ተንቀሳቃሽ የጨረር መፈለጊያ 10 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:33

ከሬዲዮአክቲቭ ምንጮች የሚመጡ ዝቅተኛ የኃይል ጋማ ጨረሮችን በትክክል ለመለካት ለ 5keV-10MeV የመለኪያ ክልል ተስማሚ የሆነውን የእራስዎን ተንቀሳቃሽ የሲሊኮን ፎቶ-ዳዮድ ጨረር መፈለጊያ ለመንደፍ ፣ ለመገንባት እና ለመፈተሽ ይህ መማሪያ ነው! ሬዲዮ-ገባሪ ዞምቢ ለመሆን የማይፈልጉ ከሆነ ትኩረት ይስጡ-በከፍተኛ ጨረር ምንጮች ዙሪያ መሆን ደህንነቱ የተጠበቀ አይደለም ፣ እና ይህ መሣሪያ ሊጎዳ የሚችል ጨረር ለመለየት እንደ አስተማማኝ መንገድ ጥቅም ላይ መዋል የለበትም።

ወደ ግንባታው ከመግባታችን በፊት በመርማሪው ላይ በትንሽ የጀርባ ሳይንስ እንጀምር። ከላይ ጨረራ ምን እንደሆነ እና ከየት እንደመጣ የሚያብራራ ከቨርታሲየም አስደናቂ ቪዲዮ ነው።

ደረጃ 1 በመጀመሪያ ፣ ብዙ ፊዚክስ

(የምስል አፈ ታሪክ-የአዮኒዜሽን ጨረር በውስጠኛው ክልል ውስጥ የኤሌክትሮኒክስ ቀዳዳ ጥንዶችን ይፈጥራል።

ብልጭታ ክፍሎች ፣ የጊገር እና የፎቶ ማባዣ ቱቦ መመርመሪያዎች… እነዚህ ሁሉ የመመርመሪያ ዓይነቶች ከባድ ፣ ውድ ናቸው ወይም ለመሥራት ከፍተኛ-ቮልቴጅ ይጠቀማሉ። እንደ https://www.sparkfun.com/products/retired/11345 እና https://www.adafruit.com/product/483 ያሉ ለአምራች ተስማሚ የሆኑ የጊገር ቱቦ ዓይነቶች አሉ። ጨረሮችን ለመለየት ሌሎች ዘዴዎች ጠንካራ-ግዛት ጠቋሚዎች (ለምሳሌ የጀርማኒየም መመርመሪያዎች) ናቸው። ሆኖም ፣ እነዚህ ለማምረት ውድ እና ልዩ መሣሪያዎችን የሚጠይቁ (ፈሳሽ ናይትሮጅን ማቀዝቀዣን ያስቡ!) በተቃራኒው ፣ ጠንካራ-ግዛት መመርመሪያዎች በጣም ወጪ ቆጣቢ ናቸው። እነሱ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋሉ እና በከፍተኛ ኃይል ቅንጣት ፊዚክስ ፣ በሕክምና ፊዚክስ እና በአስትሮፊዚክስ ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ።

እዚህ ፣ ከሬዲዮአክቲቭ ምንጮች የሚመጡ ዝቅተኛ የኃይል ጋማ ጨረሮችን በትክክል የመለካት እና የመለየት ችሎታ ያለው ተንቀሳቃሽ ጠንካራ-ግዛት የጨረር መመርመሪያ እንገነባለን። መሣሪያው የተገላቢጦሽ ትልቅ የወለል ስፋት ሲሊኮን ፒኢን ዳዮዶች የያዘ ሲሆን ይህም ወደ ክፍያ ቅድመ-ማጉያ ፣ የልዩ ማጉያ ፣ አድሏዊ እና ንፅፅር ያመነጫል። የሁሉም ተከታታይ ደረጃዎች ውጤት ለትንተና ወደ ዲጂታል ምልክቶች ይለወጣል። የሲሊኮን ቅንጣትን መርማሪዎች ፣ የፒኤን ዳዮዶች ፣ የተገላቢጦሽ አድልዎ እና ሌሎች ተጓዳኝ መለኪያዎች መርሆዎችን በመግለጽ እንጀምራለን። ከዚያ የተከናወኑትን የተለያዩ ምርመራዎች እና የተደረጉትን ምርጫዎች እናብራራለን። በመጨረሻ ፣ የመጨረሻውን ናሙና እና ሙከራውን እናስተዋውቃለን።

የ SolidState መመርመሪያዎች

በብዙ የጨረር ማወቂያ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ፣ ጠንካራ የማወቂያ መሣሪያ መጠቀሙ ከፍተኛ ጠቀሜታ አለው (በአማራጭ ሴሚኮንዳክተር ዳዮደር መመርመሪያ ወይም ጠንካራ-ግዛት መመርመሪያዎች ይባላል)። የሲሊኮን ዳዮዶች ለብዙ ቁጥር አፕሊኬሽኖች የምርጫ መመርመሪያዎች ናቸው ፣ በተለይም ከባድ የተሞሉ ቅንጣቶች በሚሳተፉበት ጊዜ። የኃይል መለኪያው አስፈላጊ ካልሆነ ፣ እጅግ በጣም ጥሩው የሲሊኮን ዳዮድ መመርመሪያ ባህሪዎች ትክክለኛ ቆጠራ እና የተከፈለ ቅንጣቶችን መከታተል ይፈቅዳሉ።

ለከፍተኛ ኃይል ኤሌክትሮኖች ወይም ጋማ ጨረሮች ለመለካት ፣ የመመርመሪያ ልኬቶች ከአማራጮች በጣም ያነሱ ሊሆኑ ይችላሉ። ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶችን እንደ ጨረር መመርመሪያ መጠቀሙ እንዲሁ ለተወሰነ ክስተት የጨረር ክስተት ብዙ ተሸካሚዎችን ያስከትላል ፣ እና ስለሆነም ከሌሎች የመመርመሪያ አይነቶች ጋር ከሚቻለው በላይ የኃይል ጥራት ላይ ዝቅተኛ የስታቲስቲክስ ወሰን ያስከትላል። ስለሆነም ፣ ዛሬ ሊደረስበት የሚችለው እጅግ በጣም ጥሩው የኃይል መፍታት የሚከናወነው በእንደዚህ ያሉ መርማሪዎችን በመጠቀም ነው።

መሰረታዊ የመረጃ አጓጓriersች በኤሌክትሮኒክ ቀዳዳ ጥንድ (ኤለክትሮድ) ጥንዶች በመመርመሪያው በኩል (ከላይ ያለውን ስእል ይመልከቱ) በተፈጠረው መንገድ የተፈጠሩ ናቸው። በአነፍናፊው ኤሌክትሮዶች ላይ እንደ ክፍያዎች የሚለኩትን እነዚህን የኤሌክትሮኒክስ ቀዳዳ ጥንዶች በመሰብሰብ ፣ የማወቂያ ምልክቱ ተፈጥሯል ፣ እናም ወደ ማጉላት እና አድልዎ ደረጃዎች ይቀጥላል። ጠንካራ-ግዛት መመርመሪያዎች ተጨማሪ ተፈላጊ ባህሪዎች የታመቀ መጠን ፣ በአንፃራዊነት ፈጣን የጊዜ ባህሪዎች እና ውጤታማ ውፍረት (*) ናቸው። እንደማንኛውም ፈታሽ ፣ ለአነስተኛ መጠኖች መገደብ እና የእነዚህ መሣሪያዎች በአንፃራዊነት በጨረር ከሚያስከትለው ጉዳት የአፈጻጸም መጎሳቆልን ጨምሮ ድክመቶች አሉ።

*

P − i − N ዳዮዶች

እያንዳንዱ ዓይነት የጨረር መመርመሪያ ከጨረር ጋር ከተገናኘ በኋላ የባህሪያት ውጤት ያስገኛል። ከቁስ ጋር ቅንጣቶች መስተጋብር በሦስት ውጤቶች ተለይተዋል-

1. የፎቶ-ኤሌክትሪክ ውጤት
2. ኮምፕተን መበተን
3. ጥንድ-ምርት።

የፕላንክ ሲሊኮን መመርመሪያ መሰረታዊ መርህ ቅንጣቶች በእነዚህ ሶስት ክስተቶች በኩል የሚገናኙበት የፒኤን መስቀለኛ መንገድ አጠቃቀም ነው። በጣም ቀላሉ የፕላንክ ሲሊኮን ዳሳሽ የ P doped substrate እና N-implant ን በአንድ ወገን ያጠቃልላል። የኤሌክትሮኖ-ቀዳዳ ጥንዶች በጥራጥሬ አቅጣጫ ላይ ይፈጠራሉ። በፒኤን መስቀለኛ መንገድ አካባቢ የመዳከሚያ ዞን የሚባል ከክፍያ አጓጓriersች ነፃ የሆነ ክልል አለ። በዚህ ክልል ውስጥ የተፈጠሩት የኤሌክትሮኒክስ ቀዳዳ ጥንዶች በአከባቢው የኤሌክትሪክ መስክ ተለያይተዋል። ስለዚህ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች በሲሊኮን ቁሳቁስ በኤን ወይም በ P -side ሊለኩ ይችላሉ። ወደ PN መጋጠሚያ ዳዮድ የተገላቢጦሽ ቮልቴጅን በመተግበር ፣ የተዳከመው ዞን ያድጋል እና የተሟላ ዳሳሽ ንጣፉን ሊሸፍን ይችላል። ስለዚህ የበለጠ እዚህ ማንበብ ይችላሉ -የፒን መገጣጠሚያ ዊኪፔዲያ ጽሑፍ።

አንድ ፒኤን ዳዮድ በፒ እና ኤን መገናኛዎች መካከል ከፒ እና ከኤን ክልሎች የመጡ ተሸካሚዎች በጎርፍ ተጥለቅልቀዋል። ይህ ሰፊ ውስጣዊ ክልል ማለት ዲዲዮው በተገላቢጦሽ ጊዜ ዝቅተኛ አቅም አለው ማለት ነው። በፒኤን ዲዲዮ ውስጥ ፣ የመሟጠጥ ክልል ሙሉ በሙሉ ከውስጣዊው ክልል ውስጥ ይገኛል። ይህ የመሟጠጥ ክልል ከመደበኛ የፒኤን ዲዲዮ ጋር በጣም ትልቅ ነው። ይህ በኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶች በአጋጣሚ ፎቶን የሚመነጩበትን መጠን ይጨምራል። የኤሌክትሪክ መስክ በሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ላይ ከተተገበረ ፣ ሁለቱም ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ፍልሰት ይደርስባቸዋል። ጠቅላላው i-ንብርብር ከነፃ ተሸካሚዎች እንዲሟጠጥ የፒኤን ዲዲዮው ተቃራኒ ነው። ይህ የተገላቢጦሽ አድልዎ በኤ-ንብርብር ላይ የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራል ስለዚህ ኤሌክትሮኖች ወደ ፒ-ንብርብር እና ወደ ቀዳዳዎቹ ፣ ወደ ኤን-ንብርብር (*4) ተጠርገው ይወሰዳሉ።

ለጨረር ምት ምላሽ የሚሰጡት ተሸካሚዎች ፍሰት የሚለካው የአሁኑን የልብ ምት ነው። ይህንን የአሁኑን ከፍ ለማድረግ ፣ i- ክልሉ በተቻለ መጠን ትልቅ መሆን አለበት። የመገናኛው ባህሪዎች በተቃራኒ አቅጣጫ ሲያድሉ በጣም ትንሽ የአሁኑን ያካሂዳል። የመስቀለኛ መንገዱ ፒ ጎን ከኤን-ጎን አንፃር አሉታዊ ይሆናል ፣ እና ከመጋጠሚያው ጎን ወደ ሌላው የተፈጥሮ እምቅ ልዩነት ይሻሻላል። በእነዚህ ሁኔታዎች ፣ በመስቀለኛ መንገዱ የሚሳቡት አናሳዎቹ ተሸካሚዎች ናቸው ፣ እና የእነሱ ትኩረት በአንፃራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ስለሆነ ፣ በዲያዲዮው ላይ ያለው የተገላቢጦሽ ፍሰት በጣም ትንሽ ነው። ወደ መገናኛው የተገላቢጦሽ አድልዎ በሚተገበርበት ጊዜ ሁሉም ማለት ይቻላል የተተገበረው voltage ልቴጅ በመሟጠጥ ክልል ውስጥ ይታያል ፣ ምክንያቱም የመቋቋም አቅሙ ከተለመደው ኤን ወይም ፒ-ዓይነት ቁሳቁስ በጣም ከፍ ያለ ነው። በእርግጥ ፣ የተገላቢጦሽ መስቀለኛ መንገድ በመስቀለኛ መንገድ ላይ ያለውን ልዩነት ያጎላል። የጨረር ምርት ውፍረት ተሸካሚዎች የሚሰበሰቡበትን መጠን በማራዘሙ የመሟጠጡ ክልል ውፍረትም ይጨምራል። አንዴ የኤሌክትሪክ መስክ በበቂ ሁኔታ ከፍ ካለ ፣ የኃይል መሰብሰቢያው ክምችት ይጠናቀቃል ፣ እና የ pulse ቁመት ከአሁን በኋላ በመለኪያ አድሏዊ ቮልቴጅ ውስጥ በሚጨምር ጭማሪ አይለወጥም።

* እና የተወሰነውን ኃይል ወደ ኤሌክትሮን ማስተላለፍ። *3-የአንደኛ ደረጃ ቅንጣትን እና ፀረ-ቅንጣቱን ማምረት። አቅጣጫ እንደ ኤሌክትሪክ መስክ።)

ደረጃ 2 - አሰሳ

ይህ እኛ የሠራነው ፣ ያረምነው እና የፈተናነው የ “መርማሪ” ፕሮቶታይፕ ስሪት ነው። የ “ሲሲዲ” ዘይቤ የጨረር ዳሳሽ እንዲኖረው ብዙ አነፍናፊዎችን ያካተተ ማትሪክስ ነው። ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው ሁሉም የሲሊኮን ከፊል አስተላላፊዎች ለጨረር ተጋላጭ ናቸው። ምን ያህል ትክክለኛ እንደሆነ እና አነፍናፊዎቹ አንድን ተጠቅመው መምታት ያስከተለውን ቅንጣት የኃይል ደረጃ ግምታዊ ሀሳብ ሊያገኙ ይችላሉ።

እኛ ለማገናዘብ የታሰበውን ያልተሸፈኑ ዳዮዶች ተጠቅመናል ፣ ይህም ወደ ኋላ ሲገለል (እና ከሚታይ ብርሃን ሲከላከለው) ፣ ጥቃቅን ምልክቶችን በማጉላት እና የውጤት ውሂቡን ከማይክሮ መቆጣጠሪያ ጋር በማንበብ ከቤታ እና ከጋማ ጨረር የሚመታውን ውጤት ማስመዝገብ ይችላል። የአልፋ ጨረር ግን አልፎ አልፎ ሊገኝ አይችልም ምክንያቱም ቀጭን ጨርቅ ወይም ፖሊመር ጋሻ እንኳን ውስጥ ዘልቆ መግባት አይችልም። የተለያዩ የቪድዮ ጨረሮችን (አልፋ ፣ ቤታ እና ጋማ) የሚያብራራ ከቪሪታሲየም አስደናቂ ቪዲዮ ተያይachedል።

የመጀመሪያው የንድፍ ድግግሞሽ የተለየ አነፍናፊ (BPW-34 photodiode ፣ ዙሪያውን ከጎበኙ ዝነኛ ዳሳሽ) ተጠቅሟል። እንደ እጅግ በጣም ጥሩ ጨረር ለመፈለግ በጣም ጥቂት ተዛማጅ አስተማሪዎች አሉ-https://www.instructables.com/id/Pocket-Photodiode-Geiger-Counter/። ሆኖም ፣ አንዳንድ ሳንካዎች ስላሉት እና በጥሩ ሁኔታ ስላልተሠራ ፣ ሰሪዎች ጉድለቶች የተሞላበትን መመርመሪያ እንዳይገነቡ የዚህን ፕሮቶታይፕ ዝርዝሮች ከዚህ አስተማሪ ዕቃዎች ለመተው ወሰንን። ሆኖም አንድ ሰው ፍላጎት ካለው የንድፍ ፋይሎችን እና ንድፈ -ሐሳቡን አያይዘናል።

ደረጃ 3: ዲዛይኑ

(የምስል አፈ ታሪኮች-(1) የመርማሪ ዲያግራምን አግድ-ከምልክት ፈጠራ እስከ የውሂብ ማግኛ። ፣ (2) የ X100-7 ፎቶቶዲዮ-100 ሚሜ active 2 ንቁ አካባቢ ፣ 0.9 ሚሜ የተዳከመ ዞን ፣ ቀላል የማገጃ ሽፋን ፣ ዝቅተኛ ጨለማ የአሁኑ… በመጥባት ፕሮባቢሊቲ ሴራ ውስጥ እንደሚታየው ፣ ፒኤን ዳዮዶች የጋማ-ሬይ ኃይልን በቀላሉ ይቀበላሉ ፣ (3) የንድፍ ፅንሰ-ሀሳቡን ያረጋገጠ እና የመጀመሪያ ክፍል እሴቶችን ለመምረጥ የረዳ የአምራች ማመልከቻ ማስታወሻ።

ለትልቅ የአከባቢ ዳሳሽ ማለትም X100−7 ን ከመጀመሪያው አነፍናፊ ሰፈርን። ለሙከራ ዓላማዎች እና ሞዱልነት ፣ እርስ በእርስ የተደራረቡ ሶስት የተለያዩ ክፍሎችን ነድፈናል -ዳሳሾች እና ማጉላት (ዝቅተኛ የድምፅ ክፍያ ማጉያ + የልብ ምት ማጉያ ማጉያ) ፣ አድሏዊ እና ተነፃፃሪ ፣ የዲሲ/ዲሲ ደንብ ፣ እና DAQ (አርዱኢኖ ለመረጃ ማግኛ)። በሚቀጥለው ደረጃ እንደሚመለከቱት እያንዳንዱ ደረጃ ተሰብስቦ ፣ ተረጋግጦ እና ተለይቶ ተፈትኗል።

የሴሚኮንዳክተር መመርመሪያዎች ዋነኛው ጠቀሜታ ከሁለቱም የኃይል እና የአደጋ ጨረር ዓይነት ነፃ የሆነ አነስተኛ ionization ኃይል (ኢ) ነው። ቅንጣቱ ሙሉ በሙሉ በመቆጣጠሪያው ንቁ መጠን ውስጥ እስካልቆመ ድረስ ይህ ማቅለሉ ከተፈጠረው የጨረር ኃይል አንፃር በርካታ የኤሌክትሮኒክስ ቀዳዳ ጥንዶችን ለመቁጠር ያስችላል። ለሲሊኮን በ 23 C (*) እኛ E ~ 3.6eV አለን። ሁሉም ኃይል ተቀማጭ ነው ብለን በማሰብ እና ionization ኢነርጂን በመጠቀም በአንድ ምንጭ የተመረተውን የኤሌክትሮኖች ብዛት ማስላት እንችላለን። ለምሳሌ ፣ ከአሜሪሲየም − 241 ምንጭ 60keVgamma-ray በ 0.045 fC/keV ተቀማጭ ክፍያ ያስከትላል። በዲዲዮ ዝርዝር መግለጫዎች ውስጥ እንደሚታየው ፣ በግምት ~ 15V ካለው የማዳከሚያ voltage ልቴጅ በላይ የመቀነስ ክልል እንደ ቋሚ ሊገመት ይችላል። ይህ የእኛን የማደላደል ቮልቴክ የታለመውን ክልል ወደ 12−15V ያዘጋጃል። (*: የሙቀት መጠን በመቀነስ E ይጨምራል።)

የመርማሪው የተለያዩ ሞጁሎች ተግባራዊነት ፣ የእነሱ አካላት እና ተጓዳኝ ስሌቶች። መርማሪውን በሚገመግሙበት ጊዜ ትብነት (*1) ወሳኝ ነበር። እጅግ በጣም ስሱ የሆነ ክፍያ ቅድመ-ማጉያ ያስፈልጋል ምክንያቱም አንድ ክስተት ጋማ-ሬይ በሴሚኮንዳክተር መበስበስ ክልል ውስጥ ጥቂት ሺሕ ኤሌክትሮኖችን ብቻ ሊያመነጭ ይችላል። እኛ ጥቃቅን የአሁኑን ምት ስለምናሳድግ ፣ ለክፍለ -ነገር ምርጫ ፣ ጥንቃቄ ለለላ እና የወረዳ ሰሌዳ አቀማመጥ ልዩ ትኩረት መሰጠት አለበት።

*

የአካል ክፍሎችን እሴቶችን በትክክል ለመምረጥ በመጀመሪያ መስፈርቶቹን ፣ የሚፈለጉትን ዝርዝር መግለጫዎች እና ገደቦችን ጠቅለል አድርጌ እገልጻለሁ -

ዳሳሾች

• ትልቅ ሊሆን የሚችል የመለየት ክልል ፣ 1keV-1MeV
• ጫጫታን ለመቀነስ ዝቅተኛ አቅም ፣ 20pF-50pF
• በተገላቢጦሽ አድልዎ ስር ቸልተኛ የፍሳሽ ፍሰት።

ማጉላት እና መድልዎ;

• ስሱ ቅድመ-ማጉያዎችን ይሙሉ
• ለ pulse ቅርፅ ልዩነት
• ከተቀመጠው ደፍ በላይ በሚሆንበት ጊዜ ለምልክት ምት ማወዳደር
• በድምጽ ክፍተት ውስጥ በሚሆንበት ጊዜ ለድምፅ ውፅዓት ማወዳደር
• ለሰርጡ አጋጣሚዎች ተነፃፃሪ
• ለዝግጅት ማጣሪያ አጠቃላይ ገደብ።

ዲጂታል እና ማይክሮ መቆጣጠሪያ;

• ፈጣን የአናሎግ-ወደ-ዲጂታል መቀየሪያዎች
• ለሂደት እና ለተጠቃሚ በይነገጽ የውጤት ውሂብ።

ኃይል እና ማጣሪያ;

• ለሁሉም ደረጃዎች የቮልቴጅ ተቆጣጣሪዎች
• አድሏዊ ኃይልን ለማመንጨት ከፍተኛ-ቮልቴጅ አቅርቦት
• የሁሉንም የኃይል ስርጭት ትክክለኛ ማጣሪያ።

የሚከተሉትን ክፍሎች መርጫለሁ

• የዲሲ ማጠናከሪያ መለወጫ LM 2733
• የኃይል ማጉያ ማጉያዎች - 747 እ.ኤ.አ.
• ሌሎች Op-Amps: LM393 & LM741
• DAQ/ማንበብ: አርዱዲኖ ናኖ።

ተጨማሪ የተጫኑ ዝርዝሮች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

• የአሠራር መጠን -> 250 kHz (84 ሰርጦች) ፣ 50 kHz (በአጋጣሚ)
• ጥራት - 10 ቢት ኤ.ዲ.ሲ
• የናሙና ተመን 5 kHz (8 ሰርጦች)
• ቮልቴጅዎች: 5V አርዱዲኖ ፣ 9 ቪ ኦፕ-አምፖች ፣ ~ 12 ቪ ማድነቅ።

ከላይ የተጠቀሱት ክፍሎች አጠቃላይ አደረጃጀት እና ቅደም ተከተል በማገጃ ሥዕላዊ መግለጫው ውስጥ ይወከላሉ። እኛ በፈተናው ወቅት ጥቅም ላይ የዋሉ የአካል እሴቶችን (ሦስተኛውን ምስል ይመልከቱ) አድርገናል። *

ደረጃ 4 - ወረዳዎቹ

(ምስል አፈ ታሪኮች-(1) የእያንዳንዱ ደረጃ ማጣቀሻዎችን የሚያቀርቡ የዲዮዲዮ መሠረት እና የቮልቴጅ ማከፋፈያዎችን ጨምሮ የአንድ ሰርጥ ደረጃዎች 1-3 አጠቃላይ መርሃግብሮች ፣ የወረዳ ንዑስ ክፍሎች።)

አሁን ከተፈጠሩት እስከ ዲጂታል ማግኛ ድረስ ከአራቱ ሰርጦች የአንዱን የመለየት ምልክት “ፍሰት” እናብራራ።

ደረጃ 1

የፍላጎት ብቸኛው ምልክት የሚመነጨው ከፎቶዲዮዶች ነው። እነዚህ ዳሳሾች የተገላቢጦሽ ናቸው። ከ 1 HHz የሚበልጥ ማንኛውንም የማይፈለግ ጫጫታ ለማስወገድ በዝቅተኛ የማለፊያ ማጣሪያ ውስጥ የሚንቀሳቀስ የተረጋጋ 12V ነው። የተዳከመውን ክልል ionization ሲያደርግ በዲዲዮው ፒን ላይ የክፍያ ምት ይፈጠራል። ይህ ምልክት በእኛ የመጀመሪያ የማጉላት ደረጃ ተነስቷል-የኃይል ማጉያ። በማንኛውም የአሠራር ማጉያ የኃይል መሙያ ማጉያ ሊሠራ ይችላል ፣ ግን ዝቅተኛ ጫጫታ መግለጫ በጣም አስፈላጊ ነው።

ደረጃ 2

የዚህ ደረጃ ዓላማ በተገላቢጦሽ ግቤት ላይ የተገኘውን የኃይል መጠን (pulse pulse) ወደ ኦፕ-አምፕ ውፅዓት ወደ ዲሲ ቮልቴጅ መለወጥ ነው። የማይገለበጥ ግቤት ተጣርቶ በሚታወቅ እና በተመረጠው ደረጃ ወደ የቮልቴጅ መከፋፈያ ይዘጋጃል። ይህ የመጀመሪያ ደረጃ ለማስተካከል ከባድ ነው ፣ ግን ከብዙ ሙከራዎች በኋላ ለ 2 [pF] እና ለ 44 [MOhm] የመመገቢያ ተከላካይ እና ለ 2 [pF] × 44 [MOhm] ምት አስከትለናል። = 88 [μs]። እንደ ተለዋጭ ሆኖ የሚሠራው የተገላቢጦሽ ገባሪ የባንድ ማለፊያ ማጣሪያ ማጉያ የኃይል መሙያውን ይከተላል። ይህ ደረጃ የዲሲ ደረጃን ያጣራል እና ይቀይራል ፣ ከቀዳሚው ደረጃ ወደ ምት (pulse) 100. ትርፍ አግኝቷል።

ደረጃ 3

በመስመሩ ቀጥሎ የምልክት እና የጩኸት ሰርጦች ናቸው። እነዚህ ሁለት ውጤቶች በቀጥታ ወደ DAQ እንዲሁም ወደ ሁለተኛው አናሎግ ፒሲቢ ይሄዳሉ። ሁለቱም እንደ ኦፕ-አምፕ ማነፃፀሪያዎች ይሠራሉ። በሁለቱ መካከል ያለው ብቸኛው ልዩነት የጩኸት ሰርጡ ከምልክቱ ሰርጥ ይልቅ በማይገለበጥ ግቤት ላይ ዝቅተኛ voltage ልቴጅ ያለው ነው ፣ እና ከሁለተኛው የማጉላት ደረጃ ከሚጠበቀው የውጤት ምት በላይ ድግግሞሾችን ለማስወገድ የምልክት ሰርጡ እንዲሁ ተጣርቶ ነው። አንድ LM741 ኦፕ-አምፖል የምልክት ጣቢያውን ለማድላት በተለዋዋጭ ደፍ ላይ እንደ ተነፃፃሪ ሆኖ ይሠራል ፣ ይህም መርማሪው የተመረጡ ክስተቶችን ለኤዲሲ/ኤምሲዩ ብቻ እንዲልክ ያስችለዋል። በማይገለበጥ ግቤት ላይ አንድ ተለዋዋጭ ተከላካይ ቀስቅሴውን ደረጃ ያዘጋጃል። በዚህ ደረጃ (የአጋጣሚ ቆጣሪ) ፣ ከእያንዳንዱ ሰርጥ የሚመጡ ምልክቶች እንደ ማጠቃለያ ወረዳ ሆኖ ወደ ኦፕ-አምፕ ይመገባሉ። ከሁለት ገባሪ ሰርጦች ጋር የሚገጣጠም ቋሚ ደፍ ተዘጋጅቷል። ሁለት ፣ ወይም ከዚያ በላይ ፣ ፎቶቶዲዮዶች በአንድ ጊዜ ተመዝግበው ከተመዘገቡ የኦፕ-አምፕ ውጤቶች ከፍተኛ ናቸው።

ማሳሰቢያ-የዲሲ/ዲሲ ደረጃ-ባይ መቀያየሪያን የኃይል ማጉያ ኃይልን በአጉሊ መነጽር ፒሲቢ ላይ በማስቀመጥ ወሳኝ ስህተት ሰርተናል። ምናልባት ይህንን በሚቀጥለው ስሪት እናስተካክለዋለን።

ደረጃ 5 - ጉባኤው

መሸጥ ፣ ብዙ መሸጥ… ምክንያቱም ለመጨረሻው መርማሪ የተመረጠው አነፍናፊ ፒሲቢዎችን (2 ንብርብሮችን) መቅረጽ ያለብን እንደ SMT አሻራ አካል ብቻ ነው። ስለዚህ ፣ ሁሉም ተጓዳኝ ወረዳዎች እንዲሁ ከዳቦ ሰሌዳ ይልቅ በፒሲቢ ሰሌዳዎች ላይ ተሰደዋል። የጩኸት ጣልቃ ገብነትን ለማስቀረት ሁሉም የአናሎግ ክፍሎች በሁለት የተለያዩ ፒሲቢዎች ፣ እና ዲጂታል አካላት በሌላ ላይ ተጭነዋል። እኛ እኛ እኛ የሠራናቸው የመጀመሪያዎቹ ፒሲቢዎች ስለነበሩ እኛ ንስር ውስጥ ላለው አቀማመጥ የተወሰነ እገዛ ማግኘት ነበረብን። በጣም አስፈላጊው ፒሲቢ የአነፍናፊ እና ማጉያ ነው። በሙከራ ነጥቦች ላይ ውጤቶቹን በ oscilloscope በመከታተል መርማሪው በዚህ ሰሌዳ (DAQ ማለፊያ) ብቻ ሊሠራ ይችላል። ስህተቶቼን አገኘሁ እና አስተካክዬ; እነዚህ የተሳሳቱ አካላት ዱካዎችን አካተዋል ፣ ይህም የእኛ ዝቅተኛ ጫጫታ ኦፕ-አምፖች በሽቦ መታ እንዲደረግ እና በአማራጮች የተለዋወጡ የዕድሜ ልክ ክፍሎች አካሉ። በተጨማሪም ፣ የጥሪ ማወዛወዝን ለመግታት በንድፍ ውስጥ ሁለት ማጣሪያዎች ተጨምረዋል።

ደረጃ 6: ማቀፊያው

የ 3 ዲ የታተመ መያዣ ፣ የእርሳስ ሉህ እና አረፋ ዓላማው - ዓላማዎችን ለመጫን ፣ የሙቀት መነጠልን ፣ የጩኸት ጋሻ መስጠት ፣ እና የአካባቢ ብርሃንን ለማገድ ፣ እና በግልጽ ኤሌክትሮኒክስን ለመጠበቅ። 3 ዲ ማተሚያ STL ፋይሎች ተያይዘዋል።

ደረጃ 7: አርዱዲኖ ንባብ

የመርማሪው ንባብ (ADC/DAQ) ክፍል አርዱዲኖ ሚኒ (ኮድ ተያይ)ል) ያካትታል። ይህ ማይክሮ መቆጣጠሪያ የአራቱን መመርመሪያዎች እና የአቅርቦት ኃይልን ወደ ኋላ (የትራክ ኃይል ጥራት) ይከታተላል ፣ ከዚያ ለተጨማሪ ትንተና ወይም ለመቅረጽ በተከታታይ ውፅዓት (ዩኤስቢ) ላይ ሁሉንም መረጃዎች ያወጣል።

ሁሉንም ገቢ መረጃዎች ለማሴር የዴስክቶፕ ትግበራ ተዘጋጅቷል (ተያይ attachedል)።

ደረጃ 8: ሙከራ

(የምስል አፈ ታሪኮች (1) የ 60 ኮ ምንጭ (t ~ 760ms) የምልክት-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ ~ 3: 1 ፣ (2) የኃይል ምንጭ ካስቀመጠው ክፍያ ጋር እኩል የሆነ መርፌ ~ 2 ሜ. ፣ ((3) በ 60 ኮ ምንጭ (~ 1.2 ሜቮ) ካስቀመጠው ክፍያ ጋር ተመጣጣኝ የሆነ መርፌ።

የመሙያ መርፌ በ pulse ጄኔሬተር ከሴፕተር (1 ፒኤፍ) ጋር በመዳሰሻ ሰሌዳው ላይ ተሠርቶ በ 50 ኦኤም resistor በኩል መሬት ላይ ተቋረጠ። እነዚህ ሂደቶች ወረዳዎቼን ለመፈተሽ ፣ የአካል ክፍሎቹን እሴቶች ለማስተካከል እና ለገቢር ምንጭ በሚጋለጡበት ጊዜ የፎቶዲዮዶቹን ምላሾች ለማስመሰል አስችሎኛል። በሁለቱ ንቁ የፎቶ-ዳዮዶች ፊት ሁለቱንም አሜሪሲየም − 241 (60 ኬቪ) እና የብረት − 55 (5.9 ኬቪ) ምንጭ አዘጋጅተናል ፣ እና ሁለቱም ሰርጦች የተለየ ምልክት አላዩም። በ pulse መርፌዎች በኩል አረጋግጠናል ፣ እናም ከእነዚህ ምንጮች የሚመጡ ግፊቶች በድምፅ ደረጃዎች ምክንያት ከሚታየው ደፍ በታች ነበሩ ብለን ደምድመናል። ሆኖም ፣ እኛ አሁንም ከ 60 ኮ (1.33 ሜ.ቮ) ምንጭ ሆነው ማየት ችለናል። በፈተናዎች ወቅት ዋነኛው የመገደብ ሁኔታ ጉልህ ጫጫታ ነበር።ብዙ የጩኸት ምንጮች ነበሩ እና እነዚያን ያመነጩት ጥቂት ማብራሪያዎች ነበሩ። በጣም አስፈላጊ እና ጎጂ ከሆኑት ምንጮች አንዱ ከመጀመሪያው የማጉላት ደረጃ በፊት የጩኸት መኖር መሆኑን አገኘን። በትልቁ ትርፍ ምክንያት ይህ ጫጫታ ወደ መቶ እጥፍ ያህል ተጨምሯል! ምናልባት ተገቢ ያልሆነ የኃይል ማጣሪያ እና የጆንሰን ጫጫታ ወደ ማጉያ ደረጃዎች የግብረመልስ ቀለበቶች ውስጥ እንደገና ገብቷል (ይህ ዝቅተኛውን ምልክት ወደ ጫጫታ ሬሾ ያብራራል)። የድምፅን ጥገኝነት በአድሎአዊነት አልመረመርንም ፣ ግን ያንን የበለጠ ወደፊት ልንመለከተው እንችላለን።

ደረጃ 9 - ትልቁ ስዕል

በምድር ላይ ስላሉት በጣም ሬዲዮአክቲቭ ቦታዎች ከቪሪታሲየም ቪዲዮውን ይመልከቱ!

እርስዎ ይህን ያህል ርቀት ከሠሩ እና ደረጃዎቹን ከተከተሉ ፣ ከዚያ እንኳን ደስ አለዎት! እንደ ኤልኤችሲ ላሉ ላሉ የእውነተኛ ዓለም መተግበሪያዎች አንድ መሣሪያ ገንብተዋል! ምናልባት የሙያ ለውጥን ከግምት ውስጥ ማስገባት እና ወደ የኑክሌር ፊዚክስ መስክ መሄድ አለብዎት:) በበለጠ ቴክኒካዊ ቃላት ውስጥ ክስተቶችን አካባቢያዊ እና አድልዎ ለማድረግ የፎቶ-ዳዮዶች እና ተጓዳኝ ወረዳ ማትሪክስ ያካተተ ጠንካራ-ግዛት የጨረር መመርመሪያ ገንብተዋል። አነፍናፊው ብዙ የኃይል ማጉያ ደረጃዎችን ወደ ታዛቢ ቮልቴጅ የሚቀይር ከዚያም የማድላት እና እነሱን የሚያወዳድሩ በርካታ የማጉላት ደረጃዎችን ያቀፈ ነው። በንፅፅር ፣ በሰርጦች መካከል ፣ እንዲሁም የተገኙ ክስተቶችን የቦታ ስርጭት በተመለከተ መረጃ ይሰጣል። እንዲሁም ለመረጃ አሰባሰብ እና ለመተንተን የአርዱዲኖ ማይክሮ መቆጣጠሪያ እና አስፈላጊ ሶፍትዌሮችን አጠቃቀም አካትተዋል።

ደረጃ 10 - ማጣቀሻዎች

ከተያያዙት አስደናቂ ፒዲኤፎች በተጨማሪ አንዳንድ ተዛማጅ መረጃ ሰጭ ሀብቶች እዚህ አሉ

- ኤፍ ኤ ስሚዝ ፣ በተተገበረ የጨረር ፊዚክስ ውስጥ ቀዳሚ ፣ የዓለም ሳይንሳዊ ፣ የወንዝ ጠርዝ ፣ ኤንጄ ፣ 2000።

- የመጀመሪያ ዳሳሽ ፣ የመጀመሪያ ዳሳሽ ፒን ፒዲዲ የውሂብ ሉህ ክፍል መግለጫ X100-7 SMD ፣ ድር። mouser.com/catalog/specsheets/x100-7-smd-501401-prelim.pdf

- ሆሮይትዝ ፣ ጳውሎስ እና ሂል ፣ ዊንፊልድ ፣ የኤሌክትሮኒክስ ጥበብ። ካምብሪጅ ዩኒቨርሲቲ ፕሬስ ፣ 1989።

- ሲ ቲየል ፣ ለሴሚኮንዳክተር ጨረር መመርመሪያዎች መግቢያ ፣ ድር። physics.montana.edu/students/thiel/docs/detector.pdf

- ሊንዶን ኢቫንስ ፣ ትልቁ የሃድሮን ኮሊደር -የቴክኖሎጂ አስደናቂ ፣ ኤድ. ኢፒኤፍኤል ፕሬስ ፣ 2009።