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2011年5月 5日 (木)

PINフォトダイオード γ線 検出器

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マキシムのアプリケーションノートにあるPINフォトダイオードを使ったγ線検出器を組んでみました。
PINフォトダイオードは、QSE773のデータシートから、手持ちの似た特性のPINフォトダイオードで、NECのPH-302Bを銅箔テープでシールドして使いました。

オペアンプはLMC662を3つ使い、センサ用、増幅、コンパレータ用に使いました。

電源を入れると、シールドしないと回路の増幅度が大きい為、直ぐに発振してしまうので、ステンレスのおぼんとアルミケースの蓋で簡易シールドし、コンパレータでブザー音が鳴るギリギリに調整しました。

そのまま放置していましたが、バックグラウンドは全く反応せず、この状態で、さらに線源としてランタン用マントル、蛍光灯の点灯管、ウラン硝子など近づけて試しましたが、こちらも全く検知せず、正常に動いているのかいないのかわかりませんでました。

そんな中、確実に強いγ線の出ている鉱物標本(リン銅ウラン鉱という物だそうです)を借りる事ができ、今日やっと動作を確認できました。

回路の増幅度が大きい為アルミケースの蓋を開けたり、手を近づけると発振してしまうので、発振状態とγ線の検知を見分けるため、ピンセットで鉱物標本(リン銅ウラン鉱)をセンサに近づけず、半透明の絶縁ケース入れて、センサーの前に置く事にしました。

今まで試した、ランタン用マントル、蛍光灯の点灯管、ウラン硝子、そして、庭に落ちていた石ころやビー玉、そして半透明の絶縁ケースだけなど、センサーの前に置いてみましたが全く反応せず、γ線の出ている鉱物標本を半透明の絶縁ケースに入れた時のみ、ブザー音が、「ピッ、ピピッ」っと鳴りました。

http://www.youtube.com/watch?v=ylBd3M33ypY

http://www.youtube.com/watch?v=JtZC3SqXsMU

今回使ったリモコン用のPINフォトダイオードでは、バックグラウンドや弱いγ線は検知できませんでした。

同じ回路で、もっと感度の良いPINフォトダイオードを使ったり、ノイズ対策をした基板やケースを使えば、まだまだ改善できると思いました。

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コメント

RLCさんお久しぶりです。
今の時期役に立ちそうな電子工作に取り組まれてますね。good感度の良い検出器の完成を楽しみにしています。\(^o^)/

投稿: クリスタルラジオ | 2011年5月 5日 (木) 21時38分

クリスタル さん

簡単に試せればと探して組立てました。
でもテレビのリモコン用のセンサでは想像していたより感度が良くありませんでした。

防犯ブザーなみにガイガーカウンタが普及して、誰でも持っていれば、風評被害やデマに惑わされず、お店でその場で確かめられすので、みんな安心して買い物ができるのになどと、夢想していました。

投稿: RLC | 2011年5月 6日 (金) 09時10分

お久しぶりです^^
半導体素子で検出できるんですねビックリでした
フォトダイオードで検出できるのであればもしかしたら太陽電池でもセンサーになるかもですね^^
もしも代用が出来れば検出面積を大きく取れて感度の良いセンサーにならないかな??
手持ちの部品で放射能検出器が作れると楽しいですね^^

投稿: さくらもものこ | 2011年9月 2日 (金) 00時04分

さくらもものこさん、お久しぶりです。

面積は広いほど有利ですね。
私も秋月で500円で売っているS6775に変えた所少し感度がアップしました。

フォトダイオードは接合容量の小さいPINタイプでないとγ線を検出できません。

フォトダイオードを使う時には、シンチレータをいう放射線を光に変える物質を間に入れて使います。

ネット上で見つけた色々です。

http://www.maxim-ic.com/products/ibutton/images/wideband.pdf#search='wideband
radiation detec maxim'

https://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/h4083_kacc1053j01.pdf#search='h4083_kacc1053j01'

http://www.hzdr.de/FWS/publikat/JB03/JB_03_R04.pdf#search='NEW CONCEPTS FOR
GAMMATOMOGRAPHY DETECTORS'

http://www.osioptoelectronics.no/Cd-Content/standard-products/Ultra-Low-Noise-Photodiodes.pdf#search='High
Breakdown Voltage, Fully Depleted Series'

http://nv-med.mtpro.jp/jsrt/pdf/2000/56_12/12.pdf

http://www.hepl.phys.nara-wu.ac.jp/thesis/4kaisei/kaji-matsuda/thesis.pdf

参考になさってください。

投稿: RLC | 2011年9月 2日 (金) 21時55分

PMT(プラスチックシンチレータ)を入手しました。
これは光電子倍増管を使うのが普通のようですが、PINダイオードで増幅できれば使いやすそうです。

投稿: nekonoko | 2011年11月 1日 (火) 14時26分

PINフォトダイオードは感度が良くないので、放射線を効率良く光に変えるシンチレータが安価に手に入るようになればいいですね。

投稿: RLC | 2011年11月 1日 (火) 22時20分

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