Scelta rivelatore HpGe + dewar

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cipndale
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Scelta rivelatore HpGe + dewar

Messaggio da cipndale » 23/02/2020, 23:00

Una piccola guida per la scelta dei rivelatori HpGe.
Per quelli interessati ad acquistare un sistema di spettroscopia ad alta risoluzione bisogna tenere conto di:
1. rivelatore che richiede la minima manutenzione;
2. la manutenzione deve richiedere attrezzatura a prezzi contenuti;
3. per far girare tutto bisogna fidarsi ad un sistema MCA che parte senza aver bisogno di una licenza costosissima.

1. Per quanto riguarda i HpGe ci stano veramente poche scelte sul mercato, bastano le dita da una sola mano per contare quelle che hanno iniziato a sviluppare i HpGe, ed ancora meno quelle che hanno sopravvissuto fin oggi. Tra queste nomino Ortec (oggi Ametek), Canberra (oggi Mirion) e CAEN che offrono top di gamma sia per quanto riguarda rivelatori e spettrometri. Più importante per la decisione del'acquisto di un sistema (dal mercato surplus) e la retro compatibilità. Da questo punto di vista le case nominate sono valide per essere presse in considerazione. Per quanto riguarda la manutenzione si deve tener conto del fatto che i HpGe, per ragioni che sono collegati alla fisica dello stato solido, richiedono temperature base di funzionamento. La temperatura del N2 liquido e' sufficiente per separare il rumore termico dal segnale generato dalla interazione tra Ge e la radiazione X e gamma, con il requisito di tenere il detector in condizioni di bassa temperatura per tutto il tempo della misura. Inoltre, per raggiungere questa temperatura nel intero volume del HpGe, c'e' bisogno un lungo tempo di attesa, che diventa ancora più lungo in proporzione alla dimensione del cristallo HpGe (da 2 fino a 5 ore di attesa prima di poter usare il rivelatore). Per questi motivi e' nato il fabbisogno di separare termicamente il serbatoio (dewar) che contiene il azoto liquido dal'atmosfera (per ovvi motivi relativi alla trasmissione termica). Questa separazione e' realizzata dentro il dewar usando due pareti. Lo spazio tramite le due paretti viene evacuato dal'aria tramite una pompa a vuoto, che nei casi complicati, menzionati sotto, possono diventare due pompe (primaria + secondaria/turbo).
A questo punto bisogna segnalare la prima differenza tra le varie case. In realtà si tratta della soluzione di Ortec che li mette in una classe separata rispetto a tutti altri produttori. La soluzione di Ortec si chiama "PopTop", ed e stata patentata tempo fa tramite [External Link Removed for Guests]. La soluzione "PopTop" permette al utente di fare due cose: mantenere il vuoto alto nella capsula del cristallo HpGe, e separare l'elettronica del preamplificatore dalla capsula del cristallo. La seconda "proprietà" non e' proprio una caratteristica esclusiva dei PopTop pero, abbinata alla prima caratteristica, porta ad una praticità caratteristica solo ai PopTop: la possibilità di trasferirlo da un dewar a un altro (dewar o un frigorifero di tipo Stirling, o anche di He) senza perdere il vuoto (sia nella capsula PopTop che nel dewar).
2. Il PopTop porta immediatamente il vantaggio dei prezzi contenuti per l'attrezzatura richiesta per la manutenzione (che e' quasi sempre collegata a riportare le condizioni di vuoto dentro il dewar). Questo vantaggio nasce dal fatto che le altre configurazioni, oltre al PopTop, condividono il vuoto tra lo spazio dove viene ospitato il cristallo di HpGe e il Dewar, complicando molto la manutenzione di talli configurazioni, per motivi collegati alle scariche elettriche nel vuoto al secondo del BIAS del cristallo ([External Link Removed for Guests] per la tensione di rottura). Di conseguenza per la manutenzione delle configurazione non PopTop c'e' il fabbisogno di misurare la pressione del vuoto, che deve essere portata a quella ottima al secondo del bias massimo del cristallo, mentre per rifare la pressione in un dewar abbinato a un PopTop non viene richiesta questa precisione (si può fare anche alla ceca), perché alla pressione dove sta il cristallo e il alto voltaggio (cioe nella capsula PopTop) ha pensato Ortec (non viene persa mai durante un utilizzo normale).


... da continuare
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marconmeteo
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Re: Scelta rivelatore HpGe + dewar

Messaggio da marconmeteo » 24/02/2020, 20:34

Quando leggo le tue descrizioni mi sembra tutto facile e mi verrebbe voglia di fare questo passo (da sempre sognato), ma o sono sfortunato io oppure sei fortunato tu....quando guardo in giro per reperire questi elementi, vedo dei prezzi che non sono di sicuro alla portata dell'utente medio (leggasi semplice operaio).....con quelle cifre (per un sistema completo), mi ci compro l'auto nuova..... :lol: :lol: :shock:


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cipndale
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Re: Scelta rivelatore HpGe + dewar

Messaggio da cipndale » 24/02/2020, 22:16

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
24/02/2020, 20:34
Quando leggo le tue descrizioni mi sembra tutto facile e mi verrebbe voglia di fare questo passo (da sempre sognato), ma o sono sfortunato io oppure sei fortunato tu....quando guardo in giro per reperire questi elementi, vedo dei prezzi che non sono di sicuro alla portata dell'utente medio (leggasi semplice operaio).....con quelle cifre (per un sistema completo), mi ci compro l'auto nuova..... :lol: :lol: :shock:
Si trovano i modi per finanziare gli acquisti, basta fissare un target preciso. 10 anni fa comprai il mio primo Geiger personale. Oggi tengo 2 spettrometri personali (uno gamma HpGe raffreddato meccanicamente e un WDS-XRF) per fare spettrometria ad alta risoluzione da 0.1 KeV a 10 MeV, più una caterva di altri giocattolini (incluso anche un Ortec Alpha Octete ancora da sistemare). Gli altri due HpGe al azoto liquido presentati qui sul forum hanno dovuto lasciarmi... quindi tutto che e' avanzato e' stato finanziato da compra-vendite sulla baia o altri canali, e sono avanzati pure soldi per l'auto :D. Basta volere ed avere passione! ;)
La mia spinta e' stata sempre il paese da dove provengo, dove tutta la roba collegata ai raggi X e Gamma (strumenti, sorgenti, insieme al loro utilizzo) e' proibita per i privati per legge. Anche se per lavoro ho fatto un servizio di rilevamento gamma pro per 5 mesi non e' che ho avuto ulteriori vantaggi, ne acceso a strumentazione spinta dopo che ho finito quel particolare lavoro, e ho deciso di procurarmi tutto.
Stranamente (quasi), adesso che ho tutto a mia disposizione ho trovato anche lab pro dove fare delle misure :D.



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cipndale
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Re: Scelta rivelatore HpGe + dewar

Messaggio da cipndale » 24/04/2020, 9:46

Visto che non c'e' mai tempo per dettagliare la parte di come ripristinare il vuoto nei detector HpGe (tecnologia Ortec), ho trovato a questo [External Link Removed for Guests] la procedura, che e' abbastanza bene spiegata, anche se si basa su una traduzione google translate dal cinese. Se mai qualcuno desidera avventurarsi nel mondo dei HpGe bisogna tenere conto di queste potenziali problematiche. Da tenere conto che la tecnica descritta al link sopra e da applicare per ripristinare il vuoto per la tipologia Ortec streamline, che e' quella trovata nella maggiorità dei rivelatori usati HpGe venduti nei soliti canali surplus. Per il PopTop devo trovare il tempo per scrivere la procedura.
La diagramma sotto riassume i step da seguire quando si mete le mani su un HpGe di qualsiasi marca.

Se qualcuno ha esperienza con i HpGe di altre case (Cannbera, Princeton gamma, etc.) e pregato di aggiungere la descrizione (foto) riguardo la tipologia delle valvole a vuoto.
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