Transistor Alpha-Particle Detector

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cipndale
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Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da cipndale » 15/09/2020, 12:04

Come dal titolo.
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marconmeteo
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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da marconmeteo » 15/09/2020, 20:57

Molto interessante, sarebbe da fare qualche prova, magari utilizzando dei vecchi transistor.....


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lostdog
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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da lostdog » 16/09/2020, 13:11

Interessante spunto di riflessione.
Strano però che dal 1961 ad oggi nessuno abbia proseguito su questa strada.
Di certo, come dicono nell'articolo, la dimensione limitata della giunzione riduce di molto la sensibilità.
Le prove citate sono fatte utilizzando transistor al germanio 2N170, ormai introvabili, anche se dicono che il silicio può lavorare a temperatura ambiente, mentre il germanio richiede basse temperature per ridurre il rumore termico.
Il sistema mi ricorda l'impiego dei fotodiodi, che in definitiva sono delle giunzioni appositamente studiate per essere fotosensibili, e forse (mia ipotesi da verificare) di dimensioni maggiori di una giunzione da transistor.
In questo articolo spiegano che i transistor andavano selezionati manualmente, in quanto non tutti i pezzi della stessa sigla si comportavao allo stesso modo. Penso che ancora oggi ci si possa aspettare un comportamento di questo tipo.
I transistor al germanio (me li ricordo bene, e ne ho ancora qualcuno in un cassetto) erano costituiti da un contenitore in plastica trasparente ricoperto di vernice nera, che poteva essere facilmente rimossa. Addirittura, invecchiando si staccava da sola. Senza vernice diventavano foto sensibili.
Ma questi sono più recenti del 2N170, che vedo dal data sheet che aveva il case in metallo, per questo dicono che lo hanno aperto.
Durante alcuni esperimenti adolescenziali avevo aperto i coperchi dei 2N3055, e in questo modo si trasformavano in piccole e pochissimo efficienti celle fotovoltaiche. Anche di questi ne ho qualcuno in un cassetto. Hanno delle giunzioni davvero grandi, con una quantità considerevole di silicio.
Tra i transistor attuali al silicio, penso che per questo tipo di esperimento ci si potrebbe orientare sui mosfet di potenza, che oltre ad avere una giunzione di grandi dimensioni, quindi maggiore superficie esposta ai gamma, permette una elevata tensione tra drain e source, compatibile con la necessità citata nel documento di avere una resistenza di carico elevata al fini di ridurre il rumore.
Sarà necessario fare degli eperimenti al fine di capire quale sia la direzione nella quale il transistor è più sensibile, determinata dalla presenza del dissipatore metallico e dall'orientamento della giunzione.
In linea generale, ipotizzo che la sensibilità maggiore sia quella perpendicolare al dissipatore, lato epoxy.
La butto lì, si potrebbero fare dei test con dei mosfet con una tensione D/S talmente elevata da poter essere alimentati direttamente da un contatore, sostituendoli al tubo geiger.
Ma mi aspetto una drastica riduzione della sensibilità.
Anche la tipologia di energia di gamma rilevati potrebbe essere limitata.

NOTA FINALE
Prima di inviare questo intervento, ma dopo averlo scritto, ho cercato un po' in interent, e ho trovato una pubblicazione relativa a un dosimetro di gamma che utilizza un mosfet.
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Utilizzano un mosfet specifico (SITAR RD33)progettato e costruito proprio per essere sensibile ai gamma, del quale non ho trovato nessuna notizia in Internet.



lostdog
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Errata corrige

Messaggio da lostdog » 16/09/2020, 17:00

Ho preso una cantonata...
Ero stanco e ho letto e scritto di fretta, nell'intervallo del pranzo.
L'articolo del 1961 parla di particelle alfa, non gamma...
Quindi immagino che la giunzione debba essere esposta, non all'interno dell'epoxy.
I 2N3055 scoperchiati potrebbero essere una buona base di prova. Si possono ancora comprare a pochi euro l'uno.
Il problema a questo punto, se davvero si vuole costruire un sensore, è avere una sorgente alfa senza beta e gamma, che da quanto ricordo è difficile.
Passo la palla gli esperti, io più di tanto non mi addentro nella fisica delle particelle e soprattutto nelle misure



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Re: Errata corrige

Messaggio da marconmeteo » 16/09/2020, 21:31

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
16/09/2020, 17:00
Ho preso una cantonata...
Ero stanco e ho letto e scritto di fretta, nell'intervallo del pranzo.
L'articolo del 1961 parla di particelle alfa, non gamma...
Quindi immagino che la giunzione debba essere esposta, non all'interno dell'epoxy.
I 2N3055 scoperchiati potrebbero essere una buona base di prova. Si possono ancora comprare a pochi euro l'uno.
Il problema a questo punto, se davvero si vuole costruire un sensore, è avere una sorgente alfa senza beta e gamma, che da quanto ricordo è difficile.
Passo la palla gli esperti, io più di tanto non mi addentro nella fisica delle particelle e soprattutto nelle misure
Nell'articolo scrivono che al transistor viene rimossa la copertura.....più che un transistor cone il 2n3055 userei uno di piccola potenza (BC108, 109, ecc) con case metallico da aprire usando piccola fresetta e dremel......secondo me più piccola è la giunzione e migliore può essere la sensibilità. Per sorgenti alfa pure (a parte polonio, pericolosissimo ed introvabile) ce ne sono altre, anche se emettono qualche gamma o beta penso si possa sperimentare cmq.


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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da marconmeteo » 16/09/2020, 21:34

Però il 2N170 dell'articolo è un vecchio germanio: [External Link Removed for Guests] e quindi ha tensioni di polarizzazione inferiori, non so se un moderno al silicio vada bene lo stesso....magari reperire qualche germanio nelle fiere o mercatini.


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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da lostdog » 17/09/2020, 8:26

secondo me più piccola è la giunzione e migliore può essere la sensibilità
Non so, a me a naso (quindi premetto subito che non sto citando sacri testi o teorie consolidate, faccio solo il conto della serva) verrebbe da pensare che più grande è la giunzione e più ci sono probabilità che una particella possa colpirla.
Un po' come nei tubi, che se ricordo bene più sono grandi e più sono sensibili. Tant'è vero che ci sono apparecchi che usano più SBM20 in parallelo.
Secondo la stessa teoria della serva, mettendo più transistor in parallelo dovrei aumentare la sensibilità.
In ogni caso, trattandosi di alfa, che possono essere fermate anche con un foglio di carta, non ci deve essere niente tra la sorgente e la giunzione, quindi la scelta del transistor in case metallico aperto è l'unica possibile.
Riguardo alla sorgente, immagino che tu tu riferisca al facilmente reperibile AM241, giusto?
Che per quello che ne so emette alfa, beta e gamma.
Penso che l'unico modo per valutare se il transistor legge le alfa sia fare delle prove senza e con schermo di carta tra sorgente e transistor. Se con lo schermo la lettura si riduce, allora vuol dire che le legge.
Ma questo ovviamente non ci dice nulla sulla sensibiità alle alfa del transistor, ci dice solo che le legge.
Poi però si possono fare prove comparative con apparecchi di sensibilità nota.

L'argomento mi affascina, purtroppo al momento non ho il tempo per fare nessun esperimento, magari nelle prossime settimane...



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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da zoomx » 17/09/2020, 11:21

Non è che le ricerche non sono andate avanti perché poi si sono spostate sui fotodiodi che hanno una superficie maggiore? Tipo il BPW34? C'è persino un progetto di Elektor.

Ci sono rivelatori fatti con fotodiodi realizzati appositamente, li fa la Hamamatsu.



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cipndale
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Re: Transistor Alpha-Particle Detector

Messaggio da cipndale » 17/09/2020, 19:13

Tutti sistemi di oggi "solid state" sono basati proprio su questo principio non e' che sono fermati. Da cercare i detector PID Canberra e Ortec.
Un altro problema invece risale dal fatto che i semiconduttori al Si e Ge agiscono come fotocellule, primo nel visibile e il secondo nel infrarosso.
Da solito vengono utilizzati dietro un film di mylar metallizzato, o dentro una camera al buio e, nelle soluzioni pro, anche a vuoto.



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