Dann hat dein Gerät vielleicht Ähnlichkeit mit diesem hier , obwohl es erheblich kleiner ist:

Zitat :

Device to increase the dynamic range of high-pressure ionization chambers used in environmental radiation monitoring V. Balagi, K. R. Prasad, R. K. Jakati, and S. K. Kataria Electronics Division, Bhabha Atomic Research Centre (BARC), Mumbai 400085, India (Received 19 May 2003; accepted 7 August 2003) An electronic device that can raise the upper limit of detected gamma exposure from 5 mR/h up to 100 R/h, in the case of a high-pressure ionization chamber (HPIC), has been developed. The chamber has a 7 L sensitive volume filled with high-purity argon at 300 psi pressure and its current sensitivity is 16 nA/R/h. An empirical relationship between I and R has been used to program the electronic device. This device consists of an autoranging dc amplifier, an 8751 microcontroller, and an analog to digital converter/digital to analog converter. A single current reading obtained at 300 V is processed by the system to display the exposure rate instantaneously. Experiments have shown that the exposure rate values derived are comparable to the rates delivered within ±7.7%. The method has the advantage of using a single ion chamber over a very wide range and the device can be used with existing HPIC systems. Potential applications include area gamma monitoring in power reactors and other laboratories. ©2003 American Institute of Physics.

Wegen der Störspannung kann ich nichts sagen, denn du postest ja weder Schaltplan noch ein Foto des Aufbaus.
Wahrscheinlich handelt es sich um eine 50Hz Einstreuung aus dem Netz oder der höheren Wandlerfrequenz.

Wenn man mit so kleinen Signalen umgeht, muß man sowohl Empfängerschaltungen wie potentielle Störquellen ordentlich abschirmen und insbesondere auch auf korrekte Führung der Masseleitungen achten.
Wenn die Signalmasse erst einmal durch überlagerten Strom des Spannungswandlers verseucht ist, wirst du diese Störung nie mehr los.


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waaas, drögen Stoff... gehts noch?

Danke für die Beschreibung, Jorn.
Zum Scan vom Verkäufer:
Kann sich jemand die Pinbelegung des zentralen OpAmps vorstellen oder weiss diese ? (genormt?)
Wer kann die beiden Schriften ganz rechts in der Mitte und ganz rechts unten am rechten Rand entziffern?
Und wer kann sich vorstellen, wo jetzt hier die Kammer mit der Hochspannung drankommt? Ah, ich habs! Da in der Mitte rechts steht "Seele", da kommt die geschirmte Leitung dran. (was steht links von "Seele"?) Und wo kommt das Gehäuse der Kammer und die Hochspannung hin?
Was bedeutet dieses "Hochisoliert" rechts vom OpAmp? Damit keine Störströme auftreten?
Und woher krieg ich 10000 Megaohm an Widerstand? Kann ich ja grad ein Stück Luft nehmen...

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Ich wollte jetzt gerade die Schaltung des (der) Vorverstärker(s) "meines" Massenspektrometers hier auf Arbeit abzeichnen, aber die Bemerkung "Diese Zeichnung ist unser Eigentum. Jede Vervielfältigung, Verwertung oder Mitteilung an dritte Personen hat zivil- und strafrechtliche Folgen (Urheberrechtsgesetz)" schreckt mich doch ein bißchen ab...

Die Schaltungen sehen aber sehr ähnlich aus. Im Massenspektrometer sind Ströme um die 10^-10 A bis 10^-12 A zu messen bzw. durch die Vorverstärker in "handhabbare" Spannungen im Voltbereich umzuwandeln. Als Operationsverstärker, der mit dem Höchstohmwiderstand verbunden ist, wird dort ein Typ CA 3420 AT verwendet. Das "hochisoliert" bedeutet: In diesen Vorverstärkern ist dieses Beinchen des OPV nicht in die Fassung gesteckt bzw. auf der Leiterplatte verlötet, sondern freitragend mit einem keramischen Lötstützpunkt, an dem auch eine Klemme für das "heiße" Ende des Höchstohmwiderstands angebracht ist.

Das Wort vor "Seele" heißt "Sonde". (Dort ist bei uns der Ionenauffänger dran.)
Das Wort unten rechts scheint mit "Steck..." zu beginnen, aber genauer kann ich es auch nicht lesen.

Also vom Prinzip her geht das ja so, dass der OPV den Spannungsabfall über dem Widerstand enorm verstärkt...
Hmm, aber wieso wird dann die Anode/Sonde direkt an den OPV geklemmt? Wo fliesst dann der Strom? Und wo kommt bei diesem Plan überhaupt die Kammer rein?
Mir fehlt halt die Belegung dieses runden OPAmp Gehäuses.

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@PhyMaLehrer:
Wie alt ist denn dein Massenspektrometer ? Der CA3240 ist eine recht alte Entwicklung, noch aus RCA-Tagen, und der LMC660, den ich empfahl, dürfte eine ganze Ecke besser sein, was Eingangsstrom und Rauschen angeht. Es geht die Saga, daß man damit einzelne Elektronen sehen kann ...


@Steppenwolf:
Wie ich schon vermutete, hat dieser Verstärker mit MOSFET-Eingangsstufe die Standardpinbelegung.
Beim Hrauszeichnen des Schaltplans ist wohl ein Fehler, hinsichtlich der Beschaltung des Hochohmwiderstands passiert. Ich denke, daß er in der Gegenkopplung, also zwischen Pin2 und 6 liegen wird.
Oder der Widerstand liegt, wie gezeichnet, aber an Pin 3 und zwischen Pin2 und 6 befindet sich eine niederohmigeres Gegenkopplungsnetzwerk.
Hier die Pinbelegung:
1: Offset Kompensation
2: Invertierender Eingang
3: Nichtinvertierender Eingang
4: Negative Versorgungsspannung
5: Offset Kompensation
6: Ausgang
7: Positive Versorgungsspannung
8: Gehäuse (Guard)


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Durch Jorns Angaben konnte ich mal den Schaltplan erstellen.
Irgendwie sieht das sehr strub und falsch aus ... Ausgänge von den OpAmps zusammen... (?)
Ich hab den Hochohmer zwischen Pin 2 und 4 geklemmt.
Der AD7541 ist ein DIGITAL to ANALOG Converter. So wurden an zwei Stellen anscheinend Spannungen eingeführt.
Das 20k- Ohm Poti wird den Offsetabgleich machen, oder?
Und wie kommt die Ionisationskammer nun ins Spiel?
Stimmt der Plan so überhaupt? Wie funktioniert das Ganze mit diesen zwei OpAmps?

Herzlichen Gruss
Mario



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Zu Perls Frage: Unsere Massenspektrometer sind etwa von 1993, sind aber meistens recht brave Tierchen ...

Ich habe noch eine Schaltung gefunden, die zu einem (veralteten) Massenspektrometer gehört, das der eine oder andere vielleicht noch hat, aber schon länger nicht mehr hergestellt wird. Auf dieser Schaltung steht natürlich derselbe Hinweis , aber ich hoffe, daß ich wegen des Alters des Geräts nur die Hälfte der Strafe bekomme...

Das beste ist, daß hier der bewußte OPV ICH8500A eingesetzt wird. R5 ist der Hochohmwiderstand.

Der OPV verstärkt übrigens nicht "enorm", sondern stellt einen Strom-Spannungs-Wandler dar, wobei Ua = Ie * R5 ist. Tja, irgendwie muß der winzige Strom des Sensors in den Eingang dieses Verstärkers hinein...

Oh, suuper!
Der OpAmp macht also nur Strom-Spannungswandler und der zweite verstärkt diese Spannung dann, richtig?
Damit lässt sich doch was machen.
Aber ich versteh immer noch net, wo da jetzt die 400V mit der Röhre zusammen hinkommen... ??

Edit: Seh ich das richtig, dass die beiden OpAmps zusammen wie ein einzelner OpAmp wirken? Die Gegenkopplung (Hochohmwiderstand) hängt ja am Ausgang vom rechten OpAmp und geht an den Eingang vom linken zurück...
Muss man das so machen, um genügend hohe Verstärkungen zu erreichen? Ein Strom-Spannungswandler geht ja auch mit nur einem OpAmp...


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Zitat :

Seh ich das richtig, dass die beiden OpAmps zusammen wie ein einzelner OpAmp wirken? Die Gegenkopplung (Hochohmwiderstand) hängt ja am Ausgang vom rechten OpAmp und geht an den Eingang vom linken zurück... Muss man das so machen, um genügend hohe Verstärkungen zu erreichen?

1. Frage: Ja
2. Frage Nein.

Ich würde dir sogar empfehlen das nicht so zu machen, weil eine Gegenkopplung über mehrere Verstärker leicht zum Schwingen neigt. Daran kannst du dir evtl. die Zähne ausbeißen und hast am Schluß schlechtere Eigenschaften, als wenn du die Stufen einzeln dimensionierst hättest.
Die Erbauer des Massenspektrometers hingegen haben die nötigen Kenntnisse und Meßmöglichkeiten um durch solche Tricks einen besseren Verstärker zu bauen.
Insbesondere erreichen sie so einen saubereren Frequenzgang bzw. ein besseres Impulsverhalten, denn, anders als bei dir, muß dieser Elektrometerverstärker recht schnell einschwingen.

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Also kann ich das mit einem einzigen Fet aufbauen...
Wieviel Strom fliesst denn nun wirklich da durch dieses Rohr, wenn es etwas bestrahlt wird, nur so ein Mittelwert.
Sind das wirklich nur 10^.35A??

Aber wie kann ich dann den Strom messen, besser gesagt, wo kommt der OpAmp in den Kammer-Stromkreis? Der OPV verträgt ja schlecht 450+ V...

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Kennt jemand eine Quelle für Hochohmwiderstände? Ich komm "nur" an 100M dran...
Dann werde ich einfach mal probieren, den Spannungsabfall darüber stark zu verstärken.

Die Zuleitungen zur Kammer werd ich wegen den Störeinflüssen kürzen müssen, das sind so ja wahre Antennen. Wieso hats dann aber mit der alten Beschaltung der Kammer funktioniert? Da waren ja die langen Leitungen drin... Metallgehäuse?

Herzlichen Gruss
Mario

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Zitat :

Aber wie kann ich dann den Strom messen, besser gesagt, wo kommt der OpAmp in den Kammer-Stromkreis? Der OPV verträgt ja schlecht 450+ V...

Stimmt. Also legt man minus 300V an die Außenelektrode des Rohrs, und legt den Draht über den Messwiderstand an Masse.
Du mußt die Versorgungsspannung aber perfekt glätten, sonst koppelt jede Störspannung wegen der Kapazität des abgeschirmten Kabels ins Messignal.
Am besten machst du das aber nicht, wie üblich, mit "dicken Elkos", die dich im Zweifelsfalle das Leben kosten, sondern schaltest drei oder vier Tiefpässe mit jeweils 10MOhm und 0,1µF hintereinander.
Weil ja nahezu kein Strom fließt, darf der Innenwiderstand der Versorgung praktisch beliebig hoch sein.

Vor den Eingang des OpAmp solltest du noch einen 1MOhm Widerstand legen, damit die eingebauten Schutzdioden eine Chance haben, falls doch einmal die Hochspannung an der Messelektrode auftaucht.

Zitat :

Kennt jemand eine Quelle für Hochohmwiderstände? Ich komm "nur" an 100M dran...

Das ist in der Tat ein Problem. Wir haben das Thema im Forum schon mal gehabt und auch eine Quelle gefunden. Billig sind solche Widerstände aber nicht. Ob es sich lohnt 20 der 100M Widerstände hintereinanderzuschalten ?
Vielleicht kennst du jemanden an der Uni oder so, der einen einen auszuschlachtenden Gaschromatographen im Keller hat. In den Elektrometerverstärkern für FID oder EC-Detektoren sind solche Hochohmwiderstände drin. Du könntest dann aber den Verstärker auch komplett nehmen.


Für Bastelzwecke habe ich auch schon mal daran gedacht, einfach ein Stück Pink-Poly zu nehmen. Das ist das rosafarbene Polyethylen, aus dem die Tütchen für ESD-gefährdete Bauelemente gemacht sind. Im Pink-Poly ist eine Chemikalie eingearbeitet, die langsam ausschwitzt und dann Feuchtigkeit aus der Luft anzieht. Dadurch wird eine gewisse Oberflächenleitfähigkeit erreicht.
Ich habe das aber noch nicht ausprobiert und weiß daher nicht, welche Widerstandswerte man so erzielt und vor allem wie stabil diese sind.


P.S.:
Die finanziell Armen, die sich keine Hochohmwiderstände leisten können, müssen eben einen Kondensator aufladen un nach einer Weile schauen wie hoch die Spannung daran ist.

Der LMC660 hat allerdings einen so geringen Eingangsstrom (2fA), daß er während der Integrationszeit "dran bleiben" darf.
Die Impulse äußern sich dann als treppenförmiger Spannungsanstieg.

Wenn der Kondensator durch Reststrom oder Messignal aufgeladen ist, muß man ihn mit dem Reedrelais wieder entladen.


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Ok, vielen Dank für deine ausführliche Hilfe.

Ich werde nachher, so in einer bis zwei Stunden, mal einen Schaltplan erstellen. (muss noch Mathe lernen gehen, Differenzieren... *froi* )

Zum Widerstand: Gibt es eine Möglichkeit, mit einem normalen DMM solche Widerstände zu messen, ohne eine Spannung anzulegen und den Abfall zu messen?

Herzlichen Gruss und vielen Dank
Mario

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