Etalonnage NAI+osprey

Non, l'empilement fait glisser à gauche parce que l'électronique ne suit plus et sature.

A ne pas confondre avec le problème de coïncidences, ou deux interactions se produisent en même temps et proprement ("vraies coïncidences", 2 photons issus du même noyau), conduisant à la somme des énergies déposées et correctement lues par une électronique qui ne sature pas. Ce phénomène peut conduire à un pic somme plus haut. Dans ce cas le pic d'absorption totale ne bouge pas, mais sa surface diminue  (perte de comptage par coïncidences)

En cas d’empilement (en général due aux "fausses coïncidences", photons provenant de noyaux différents), on aura effectivement aussi des impulsions plus hautes, mais d'énergies quelconques (continuum) mais cela ne conduit pas à la construction d'un pic somme, et le pic d'absorption totale ne glisse pas à droite mais bien à gauche (par contre on peut avoir au début une traîne au pied droit du pic)

Bonnes mesures
Gluonmou

Bonjour Gluonmou,

Merci pour cette réponse claire et précise!

Je lance encore quelques spectres ce matin, et je pars en cours...

Bon courage pour ta journée,

Khepry

Bonsoir,
j'avais pensé aussi à un problème de retour au pole zero du signal. Si celui-ci est légèrement under shooter à la sortie de l'ampli, si l'on reçoit une impulsion avant le retour au zéro alors l'amplitude maximum du pic de même amplitude normalement se retrouve plus bas (je sais pas si je suis bien clair...). Lorsque l'on approche la source il y a plus de comptage cet effet se fait plus ressentir sans pour autant être lié au temps mort...
A+

Bonsoir à tous,

Bon, je reviens avec une compile de nouveaux spectres. J'ai peur que les résultats apportent plus de questions que de réponses...

J'ai effectué trois séries de spectres (2000s pour chaque spectre) avec mon échantillons de Bétafite, et j'ai mesuré la position du centroïde du Bi214:

Série 1 (température pendant les mesures 22.5°):
échantillon à  0cm, temps mort: 2.2%, centroïde: 402.9, surface 1046504 cps
échantillon à  5cm, temps mort: 0.7%, centroïde: 404.2, surface 327564
échantillon à 10cm, temps mort: 0.4%, centroïde: 405.4, surface 153935

Série 2 (température pendant les mesures 22.2°):
échantillon à  0cm, temps mort: 2.2%, centroïde: 401.8, surface 1034661
échantillon à  5cm, temps mort: 0.7%, centroïde: 403.5, surface 326498
échantillon à 10cm, temps mort: 0.4%, centroïde: 404.7, surface 152870

Série 3 (température pendant les mesures 21.7°):
échantillon à  0cm, temps mort: 2.2%, centroïde: 401.6, surface 1044801
échantillon à  5cm, temps mort: 0.7%, centroïde: 402.9, surface 329116
échantillon à 10cm, temps mort: 0.4%, centroïde: 404.0, surface 151802


En parallèle, j'ai fait la même chose avec mes aiguilles de montre peintes au radium
(ces aiguilles ont une activité 14 fois plus faible que l'échantillon de Bétafite):

Série 1 (température pendant les mesures 22.5° durée d'acquisition 1000s):
échantillon à  0cm, temps mort: 0.2%, centroïde: 409.0, surface 37946
échantillon à  5cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 406.0, surface 12350
échantillon à 10cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 406.5, surface 6311

Série 2 (température pendant les mesures 22.2° durée d'acquisition 16000s):
échantillon à  0cm, temps mort: 0.2%, centroïde: 408.3, surface 598713
échantillon à  5cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 407.5, surface 191162
échantillon à 10cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 406.1, surface 100309

Série 3 (température pendant les mesures 22.2° durée d'acquisition 2000s):
échantillon à  0cm, temps mort: 0.2%, centroïde: 408.3, surface 75401
échantillon à  5cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 407.0, surface 24528
échantillon à 10cm, temps mort: 0.1%, centroïde: 406.2, surface 12585


Avec la Bétafite, il y a toujours un glissement du pic vers la droite lorsque j'éloigne l'échantillon du détecteur. Mais, avec les aiguilles qui sont nettement moins actives, le glissement se produit vers la gauche!

J'attends avec impatience vos idées...

Bonne soirée,

Khepry

Bonjour à tous!

Gamma lambda a écrit:

j'avais pensé aussi à un problème de retour au pole zero du signal. Si celui-ci est légèrement under shooter à la sortie de l'ampli, si l'on reçoit une impulsion avant le retour au zéro alors l'amplitude maximum du pic de même amplitude normalement se retrouve plus bas (je sais pas si je suis bien clair...). Lorsque l'on approche la source il y a plus de comptage cet effet se fait plus ressentir sans pour autant être lié au temps mort...

Est-ce que cette hypothèse dépend des réglages du détecteur, particulièrement du "Rising time" et du "Flat top"?

Pour le moment, je ne suis pas sûr d'avoir les bonnes valeurs. Pour rappel, je travaille avec une HT de 750V, un gain de 1.0000x, un Rising Time (RT) de 0.4µs et un Flat top (FT) de 0.4µs.
Pour le choix des valeurs du RT et FT, j'ai fait de nombreux spectres et j'ai essayé de minimiser le temps mort. Plus le RT et le FT sont petits et plus le temps mort diminuait. Par rapport à ces essais, les valeurs qui donnaient le plus petit temps mort était RT=0.2µs et FT=0.2µs.
Mais en même temps, je suis tombé sur plusieurs documents et forums qui préconisaient des valeurs de RT et FT autour de 1µs pour les détecteurs NAi. Du coup, j'ai fait un compromis en prenant 0.4µs pour les deux. Et je suis peut-être à côté de la plaque...

Que pensez-vous de ces réglages?

Bonne journée,

Khepry

Bonjour,
il n'y a pas que sur le forum que c'est mis, Can...enfin le fabricant met également 1µs Rising time et Flat Top pour les détecteurs NaI.

Bonjour Domino,

Est-ce que ça veut dire que mes réglages ne sont pas très bons, et que ça expliquerait le glissement des pics en fonction de la distance entre les échantillons et le détecteur?

Khepry

Bonjour,
sur leur site (il faut un peu chercher pour trouver le renseignement) ils préconisent pour le NaI un règlage de l'osprey par défaut de 1µs pour le flat Top et le rising time.

Le pourquoi?
Ce n'est vraiment pas mon domaine de compétence et je n'ai pas trouver d'explication autre que :"c'est probablement un problème d'électronique"

J'ai trouvé également que la recombinaison des centres d'activation du NaI est de l'ordre de la µs contrairement au scintillateur organique où c'est de l'ordre de la nanos

On peut imaginer que quand on approche la source, l'activité étant plus importante, cette recombinaison n'a pas le temps s'effectuer complètement (d'où la dérive vers la G) Ca rejoint je pense ce que disait gamma lambda.

Bonsoir Domino,

Merci pour tes explications. J'avais effectivement trouvé la doc de Can... qui préconisait 1µs pour le RT et le FT. Mais j'ai eu peur du temps mort important et j'ai donc diminué les valeurs préconisées...

Du coup, je vais refaire une série de spectres avec un RT et FT de 1µs et voir si le glissement est toujours là.

Bon week end en attendant!

Khepry

Bonjour,

je reviens sur le problème des positions étrangement fluctuantes des centroïdes .

Tout d'abord j'ai voulu levé l'hypothèse d'un problème d'empilement.
Avec les dimensions du détecteur et l'hypothèse d'une source ponctuelle, j'ai pu évaluer les rendement du détecteur à 609 keV vs la distance :
-  0 cm 8,5 %
-  5 cm : 2,5 %
-  10 cm : 1,1%

Ce qui nous donne comme estimation de l'activité des sources utilisées ici :

-  Bétafite : 14 kBq
-  Aiguille radium : 1 kBq (on est bien dans un rapport de 1 à 14)

Avec de telle activités, on peut définitivement éliminer l'hypothèse d'un empilement (sinon où irai le Monde, ma brav'dame!!)

Oui mais alors comment expliquer le glissement des centroïdes ?. Mais tout d'abord y -a t'il glissement?

Ce que l'on peut dire avec les mesures multiples à dispositions (merci encore)

2 constats essentiels :

Constat 1 :
La dispersion des centroïdes dans des conditions de répétabilités (mêmes source, même distance, même temps de comptage) est de l'ordre de 0,5 canaux ("écart-type intraclasse")

On en déduit la précision du centroïde à 95 % de niveau de confiance : +/- 1 canal

C'est 10 fois plus que ne le laisserai prévoir la théorie au demeurant compte tenu des surfaces et de la LTMH, j'y reviendrai (la théorie dirait que la dispersion du centroïde est égale à la LTMH divisée par la racine carrée de la surface )

Constat 2 : la dispersion totale toute mesures confondues (ecart-type interclasse) est égale à 2,2 canaux. , significativement supérieure à la dispersion de répétabilité. Cela signifie que la position "vraie " du centroïde est effectivement affecté par la nature et la position de la source. On le voit aisément puisque le centroîde se promène au total du canal 401 au canal 409


Au passage la série de mesures permet d'éliminer une autre hypothèse forte : une dispersion lié à un effet de température, auquel effectivement les NaI et leur électronique est très sensible (en général un spectre étalonné le matin n'est plus valable l'après-midi. En effet si l'on avait un effet de température, l'écart-type intraclasse  serait  égal à l'écart-type interclasse. a moins que par effet de coïncidence la température ne change que lorsque l'on change la source ou sa position.

Alors que nous reste-il comme hypothèse pour expliquer ces variations?

Surpris par l'écart entre la fluctuation du centroïde en condition  de répétabilité et la théorie  (voir plus haut) qui marche bien par exemple avec les GeHp, il m'est venue l'idée que ces fluctuations "anormales" proviennent du  bruit de fond sur lequel pousse le pic. En effet la position du centroïde, notamment avec la résolution des NaI, est influencé par la hauteur moyenne et surtout la  forme du bruit de fond sous pic, ainsi que par l'allure du BdF autour du pic (présence de pic proche  ou pas  etc..).

Il suffit de penser à un pic bien propre et bien symétrique qui pousserai sur un bdF nul , ou tout au moins horizontal, et le même pic qui pousserai sur un bruit de fond avec une pente marquée. Avec par exemple une pente négative du bdF, le centroïde se déplacerait vars la gauche. La correction du bruit de fond sous pic peut atténuer le déplacement du centroïde, mais pas totalement, car ce n'est qu'une estimation.

Cela peut expliquer les variations : avec une même source, si la distance augmente, le pic net est plus petit, mais pousse sur un bdf ambiant identique. Donc la position moyenne du centroïde est différente.

De plus la source elle-même peut générer  (plateau Compton), une partie du bdF dans la région considérée. Ainsi en changeant la nature de la source, le déplacement du centroïde peut être affecté de façon différente.

Pour confirmer cela définitivement, cela demanderait un travail "in situ" et une analyse de chaque spectre à la main sous Excel. 

mais cela me semble tenir la route. A noter qu'avec les GeHp on n'a guère ce problème, car les pics sont plus étroits , ce qui permet une estimation plus fiable du bruit de fond sous pic. 

Vos avis, chers confrères, sur cette hypothèse?

Gluonmou

Salut Khepry,

Je suis pas spécialiste en détecteur NaI mais pour avoir utilisé des Inspector1000 avec sonde NaI 2x2" je n'ai jamais obesrvé de tels décalages. 

Le décalage "classique" et normal sur des NaI "non stabilisés" est effectivement du à de grosse variation de température entre le moment de mesure et le moment ou tu as fait ton étalonnage en énergie (mais ca peut se rattraper facilement avec un  réétalonage sur le "609 keV" ou "1460 keV" ou "662 keV" ou "1332 KeV" selon ton environnement ...)

Dans un premier temps vérifie bien que tu utilise ton model 802 à la bonne HT (ou proche de la HT) recommandé par le fabricant (voir fiche technique). Je vois que tu l'utilise à 750 V, est-ce vraiment la bonne HT de fonctionnement ?

Apparemment le OSPREY et le model 802 sont sensés pouvoir etre utilisés ensemble d’après le fabricant donc on pourrait exclure l'hypothèse selon laquelle la HT se casserait un peu la gueule a chaque impulsion , et baisserait encore plus avec l'augmentation du taux de comptage  (a moins d'avoir un OSPREY défectueux ?).

Pour tes constante de temps , particulièrement le Rise Time met toi dans un premier temps à la valeur recommandé par le fabricant. Le but n'est pas de baisser le Rise Time au maximum comme si tu allais faire un record de vitesse. L'important est d'avoir des pics avec une bonne forme de gaussienne (a visualiser en échelle linéaire) sans assymétrie trop marqué.

Sinon tu peux aussi contacter ton fournisseur pour poser des questions, si c'est le fabricant de ton matériel il peux leur arriver d’être de bon conseil !

a+

JB

oups mauvaise manip, j'ai créer un nouveau message en voulant editer mon précédent

Bonjour à tous,

Bienvenu JB sur ce sujet et merci pour tes suggestions!

JB a écrit:

Le décalage "classique" et normal sur des NaI "non stabilisés" est effectivement du à de grosse variation de température

La température oscille entre 20 et 22°C dans le local où je fais mes mesures. Est-ce cette variation de température peut-être considérée comme négligeable?

Question subsidiaire: je fais fonctionner mon détecteur non-stop depuis plusieurs jours pour être sûr que toute l'électronique soit bien en régime stable.Mais est-ce que cela est mauvais pour le détecteur? Quelle est la durée de vie d'un détecteur NAI et de son PM?

JB a écrit:

Dans un premier temps vérifie bien que tu utilise ton model 802 à la bonne HT (ou proche de la HT) recommandé par le fabricant (voir fiche technique). Je vois que tu l'utilise à 750 V, est-ce vraiment la bonne HT de fonctionnement

Là, tu mets le doigt sur une de mes premières surprises à la mise en route du détecteur. Comme j'avais pu le lire sur différentes doc, je m'attendais à devoir alimenter le PM à au moins 800V. L'étalonnage du détecteur (fiche fournie par le constructeur) a d'ailleurs été effectué avec cette tension sur du Cs137. Mais de mon côté, je j'applique 800V, en laissant le gain de l'électronique au minimum (1x), je me retrouve avec une échelle en énergie qui ne dépasse pas 700keV. J'ai donc baissé la HT pour obtenir une bonne dynamique en énergie.
Question: y-a-t-il un inconvénient à appliquer une HT peu élevée?

JB a écrit:

a moins d'avoir un OSPREY défectueux ?

J'avoue que c'est un peu ce qui m'inquiète...

JB a écrit:

Pour tes constante de temps , particulièrement le Rise Time met toi dans un premier temps à la valeur recommandé par le fabricant.

La doc de Canberra suggère de régler le Rise Time et le Flat Top pour minimiser le temps mort, d'où mes réglages précédents. Depuis, j'ai relevé une série de spectres avec le Rise Time et le Flat Top réglés à 1µs comme préconisé pour les détecteurs NAI. Voici les valeurs du centroïde, toujours pour le Bi214 à 609keV:

Réglage du détecteur: HT=740V, Gain=1.0000x, RT=1µs, Ft=1µs, Température 21°, acquisition sur 2000s
échantillon à  0cm, temps mort: 4.6%, centroïde: 395.7, surface 1070504 cps
échantillon à  2cm, temps mort: 2.7%, centroïde: 396.0, surface 617960
échantillon à  5cm, temps mort: 1.4%, centroïde: 397.4, surface 321249
échantillon à 10cm, temps mort: 0.7%, centroïde: 398.2, surface 147576
échantillon à 15cm, temps mort: 0.5%, centroïde: 398.8, surface 85197

Le glissement est toujours là, avec la même amplitude que dans mes séries précédentes (plus de 3 canaux pour 15cm).

JB a écrit:

Sinon tu peux aussi contacter ton fournisseur pour poser des questions, si c'est le fabricant de ton matériel il peux leur arriver d’être de bon conseil !

J'ai un contact auprès d'un technicien de Canberra, très sympa. Mais je veux bien définir mon problème avant d'abuser de sa disponibilité. Si effectivement, malgré l'aide du forum, je ne trouve pas d'explications satisfaisantes, je reprendrais contact avec lui.

Pour Gluonmou: un grand merci pour ta patience et tes explications détaillées!

Gluonmou a écrit:

Pour confirmer cela définitivement, cela demanderait un travail "in situ" et une analyse de chaque spectre à la main sous Excel.

Y-a-t-il un moyen de glisser des fichiers .txt sur le forum? Je pourrais passer mes spectres dans ce format pour que tu puisses regarder sous Excel.

Au passage, j'ai lu dans un autre post du forum que tu avais écrit du code excel pour faire des traitements de base sur les spectres. Accepterais-tu de me les faire passer?


Pour faire avancer le problème, j'ai effectué un autre type d'essai: je dispose d'un échantillon d'Euxénite, un autre minéral plein d'uranium. Son spectre est d'ailleurs pratiquement identique à celui de la Bétafite. J'ai donc effectué une série de trois spectres: Bétafite seule, Euxenite seule, Bétafite+Euxénite. Pour chaque spectre, les échantillons étaient placés à 5cm du détecteur. Voici les résultats:

Réglage du détecteur: HT=740V, Gain=1.0000x, RT=1µs, Ft=1µs, Température 21°, acquisition sur 2000s
Bétafite seule, temps mort: 1.4%, centroïde: 397.8, surface 303371 cps
Euxénite seule, temps mort: 1.7%, centroïde: 396.6, surface 378881 cps
Bétafite + Euxénite, temps mort: 3.0%, centroïde: 395.7, surface 689938 cps

De nouveau un glissement du pic. Cette manip confirme donc l'influence du temps mort et pas la distance de l'échantillon.
Gluonmou, est-ce que ton hypothèse sur l'influence BdF peut encore s'appliquer? Si oui, y-a-t-il de meilleures méthodes pour évaluer ce BdF?

Bon week end!

Khepry

Bonsoir à tous,

Bon, j'ai l'impression que mon problème de glissements de pics ne vous inspire plus beaucoup... Du coup, je vais reprendre contact avec le technicien de Canberra pour voir ce qu'il en pense. Et je ne manquerais pas de vous tenir au courant!

Merci encore pour toutes vos suggestions. 

Bon week-end ensoleillé,

Khepry

Bonjour Khepry,

Effectivement nous n'avons guère fait avancer le schmilblick. Tes dernières mesures à mon sens sont à la limite d'une absence de différence significatives si l'on considère une dispersion naturelle à +/- 1 canal (dispersion statistique du à la résolution + variation normale  de température... .)

Pour ma part pour y voir plus clair il faudrait d'une part voir la tête du signal sortie d'ampli avec un enregistrement temporel à l'aide  un oscilloscope numérique. Ce qui permettrait de voir si un pb d'empilement subsiste malgré des mesures de sources d'activité modeste et un temps mort largement admissible (ce qui fait que je n'y crois guère)

Après réflexion, pour analyser ce pb plus aisément, il serait intéressant d'étudier des spectres plus simples, moins bruités, comme par exemple le Cs 137, où le pic grimpe sur un bruit de fond minimum, avec une absence d'interférence entre pics.

Est-ce possible pour toi?

Gluonmou

Bonjour Gluonmou,

En fonction de toutes tes remarques sur ce problème de glissement de pic, il faudrait effectivement que je fasse des relevés plus faciles à analyser: par exemple avec du Cs137 et du Co60. Malheureusement, je ne dispose pas de sources scellées. J'ai un collègue enseignant en physique nucléaire qui m'a déjà mis à disposition son labo et ses sources pendant l'été. Je vais le recontacter, mais pendant l'année scolaire il est très occupé et cela risque de ne pas se faire tout de suite... Comme je le disais précédemment, je vais aussi reprendre contact avec le technicien de Canberra. Il y a quelques mois, il m'avait proposé de passer à St Paul trois Chateaux pour faire des essais. Si sa proposition tient toujours, je pourrais en profiter pour regarder aussi l'électronique du détecteur avec lui.

Comme on dit à la télé: suite au prochain épisode...

Bon dimanche,

Khepry

PS: j'ai profité du soleil hier après midi pour monter à la Dent de Crolles (massif de la Chartreuse au dessus de Grenoble pour ceux qui ne connaissent pas). J'ai récupérer des échantillons de terre et de mousse accrochés sur les lapiaz du plateau, que j'ai passé au détecteur. Comme dans le Vercors, on détecte encore bien le Cs137 de Tchernobyl:

beau spectre, bravo

Le césium est effectivement devenu pour quelques années encore un pic de référence comme le potassium 40, ce qui permet de faire gratuitement  un étalonnage en 2 points. Ce qui est mieux
merci qui ?

Gluonmou

Effectivement, ce césium me rend bien service pour mes étalonnages. Dommage qu'il soit aussi synonyme de catastrophe...

Au passage, je n'arrive pas à identifier l'origine du petit pic à gauche (autour de 585keV) de celui du césium. Ce pic est aussi présent sur mes spectres de bruit de fond. Au début, je pensais au Bi214, radionucléide naturel. Mais dans cette gamme d'énergie, le pic du Bi214, est plutôt à 609keV. Du coup, je ne sais pas...  Si vous avez des suggestions, elles sont les bienvenues.

Khepry