Comments 56
Отличная статья! Попробую повторить проект))
Наверное было бы неплохо если примерная цена кристалла и фотоумножителя были бы статье чтобы долго не искать.
А зачем это нужно в носимом варианте? Превышение радиационного фона регистрируются дозиметрами, ими же выявляется заражённая область и материал, он собирается и отправляется на исследование на спектрофотометр, чтобы понять какой изотоп фонит. Да и стационарные спектрофотометры находятся в свинцовом корпусе, чтобы отсечь внешний фон. Есть ли какой-то смысл в носимом варианте? Ползать с ним по полу или подносить к продуктам или стройматериалам, чтобы детектировать повышение фона? Так это адский должен быть фон, чтобы прибор сработал. Не совсем понимаю предназначение данного прибора. Для дозиметра-детектора повышенного рад фона слишком сложно, для нормального спектрофотометра недостаточно.
Гамма спектрометр позволяет выявить незначительные превышения уровня в любом канале энергий. Дозиметр "увидит" когда ПДК будет превышено в несколько раз, а спектрометр позволит обнаружить даже незначительное превышение над фоном. С кристаллом NaI:Tl такого объема, достаточно 5 минут, чтобы в грибах или чернике на рынке, обнаружить превышение уровня. Реально были прецеденты, но правда не на рынке, а уже дома...
На самом деле такие приборы в мире уже есть, только за оооочень большие деньги. Например, RadEye SPRD. Прибор и дозиметр, и спектрометр, и сразу определит изотоп. Очень удобно, если проверять продукты с большим ПДК типа черники, за те самые 5 минут скажет. Можно настроить чувствительность так, что будет сигналить на каждый чих. И автоматически при этом соберёт спектр, сообщит результаты и запомнит. Аналогичный этому прибор, но гораздо дешевле, многим придётся по вкусу.
Собственно, на последней картинке автора Radiacode 101, готовый прибор за похожие, насколько я понял, деньги. Правда, кристалл у него заметно меньше.
Да, популярный прибор. Давайте сравним:
Время набора одинаковое, источник один и тот же.
Ваш, безусловно, лучше – кристалл больше почти на порядок. Но отличие количественное, а не качественное.
Впрочем, если бы я не купил Radiocode год назад, то, думаю, попытался бы повторить ваш проект, а не покупал бы готовое изделие.
Проблема rc101 не только в кристалле... Изменив схемотехнику и sipm, можно получить разрешение около 8%. Что вполне успешно проделывает kbradar. Присмотритесь к гистограммам, у rc101 все пики слились. Так, что отличие именно качественное, если говорить в спектре.
У меня обратная ситуация: rc101 купил исключительно в познавательных целях, посмотреть, что там внутри, когда DoZer уже принял близкий к текущему вид.
Хм, интересно. Если его можно заметно улучшить просто схемотехнически, то почему производитель этого не сделал?
Я думал, пики сливаются именно из-за проблем дешёвого кристалла.
Сложно обсуждать чужую разработку, видимо были причины. Вот сравнение sipm в rc101 и DoZer:
Я так понимаю, DoZer справа? Тогда понятно, увеличение размера кристалла – это всегда хорошо, но дорого.
Это sipm. Да правый -- это fc60035, а левый fc30035. Количество ячеек: 18980 и 4774 соответственно. Микроячейка (лавинный диод) может дать только два уровня, амплитуда импульса определяется количеством открывшихся ячеек. Дальше понятно...
Стоимость fc30035 и fc60035, можно сказать -- почти одинаковая. По крайней мере в рознице я видел такую картину.
Кристалл от РК101 даёт 6%...
Насколько я знаю, Radiacode-101 не пишет автоматически спектры, как это сделал автор проекта. Ну и разница в спектрах очень существенная. Тем более, что в коте 256 каналов, а в авторской работе до 4096. При этом кристаллы отличаются по объёму лишь в 3 раза (3 против 1).
А сколько каналов в спектре, 4096?
Настраивается: 1024, 2048, 4096. Исходно всегда снимается 4096, далее в зависимости от настройки суммируется по 4, 2 или одному каналу. Эта часть не до конца реализована, на экране при увеличении разрядности растягивается спектр и набор нужно начинать сначала. Не стал доделывать, поскольку даже с SrI2:Eu, 2048 -- достаточно.
Понятно. А экспорт в формат BecqMoni у вас 1024 каналов, насколько я понял?
Какое в итоге получилось разрешение со стронциййодом? Без формирователя ему тяжеловато...
С тем кристаллом который ты мне прислал, на приведенной схемотехнике, лучше 3.6-3.8% не получилось. Пришлось немного переделать схему, в итоге 3.3%. Но потребление возросло с 500uA до 650uA.
А что было добавлено?
Увеличил частоту adc до 8MHz, Снизил нагрузочное сопротивление для sipm до 100 ом, снизил напряжение vref до 1.8v, написал медианный фильтр для компенсации переходных процессов в старших разрядах adc (всего 8 участков по 3 канала каждый) - это что бы можно было нормально использовать 4096 разрядов, подключил и задействовал встроенный датчик температуры кристалла для термокомпенсации, уменьшил выходное сопротивление высоковольтного источника, перешел с внутреннего RC на внешний кварц. Как оказалось последнее дало самый значительный вклад. В общем половил блох и в итоге выиграл 0.3 - 0.4%.
Как он себя чувствует на больших загрузках? По моему опыту без канонического усилителя-формирователя как правило не обойтись - чтобы входное сопротивление ноль (классический трнсимпедансный), и дальше время формирования делать настолько коротким чтобы только чуть-чуть начало падать разрешение. У меня для стронциййода получается 1 мкс, при этом нормально себя чувствует до примерно 30 тыс цпс, но конечно потребление выше.
Время измерения в этой поделке ~ 300nS. Помнишь я рисовал тебе тайминги ? Основная проблема этого решения -- это особенности adc с уравновешиванием заряда. Но как показала практика, значительные искажения наблюдаются только в восьми точках диапазона. Если точнее, то точек 16, первое измерение просаживается к нулю, следующий разряд увеличен на тоже значение. Картинка ниже. Сигнал с генератора в 200 кгц перевариваются без проблем. Можно и больше, но тогда нужно повышать частоту МК, а это приведет к повышенному потреблению.
P.S. Посмотрел сейчас исходник и вспомнил, что уменьшил частоту МК до 500khz. Так, что насчет 200khz -- это я сильно преувеличил. Забыл уже все, больше года назад -- это было... Последнее время боролся за потребление. Ну, впрочем если кому то нужно, могут запустить МК на 64mhz и сходить покопаться в каком нибудь реакторе, время работы в этом случае будет не актуально.
Было бы неплохо добавить статью в хаб "DIY или Сделай сам".
Отличная статья, там ей и место ?
Кристалл NaI какого размера применили?
Вывод спектра двумя видами сразу напомнил Nuclear Pioneer MCA. Интересная идея, нравится. Получился SpectrumFast.)
Ещё один вопрос - на какой baudrate тягаются данные по Bluetooth?
115200
А никаких проблем с передачей спектра не замечали? Как часто получаете обновление? Не до конца разобрал ваш код, вы там что-то с MTU делаете.
Использую контрольную сумму для проверки целостности. Продолжительное время использовал без контроля, но были сбои с передачей. Данные передаются с небольшой задержкой, она нужна для того, что бы android успевал переварить принятый буфер. На медленных устройствах с этим были проблемы: гистограмма еще не отрисовалась, а новые данные уже грузятся. С mtu вроде все стандартно... У меня очень небольшой опыт разработки на java, по сути это первое относительно большое приложение.
Ещё глаз зацепился за /* Energy compensation function */
Можете рассказать, как вы её получали? И ещё каким образом она помогает в компенсации энергии спектра? Немного не понимаю эту цель в отвязке от дозиметра.
Получал из нескольких характеристик кристаллов nai:tl, доступных в публичном доступе. Проверить возможности нет, по этому для измерения дозы не использовал. В отношении спектра выглядит так:
Без компенсации:
С компенсацией:
Настройки полинома в форме setup, не используются, функция захардкожена в android приложении.
Ещё можно глянуть на польский проект RaySID для ознакомления, чего можно достичь в разработках. Не совсем ясно, выбрались ли они на полноценные продажи.
fc60035 стало сложно найти . Можно его заменить на AFBR-S4N66P024M 2×1 ?
Просто такая на алике есть )
Ну, можно ближе найти : https://www.chipdip.ru/product0/8005851557
А что до размера то тут или один подключать или в бок к кристаллу городить ( не гигроскопичному )
Протестировал AFBR-S4N66C013, результат лучше ожидаемого, схему не изменял, заработало сразу. Покупал за 6300 руб. Рабочий, бюджетный вариант.
DoZer — сцинтилляционный гамма-спектрометр с bluetooth