食の安全と放射能測定所フォーラム

オリジナルはいまケロさんにテストしてもらっているもの。改良１型よりさらに心持ちノイズが高いです。ノイズフロアは180KeVくらいだったかな。手元にデータのこってないけど。

ただ、計測の関心範囲となるだろう、セシウム134/137を見るための500KeVあたり、実際は250KeV以上・・の計数率には差はありません。

分解能（解像度）は改良１型、２型がかなり勝ると思います。
いずれにしても・・・ローノイズにこしたことはないですね。

あーフィルタのテストをしようと、追加の回路をつけたしたら、異常発振じゃ、使い物にならんばい。ICを差し込む前からおかしい・・電源を分けて貰って信号線をすこし横流ししただけなのですが、どこかで回り込みが発生していた模様。

やりなおし。

とりあえず、信号線を切断すると問題は解消。
センサに直接信号を送り込む新配線はないのに、どこかで拾っているんでしょうね。高インピーダンス回路の脅威を見せつけられた感じです。くわばらくわばら・・・

いったん、フィルタは棚上げにして、検出部をソケットでなくてある程度半田付けにして、ドータ基板からメイン基板に動かす方向で、試験基板その２を近日中に組みたいと思います。

FET部分のゲインはかなり有効に働いているようで、オペアンプ差し替えてもほとんどノイズの量には影響でませんねえ。

汎用の（ローノイズと銘打っていない）ものは試してはいませんが・・

足りない抵抗を調達するついでに、OPA2353（高速タイプのCMOSオペアンプ）をみつけたので、早速試してみましたが・・・やはりほとんど変化なし・・いまのところ、オーディオ用のOPA1662が極めて僅差ながら一番よい感じかな・・
オペアンプの実力差はかなり大きいはずなのに、それが極めて僅差にしかならないのです。プリアンプの効果絶大、ということですね。

確かに、プリアンプの構成を変えるとノイズ性能に大きな影響がでますので・・・定石ではありますが・・・初段が大事ですね。

なお、エネルギーの直線性ですが、少々乱れている感じがします。300KeVあたり一点で校正すると、低域は高め高域は低めに出ているようないないような・・・

分解能があがってくると、わずかなやまでもなんかイヤーなどこかで見覚えがあるヤツが見えてくるんですけど（エネルギー補正をきちんとしてないので、まだ例のヤツと確証はもてないものの、では誰よというとそれも思い当たらない状態）。いや、まあ、山の大きさは小さいのですが・・・うーむ。

採用決定予定のチップFET、当面ユニバーサル基板で試作するのだけどどうしよう？1.27mmピッチの基板つかって根性で半田付けを覚悟していたんだけど、IC用の変換基板にのせりゃいいじゃんと、一昨日気づいてそれからは変換一筋。元々は6ピン用の変換基板１枚を使っていたのだけれど、ネット上で、半分に割ってつかえわれている方がおられ、成る程、目から鱗が落ちました。FETやトランジスタは３本足なので、６ピン用の基板半分で用がたりるのですね。
ただ、足が互い違いの方向に出ているので・・・引き出し線のピンに直付け、という発想がなかったなあ。３本中２本は変換基板のパターンをつかい反対側に出ている１本は強引に引き出し線につければ、確かに無駄はありません！！し、余分な配線も減ります。

うまく半田付けできるかと思いましたが、思ったよりも簡単でした。ただ・・・基板を２つに割って、変換基板にのせて・・で、やっと使える状態になるので、面倒なことには変わりありませんが。

変換基板のパターンにもよるのですが、並行に引き出し線を出しているタイプのものならば、この技が使えますね。

BF862を早速数枚、ハーフ基板に乗せておきました。１回路で２個ずつ使うのが少々痛いですが・・・

おまけに、FET本体価格よりも変換基板（１／２枚分でも）、引き出し用のピンのお値段の方が高いのでは？工賃も考慮したら、完全に赤字だよねえ・・・

パーツボックスの底の方から1cm角のフォトダイオードが出てきた（そうだ、予算があったときに調達していたものだ）・・
2ccのシンチ結晶と検出器を組み立てて、いそいそとテスト・・・ダメじゃん。最新回路ではうんともすんともいわない、ノイズだけ。ダイオード壊れてる？と思って遮光テープを外してみると、ちゃんと光に反応している。もう一度遮光し直して、気を取り直して１世代前のテスト回路に組み込む・・・一応、動いてはいるみたいだけれど・・えらくノイジーだ。信号レベルも低い。このままでは大口径PDはつかえんなあ・・・さすがにちゃんと逆バイアスをかけてあげないとダイオードの容量が大きすぎで、非常にノイズ混じり、信号強度激減・・・というのは理屈には合っているのだけれど、ひどすぎ・・・。
後で逆バイアスもかけられるようにテスト回路を新調してみましょう。

しかし、コストパフォーマンス的には、浜ホトの5mm角くらいのフォトダイオードで十分な気がしてきました。かなり計数率は落ちるようですが、空間線量を見る、スペクトルは概要でよい、と割り切れば、1～2cc級のCsI結晶との組み合わせで十分な性能をたたき出してくれる感じです。

あるまじろの先生談によれば、１インチ角を5mm角で読み出し（ものすごく効率悪そうに思えるものの）これも案外健闘しているようですし・・大口径フォトダイオードの出番があるのかないのか。

微妙・・・・です。

まあ、手元にあるもの、ダイオードのダイの前にプラ封止だけどどうも途中に空気層があるみたいで、効率悪そうな感じもするんですけど・・・・・・

折角なので逆バイアステストはしてみましょう。
もちろん、５ミリ角の方も逆バイアスをもう少し深くかけたらどうなるか、というのも確認したいところですし。

評価基板を組み直したらノイズだらけだ～
原因究明にえらく時間がかかった・・・

センサの遮光が十分ではなかったみたい。
今まではケースで遮光できていたのだけど・・・
光漏れ発覚・・・ということで光源を塞いで概ね解決。

しかし、最初の試作２号の域には達しませぬ。
新評価基板、配線の取り回し長すぎるからなあ・・
それだけでもノイズのもとだわ（やたらいろいろな
部品を差し替えられる様に工夫しているのが裏目）


とりあえず、回路定数試行錯誤は一旦切り上げて
試作で決めた回路定数で、プロトタイプを組んでみよう。

今のところ、ローノイズなフロントエンドの組み合わせとして
(1) BF862 + BF862
あと、少し意外な組み合わせですが
(2) 2SK192A-Y(ブートストラップ) + 2SK117-Y(増幅段)
ブートストラップ段で優秀な2SK192Aを増幅段にも使ってみると不思議なことに性能が出ない。また、2SK117をブートストラップにまわしてもノイズが増える・・・不思議だ・・・

泣いても笑っても電源電圧5Vしかないので、ゲートバイアスが深く個体差の大きい192は増幅段には向かないのかもしれません。
そこそこローノイズで、入力容量が極小、ブートストラップ段はDC的にはかなり安定・マージンも大きい・・のでこちらでは性能発揮なのかしら？

なお増幅段、素子単体ではよりローノイズな2SK170よりも容量の小さい117の方が良いみたいです。

BF862を組み合わせる場合は電流をそれなりに流さないとノイズが減りませんが、192+117は1mA前後で一番ノイズが下がるみたいです・・・

手持ちにまだ若干192, 117もあるので、プロトは（半田付けがらくな）こちらでやってみよう・・・

あ、↑はあくまでも5v単電源縛りなので・・・もっと電源電圧かけられる場合は、状況が変わると思います。


K117はカットオフ電圧が低いので、1mAドライブでGR, BLランクの石を使っても、回路変更しなくても動作は問題ありませんでした。ただ、1mAくらいで動かす場合は、Yランクが比較的ノイズが少ない傾向でした（GR, BLでも大差はないのですが）。
低電流領域だと、Yランクの方が僅かに増幅率が高めな石が多めなようです。
とはいえ、増幅率のバラツキは比較的小さく、3mA計測ではどのランクのものも今日測ったところでは、15～17mSに収まっていました。もっと超大当たりとかオオ外れがあるのかと思っていましたが・・

試作機を組みました。→動かない～～～→困った。

思うところあって、センサをバラしてみたら・・・あらら、シンチレータとフォトダイオードが分離してるじゃん。こりゃ、だめだ。
おまけにダイオードは妙に加工しているし（ああ、これ、集光方法検討中の試作シンチだったみたいね）
ということで、ダイオードとシンチ結晶を再接着。

→動くんだけど予想以上にノイジー。

波形をみると少し予定よりやつれているんですよね。ということは・・チャージアンプの時定数がおかしいのか・・

これも、手元にあった超初期に組み立てた部品を流用していたので（ちょいと怪しいな）・・最近使っているシリーズのハイメグ抵抗とコンデンサの組み合わせに交換・・・うごいて・・

お！こりゃよいぞ。やっと予想通りの動きになったわ。

基板レイアウトの都合で超高インピーダンス部分もユニバーサル基板にノーガードで配置しているので、ここを空中配線にするか、ガードリングでもつけられればもう少し高性能化の余地がありそうな気もするけれど・・・とりあえず安定してノイズフロアは100KeVを切っているので、まあ、よいとしましょう。

Biの77KeVの特性X線が丁度ノイズスカートにかかっている感じ。ま、しゃあないな。

この週末はバッテリ駆動でどれくらい持ちそうかテストしてみようと思います。