Facteur de conversion du tube SBM-20

Dimanche 08 Octobre 2017

Bonjour,

je suis intéressé par ce projet et aimerais implémenter mes mesures. Mon circuit est régulé en tension sur 400V et utilise aussi le tube SBM-20. Pourriez-vous me préciser quel est le facteur de conversion impulsion/µSv utilisé dans le projet OpenRadiation, afin d'avoir des mesures "cohérentes". Je ne le trouve pas dans le code source du firmware; il semble plutôt implémenté dans le code de l'application.
Est-ce que chaque circuit passe par une phase d'étalonnage ?

Merci d'avance.

Niveau 3

Réponses

Niveau 2
Vendredi 20 Octobre 2017 - 12:07

Bonjour Kokura !

Le facteur d'étalonnage va dépendre de plein de facteurs, pas juste du tube. En particulier, vous indiquez une régulation à 400V. Le montage que nous utilisons fait une régulation à 380V. C'est peu, mais c'est déjà différent. Ca va aussi dépendre de la "finesse" de la régulation, et du débit de dose. Bref.

Vous avez raison : le coeff est dans le code source de l'application. Faut que je cherche. Relancez moi si je ne réponds pas d'ici quelques jours.

Sinon, j'ai la courbe pour les tubes STS-5, version cheap du SBM-20. Là : http://fablab.sorbonne-universites.fr/wiki/doku.php?id=wiki:projets:smartphone-geiger:etalonnage_sts-5
Evidemment, c'est pas précis si vous l'utilisez en direct, mais ça devrait permettre de tester qu'on est "dans les clous"...

Bienvenue !

Niveau 3
Vendredi 20 Octobre 2017 - 12:08

Bonjour Christian,
merci pour votre réponse.
Oui, à l'instar de la plupart des codes, je m'attendais de toute façon à avoir au moins une compensation du temps mort du SBM20, s'écartant d'une simple conversion linéaire.

Puisque l'on aborde ses caractéristiques, vous dites :
"En particulier, vous indiquez une régulation à 400V. Le montage que nous utilisons fait une régulation à 380V. C'est peu, mais c'est déjà différent."

En effet, j'utilise la tension recommandée (plus "au milieu" du plateau). 380V est plutôt en début de plateau et présente comme vous dites une petite différence de réponse.
Par ailleurs, j'ai remarqué que le schéma sur OpenRadiation utilise une résistance d'anode de 4,7M, tandis que celle recommandée est plutôt de 5,1M, juste au dessus dans la série normalisée. Bien que cela reste dans les marges acceptables, est-ce voulu ?

" Ca va aussi dépendre de la "finesse" de la régulation"
Le circuit sur OR me semble prendre sa référence de tension à partir du pont diviseur R13/R15, donc soumis aux variations de température ambiante et à la précision 5%. Est-ce que vous savez dans quelle mesure a déjà varié la haute tension du tube ? Les cas extrêmes pouvant sur/sous-évaluer la HT.

"Sinon, j'ai la courbe pour les tubes STS-5, version cheap du SBM-20"

De mémoire le STS-5 a une capacité du tube doublée voire triplée, un plateau un peu moins large et une réponse un poil différente sur les sources calibrées, mais cela devrait coller assez facilement sur le SBM20 (de toute façon, il n'y a pas de compensation en énergie) ; je vous remercie pour l'info ! ;)

"Vous avez raison : le coeff est dans le code source de l'application. Faut que je cherche. Relancez moi si je ne réponds pas d'ici quelques jours."
Merci d'avance, et aucun souci si c'est sous forme de code ;)


Ps : Si je puis me permettre, sur la page : https://openradiation.org/fr/la-carte-et-ses-limites
il est écrit "il est important de rappeler que les compteurs geiger mesurent les rayonnements gamma mais pas les rayonnements alpha, beta et neutrons pour lesquels d'autres appareils de mesure sont nécessaires."
Ne faudrait-il pas modifier l'assertion ? Car le projet OpenRadiation utilise un tube SBM20 qui est sensible aux rayonnements bêta (bien que le plexi les bloque, ainsi que les X de freinage), tandis que les circuits que je développe utilisent un tube 18504 de Phillips qui permet les mesures comparatives avec fenêtre alpha (en mica), et même une détection des neutrons thermiques via la feuille de cadmium.
Donc sommairement, les compteurs Geiger peuvent mesurer autre chose que les gamma, selon le tube utilisé. ;)

Niveau 2
Vendredi 20 Octobre 2017 - 12:08

Bonsoir,

Pour ce qui est de la compensation de temps mort, ça viendra. ;-)
Comment vous verriez ça ?

Pour la valeur de la résistance de R3 (4,7M), je ne me souviens pas. Je vais essayer d'exhumer mes notes de l'époque !

Pour la sensibilité du rapport R13/R15, il y a bien un capteur de température intégré au microcontroleur. Or, il semble que la température du circuit soit homogène (hormis le régulateur de tension), d'après la thermographie du prototype :
http://fablab.sorbonne-universites.fr/wiki/lib/exe/detail.php?id=wiki%3Aprojets%3Asmartphone-geiger%3Athermographie&media=wiki:projets:smartphone-geiger:ir000117.jpg

Vous avez peut-être remarqué que dans l'application, c'est prévu !
Si vous voulez aider sur cette question, toutes les idées sont bienvenues.

Pour le reste, je laisse les plus spécialistes répondre.

Niveau 3
Mardi 24 Octobre 2017 - 12:09

Bonjour,
pour la compensation du temps mort, on utilise fréquemment une formule usuelle de statistique, qui permet d'avoir une estimation à partir du comptage net et du TM.
En gros, y = x/(1-xT), avec y le comptage estimé, x le comptage net et T le temps mort. Il y a un exemple dans la 2e réponse à peine plus bas ;)

"il semble que la température du circuit soit homogène"
Ce que je voulais dire, c'est que les résistances sont des composants température-dépendants. Donc les conditions de mesure pourraient influencer le résultat, si le circuit sort du coffre en hiver par exemple ou si on l'utilise en plein été. Perso, j'ai des appareils qui doivent être calibrés en suivant la température ambiante plusieurs fois par heure.
De mémoire, c'est un coef négatif de -0,0005 par degré en plus. Par exemple, pour la résistance 15M, entre 10°C et 40°C, on risque d'avoir une valeur de 15*(1-0,0005*30) soit 14,7 Mohms.
Je vous l'accorde, c'est problématique dans une moindre mesure face au souci de précision des résistances à 5%. Le pont 15M/47k peut être tout aussi bien un pont 14,25M/49,3k (ratio de 289) qu'un pont 15,75M/44,6k (ratio de 353)dans les cas malchanceux.... soit une marge d'erreur de 20% juste pour la génération de la haute tension.

Mes prototypes utilisent plutôt des zener pour réguler la haute tension. Ce n'est pas absolu non plus, mais cela me semble plus précis, même sans atteindre l'intensité de polarisation des diodes (5mA), j'ai testé à la sonde HT, la tension est précise au dixième de volt. Du coup, cela permet une régulation de la génération de la HT selon la valeur de sortie, donc une consommation bien moindre de l'ensemble ;)

Sinon, la solution pragmatique serait d'utiliser -pour le pont- des résistances haute précision et moins dépendantes de la température, mais moyennant un petit surcoût de quelques centimes par élément ;)

En tous cas merci pour vos éclaircissement ;)

Niveau 5
Mardi 24 Octobre 2017 - 12:43

Effectivement le facteur de conversion est dans le code de l'application smartphone (https://github.com/openradiation/openradiation-mobile). La formule utilisée pour passer de TcBrut (nombre de coups par seconde) aux µSv/h est la suivante :

TcNet = TcBrut - 0.14;
µSv/h = 0.000001 * TcNet^3 + 0.0025 * TcNet^2 + 0.39 * TcNet

Les tubes sont testés, mais avant le montage des kits

Niveau 3
Mardi 24 Octobre 2017 - 12:45

Merci pour votre réponse !

"TcNet = TcBrut - 0.14; "

Est-ce que vous calculez les CPSnet à partir de CPSbrut et du bruit de fond ? Je ne comprends pas le 0.14, ce qui ferait 8,4CPM alors que le bruit de fond usuel des tubes SBM-20 tourne plutôt autour de 18-19 CPM.

"µSv/h = 0.000001 * TcNet^3 + 0.0025 * TcNet^2 + 0.39 * TcNet"
J'ai l'impression de lire à travers cette formule les coeffs partiels d'atténuation compton/photoélectriques/paires sur l'eau avec une source calibrée.

J'ai juste ou bien pourriez-vous éclairer ma lanterne concernant sa conception ?

Le facteur au carré me semble non négligeable aux alentours de 40CPS et devient majoritaire vers 155CPS. On entre alors dans les valeurs pour lesquelles le temps mort du tube commence à impacter la mesure. Etant d'environ 0,19ms, la formule dont je parle dans la réponse précédente (désolé de croiser la discussion...) corrige 155CPS en 160CPS.

Quitte à calculer avec une certaine précision les µSv/h, ne pensez-vous que l'intégration du TM présente un intérêt ?