Circuito Amplificador de Sinal para Detector de Radiação de Baixo Custo

Added by Joao Pedro Kleinubing Abal almost 2 years ago

Projeto base para desenvolvimento de um contador de baixo custo. O circuito tem por finalidade amplificar o sinal gerado pela interação de fótons com o material semicondutor do fotodiodo PIN BPW34. A fonte original do circuito, nas referências, usa um fotodiodo de alto custo desenvolvido especificamente para detecção de um amplo espectro de energias. O intuito aqui é aplicar o mesmo circuito para um fotodiodo de baixo custo, o BPW34, com a devida proteção a radiação visível, para testar sua habilidade em detectar radiação ionizante na janela de frequências em que não fora propositadamente desenvolvido.

Fundamentação:

Quando a radiação interage com o fotodiodo, mais especificamente com a região de depleção do fotodiodo polarizado reversamente, gera pares elétron-buraco que rapidamente são coletados pelo circuito devido ao campo elétrico aplicado ao material. O número de pares gerados é proporcional a energia depositada no fotodiodo e, portanto, é proporcional a energia da radiação incidente. Pode-se utilizar tal detector para mensurar a energia depositada no fotodiodo ou a contagem de eventos relacionadas a exposição à radiação ionizante.

Circuito:

O circuito a seguir possui um primeiro estágio de integração do sinal, que serve como amplificação da carga gerada no fotodiodo, enquanto que o segundo estágio opera como um diferenciador do sinal amplificado, gerando, assim, um pulso. Esses estágios de amplificação são mais visíveis no arquivo fonte.

O pulso pode ser coletado e estudado. Para a correta dosimetria, deve-se realizar a calibração do sistema.

PCB para realização do teste:

Layout da PCB

Tanto o circuito como a PCB foram gerados no software EasyEDA.

Lista de Componentes:

  • Fotodiodo PIN BPW34;
  • 2x Capacitor Eletrolítico de 10uF;
  • 1x Capacitor Cerâmico 2pF;
  • 1x Capacitor Cerâmico 1nF;
  • Amplificador Operacional -> LMC6482, por exemplo.
  • 2x Resistor 10k ohms;
  • 1x Resistor 10M ohms;
  • 1x Resistor 1M ohms;
  • 1x Resistor 75k ohms;
  • 1x Resistor 47k ohms;

Resultados:

Projeto em desenvolvimento...

Fonte:

https://www.first-sensor.com/cms/upload/datasheets/gamma-ray-detection.pdf

circuito_1.png - Circuito (32.9 kB)

PCB.png - Layout da PCB (57.2 kB)

circuito_1.png (38 kB)