans düşüşüne maruz kalmalarının nispeten olasılığı da dahil olmak üzere dezavantajlar vardır.

(*: İnce sensörler çoklu saçılmaları en aza indirirken, daha kalın sensörler bir parçacık alt tabakayı geçtiğinde daha fazla yük oluşturur.)

P−i−N diyotları:

Her radyasyon dedektörü türü, radyasyonla etkileşimden sonra karakteristik bir çıktı üretir. Parçacıkların madde ile etkileşimleri üç etki ile ayırt edilir:

  1. foto-elektrik etkisi
  2. Compton saçılması
  3. Çift üretim.

Düzlemsel bir silikon dedektörün temel prensibi, parçacıkların bu üç fenomen aracılığıyla etkileşime girdiği bir PN bağlantısının kullanılmasıdır. En basit düzlemsel silikon sensör, P katkılı bir alt tabakadan ve bir tarafta bir N-implanttan oluşur. Elektron deliği çiftleri, bir parçacık yörüngesi boyunca oluşturulur. PN bağlantısı alanında, tükenme bölgesi adı verilen ücretsiz taşıyıcılar bölgesi vardır. Bu bölgede oluşan elektron-boşluk çiftleri, çevreleyen bir elektrik alanı ile ayrılır. Bu nedenle, yük taşıyıcılar silikon malzemenin N veya P tarafında ölçülebilir. PN bağlantı diyotuna bir ters önyargı voltajı uygulayarak, tükenen bölge büyür ve tüm sensör alt tabakasını kaplayabilir. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: Pin Bağlantısı Wikipedia Makalesi.

Bir PiN diyotu, P ve N bölgelerinden gelen yük taşıyıcıları ile dolup P ve N bağlantıları arasında bir içsel i bölgesine sahiptir. Bu geniş içsel bölge aynı zamanda diyotun ters kutuplandığında düşük kapasitansa sahip olduğu anlamına gelir. Bir PiN diyotunda, tükenme bölgesi neredeyse tamamen içsel bölge içinde bulunur. Bu tükenme bölgesi, normal bir PN diyotundan çok daha büyüktür. Bu, gelen bir foton tarafından elektron deliği çiftlerinin oluşturulabileceği hacmi arttırır. Yarı iletken malzemeye bir elektrik alanı uygulanırsa, hem elektronlar hem de delikler göç eder. PiN diyotu, tüm i-katmanının serbest taşıyıcılardan yoksun kalması için ters kutuplanmıştır. Bu ters önyargı, i katmanı boyunca bir elektrik alanı oluşturur, böylece elektronlar P katmanına ve delikler N katmanına (*4) süpürülür.

Bir radyasyon darbesine yanıt olarak taşıyıcıların akışı, ölçülen akım darbesini oluşturur. Bu akımı en üst düzeye çıkarmak için i-bölgesi mümkün olduğunca büyük olmalıdır. Bağlantının özellikleri, ters yönde bastırıldığında çok az akım iletecek şekildedir. Bağlantının P tarafı, N tarafına göre negatif olur ve bağlantının bir tarafından diğerine doğal potansiyel farkı artar. Bu koşullar altında, bağlantı boyunca çekilen azınlık taşıyıcılarıdır ve konsantrasyonları nispeten düşük olduğundan diyot boyunca ters akım oldukça küçüktür. Bağlantıya ters bir önyargı uygulandığında, uygulanan voltajın neredeyse tamamı tükenme bölgesi boyunca görünür, çünkü direnci normal N veya P tipi malzemeden çok daha yüksektir. Gerçekten de, ters önyargı, bağlantı boyunca potansiyel farkı vurgular. Tükenme bölgesinin kalınlığı da artar ve radyasyonla üretilen yük taşıyıcıların toplandığı hacmi genişletir. Elektrik alanı yeterince yüksek olduğunda, yük toplama tamamlanır ve dedektör ön geriliminde daha fazla artışla darbe yüksekliği artık değişmez.

(*1: Bir atomun bağlı durumundaki elektronlar, gelen parçacıkların enerjisi bağlanma enerjisinden daha yüksek olduğunda fotonlar tarafından nakavt edilir.; *2: Bir parçacığın serbest veya gevşek bağlı bir elektrondan saçılmasını içeren etkileşim, ve enerjinin bir kısmının elektrona aktarılması; *3: Temel bir parçacığın ve onun anti parçacığının üretimi; *4: Elektronlar elektrik alan vektörüne zıt yönde çekilirken delikler aynı yönde hareket eder elektrik alanı olarak yön.)

2. Adım: Keşif

Image
Image
keşif
keşif
keşif
keşif

Bu, inşa ettiğimiz, hatalarını ayıkladığımız ve test ettiğimiz "dedektörün" prototip versiyonudur. "CCD" tarzı bir radyasyon sensörüne sahip olmak için birden fazla sensörden oluşan bir matristir. Daha önce belirtildiği gibi, tüm silikon yarı iletkenler radyasyona duyarlıdır. Ne kadar hassas olduğuna ve kullanılan sensörlere bağlı olarak, çarpmaya neden olan parçacığın enerji seviyesi hakkında da kabaca bir fikir edinilebilir.

Halihazırda algılamaya yönelik, ters polarma yapıldığında (ve onu görünür ışıktan koruduğunda), küçük sinyalleri yükselterek ve çıkış verilerini bir mikro denetleyici ile okuyarak Beta ve Gama radyasyonundan isabetleri kaydedebilen korumasız diyotlar kullandık. Bununla birlikte, alfa radyasyonu nadiren tespit edilebilir çünkü ince kumaşa veya polimer kalkanına bile nüfuz edemez. Ekli, farklı radyasyon türlerini (Alfa, Beta ve Gama) açıklayan Veritasium'dan harika bir video.

İlk tasarım yinelemelerinde farklı bir sensör kullanıldı (bir BPW-34 fotodiyot; google'da gezerseniz ünlü bir sensör). Hatta bu mükemmel olan gibi radyasyonu tespit etmek amacıyla kullanan birkaç ilgili Eğitilebilir Dosya bile var: https://www.instructables.com/id/Pocket-Photodiode-Geiger-Counter/. Bununla birlikte, bazı hataları olduğu ve en iyi şekilde çalışmadığı için, Maker'ların kusurlarla dolu bir dedektör oluşturmasını önlemek için bu prototipin ayrıntılarını bu Eğitilebilir Dosyalardan çıkarmaya karar verdik. Bununla birlikte, birisinin ilgilenmesi durumunda tasarım dosyalarını ve şematik ekledik.

Adım 3: Tasarım

Dizayn
Dizayn
Dizayn
Dizayn
Dizayn
Dizayn
Dizayn
Dizayn

(Görüntü açıklamaları: (1) dedektör blok şeması: sinyal oluşturmadan veri toplamaya., (2) X100-7 fotodiyotun özellikleri: 100mm^2 aktif alan, 0.9mm tükenmiş bölge, ışık engelleme kaplaması, düşük karanlık akım… Absorpsiyon olasılığı grafiğinde gösterildiği gibi, PiN diyotları gama ışını enerjisini kolayca emer, (3) Tasarım konseptini onaylayan ve ilk bileşen değerlerinin seçilmesine yardımcı olan üreticinin uygulama notu.

Daha büyük bir alan sensörüne karar verdik, yani First Sensor'den X100−7. Test amaçları ve modülerlik için, birbiri üzerine yığılmış üç farklı bölüm tasarladık: Sensörler ve amplifikasyon (düşük gürültülü şarj amplifikatörü + darbe şekillendirme amplifikatörü), Ayırıcılar ve karşılaştırıcı, DC/DC regülasyonu ve DAQ (veri toplama için Arduino). Her aşama, bir sonraki adımda göreceğiniz gibi ayrı ayrı toplandı, doğrulandı ve test edildi.

Yarı iletken dedektörlerin ana avantajı, hem enerjiden hem de gelen radyasyon türünden bağımsız olarak küçük iyonlaşma enerjisidir (E). Bu basitleştirme, parçacığın detektörün aktif hacmi içinde tamamen durması koşuluyla, gelen radyasyon enerjisi açısından bir dizi elektron deliği çiftinin hesaba katılmasına izin verir. 23C'deki (*) silikon için E~3.6eV'ye sahibiz. Tüm enerjinin depolandığını varsayarsak ve iyonlaşma enerjisini kullanarak belirli bir kaynak tarafından üretilen elektron sayısını hesaplayabiliriz. Örneğin, bir Americium-241 kaynağından gelen 60keVgama ışını, 0,045 fC/keV'lik bir depolanmış yük ile sonuçlanacaktır. Diyot spesifikasyonlarının spesifikasyonlarında gösterildiği gibi, yaklaşık ~15V'luk bir polarlama voltajının üzerinde, tükenme bölgesi sabit olarak tahmin edilebilir. Bu, öngerilim voltajımız için hedef aralığı 12−15V olarak ayarlar. (*: E sıcaklık azaldıkça artar.)

Dedektörün farklı modüllerinin işlevselliği, bileşenleri ve ilgili hesaplamalar. Dedektörü değerlendirirken hassasiyet (*1) çok önemliydi. Son derece hassas bir yük ön yükselticisi gereklidir çünkü gelen bir gama ışını yarı iletken tükenme bölgesinde sadece birkaç bin elektron üretebilir. Küçük bir akım darbesini yükselttiğimiz için, bileşen seçimine, dikkatli korumaya ve devre kartı düzenine özellikle dikkat edilmelidir.

(*1: Farklı bir sinyal üretmek için dedektörde depolanacak minimum enerji ve sinyal-gürültü oranı.)

Bileşen değerlerini doğru bir şekilde seçmek için önce gereksinimleri, istenen özellikleri ve kısıtlamaları özetliyorum:

Sensörler:

  • Büyük olası algılama aralığı, 1keV-1MeV
  • Gürültüyü en aza indirmek için düşük kapasitans, 20pF-50pF
  • Ters önyargı altında ihmal edilebilir kaçak akım.

Amplifikasyon ve Ayrımcılık:

  • Şarja duyarlı ön amplifikatörler
  • Darbe şekillendirme için farklılaştırıcı
  • Ayarlanan eşiğin üzerindeyken sinyal darbesi için karşılaştırıcı
  • Eşik aralığı içindeyken gürültü çıkışı için karşılaştırıcı
  • Kanal tesadüfleri için karşılaştırıcı
  • Olay filtreleme için genel eşik.

Dijital ve mikro denetleyici:

  • Hızlı analogdan dijitale dönüştürücüler
  • İşleme ve kullanıcı arayüzü için çıktı verileri.

Güç ve filtreleme:

  • Tüm aşamalar için voltaj regülatörleri
  • Önyargı gücünü oluşturmak için Yüksek Voltaj kaynağı
  • Tüm güç dağıtımının uygun şekilde filtrelenmesi.

Aşağıdaki bileşenleri seçtim:

  • DC Boost Dönüştürücü: LM 2733
  • Şarj Amplifikatörleri: AD743
  • Diğer Op-Amp'ler: LM393 ve LM741
  • DAQ/Okuma: Arduino Nano.

Uygulanan ek özellikler şunları içerir:

  • Çalışma hızı: > 250 kHz (84 kanal), 50 kHz (tesadüf)
  • Çözünürlük: 10bit ADC
  • Örnekleme hızı: 5kHz (8 kanal)
  • Voltajlar: 5V Arduino, 9V op-amp, ~12V Önyargı.

Yukarıdaki bileşenlerin genel düzeni ve sırası, blok diyagram şeklinde gösterilmiştir. Hesaplamaları test aşamasında kullanılan bileşen değerleri ile yaptık (üçüncü resme bakınız). (*: Bazı bileşen değerleri başlangıçta planlananla veya şu anda yürürlükte olanlarla aynı değildir; yine de bu hesaplamalar bir kılavuz çerçeve sağlar.)

Adım 4: Devreler

Devreler
Devreler
Devreler
Devreler
Devreler
Devreler
Devreler
Devreler

(Şekil açıklamaları: (1) Diyot temelli ve her aşamaya referans sağlayan voltaj bölücüler dahil olmak üzere tek bir kanalın 1-3 aşamalarının genel şeması, Devre alt bölümleri.)

Şimdi dört kanaldan birinin algılama sinyalinin oluşturulmasından dijital edinimine kadar olan "akışını" açıklayalım.

Aşama 1

İlgilenilen tek sinyal fotodiyotlardan kaynaklanır. Bu sensörler ters taraflıdır. Önyargılı besleme, 1Hz'den daha büyük istenmeyen gürültüleri ortadan kaldırmak için düşük geçişli bir filtreden geçen kararlı bir 12V'dir. Tükenme bölgesinin iyonlaşması üzerine, diyotun pinlerinde bir şarj darbesi oluşturulur. Bu sinyal, ilk amplifikasyon aşamamız tarafından alınır: şarj yükseltici. Herhangi bir işlemsel yükselteç ile bir yük yükseltici yapılabilir, ancak düşük gürültü özelliği çok önemlidir.

2. aşama

Bu aşamanın amacı, evirici girişte tespit edilen şarj darbesini op-amp çıkışında bir DC voltajına dönüştürmektir. Evirmeyen giriş filtrelenir ve bilinen ve seçilen bir seviyede bir voltaj bölücüye ayarlanır. Bu ilk aşamanın ayarlanması zordur, ancak çok sayıda testten sonra 2[pF] geri besleme kapasitörü ve 44[MOhm] geri besleme direncine karar verdik ve 2[pF] × 44[MOhm] darbe ile sonuçlandı. = 88[μs]. Bir farklılaştırıcı gibi davranan bir ters çeviren aktif bant geçiren filtre yükselticisi, yük yükselticisini takip eder. Bu aşama, önceki aşamadan gelen dönüştürücü DC seviyesini filtreler ve 100 kazançlı bir darbeye dönüştürür. Ham dedektör sinyali bu aşamanın çıkışında incelenir.

Sahne 3

Sırada sinyal ve gürültü kanalları var. Bu iki çıkış doğrudan DAQ'ya ve ikinci analog PCB'ye gider. Her ikisi de op-amp karşılaştırıcıları olarak işlev görür. İkisi arasındaki tek fark, gürültü kanalının ters çevirmeyen girişinde sinyal kanalından daha düşük bir voltaja sahip olmasıdır ve sinyal kanalı ayrıca ikinci yükseltme aşamasından beklenen çıkış darbesinin üzerindeki frekansları çıkarmak için filtrelenir. Bir LM741 op-amp'i, sinyal kanalını ayırt etmek için değişken bir eşiğe karşı bir karşılaştırıcı görevi görür ve dedektörün yalnızca ADC/MCU'ya seçilmiş olayları göndermesini sağlar. Tersine çevrilmeyen girişteki değişken bir direnç, tetikleme seviyesini ayarlar. Bu aşamada (tesadüf sayacı), her kanaldan gelen sinyaller, bir toplama devresi görevi gören bir op-amp'e beslenir. İki aktif kanalla çakışan sabit bir eşik ayarlanır. İki veya daha fazla fotodiyot aynı anda bir vuruş kaydederse op-amp çıkışları yüksek olur.

Not: Önyargı gücünün DC/DC yükseltici dönüştürücüsünü amplifikasyon PCB'sindeki şarja duyarlı op-amp'lerin yanına koyarak çok önemli bir hata yaptık. Belki bunu daha sonraki bir sürümde düzeltiriz.

Adım 5: Montaj

Meclis
Meclis
Meclis
Meclis
Meclis
Meclis
Meclis
Meclis

Lehimleme, bolca lehimleme… Son dedektör için seçilen sensör sadece bir SMT ayak izi bileşeni olarak mevcut olduğundan, PCB'leri (2 katman) tasarlamak zorunda kaldık. Bu nedenle, ilgili tüm devreler, devre tahtası yerine PCB kartlarına da taşındı. Gürültü girişimlerini önlemek için tüm analog bileşenler iki ayrı PCB'ye ve dijital bileşenler bir diğerine yerleştirildi. Bunlar şimdiye kadar yaptığımız ilk PCB'lerdi, bu yüzden Eagle'daki yerleşim için biraz yardım almamız gerekti. En önemli PCB, sensörlerin ve amplifikasyonunkidir. Test noktalarındaki çıkışları izleyen bir osiloskop ile dedektör yalnızca bu kartla çalışabilir (DAQ baypası). Hatalarımı buldum ve düzelttim; bunlar, düşük gürültülü op-amp'lerimizin kablosuz olarak dinlenmesine neden olan yanlış bileşen ayak izleri ve alternatiflerle değiştirilen kullanım ömrü sonu bileşenleri içeriyordu. Ek olarak, çınlama salınımlarını bastırmak için tasarıma iki filtre eklendi.

6. Adım: Muhafaza

Kuşatma
Kuşatma

3D baskılı kasanın, kurşun levhanın ve köpüğün amacı: montaj amaçları, termal izolasyon, bir gürültü kalkanı sağlamak ve ortam ışığını engellemek ve açıkçası elektroniği korumaktır. 3D baskı STL dosyaları eklenmiştir.

Adım 7: Arduino Okuması

Arduino Okuması
Arduino Okuması
Arduino Okuma
Arduino Okuma
Arduino Okuma
Arduino Okuma
Arduino Okuma
Arduino Okuma

Dedektörün okuma (ADC/DAQ) kısmı bir Arduino Mini'den (kod ekli) oluşur. Bu mikro denetleyici, dört dedektörün çıkışlarını ve sonrakine besleme gücünü (izleme güç kalitesi) izler, ardından daha fazla analiz veya kayıt için tüm verileri seri çıkışa (USB) gönderir.

Gelen tüm verileri çizmek için bir İşleme masaüstü uygulaması geliştirildi (ekli).

Adım 8: Test Etme

Test yapmak
Test yapmak
Test yapmak
Test yapmak
Test yapmak
Test yapmak

(Şekil açıklamaları: (1) 60Co kaynağının (t ~ 760ms) sinyal-gürültü oranı ~3:1., (2) ~2 MeV. enerji kaynağı tarafından bırakılan yüke eşdeğer enjeksiyon, (3) 60Co kaynağı (~ 1.2 MeV) tarafından yatırılan yüke eşdeğer enjeksiyon.

Yük enjeksiyonu, sensör pedinde bir kapasitöre (1pF) bağlı bir puls üreteci ile yapıldı ve 50Ohm'luk bir dirençle toprağa sonlandırıldı. Bu prosedürler devrelerimi test etmemi, bileşen değerlerine ince ayar yapmamı ve aktif bir kaynağa maruz kaldığında fotodiyotların tepkilerini simüle etmemi sağladı. İki aktif foto diyotun önüne hem Americium-241 (60 KeV) hem de Iron-55 (5.9 KeV) kaynağı yerleştirdik ve hiçbir kanal belirgin bir sinyal görmedi. Darbe enjeksiyonları ile doğruladık ve bu kaynaklardan gelen darbelerin gürültü seviyeleri nedeniyle gözlemlenebilir eşiğin altında olduğu sonucuna vardık. Ancak yine de 60Co (1.33 MeV) kaynağından gelen isabetleri görebildik. Testler sırasında ana sınırlayıcı faktör, önemli gürültü idi. Birçok gürültü kaynağı vardı ve bunları neyin ürettiğine dair çok az açıklama vardı. En önemli ve zararlı kaynaklardan birinin, ilk amplifikasyon aşamasından önce gürültünün varlığı olduğunu bulduk. Büyük kazanç nedeniyle bu gürültü neredeyse yüz kat arttı! Belki yanlış güç filtreleme ve yükseltici aşamalarının geri besleme döngülerine yeniden enjekte edilen Johnson gürültüsü de katkıda bulunmuştur (bu, düşük sinyal-gürültü oranını açıklar). Gürültünün önyargıya olan bağımlılığını araştırmadık, ancak bunu gelecekte daha fazla inceleyebiliriz.

9. Adım: Büyük Resim

Image
Image
Arduino Yarışması 2017
Arduino Yarışması 2017

Veritasium'dan dünyadaki en radyoaktif yerler hakkındaki videoyu izleyin!

Buraya kadar yaptıysanız ve adımları takip ettiyseniz, tebrikler! LHC gibi gerçek dünya uygulamaları için bir aparat yaptınız! Belki bir kariyer değişikliği düşünmeli ve nükleer fizik alanına girmelisiniz:) Daha teknik terimlerle, olayları lokalize etmek ve ayırt etmek için bir foto-diyot matrisinden ve ilgili devrelerden oluşan bir katı hal radyasyon dedektörü yaptınız. Dedektör, küçük şarj darbelerini gözlemlenebilir voltajlara dönüştüren ve ardından bunları ayırt eden ve karşılaştıran çoklu amplifikasyon aşamalarından oluşur. Kanallar arasındaki bir karşılaştırıcı, algılanan olayların uzamsal dağılımı hakkında da bilgi sağlar. Ayrıca, veri toplama ve analiz için bir Arduino mikro denetleyicisinin ve temel yazılımın kullanımını da dahil ettiniz.

Adım 10: Referanslar

Ekli harika PDF'lere ek olarak, ilgili bazı bilgilendirici kaynakları burada bulabilirsiniz:

- F. A. Smith, Uygulamalı Radyasyon Fiziğinde Bir Primer, World Scientific, River Edge, NJ, 2000.

- İlk Sensör, İlk Sensör PIN PD Veri Sayfası Parça Açıklama X100-7 SMD, Web. mouser.com/catalog/specsheets/x100-7-smd-501401-prelim.pdf

- Horowitz, Paul ve Hill, Winfield, Elektronik Sanatı. Cambridge Üniversitesi Yayınları, 1989.

- C. Thiel, Yarı İletken Radyasyon Dedektörlerine Giriş, Web. fizik.montana.edu/students/thiel/docs/detector.pdf

- Lyndon Evans, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı: Teknoloji Harikası, Ed. EPFL Press, 2009.

Önerilen: