Portable Radiation Detector: 10 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Nov yog kev qhia los tsim, tsim, thiab ntsuas koj tus kheej lub cuab yeej Silicon photo-diode Radiation Detector uas haum rau 5keV-10MeV nrhiav kom tau ntau yam kom muaj nuj nqis tsawg zog gamma-rays los ntawm cov khoom siv hluav taws xob! Ua tib zoo saib yog tias koj tsis xav dhau los ua lub xov tooj cua-ua haujlwm zombie: nws tsis muaj kev nyab xeeb nyob ib puag ncig cov khoom siv hluav taws xob siab, thiab cov cuab yeej no yuav tsum tsis txhob siv los ua txoj hauv kev uas ntseeg tau tias yuav muaj teeb meem hluav taws xob.

Cia peb pib nrog kev tshawb fawb keeb kwm yav dhau me ntsis ntawm lub ntsuas ua ntej peb mus rau nws qhov kev tsim kho. Saum toj no yog cov vis dis aus zoo los ntawm Veritasium piav qhia tias hluav taws xob yog dab tsi thiab nws los qhov twg los.

Kauj Ruam 1: Ua ntej, Ntau Physics

(Cov lus dab neeg: Ionizing hluav taws xob ua hluav taws xob-qhov ua khub hauv thaj tsam sab hauv uas ua rau lub plawv dhia.)

Lub qhov hluav taws kub, Geiger's, thiab Lub Yees Duab-tus lej ntsuas lub raj … txhua yam ntawm cov ntsuas ntsuas yog qhov nyuaj, kim lossis siv qhov hluav taws xob siab los ua haujlwm. Muaj ob peb tus tsim-phooj ywg Geiger raj hom, xws li https://www.sparkfun.com/products/retired/11345 & https://www.adafruit.com/product/483. Lwm txoj hauv kev txhawm rau tshuaj xyuas hluav taws xob yog lub ntsuas ntsuas lub cev (piv txwv li Germanium detectors). Txawm li cas los xij, cov no kim los tsim thiab xav tau cov cuab yeej tshwj xeeb (xav tias ua kua nitrogen txias!). Ntawm qhov tsis sib xws, cov cuab yeej ntsuas lub xeev muaj txiaj ntsig zoo. Lawv tau siv dav thiab ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev siv lub zog muaj zog loj, lub cev kev kho mob, thiab astrophysics.

Ntawm no, peb tsim lub tshuab ntsuas hluav taws xob tau yooj yim uas muaj peev xwm ntsuas qhov tseeb thiab kuaj pom lub zog qis gamma-rays los ntawm cov khoom siv hluav taws xob. Cov cuab yeej suav nrog qhov sib txawv ntawm qhov tsis txaus ntseeg qhov loj ntawm thaj tsam silicon PiN diodes, uas tso tawm rau tus nqi them ua ntej lub suab nrov, qhov sib txawv ntawm lub suab nrov, kev ntxub ntxaug, thiab kev sib piv. Cov txiaj ntsig ntawm txhua theem ua tiav tau hloov pauv mus rau cov cim digital rau kev tshuaj xyuas. Peb yuav pib los ntawm kev piav qhia cov hauv paus ntsiab lus ntawm cov tshuaj silicon particle detectors, PiN diodes, thim rov qab tsis ncaj ncees thiab lwm yam tsis cuam tshuam. Peb mam li piav qhia qhov kev tshawb nrhiav sib txawv uas tau ua, thiab cov kev xaiv tau ua. Thaum kawg, peb yuav qhia cov qauv ua ntej thiab qhov kev sim.

SolidState Ntes

Hauv ntau qhov kev tshawb nrhiav hluav taws xob, kev siv lub ntsuas ntsuas pom tau zoo yog qhov muaj txiaj ntsig zoo (piv txwv li hu ua semiconductor diode detectors lossis cov ntsuas lub xeev). Silicon diodes yog lub ntsuas ntsuas ntawm kev xaiv rau ntau daim ntawv thov, tshwj xeeb tshaj yog thaum cov khoom hnyav tau koom nrog. Yog tias tsis xav tau kev ntsuas lub zog, lub sijhawm zoo tshaj plaws ntawm silicon diode detectors tso cai suav qhov tseeb thiab taug qab cov nqi them.

Txog kev ntsuas lub zog hluav taws xob siab lossis gamma-rays, ntsuas qhov ntev tuaj yeem khaws cia me dua li lwm txoj hauv kev. Kev siv cov khoom siv hluav taws xob ib yam li cov ntsuas hluav taws xob tseem ua rau cov neeg nqa khoom ntau dua rau qhov xwm txheej tau tshwm sim hluav taws xob, thiab yog li ntawd qis dua kev suav sau qis ntawm kev daws teeb meem ntau dua li ua tau nrog lwm hom ntsuas. Thiaj li, qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws uas tau ua tiav niaj hnub no tau pom los ntawm kev siv cov ntsuas ntsuas.

Cov ntaub ntawv xov xwm tseem ceeb yog cov tshuab hluav taws xob-qhov sib txuas uas tsim los ntawm txoj hauv kev los ntawm cov khoom uas tau them los ntawm lub ntsuas (saib daim duab saum toj no). Los ntawm kev sau cov khoom siv hluav taws xob-qhov no, ntsuas raws li tus nqi ntawm cov hluav taws xob ntawm lub ntsuas hluav taws xob, lub teeb liab pom tau tsim, thiab nws ua mus ntxiv rau theem thiab kev ntxub ntxaug. Cov yam ntxwv xav tau ntxiv ntawm cov khoom ntsuas hauv lub xeev yog qhov loj me me, tus yam ntxwv lub sijhawm nrawm, thiab cov tuab tuab zoo (*). Raws li nrog txhua tus ntsuas, muaj qhov tsis zoo, suav nrog kev txwv rau qhov ntau thiab tsawg thiab qhov muaj peev xwm ntawm cov cuab yeej no los ua kev puas tsuaj los ntawm kev puas tsuaj los ntawm hluav taws xob.

(*: Cov ntsuas hluav taws xob me me txo qis ntau qhov tawg, qhov tuab tuab ua rau cov nqi ntau dua thaum cov khoom hla dhau ntawm cov substrate.)

P -i -N diodes:

Txhua hom kev ntsuas hluav taws xob tsim cov yam ntxwv tom qab cuam tshuam nrog hluav taws xob. Kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom nrog teeb meem yog qhov txawv los ntawm peb qhov cuam tshuam:

1. cov duab-hluav taws xob cov nyhuv
2. Compton tawg
3. Pair-ntau lawm.

Lub hauv paus ntsiab lus tseem ceeb ntawm lub dav hlau silicon ntes yog kev siv PN sib txuas uas cov khoom sib cuam tshuam los ntawm peb qhov tshwm sim no. Cov phiaj xwm yooj yim tshaj plaws silicon sensor suav nrog P doped substrate thiab N-implant ntawm ib sab. Cov tshuab hluav taws xob-qhov ua ke tau tsim raws txoj kev taug mus. Hauv cheeb tsam ntawm PN kev sib tshuam, muaj thaj av uas tsis muaj neeg nqa khoom dawb, hu ua thaj chaw ua kom puas. Cov khoom siv hluav taws xob-qhov tsim hauv cheeb tsam no tau sib cais los ntawm ib puag ncig cov khoom siv hluav taws xob. Yog li, tus neeg nqa khoom tuaj yeem ntsuas ntawm N lossis P -side ntawm cov khoom siv silicon. Los ntawm kev thov qhov rov qab-tsis ncaj ncees rau PN sib txuas diode, thaj chaw ploj zuj zus tuaj thiab tuaj yeem npog qhov ua tiav qhov ntsuas qhov ntsuas. Koj tuaj yeem nyeem ntxiv txog qhov no ntawm no: Pin Junction Wikipedia Article.

PiN diode muaj thaj tsam ib puag ncig kuv, nruab nrab ntawm P thiab N kev sib tshuam, dej nyab nrog cov nqa khoom nqa los ntawm P thiab N-cheeb tsam. Thaj chaw thaj tsam dav no tseem txhais tau tias cov diode muaj lub peev xwm qis thaum thim rov qab. Hauv PiN diode, thaj av uas ploj lawm yuav luag tag nrho hauv cheeb tsam sab hauv. Thaj chaw no ploj mus yog qhov loj dua li ib txwm PN diode. Qhov no nce ntim qhov twg cov tshuab hluav taws xob-qhov tuaj yeem tsim los ntawm qhov xwm txheej photon. Yog tias lub tshuab hluav taws xob tau siv rau cov khoom siv hluav taws xob, ob lub tshuab hluav taws xob thiab lub qhov nkag mus. PiN diode tau thim rov qab tsis ncaj ncees kom tag nrho i-txheej tau ploj ntawm cov neeg nqa khoom dawb. Qhov kev tsis txaus siab thim rov qab no tsim hluav taws xob hla ntawm i-txheej kom cov hluav taws xob tau tawg mus rau P-txheej thiab lub qhov, mus rau N-txheej (*4).

Kev khiav ntawm cov neeg nqa khoom hauv cov lus teb rau lub plawv dhia ntawm hluav taws xob ua qhov ntsuas ntsuas tam sim no. Txhawm rau kom ua tiav qhov tam sim no, thaj av i yuav tsum loj li ntau tau. Cov yam ntxwv ntawm kev sib tshuam yog xws li nws ua qhov me me tam sim no thaum muaj kev cuam tshuam hauv kev rov qab. P-sab ntawm kev sib tshuam dhau los tsis zoo nrog kev hwm rau N-sab, thiab qhov muaj peev xwm sib txawv ntawm ib sab ntawm kev sib tshuam mus rau lwm qhov yog txhim kho. Hauv cov xwm txheej no, nws yog cov neeg nqa khoom tsawg uas tau nyiam thoob plaws kev sib tshuam thiab, vim tias lawv qhov kev xav tau tsawg dua, qhov rov qab tam sim no hla lub diode me me. Thaum qhov kev tsis txaus siab thim rov qab tau thov rau qhov kev sib tshuam, yuav luag txhua qhov siv hluav taws xob tau tshwm sim thoob plaws thaj chaw uas ploj mus, vim tias nws qhov kev tiv taus ntau dua li ntawm cov khoom qub lossis N-P. Qhov tseeb, qhov kev tsis txaus siab thim rov qab hais txog qhov muaj peev xwm sib txawv thoob plaws kev sib tshuam. Lub tuab ntawm thaj av uas ploj lawm kuj tseem nce ntxiv, nthuav tawm qhov ntim uas cov khoom siv hluav taws xob tsim hluav taws xob tau sau. Thaum lub teb hluav taws xob txaus txaus, kev sau nqi yuav tiav, thiab qhov siab ntawm lub plawv dhia tsis hloov pauv ntxiv nrog kev nce ntxiv hauv qhov ntsuas qhov tsis ncaj ncees.

(*1: Cov hluav taws xob nyob rau hauv lub xeev txwv ntawm ib qho atom raug khob tawm los ntawm cov duab hluav taws xob thaum lub zog ntawm cov teeb meem tshwm sim siab dua li lub zog khi; thiab kev hloov pauv ntawm qee lub zog mus rau lub tshuab hluav taws xob.; *3: Kev tsim cov khoom me me thiab nws cov khoom tiv thaiv.; *4: Cov tshuab hluav taws xob tau kos rau hauv qhov rov qab coj mus rau lub tshuab hluav taws xob vector, qhov uas qhov txav mus rau qhov qub kev taw qhia raws li qhov hluav taws xob.)

Kauj ruam 2: Tshawb nrhiav

Nov yog qhov qauv ntawm "ntes" uas peb tsim, debugged thiab sim. Nws yog cov lej suav nrog ntau lub ntsuas kom muaj "CCD" style hluav taws xob ntsuas. Raws li tau hais ua ntej, txhua lub silicon semi-conductors nkag siab rau hluav taws xob. Nyob ntawm seb nws yog qhov tseeb npaum li cas, thiab cov cuab yeej siv ib leeg kuj tuaj yeem tau txais lub tswv yim ntxhib ntawm qib zog ntawm cov khoom me me uas ua rau raug tsoo.

Peb tau siv cov diodes uas tsis tau tiv thaiv twb tau npaj rau kev nkag siab, uas thaum thim rov qab tsis ncaj ncees (thiab tiv thaiv nws los ntawm lub teeb pom kev), tuaj yeem sau npe tsoo los ntawm Beta thiab Gamma hluav taws xob los ntawm kev ua kom pom cov cim me me thiab nyeem cov ntaub ntawv tso tawm nrog lub microcontroller. Alpha hluav taws xob, txawm li cas los xij, tuaj yeem tshawb pom tsis tshua muaj vim tias nws tsis tuaj yeem nkag mus txawm tias cov ntaub nyias nyias lossis cov ntaub thaiv npog polymer. Txuas nrog yog cov vis dis aus zoo los ntawm Veritasium, uas piav qhia ntau hom kev tawg (Alpha, Beta & Gamma).

Thawj qhov tsim qauv rov ua dua siv lub ntsuas sib txawv (BPW-34 photodiode; lub koob npe nrov yog tias koj google ncig). Muaj txawm tias qee qhov cuam tshuam Cov Lus Qhia uas siv nws rau lub hom phiaj ntawm kev tshuaj xyuas hluav taws xob xws li qhov zoo tshaj no: https://www.instructables.com/id/Pocket-Photodiode-Geiger-Counter/. Txawm li cas los xij, vim tias nws muaj qee cov kab thiab tsis ua haujlwm tau zoo, peb txiav txim siab tshem tawm cov ntsiab lus ntawm tsab ntawv no los ntawm Cov Lus Qhia no kom tsis txhob Makers tsim lub tshuab kuaj pom tag nrho ntawm qhov tsis raug. Peb tau ua, txawm li cas los xij, xa cov ntaub ntawv tsim qauv thiab cov phiaj xwm thaum ib tus neeg xav paub.

Kauj Ruam 3: Tus Tsim

(Cov lus dab neeg: (1) Thaiv daim duab ntawm lub ntsuas: los ntawm teeb liab tsim mus rau cov ntaub ntawv tau txais., (2) Cov lus qhia tshwj xeeb ntawm X100-7 photodiode: 100mm^2 thaj chaw ua haujlwm, 0.9mm thaj tsam ploj, lub teeb thaiv txheej, qhov tsaus ntuj tam sim no … Raws li pom hauv cov phiaj xwm kev nqus tau, PiN diodes nkag tau yooj yim nqus gamma-hluav taws xob lub zog, (3) Daim ntawv thov daim ntawv ntawm cov chaw tsim khoom uas tau lees paub lub tswv yim tsim thiab pab xaiv thawj qhov tseem ceeb.

Peb tau txiav txim siab rau thaj chaw loj dua, uas yog, X100-7 los ntawm Thawj Sensor. Rau kev ntsuas lub hom phiaj thiab kev hloov pauv, peb tsim peb ntu sib txawv, sib sau ua ke ib leeg: Cov ntsuas cua thiab ua kom nrov nrov (lub suab qis them lub suab nrov + lub suab hloov pauv lub suab), Kev ntxub ntxaug & sib piv, DC/DC kev tswj hwm, thiab DAQ (Arduino rau cov ntaub ntawv tau txais). Txhua theem tau sib sau ua ke, siv tau, thiab ntsuas cais raws li koj yuav pom hauv qib tom ntej.

Qhov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm cov ntsuas hluav taws xob yog lub zog me me ionization (E), ywj siab ntawm lub zog thiab hom teeb meem hluav taws xob. Qhov kev yooj yim no tso cai rau suav tus lej ntawm cov tshuab hluav taws xob hauv qhov sib piv ntawm qhov xwm txheej hluav taws xob hluav taws xob, muab cov particle tau nres tag nrho hauv qhov ntim ntawm lub ntsuas. Rau silicon ntawm 23C (*) peb muaj E ~ 3.6eV. Piv txwv tias tag nrho lub zog tau tso thiab siv lub zog ionization peb tuaj yeem suav tus lej ntawm cov tshuab hluav taws xob uas tsim los ntawm qhov chaw muab. Piv txwv li, 60keVgamma-duab hluav taws xob los ntawm Americium − 241 qhov chaw yuav ua rau tus nqi tso nyiaj ntawm 0.045 fC/keV. Raws li tau qhia hauv cov lus qhia tshwj xeeb ntawm cov diode tshwj xeeb, siab dua qhov ntsuas qhov tsis txaus ntseeg ntawm kwv yees li ~ 15V thaj av uas ploj lawm tuaj yeem kwv yees tau tas li. Qhov no teeb tsa lub hom phiaj ntau rau peb qhov kev tsis ncaj ncees rau 12-15V. (*: E nce nrog txo qhov kub.)

Kev ua haujlwm ntawm cov qauv sib txawv ntawm lub ntsuas, lawv cov neeg koom nrog, thiab suav nrog suav nrog. Thaum ntsuas tus ntsuas, qhov rhiab heev (*1) yog qhov tseem ceeb heev. Yuav tsum tau them lub zog ua ntej lub suab nrov ntau vim tias qhov xwm txheej gamma-ray tsuas yog tsim tau ob peb txhiab lub tshuab hluav taws xob hauv cheeb tsam cov khoom siv hluav taws xob ib nrab. Vim tias peb ua kom lub zog me me tam sim no, tshwj xeeb yuav tsum tau muab rau cov khoom xaiv, ua tib zoo tiv thaiv thiab txheej txheem teeb tsa lub rooj sib tham.

(*1: Tsawg zog kom tso rau hauv lub ntsuas kom tsim lub teeb liab sib txawv, thiab teeb liab-rau-nrov piv.)

Txhawm rau xaiv cov khoom muaj txiaj ntsig kom raug, kuv xub piav qhia qhov xav tau, yam xav tau tshwj xeeb, thiab kev txwv:

Sensors:

• Qhov loj tuaj yeem tshawb pom ntau yam, 1keV-1MeV
• Lub peev xwm qis kom txo suab nrov, 20pF-50pF
• Tsis tsim nyog xau tam sim no nyob rau hauv rov qab tsis ncaj ncees lawm.

Kev nthuav dav thiab kev ntxub ntxaug:

• Them nqi ua ntej lub suab nrov nrov
• Txawv txawv rau kev ua haujlwm mem tes
• Tus neeg sib piv rau lub teeb liab mem tes thaum siab dua qhov teeb tsa
• Kev sib piv rau cov suab nrov tawm thaum nyob hauv qhov chaw pib
• Piv rau channel coincidences
• Kev pib dav dav rau kev lim dej xwm txheej.

Digital thiab micro-controller:

• Ceev analog-rau-digital hloov pauv
• Cov ntaub ntawv tso tawm rau kev ua thiab cov neeg siv interface.

Lub zog thiab lim dej:

• Voltage regulators rau txhua theem
• High-Voltage mov los tsim lub zog tsis ncaj ncees
• Kev lim dej kom raug ntawm txhua lub zog faib khoom.

Kuv xaiv cov hauv qab no:

• DC Boost Converter: LM 2733
• Tus nqi them tus nqi: AD743
• Lwm Op-Amps: LM393 & LM741
• DAQ/Nyeem Ntawv: Arduino Nano.

Cov lus qhia tshwj xeeb ntxiv suav nrog:

• Kev khiav hauj lwm tus nqi:> 250 kHz (84 raws), 50 kHz (xwm txheej)
• Kev daws teeb meem: 10 ntsis ADC
• Qauv tus nqi: 5kHz (8 raws)
• Voltages: 5V Arduino, 9V op-amps, ~ 12V Kev Ntseeg

Kev npaj ua ke thiab kev txiav txim ntawm cov khoom siv saum toj no tau sawv cev hauv daim duab daim duab thaiv. Peb tau suav qhov suav nrog cov txiaj ntsig siv hauv lub sijhawm ntsuas (saib daim duab thib peb). (*: Qee qhov tseem ceeb tsis zoo ib yam li tau npaj ua ntej lossis tsis zoo ib yam li cov tam sim no nyob hauv qhov chaw; txawm li cas los xij cov kev suav no muab cov txheej txheem taw qhia.)

Kauj Ruam 4: Cov Hluav Taws Xob

(Daim duab dab neeg: (1) Cov txheej txheem tag nrho ntawm theem 1-3 ntawm ib qho channel, suav nrog cov diode puag thiab qhov sib faib hluav taws xob uas muab cov ntawv xa mus rau txhua theem, Circuit ntu ntu.)

Cia peb tam sim no piav qhia "ntws" ntawm lub teeb liab pom ntawm ib ntawm plaub txoj hauv kev los ntawm nws cov kev tsim rau kev nrhiav digital.

Theem 1

Tsuas yog lub teeb liab ntawm kev txaus siab los ntawm photodiodes. Cov sensors no tau thim rov qab. Kev tsis ncaj ncees yog qhov ruaj khov 12V uas tau khiav los ntawm lub lim qis kom tshem tawm cov suab tsis xav tau loj dua 1Hz. Raws li ionization ntawm cheeb tsam uas ploj lawm, tus nqi mem tes tau tsim ntawm tus pin ntawm diode. Lub teeb liab no tau khaws los ntawm peb thawj theem kev nthuav dav: them nqi zog. Kev them nqi hluav taws xob tuaj yeem ua nrog txhua lub tshuab ua haujlwm zoo, tab sis lub suab qis qis tshwj xeeb yog qhov tseem ceeb heev.

Theem 2

Lub hom phiaj ntawm theem no yog txhawm rau hloov pauv tus nqi mem tes pom ntawm qhov hloov pauv tswv yim, rau hauv DC qhov hluav taws xob ntawm op-amp cov zis. Cov tswv yim tsis hloov pauv tau lim thiab teeb tsa qhov faib hluav taws xob ntawm qib paub thiab xaiv. Thawj theem no nyuaj rau qhib, tab sis tom qab ntau qhov kev sim peb tau txiav txim siab tawm tswv yim capacitor ntawm 2 [pF], thiab pub rov qab tiv thaiv ntawm 44 [MOhm], ua rau lub plawv dhia ntawm 2 [pF] × 44 [MOhm] = 88 s]. Ib qho kev hloov pauv nquag siv bandpass lim lub suab nrov, uas ua haujlwm zoo li qhov sib txawv, ua raws li tus nqi them nqi zog. Cov theem no lim dej thiab hloov pauv qhov hloov pauv DC theem, tawm los ntawm theem dhau los mus rau hauv lub plawv dhia nrog qhov nce ntawm 100. Lub teeb liab pom lub teeb liab tau raug tshuaj xyuas ntawm qhov tso tawm ntawm theem no.

Theem 3

Tom ntej hauv kab yog cov teeb liab thiab suab nrov raws. Ob qhov kev tso tawm no ncaj qha mus rau DAQ ntxiv rau PCB thib ob sib piv. Ob leeg ua haujlwm li op-amps sib piv. Tsuas yog qhov sib txawv ntawm ob yog tias lub suab nrov channel muaj qhov qis dua ntawm qhov nws tsis hloov pauv cov tswv yim tshaj li cov teeb liab channel, thiab cov teeb liab channel tseem tau lim tawm kom tshem tawm cov zaus ntau dua li qhov xav tau tso tawm mem tes los ntawm theem thib ob. LM741 op-amp ua raws li kev sib piv tiv thaiv qhov pib tsis sib xws txhawm rau saib tsis taus cov teeb liab channel, ua rau lub ntsuas pom tsuas yog xa cov xwm txheej xaiv mus rau ADC/MCU. Qhov sib txawv resistor ntawm qhov tsis hloov pauv tswv yim teeb tsa qib ua. Hauv theem no (kev sib tw tsis sib xws), cov cim qhia los ntawm txhua cov channel tau pub rau op-amp ua raws li cov lus sib dhos. Qhov chaw pib ruaj khov tau teeb tsa ua ke nrog ob txoj haujlwm nquag. Cov op-amp tso tawm siab yog tias ob, lossis ntau dua, photodiodes sau npe ntaus ib txhij.

Nco tseg: Peb tau ua yuam kev tseem ceeb los ntawm kev tso DC/DC cov kauj ruam hloov pauv ntawm lub zog tsis ncaj ncees nyob ze tus nqi rhiab op-amps ntawm PCB ua kom nrov nrov. Tej zaum peb yuav kho qhov no hauv ib qho tom qab.

Kauj Ruam 5: Lub Rooj Sib Tham

Soldering, ntau ntau ntawm qhov muag… Vim tias lub ntsuas ntsuas tau xaiv rau lub ntsuas ntsuas zaum kawg tsuas yog tshwm sim raws li SMT hneev taw tivthaiv peb yuav tsum tsim PCBs (2 txheej). Yog li ntawd, txhua qhov kev sib txuas hauv Circuit Court kuj tseem tau tsiv mus rau PCB cov laug cam ntau dua li lub khob cij. Txhua qhov sib piv sib piv tau muab tso rau ntawm ob qho PCBs sib cais, thiab cov khoom siv digital ntawm lwm qhov kom tsis txhob cuam tshuam suab nrov. Cov no yog thawj PCBs peb puas tau ua yog li peb yuav tsum tau txais qee qhov kev pab rau kev teeb tsa hauv Eagle. Qhov tseem ceeb tshaj PCB yog ntawm cov ntsuas thiab ua kom nrov nrov. Nrog lub oscilloscope saib xyuas cov txiaj ntsig ntawm cov qhab-nees ntsuas lub ntsuas tuaj yeem ua haujlwm nkaus xwb nrog lub rooj tsavxwm no (DAQ hla). Kuv pom thiab kho kuv qhov yuam kev; cov no suav nrog cov hneev taw tsis raug, uas ua rau peb lub suab nrov qis op-amps kom xaim-xaim, thiab qhov kawg ntawm lub neej uas tau hloov pauv nrog lwm txoj hauv kev. Ib qho ntxiv, ob lub lim dej tau ntxiv rau qhov tsim los txhawm rau ua kom nrov nrov.

Kauj Ruam 6: Qhov Kev Ruaj Ntseg

Lub hom phiaj ntawm 3D luam ntawv casing, cov ntawv txhuas thiab ua npuas dej yog rau: kev teeb tsa lub hom phiaj, kev rho tawm cua sov, muab lub suab nrov thaiv, thiab thaiv lub teeb ib puag ncig, thiab pom tseeb los tiv thaiv cov khoom siv hluav taws xob. 3D luam ntawv STL cov ntaub ntawv txuas nrog.

Kauj Ruam 7: Arduino Nyeem-tawm

Kev nyeem tawm (ADC/DAQ) ib feem ntawm lub ntsuas pom muaj Arduino Mini (cov lej txuas nrog). Lub microcontroller no saib xyuas cov txiaj ntsig ntawm plaub lub ntsuas thiab muab lub zog rau tom qab (taug qab lub zog zoo), tom qab ntawd tso tawm txhua cov ntaub ntawv ntawm cov ntawv tso tawm (USB) rau kev tshuaj xyuas ntxiv lossis kaw.

Kev ua daim ntawv thov desktop tau tsim (txuas nrog) los npaj txhua cov ntaub ntawv nkag.

Kauj Ruam 8: Xeem

(Daim duab dab neeg: (1) Ua rau lub plawv dhia ntawm 60Co qhov chaw (t ~ 760ms) teeb liab-rau-suab nrov piv ~ 3: 1., (2) Txhaj tshuaj sib npaug rau tus nqi tso los ntawm lub zog ~ 2 MeV., (3) Txhaj tshuaj sib npaug rau tus nqi tso los ntawm 60Co qhov chaw (~ 1.2 MeV)).

Kev txhaj tshuaj tau ua tiav nrog lub tshuab hluav taws xob ua ke nrog lub tshuab hluav taws xob (1pF) ntawm lub ntsuas phoo thiab txiav mus rau hauv av ntawm 50Ohm resistor. Cov txheej txheem no tau ua rau kuv sim kuv cov kab hluav taws xob, ua kom zoo ntawm cov khoom muaj txiaj ntsig thiab sim ua cov lus teb ntawm cov duab thaij thaum raug nthuav tawm rau qhov chaw nquag. Peb teeb tsa ob qho tib si Americium − 241 (60 KeV) thiab Iron − 55 (5.9 KeV) qhov chaw nyob rau pem hauv ntej ntawm ob qho kev yees duab-diodes nquag, thiab tsis muaj ib txoj hauv kev pom lub cim tshwj xeeb. Peb tau txheeb xyuas ntawm kev txhaj tshuaj mem tes, thiab xaus lus tias cov mem tes los ntawm cov peev txheej no tau qis dua qhov pib pom tau vim muaj suab nrov. Txawm li cas los xij, Peb tseem tuaj yeem pom cov hits los ntawm 60Co (1.33 MeV) qhov chaw. Qhov tseem ceeb txwv thaum lub sij hawm xeem yog lub suab nrov. Muaj ntau qhov chaw ntawm lub suab nrov thiab ob peb cov lus piav qhia txog yam uas tau tsim cov no. Peb pom tias ib qho ntawm qhov tseem ceeb tshaj plaws thiab ua rau muaj kev phom sij yog muaj suab nrov ua ntej thawj theem ua kom nrov nrov. Vim yog qhov tau txais loj loj lub suab nrov no tau nthuav tawm yuav luag ib puas npaug! Tej zaum kev lim dej tsis raug thiab Johnson lub suab rov tau txhaj rau hauv cov lus tawm tswv yim ntawm lub tshuab raj theem kuj tau pab (qhov no yuav piav qhia lub teeb liab tsawg rau suab nrov piv). Peb tsis tau tshuaj xyuas qhov kev cia siab ntawm lub suab nrov nrog kev xaiv, tab sis peb yuav saib mus rau qhov txuas ntxiv yav tom ntej.

Kauj Ruam 9: Daim Duab Loj dua

Saib cov vis dis aus los ntawm Veritasium txog qhov chaw muaj hluav taws xob ntau tshaj hauv ntiaj teb!

Yog tias koj ua qhov no deb thiab ua raws cov theem, tom qab ntawv nrog koj zoo siab! Koj tau tsim cov cuab yeej siv rau ntiaj teb kev siv zoo li LHC! Tej zaum koj yuav tsum txiav txim siab hloov chaw ua haujlwm thiab nkag mus rau thaj chaw ntawm nuclear physics:) Hauv cov ntsiab lus ntau ntxiv, koj tau tsim lub xeev cov khoom siv hluav taws xob uas suav nrog cov lej ntawm cov duab-diodes thiab cuam tshuam nrog kev sib txuas hauv zej zog thiab cais cov xwm txheej. Lub ntsuas ntsuas muaj ntau theem kev hloov pauv uas hloov pauv cov nqi me me mus rau qhov ntsuas hluav taws xob tom qab ntawd cais thiab sib piv lawv. Ib tus neeg sib piv, ntawm cov channel, tseem muab cov ntaub ntawv hais txog qhov chaw faib tawm ntawm cov xwm txheej tau tshawb pom. Koj kuj tseem suav nrog kev siv Arduino micro-controller thiab software tseem ceeb rau kev khaws cov ntaub ntawv thiab tshuaj xyuas.

Kauj ruam 10: Cov neeg ua tim khawv

Ntxiv rau qhov zoo PDFs txuas nrog, ntawm no yog qee cov ntaub ntawv muaj feem cuam tshuam:

- F. A. Smith, Tus Thawj Coj hauv Kev Siv Hluav Taws Xob Physics, Kev Tshawb Fawb Ntiaj Teb, Dej Ntug Dej, NJ, 2000.

- Thawj Sensor, Thawj Sensor PIN PD Cov Ntaub Ntawv Qhia Ntu X100-7 SMD, Web. mouser.com/catalog/specsheets/x100-7-smd-501401-prelim.pdf

- Horowitz, Paul thiab Hill, Winfield, Kev kos duab ntawm Electronics. Cambridge University Xovxwm, 1989.

- C. Thiel, Kev Taw Qhia rau Semiconductor Radiation Detectors, Web. physics.montana.edu/students/thiel/docs/detector.pdf

- Lyndon Evans, Tus Loj Hadron Collider: Marvel ntawm Technology, Ed. EPFL Xovxwm, 2009.