子どもを放射能からまもる会in千葉
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作ってまなぶ?放射線(ガンマ線検出器)

市販のCsI(ヨウ化セシウム)シンチレーターを利用してガンマ線検出器を製作しましたが、表題は付けたりで中味は趣味の電子工作レベルです。

シンチレーション検出器はガンマ線の相互作用(発光現象)をフォトダイオードで検出して電気信号に変換、増幅するものですが今回自作した検出器も測定原理(だけ)はMrGammaや8月に一般向け販売予定の「エアカウンターEX」とまったく同じものです。

秋月電子通商が販売している通称「秋月シンチ」のうち今回は5mm角のCsI結晶と浜松ホトニクス製のPINフォトダイオード6775を使用しました。
一部構成を変更しましたが手順は基本的に以下の製作記事の通りです。

秋月CsIシンチレータとS6775用の超簡単・超低雑音ガンマ線検出器


1)ヘッド部の製作
・CsIシンチレーター結晶とフォトダイオードを「セメダインスーパXG」で接着して完全に硬化するまで1日放置します。
・PDとシンチ結晶を水道(配管継手)工事に使用するバルカーテープを巻きつけ、さらに自己融着型のブチルゴムテープ(幅5mm程度)を巻きつけて遮光します。
・FET(2SK170BL)を取り付けシールド線にハンダ付けし、最後にアルミテープでシールドします。

SIMG2568.jpg SMG2569.jpg

2)プリアンプの製作
カップリングコンデンサーをオーディオ用無極性電解コンデンサーに変更した以外回路図通りですが、細かいチューニング(ドレイン電流など)はしていません。


3)動作確認
SIMG2578.jpg
プリアンプに検出ヘッドを接続、出力をPCのマイク端子に入力してintuneaudacityの様な波形モニターが可能なソフトを使用して信号を「録音」してみます。

下図はintuneを使用した波形モニターでノイズレベルが高いのでガッカリですが腕が悪いので仕方ありません。(シールドしたり外付けのPC内蔵のサウンドチップでなく外付けのUSB音源を用いると多少改善されるかもしれません)
下向き(逆極)のパルスがガンマ線を検知した信号だと思われますが、パルスの波高値とガンマ線の光子エネルギーは比例関係があるので、PRAやベクモニの様なソフトを使えばスペクトルが見られますし、単純にパルス数だけを数えれば簡易線量計(校正必要)として使用することもできます。

intuneS.jpg

下図は以前のガイガーカウンターの低線量時の動作確認にも使用した、花見川区内で採取した土壌をタッパウエアに詰めたものを線源として、フリーなガンマ線スペクトル解析ソフト「BqMoni-0.97B」で2時間測定したものです。一応Cs134,137のピークを検出?しているようです。
PRAを使用する場合はこちらの記事が大変参考になります。

InTuneおよびPRAを用いたデーター収集方法


akizuki_cs.jpg


追記:上記のデーターから796KeVのCs134のピークを利用して横軸をザックリ校正して塩化カリウムを測定しました。
akizuki_kcl.jpg

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