Red Spider 「ベニクモ」
１ｃｍ角ＣｓＩシンチレータとＳ６７７５フォトダイオードによる
ベクモニ用ガンマ線検出器

ご案内
　ベクモニ２０１１で使用することを前提に、チャージアンプ構成で精度と安定性を高め、回路を単純化したガンマ線検出器を製作しました。低ノイズの限界を追求するのではなく、ある程度のノイズに抑えつつ、安定度と精度、再現性を高めることを念頭に設計しています。
　１０ｍｍシンチにＳ６７７５を取り付けることでセンサー部分をスリム化し、少量の試料でも効率的に測定できるように工夫しています。
　チャージアンプは、電圧アンプに比べて出力信号が小さく、ノイズでは不利になりますが、入念にノイズ対策を行なって、１０ｍｍシンチとＳ６７７５ダイオードの組み合わせで、ノイズレベルを１００ｋｅＶ以下に抑えています。
　プローブの先端は気密性があるので、水溶液に挿入することもできます。（プローブはアルミ製ですから、酸性の試料にはご注意ください。また、汚染防止のためプローブが試料と触れる場合はラップ等でカバーしてください）

概要

　ＵＳＢ（電源）とオーディオ入力でＰＣと接続

　本体から、ＰＣ接続ケーブル（ＵＳＢ＋オーディオ）とプローブが出ています。プローブはＵＳＢ−ＴＹＰＥ−Ｂコネクタで着脱できます。

　プローブが細いので試料に挿入して効率良く測定が可能

　１ｃｍ角のシンチレータと周辺回路が直径約１６ｍｍのハウジングに収められています。シンチレータと試料の距離が短くなり、効率良く測定できます。

遮蔽容器に挿入して測定

　遮蔽容器の作り方は別のページで紹介しています。鉛を鋳込むので危険です。
収納・持ち運び

プローブとケーブルを本体に収納可能

　保管や持ち運びが楽にできるように工夫しています。

使用時はケーブルを引き出して、

プローブを接続

回路

回路はベクモニ用に単純化され、小規模

アンプと電源を秋月P-03250基板一枚に実装
(写真の基板はページで解説しているものと多少異なります)

高抵抗の回路が無く、紙シールを貼付して配線が可能
基板シールをダウンロード
Powerpoint版(seal.ppt)
Word版(seal.doc)
Jpeg版(seal.jpg)


基板（部品面）
(写真の基板はページで解説しているものと多少異なります)

基板（半田面）
(写真の基板はページで解説しているものと多少異なります)

回路図

　低ノイズの電源回路に加えて、念入りな電源フィルタで電源に起因するノイズを低減しています。
　高出力電流オペアンプ（ＮＪＭ４５５６）を電源に使用することで、低ノイズの±電源を簡素に実現してます。
　ＵＳＢのグラウンドと信号のグラウンドが分離されているので、一部のＰＣでありがちなアースループによるノイズを防止しています。
　初段のＦＥＴはＶＤＳを０．６Ｖ程度と低めで動作させ、発熱による雑音の増加や特性のふらつきを抑えています。
　ベクモニで利用することを前提に考え、ＰＺＣは行なわず、これによって、低域の（１／ｆ）ノイズの影響を軽減しています。高域のノイズは３次の単純ＬＰＦで低減しています。
　Ｒ１０の値はＩＤＳＳによって６８０Ω〜３．３ｋの範囲で調整が必要です。（最初からＲ１０を３．３ｋにすれば殆どの場合動作しますが、ＩＤＳＳの大きなＦＥＴだった場合に折角の性能が得られない可能性があります。）
　秋月の２ＳＫ１７０−ＢＬは１０本入りなので、その中で一番ＩＤＳＳの大きなものを選んで使うと良いと思います。


部品配置
お詫びと訂正：赤い点線で囲った部分が間違えておりました。
申し訳ありませんでした。お詫びして訂正します。
Web上でご指摘を頂戴しました。ありがとうございます。

プローブ

１０ｍｍシンチにＳ６７７５を密着

　少量の光学グリス（ミネラルオイルで代用可）を塗布して密着します。ここでは、アルファオレフィンを利用しています。

プローブ内の回路を配線する

　写真のプローブでは、部品表と異なり１Ｇ、１ｐ、１００ｋに２０１２チップ部品を使用しています。

ＵＳＢケーブルを接続する

　数センチの銅テープ（幅８〜９ｍｍ）二枚を、シンチレータの前面を中心に十字に貼って、回路全体を包みます。少しのはんだで２枚の銅箔テープを接続します。ＵＳＢケーブルの網線（シールド：外部導体）を銅箔テープに接続します。ＵＳＢケーブルのアルミ箔は切り捨てます。ＦＥＴのソースは銅箔テープやＵＳＢのシールドに接続しません。（白線にだけ繋ぎます）これは、信号アースとシールドアースを分離するためです。

サクラペイントマーカーに挿入する

　ペイントマーカーのインクが残っていたら捨てます。ビニール袋に沢山トイレットペーパーを入れて準備しておきます。ペイントマーカーのねじを（接着されて硬いので、軸を手で持ち、プラスチック部分をプライアではさんで）解いて、インクをビニール袋に捨てます。残ったインクを割り箸とちり紙でふき取ります。軸の首の細い部分は切り捨て（カッターの歯と机で真っ直ぐにゴロゴロしていると切れます）ます。紙やすりで切り口を丸めます。
　軽く綿を詰めてシンチレータを先端に固定し、ケーブルの出ている部分をアルミテープで巻いて、完全に遮光します。光り漏れに注意してください。ペイントマーカーの軸はアースに接続しなくても（内部で銅箔テープでシールドされているので、）問題ありません。
遮蔽容器と測定

遮蔽容器

　作り方は別のページにあります。

遮蔽容器の構造

定量の試料を充填

センサカバーを挿入

遮蔽容器にセット

カリウム測定中

モナザイトとバックグラウンドのスペクトル

色々なスペクトル

部品
秋月の購入部品



千石の購入部品


　ページの試作品では、上記の部品ではなく、ＲＳ扱いの２０１２チップタイプの１ＧΩ(RH73X2A1GNTN)と、２０１２の１ｐＦを向かい合わせにはんだ付けして、ＦＥＴのゲートに接続しています。この方が小型になり、ストレー容量の影響が小さくなりますが、はんだ付けが難しくなります。


共立の購入部品



その他部品
品名取り扱い店品番数量
本体ケースダイソーはがき収納ボックス
1
電源ケーブルダイソーＵＳＢ充電ケーブル
1
シール用紙ダイソーフリーカットシール用紙
1
プローブ文具店サクラペイントマーカー1
アルミテープＤＩＹショップスリオンテック等少々
水道シールテープＤＩＹショップシール用ＰＴＦＥテープ少々

おまけ（お楽しみコーナー）

ベニクモの設計は安心の高品質です。


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