Rivelatori HpGe

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cipndale
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Rivelatori HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 13:16

Come anticipavo in una postazione anteriore promettevo di far vedere il modo come mettere in funzionamento un rivelatore HpGe.
Questo particolare HpGe l'avevo acquistato tempo fa (quasi 1 anno) sulla baia, al rischio ovviamente perché non sapevo niente, nemmeno il modello. Anche s'e' era scritto sul detector stesso era introvabile come descrizione, e' dalla forma (vedi le foto) e' più che sicuro che il rivelatore e' stato ordinato a misura per un cliente che sicuramente sapeva che vuole, e cioè un rivelatore con due cristalli uno piccolo (5 x 7 cm) e uno grande (6,6 x 7,7 cm) che condividono la stesa elettronica del pre-amplificatore. Al mio parere il unico ragione per quale uno si ordina su misura un rivelatore con queste misure e' perché ha bisogna di misurare basse energie gamma, quindi nella zona del Uranio 235 e plutonio 239 - 240. Si come il venditore era dalla zona di Chicago ho presupposto che il rivelatore proviene da un reattore nucleare nella zona o qualche facility che gestisce il combustibile nucleare dopo il consumo del isotopo fissile tipo questo [External Link Removed for Guests].
Subito dopo il arrivo mi sono accorto che il vuoto nel dewar e andato e questo stato di fatto non permetteva il raffreddamento con azoto liquido (LN2). Avendo una piccola esperienza con i detector di Ortec sapevo che se e' usato correttamente dal utente prima ci sta poca probabilità di bruciare un detector HpGe. Il unico modo di farlo andare male e di metterlo sotto tensione senza vuoto nel dewar, quasi impossibile se il detector e' stato usato con il hardware Ortec, perché anche i detector vecchi hanno un controllo della temperatura nella vicinanza del HpGe che proibisce l'applicazione del HV quando la temperatura non e' giusta.
Se invece il detector viene usato con hardware oltre quelli del Ortec allora c'e' la possibilista di bruciare il FET, ma questo succede sopratutto con i vecchi detector HpGe che vanno anche oltre 4KV bias. I danni di questo mal-uso può essere rimediato ma con impiego maggiore vedi [External Link Removed for Guests]. Nel particolar caso di questo rivelatore il bias massimo e' 2.5 kV quindi era meno probabile di avere il FET danneggiato. Mettendo insieme tutte queste informazioni ho acquistato il rivelatore essendo quasi sicuro di poter rimetterlo in funzionamento, ovviamente con un piccolo problema: la mancanza del adattatore per valvole Ortec per mettere il dewar sotto vuoto di nuovo.
Dopo una lunga attesa sono stato finalmente in grado di procurarmi uno di questi adattatori. Dal arrivo del adattatore fino a mettere il dewar sotto vuoto c'e' pur troppo un altro gradino gigante. Si come il vuoto consigliato e' < 10mTorr allora le cose si complicano perché c'e' bisogno di un sistema del vuoto a due step: pompa regolare + una pompa turbo, che non e' a portata di mano di tutti. Pero, se qualcuno dei membri del forum decidesse di prendere questa strada (con i detector Ortec soltanto) li posso dare una mano per risolvere questo problema (contattate in privato).
Dopo la riabilitazione del vuoto alimentando il detector e' raffreddando il detector con LN2 il sistema funziona senza grossi problemi identificati.
Ultima modifica di cipndale il 23/07/2019, 9:38, modificato 3 volte in totale.



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Re: I HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 13:48

Cose da tenere conto quando uno prende questa strada:
- hardware per controllare il sistema. Se si tratta di budget ridotto allora il HpGe si può alimentare con una sorgente HV da un contatore geiger tipo Bicron, Eberline ecc. L'uscita sicuramente può essere letta con un MCA (sempre consigliato Ortec serie NIM-BIN) o anche con un teremino (risultati non troppo affidabili ma non per la causa del software ma piuttosto per limitazioni hardware). Se uno tiene il budget e anche la passione può cercare un MCA più spinto tipo quelli di Ametek o Ortec nuova generazione.
- deve avere un fornitore di LN2 vicino la sua casa (generalmente tutti quelli che forniscono gas medicali e industriali possono fornire anche LN2);
- costo del LN2 quello che ho trovato io a Napoli lo offre (vende) a 1 euro al litro;
- dewar per trasportare il LN2 (generalmente trattabile con quello che fornisce il LN2) o si può acquistare sul mercato libero
- quantità di LN2;
Una stima di LN2 basata su il dewar di 1.2 litri di questo rivelatore che sto presentando e':
- 2 litri azoto per portare il dewar dalla temperatura ambiente alla temparatura di funzionamento (cca. 1,5 ore di atessa)
- altri 2 litri di azoto per mantenere il detector in funzionamento per 5-6 ore.
Ultima modifica di cipndale il 22/04/2019, 15:12, modificato 1 volta in totale.



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Re: I HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 14:02

Ecco alcune foto
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Re: I HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 14:10

Ecco anche dei spettri.
Spettri di interesse per zone dove il background e' dominato dal uranio + potasio trovate [Local Link Removed for Guests]. Come si nota a Napoli il background e' dominato piuttosto dal Torio + potasio. Per non essere malinteso c'e' anche l'uranio a Napoli.
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Re: I HpGe

Messaggio da lello98 » 22/04/2019, 15:43

Bella bestia, complimenti!
Ma che sensibilità ha il sistema? Servono sorgenti relativamente attive o rileva anche attività molto deboli (centinaia di Bq)?
Qual'è il range di energie rilevabili? Le stesse dei NaI di pari volume (dai 20, 30 keV in su) oppure riesce a rilevare energie più basse ?
Lo userai con un pozzetto o in ambiente?



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Re: I HpGe

Messaggio da marconmeteo » 22/04/2019, 16:40

Bellissimo sistema Cipndale !!! Ci ho pensato un sacco di volte, ma a parte il costo, credo che la difficoltà sia il rischio di acquistare materiali che poi non siano compatibili fra di loro e di buttare dei soldi......


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Re: I HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 16:41

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
22/04/2019, 15:43
Bella bestia, complimenti!
Ma che sensibilità ha il sistema? Servono sorgenti relativamente attive o rileva anche attività molto deboli (centinaia di Bq)?
Qual'è il range di energie rilevabili? Le stesse dei NaI di pari volume (dai 20, 30 keV in su) oppure riesce a rilevare energie più basse ?
Lo userai con un pozzetto o in ambiente?
Come noti ho presentato uno spettro di un elettrodo di Th proprio per rispondere ad un eventuale domanda riguardo il intervallo di misura. Si come intendo ad usarlo per caratterizzare varie sorgenti naturali oltre il 2.6 MeV del Bismuto 208 non c'e' un'altra sorgente naturale a più alta energia, ed e' proprio quello che si vede come il ultimo pico a destra dei entrambi spettri sopra.
Quindi praticamente copre tutto quello che e' presente in natura, al meno alla superficie e senza interventi antropici.
Per quanto riguarda l'efficienza quella e' un altra storia. Ed e' proprio questa che scende asintotico verso le energie alte. Qui entra in discussione la dimensione del detector: più grande meglio e' per fermare le energie alte (sempre al costo della risoluzione spettrale). Questi due video spiegano un può la base della risposta dei detector [External Link Removed for Guests] e [External Link Removed for Guests].
Per quanto riguarda a energie base mi sa che si inizia con 40 keV visto che si trata di un cristallo GEM PopTop.
Per scendere sotto i 40 KeV si va sulla serie GMX che hanno pure finestre di Be, pero con i GMX l'efficienza a energie alte scende come il piombo.
Tornando al'efficenza (che e' la proprieta che serve quando passiamo alle analisi quantitative) ci vuole una compensazione con un isotopo ben caratterizzato che emette sia a basse che a alte energie. Solitamente si tratta di 152Eu per fare questa correzione da NIST.
Ultima modifica di cipndale il 22/04/2019, 17:24, modificato 7 volte in totale.



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Re: I HpGe

Messaggio da cipndale » 22/04/2019, 16:50

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
22/04/2019, 16:40
Bellissimo sistema Cipndale !!! Ci ho pensato un sacco di volte, ma a parte il costo, credo che la difficoltà sia il rischio di acquistare materiali che poi non siano compatibili fra di loro e di buttare dei soldi......
Secondo me vai al sicuro (aggiornato il 22/07/2019 se il cristallo di Ge e' ancora presente). Questi detector sono stati trattati molto benne, e mantenuti da un servizio professionale con contratti di manutenzione. Loro li cambiano giusto per far girare l'economia.
Un altra regola e di trattare al sangue con il venditore cosi abbassi molto i costi. Io con 500 dollari l'ho avuto accasa con dogana pagata (con un venditore che chiedeva 2500$). Tutti hanno la mentalità espressa sopra che non vogliono rischiare e' quindi si vendono poco questi detector sulla baia. E se un venditore lo tiene da parecchio sicuramente vuole levarselo di mezzo alle...
Un'altra fregatura e' il modo della presentazione della vendita. Se il venditore mete parole "ghiaccianti" nel titolo tipo gamma radiation ecc. e' molto probabile che viene fermato in dogana in US prima anche di partire da la, essendo trattato dalle scimmie in dogana americana come roba pericolosa e' confiscata, come e' successo a me. Come quello che compra non rischi tanto perché ti viene rimborsato tutto pero per il venditore e' un guaio.
Inoltre secondo me devi andare con i Ortec perche sono stati sempre i migliori. Canberra non ha mai riuscito a fare uno suo e alla fine hanno abbandonato e commercializzato i cristalli fatti sempre da Ortec pero mesi nelle loro scatole (mi riferisco a quelli che vengono presentemente scartati sulla baia). Magari Canberra recentemente ha fato i suoi cristalli, pero li trovi soltanto nei prodotti nuovi. da leggere [External Link Removed for Guests] la storia dei HpGe in canberra (si deve cercare perché non mi ricordo esattamente dove l'ho letto).
Ultima modifica di cipndale il 22/07/2019, 19:58, modificato 2 volte in totale.



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Re: I HpGe

Messaggio da marconmeteo » 22/04/2019, 17:06

Bene, grazie dei consigli.....ci penserò


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Re: I HpGe

Messaggio da Neutrino » 24/04/2019, 12:58

Grazie delle indicazioni Cipndale.
Complimenti per la strumentazione.


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