Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Можно ли сделать счетчик Гейгера своими руками

Можно ли сделать счетчик Гейгера своими руками

Уровень радиации можно измерить с помощью самодельного счетчика Гейгера, работающего с Arduino Shield или Arduino Nano. Он может определять ионизирующие частицы альфа-, бета- и гамма-излучения. Когда они проходят через активный объем детектора, то ускоряются электрическим полем, создавая импульс тока, который сигнализирует о прохождении излучения. Контролируемые небольшие дозы излучения используют в медицинских целях. Неконтролируемые большие дозы радиоактивного излучения очень опасны, они убивают все живое на планете.

Что такое счетчик Гейгера

Счетчик Гейгера, а если быть более точным, то Гейгера-Мюллера — это измерительное устройство, применяемое для измерения уровня радиации в окружающем пространстве. Он входит в группу детекторов излучения, подгруппу детекторов газа.

Как следует из названия, они имеют измеритель, заполненный инертным газом при низком давлении 0.1 атм. В центре камеры расположен электрод, между электродом и металлической стенкой создается электрическое напряжение.

Как работает счетчик Гейгера

Детектор, заполнен газом, к которому приложено электрическое напряжение. В тот момент, когда излучение взаимодействует с газом, оно вызывает ионизацию, и этот небольшой сигнал усиливается. Коэффициент усиления зависит от напряжения.

В то время, когда излучение проникает в газовую среду, молекулы газы в трубке под действием процесса ионизации, начинают отдавать частицы. Электрон притягивается положительным зарядом анода, а положительно заряженные ионы отбрасываются к стенке трубки. После этого электрон проходит по проводам, образующим электрическую цепь, и рекомбинируется с ионом. Измерительная часть счётчика Гейгера — это устройство, которое измеряет этот поток электронов.

Когда электрон и ион ускоряются по направлению к электроду, на стенках камеры создается энергия из-за высокого напряжения, в результате чего они сталкиваются с другими атомами и подавляют электроны в процессе вторичной ионизации, что многократно усиливают исходный сигнал до уровня, который может быть измерен.

Важно! В счетчике Гейгера напряжение настолько велико, что ионизируется весь газ в газовой камере, что обеспечивает очень высокую чувствительность к поступающему излучению.

Допустимые области измерения счетчиков Гейгера

Если счетчик Гейгера откалиброван для измерения мощности дозы радионуклида Cs-137, он будет полезен только при этом виде измерения. Но если пытаться измерить таким прибором, например, излучение кобальта 60 (Co-60), результат будет неточным. Поскольку этот измеритель сможет зафиксировать только половину фактической дозы излучения, в связи с тем,что Co-60 излучает в два раза больше энергии, чем Cs-137. В тех случаях, когда радионуклиды обладают меньшей энергией, детектор, наоборот, покажет более высокую мощность дозы, чем она есть на самом деле.

Важно! Счетчик Гейгера будет давать точное показание мощности дозы излучения только в том случае, когда он измеряет тот радиоактивный материал, по которому он был откалиброван. Следовательно, счетчики Гейгера не во всех случаях являются подходящими приборами для измерения дозы облучения.

Для более широкого диапазона измерения уровня радиации применяют счетчики Гейгера с компенсацией энергии. Они позволяют установить точные дозы излучения в широком диапазоне.

Области измерения счетчиков Гейгера в мР/ч или мкР/ч:

  1. Альфа-излучение — заряженные частицы, которые образуются в результате радиоактивного распада ядра. Их проникновение невелико и останавливается простым листом бумаги.
  2. Бета-излучение — это электроны или позитроны, заряженные частицы со средним уровнем проникновения. Их останавливает алюминиевая пластина.
  3. Гамма-излучение — самый опасный вид излучения, их возможно остановить слоем свинца различной толщины.
  4. Можно также при измерении альфа- или бета-излучения определить количество импульсов в минуту (cpm), либо количество импульсов в секунду (cps), в зависимости от типа используемого измерителя.

Самостоятельное изготовление счетчика Гейгера от А до Я

В этом варианте предлагается изготовить детектор радиации с использованием комплектующих, которые можно найти в свободном доступе в торговой сети. Для того чтобы такой детектор заработал, потребуется чувствительный элемент — трубка Гейгера, с питанием около 400 В постоянного тока и индикатор, или простой динамик. Когда ионизирующее излучение воздействует на газ в счетчике Гейгера , начинается движение электронов, газ в трубке становится проводящим, напряжение подается на динамик, и он начинает щелкать.

Для более эффективного контроля уровня радиации предлагается использовать программу Arduino Nano, которая подсчитывает импульс в трубке в течение определенного времени и ЖК-дисплей, на котором будет отражаться предупреждение об уровне радиации и заряде батареи. В качестве источника питания используется батарея 18650. Поскольку для Arduino требуется 5 В, необходимо установить преобразователь постоянного тока и литий-ионное зарядное устройство, чтобы детектор был полностью автономным.

Необходимые компоненты схемы детектора

Для того чтобы собрать представленную схему потребуются приобрести следующие детали:

  1. Преобразователь высокого напряжения NoEnName_Null. Вход 3–5 В, выход до 300–1200 В. Размер модуля: около: 25×48 мм. Выходной ток максимум 50 мА, регулируемый модуль блока питания.
  2. Зарядное устройство Tikta Mini MICRO USB 1A TP4056. Литий-ионная плата 1×5 V позволяет заряжать аккумулятор с помощью разъема Mini USB или входа 4.5–5.5 В.
  3. Преобразователь напряжения DROK Mini DC Volts 1V — 5V, неизолированный модуль BOOST. Размеры печатной платы: 14.1×18.8×5.5 мм, входное напряжение: 1–5 В постоянного тока, выходное напряжение: 5.1–5.2 В постоянного тока, одиночный литиевый вход с выходным током 1–1.5 A.
  4. Arduino Nano V3.0 — плата ELEGOO Nano CH340 / ATmega328P без USB-кабеля. Совместимая с Arduino Nano V3.0.Nano использует чипы ATmega328P и CH340, с большим количеством аналоговых входных контактов и встроенной перемычкой + 5V AREF. Есть возможности макета Boarduino и Mini + USB с меньшими размерами, которое хорошо работает с Mini или Basic Stamp. Может получать питание через USB-соединение Mini-B, нерегулируемый внешний источник питания 7–12 В (контакт 30) или регулируемый внешний источник питания 5 В (контакт 27). Источник питания автоматически выбирает источник с самым высоким напряжением.
  5. OLED-дисплей HiLetgo 0,91 » для Arduino STM32, подсветка не нужна, поскольку имеется самоподсветка. Цвет дисплея: синий. Использует распространенную шину I2C и работает на драйвере дисплея SSD1306. OLED с высоким разрешением для любого проекта микроконтроллера. 128×32 пикселей дает хороший четкий текст, может работать от 3.3 В. Разборчивый текст даже с 4-мя строками. Напряжение 5 В.
  6. Комплект резисторов 10М и 10К, соответствующих требованиям RoHS.
  7. Монолитный многослойный керамический конденсатор 470pf Hilitchi 550Pcs, допуск емкости: ± 5%. Основной материал: керамика. Цвет: желтый. Отличная влагостойкость, миниатюрный размер, большая емкость, надежная работа. Широкое применение в компьютерах, обработке данных, телекоммуникациях и промышленном управлении.
  8. Мини-кнопочный переключатель DPDT с мгновенным выходом, uxcell 6-контактный квадратный 7×7 мм, количество контактов: 6, шаг штифта: 4.5×1 мм, длина штифта 3.5 мм. Материал пластик, вес: 24 г.

Важно! Также потребуется аккумулятор, дополнительный активный пьезозуммер и сам счетчик Гейгера. Для него можно применить старую лампу, сделанную в СССР, под названием STS-5 и подобрать корпус. В данном примере он распечатан на 3D принтере.

Пошаговая инструкция изготовления счетчика Гейгера на Arduino Nano своими руками

Первое, что нужно сделать, это установить с помощью этого потенциометра напряжение на высоковольтном DC-DC, для STS-5 это примерно 410 V. Затем просто соединяют все модули по этой схеме.

Важно! Лучше использовать готовые провода, это повысит устойчивость конструкции и можно будет собрать устройство на рабочем столе, а затем просто вставить его в корпус. Потребуется также подключить минус высоковольтного преобразователя и вывести его, просто припаяв перемычку.

Поскольку Arduino Nano нельзя подключать к 400 В, выполняют простую транзисторную схему: двухточечная проводка помещается в термоусадочную трубку и прямо в разъем вставляется резистор 10 МОм от + 400 В.

Читайте так же:
Как сделать счетчик python

Дальше подключают дисплей к подсоединяемому кабелю, тщательно изолируют, поскольку он очень близко расположен к высоковольтному модулю.

После того как сборка сделана, устройство размещают в футляр, и проверяют работоспособность. Скорее всего, он покажет допустимый уровень радиации.

Такая схема с Arduino Nano имеет большие возможности для реконструкции, например, можно добавить большой дисплей, чтобы рисовать графику, и использовать модуль Bluetooth, чтобы передавать информацию дистанционно.

Как сделать счетчик Гейгера из готового комплекта

Практически на всех крупных международных торговых онлайн-площадках можно заказать готовые наборы для изготовления счетчика Гейгера стоимостью от 2500–5000 руб. В каждом наборе проверенные детали и платы, а также подробная инструкция сборки.

Наиболее популярные модели комплектов счетчиков Гейгера:

  1. KKmoon для обнаружения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, STS-5, SBM20, J305. Имеет звуковую и световую сигнализация, может подключиться к микроконтроллеру, а затем отобразить на ЖК-дисплее. Совместим с компьютером (ПК) MatLab для сбора, анализа и обработки данных.
  2. Baugger имеет модуль детектор ядерного излучения с ЖК-дисплеем, для обнаружения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, Sts-5, Sbm 20, J305. Оборудован звуковой и световой сигнализацией может подключиться к микроконтроллеру, а затем отобразить на ЖК-дисплее. Совместим с компьютером (ПК) MatLab для сбора, анализа и обработки данных.
  3. Kshzmoto, набор деталей счетчика Гейгера с ЖК-дисплеем. Имеет блок питания 5 В или аккумулятор 3×1.5 В. Батарея 4×1.2 В, ток: 30–120 мА. Диапазон измерения 20–120 мР/ч гамма-лучей и 100–1800 мР/ч бета-лучей. Оснащен звуком и световой сигнализацией. Может поддерживаться рабочее напряжение трубки Гейгера 330–600 В.
  4. YINCHIE Mukuai54 DIY — модуль детектора ядерного излучения с ЖК-дисплеем DIY. Поддерживает большинство трубок Гейгера: M4011, STS-5, SBM 20, J305. Оборудован звуковым и световым звуком, может работать с ПК.

Таким образом, сделать счетчик Гейгера своими руками на Arduino Nano несложно. Можно самому подобрать комплектующие, и собрать измеритель по проверенной работоспособной схеме, а можно просто купить готовый набор и подключить его схему. Такие дозиметры работают ничуть не хуже тех, которые собираются на промышленных площадках. В сегодняшнее время иметь такое устройство в доме не будет лишним, особенно, отправляясь в путешествие, чтобы найти безопасное место для отдыха или на рынок, чтобы купить экологически чистые продукты.

Видео по теме

СЧЕТЧИК ГЕЙГЕРА–МЮЛЛЕРА СВОИМИ РУКАМИ

Счетчик радиации Гейгера–Мюллера является сравнительно простым инструментом для измерения ионизирующих излучений. В простейшем случае он делается с одним датчиком. Чтобы увеличить чувствительность, конструкция, представленная здесь, содержит сразу 3 советских СТС-5 детекторных ламп. Это важно для измерения природных источников с низким уровнем излучения, таких как почва, камни, вода.

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера–Мюллера заключается в том, что когда высокое напряжение (обычно 400 В) подаётся на датчик, трубка обычно не проводит электричество, но проводит в течение короткого периода, когда появляется излучение частиц. Эти импульсы поступают на детектор. Уровень ионизирующего излучения пропорционален количеству импульсов, обнаруженных в постоянном интервале времени.

Счетчик радиации состоит из двух электродов, ионизирующая частица создает искровой промежуток между ними, чтобы уменьшить величину тока, которая возникает в этой ситуации, последовательно с трубкой ставится резистор. Отмечен по схеме как R5. Есть разные способы получения сигнала от трубки, в представленном здесь, резистор соединены последовательно между трубой и землей, изменения напряжения на резисторе измеряется с помощью детектора. Этот резистор обозначен как R6.

Принципиальная схема счетчика Гейгера

Здесь микросхема MC34063 — это преобразователь постоянного тока, так как для нормальной работы требуется высокое напряжение. Ее преимущество перед простой NE555 или аналогичных генераторов заключается в том, что она может контролировать выходное напряжение и настраивает параметры, чтобы сделать его стабильным (элементы R3, R4, С3).

Микросхема ОУ IC1A используется в качестве компаратора для фильтрации шумов и формирования двоичного сигнала (низкий — нет импульса на данный момент, максимум — импульс прошёл). Напряжение питания схемы 5 В, потребляемый ток — 30 мА.

Запуск и устранение возможны неполадок

Напряжение на С4 должны быть в допустимых пределах для используемого счетчика Гейгера-Мюллера. Обычно оно составляет около 400 В — будьте осторожны во время проведения измерений! Если напряжение выходит за пределы диапазона, то с помощью С1 (частота DC/DC преобразователь), С3, R3, R4 (обратная связь напряжение тока DC/DC преобразователь) может быть скорректировано.

Читайте так же:
Счетчик просмотра страниц вконтакте

Следующим важным моментом является наличие или отсутствие импульсов на R6. Если нет импульсов, надо проверить подключена ли трубка детектора согласно полярности. Аналогично диоду, счетчик Гейгера имеет свою полярность и при подключении в обратном направлении он будет работать неправильно.

Если импульсы на R6 видны, но состояние выхода IC1A не меняется, тогда R7, R8 должны быть изменены, они задают пороговое значение сигнала. Как видно на фотографии, был использован цифровой частотомер блок 32F429I для подсчета импульсов и визуализации результатов. Схема, представленная в этом проекте, может быть скорректирована для работы с любыми другими датчиками излучений Гейгера — они различаются по требуемому напряжению.

Originally posted 2018-12-17 04:48:12. Republished by Blog Post Promoter

Что такое счетчик Гейгера и как сделать его своими руками

Про вред радиации рассказано много и известно это всем. Чтобы определить уровень радиации в данной местности необходим именно счетчик Гейгера. В данном материале речь пойдет о том, что такое Гейгера счетчик и как его сделать своими руками. Определить уровень ионизирующего излучения без этого прибора невозможно, так как радиация не имеет ни запаха ни цвета, ни каких-либо других признаков, по которым ее можно определить. Это газонаполненный прибор, предназначенный для автоматического подсчета числа попавших в него элементарных ионизирующих частиц.

В материале будут представлены самые популярные и надежные схемы счетчика Гейгера и какие детали для этого понадобятся. Для наглядности и лучшей понятности в статье есть несколько видеороликов, подробные электрические схемы и фотографии, а также один скачиваемый файл о том, как сделать такой измерительный прибор своими руками.

Виды счётчиков Гейгера

По конструкции счетчики Гейгера бывают 2 видов: плоский и классический.

Классический

Сделан из тонкого гофрированного металла. За счет гофрирования трубка приобретает жесткость и устойчивость к внешнему воздействию, что препятствует ее деформации. Торцы трубки оснащены стеклянными или пластмассовыми изоляторами, в которых находятся колпачки для вывода к приборам. На поверхность трубки нанесен лак (кроме выводов). Классический счетчик считается универсальным измерительным детектором для всех известных видов излучений. Особенно для γ и β.

Плоский

Чувствительные измерители для фиксации мягкого бета-излучения имеют другую конструкцию. Из-за малого количества бета-частиц, их корпус имеет плоскую форму. Есть окошко из слюды, слабо задерживающее β. Датчик БЕТА-2 – название одного из таких приборов. Свойства других плоских счетчиков зависят от материала.

Что такое дозиметр

дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов. Дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик.

Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение. Щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

Альфа, бета, гамма и конструкция счетчиков

Альфа-излучение задерживается бумажкой. Бета-излучение можно экранировать листом оргстекла. А от жесткого гамма-излучения нужно строить стену из свинцовых кирпичей. Это знают, пожалуй, все. И все это имеет прямое отношение к счетчикам Гейгера: чтобы он почувствовал излучение, нужно, чтобы оно, как минимум, проникло внутрь. А еще оно должно не пролететь навылет, как нейтрино сквозь Землю.

Счетчик типа СБМ-20 (и его старший брат СБМ-19 и младшие СБМ-10 и СБМ-21) имеют металлический корпус, в котором нет никаких специальных входных окон. Из этого вытекает, что ни о какой чувствительности к альфа-излучению речи не идет. Бета-лучи он чувствует достаточно неплохо, но только если они достаточно жесткие, чтобы проникнуть внутрь. Это где-то от 300 кэВ. А вот гамма-излучение он чувствует, начиная с пары десятков кэВ.

А счетчики СБТ-10 и СИ-8Б (а также новомодные и малодоступные из-за ломовых цен Бета-1,2 и 5) вместо сплошной стальной оболочки имеют обширное окно из тонкой слюды. Через это окно способны проникнуть бета-частицы с энергией свыше 100-150 кэВ, что позволяет увидеть загрязнение углеродом-14, которое абсолютно невидимо для стальных счетчиков. Также окно из слюды позволяет счетчику чувствовать альфа-частицы.

А вот теперь что касается пролета насквозь. Дело в том, что альфа- и бета-частицы счетчик Гейгера регистрирует практически все, что смогли проникнуть внутрь. А вот с гамма-квантами все печально. Чтобы гамма-квант вызвал импульс в счетчике, он должен выбить из его стенки электрон. Этот электрон должен преодолеть толщу металла от точки, где произошло взаимодействие, до внутренней поверхности, и поэтому «рабочий объем» детектора, где происходит его взаимодействие с фотонами гамма-излучения — это тончайший, в несколько микрон, слой металла. Отсюда ясно, что эффективность счетчика для гамма-излучения очень мала — в сто и более раз меньше, чем для бета-излучения.

Читайте так же:
Обнулил счетчик принтера samsung 4300

Компон

Компоненты

Дизайн счетчика Гейгера Мюллера почти полностью состоит из этих модулей:

  • Высоковольтный повышающий конвертер DC-DC)
  • Зарядник (Aliexpress или Amazon) 5V повышающий преобразователь DC-DC (Aliexpress или Amazon)
  • Ардуино нано (Aliexpress или Amazon) OLED—экран на этих фотографиях 128*64, но в итоге я использовал 128*32 (Aliexpress или Amazon)

Также нам нужен транзистор 2n3904 (Aliexpress или Amazon) Резисторы 10M и 210K (Aliexpress или Amazon) Конденсатор 470pf (Aliexpress или Amazon) Кнопка-переключатель (Aliexpress или Amazon) Аккумулятор, опциональную активную пьезо-трещалку и сам счетчик Гейгера я использовал старые советские. Модель STS-5 довольно дешевая и её легко найти на Ибэй или Амазоне, она также совместима с трубкой SBM-20 или любой другой, вам нужно просто задать параметры в программе, в моём случае количество микрорентген в час равно количеству импульсов трубки за 60 секунд. И да, вот модель кейса, напечатанного на 3Д-принтере.

Сборка

Первое, что нужно сделать, это настроить вольтаж на высоковольтном DC-DC с потенциометром. Для STS-5 нам нужно примерно 410V. Затем просто спаяйте все модули по схеме, я использовал однопроволочные провода, это повышает стабильность конструкции и даёт возможность собрать устройство на столе, а затем просто поместить его в кейс. Важный момент состоит в том, что нам нужно соединить минус на входе и выходе высоковольтного конвертера, я просто припаял штекер.

Так как мы не можем просто присоединить Ардуино к 400V, нам понадобится простая схема с транзистором, я просто спаял их навесным методом и обернул в термоусадочную трубку, резистор 10MΩ от +400V был закреплен прямо на коннекторе. Лучше сделать медный кронштейн для трубки, но я просто накрутил провод по кругу, всё работает нормально, не меняйте плюс и минус счетчика Гейгера. Соединяем дисплей съемным кабелем, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю.

Схема дозиметра на микроконтроллере

Прибор предназначен для измерения ионизирующих излучений, вызванных бета — и гамма-лучи и имеет следующие параметры:

  • Диапазон измеряемой дозы: 0 — 250 миллирентген/час
  • Напряжение питания: 2 – 3.3 В две батареи АА
  • Средний потребляемый ток: 0.5 мА при отключенной звуковой индикации
  • Время выхода на рабочий режим: 30 секунд
  • Период обновления показаний: 1 секунда

Прибор состоит из следующих функциональных блоков: генератор высокого напряжения для питания газоразрядного счетчика, формирователь импульсов счетчика, узел управления жидкокристаллическим дисплеем, блок звуковой индикации, и стабилизаторы напряжения для питания различных цепей устройства.

Синхронное управление всеми блоками обеспечивается микроконтроллером DD2. Высокое напряжение формируется преобразователем на транзисторе VT2 и трансформаторе T1. На затвор VT2 поступают импульсы частотой 244 Гц и скважностью примерно 4-15% от микроконтроллера DD2. В момент импульса транзистор открыт и в магнитопроводе T1 накапливается магнитная энергия.

При закрывании транзистора в обмотке I трансформатора формируется ЭДС самоиндукции, приводящая к короткому импульсу положительной полярности амплитудой порядка 60 В на стоке VT2. Это напряжение повышается обмоткой II и поступает на утроитель напряжения на диодах VD3-VD5 и конденсаторах C12-C14. Использование утроителя напряжения снижает требования к трансформатору и упрощает его конструкцию. Высокое напряжение порядка 400 В поступает на счетчик Гейгера BD1 через нагрузочный резистор R10.

Без стабилитронов напряжение на конденсаторах может превысить 800-900 В и привести к их пробою. Средний потребляемый ток по цепи T1-VT2 не превышает 0.3 мА при сопротивлении нагрузки от 40 МОм и выше.

Счётчик на фотодиоде

Данная конструкция способна фиксировать только альфа- и бета частицы, гамма диапазон для нее невидим, однако большим плюсом для нее является доступность деталей. Схема достаточно несложная, и ее сборка при наличии нужных деталей не займет много времени.

Список деталей нужных для радиосхемы

  • 1 BPW34 фотодиода
  • 1 LM358 ОУ
  • 1 транзистор 2N3904
  • 1 транзистор 2N7000
  • 2 конденсатора 100 НФ
  • 1 конденсатор 100 мкФ
  • 1 конденсатор 10 нФ
  • 1 конденсатор 20 нФ
  • 1 10 Мом резистор
  • 2 1.5 Мом резистора
  • 1 56 ком резистор
  • 1 150 ком резистор
  • 2 1 ком резистора
  • 1 250 ком потенциометр
  • 1 Пьезодинамик
  • 1 Тумблер включения питания

Как вы можете видеть из схемы, она настолько проста, что собирается за пару часов. После сборки убедитесь, что полярность динамика и светодиода, являются правильными. Наденьте на фотодиод медные трубки и изоленту. Она должна плотно прилегать. Просверлите отверстие в боковой стене алюминиевого корпуса для тумблера, а сверху для фотодатчика, светодиода и регулятора чувствительности.

Это также поможет закрыть свет от воздействия на фотодиод. Вот теперь всё готово для начала обнаружения радиоактивных частиц. Проверить его в действии можно на любом тестовом источнике радиации, который вы можете найти в специальных лабораториях или в школьных кабинетах, по проведению практических работ.

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

  • Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
  • Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
  • Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
  • Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
  • Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
  • Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
  • Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
  • Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
  • Собственный фон – излучение деталей устройства.
  • Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.
Читайте так же:
Какие счетчики ставит ленэнерго

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Как сделать счетчик Гейгера

Остров Три Миллес, Чернобыль, Фукусима и даже некоторые на национальной территории, такие как реактор Корал-I в Мадриде или реактор Ванделлос-I в Каталонии. Здесь очень много ядерные аварии которые происходили на протяжении всей истории, и, несмотря на ужасные последствия, кажется, что эта тема излучение он продолжает создавать определенную привлекательность. Но немногие знают, что каждый день мы все подвергаемся естественному облучению, как исходящему из космоса, так и исходящему от минералов земли .

Что ж, если вы хотите измерить излучение вокруг себя, в этом новом руководстве мы шаг за шагом покажем вам процедуру как вы можете построить счетчик Гейгера, то есть устройство, способное измерять радиоактивность. По сути, это устройство, которое может измерять частицы, которые сталкиваются с датчиком, такие как ионизирующее излучение, поэтому оно называется счетчиком, поскольку оно может подсчитывать количество ударов и, следовательно, уровень излучения объекта или места.

Что я должен знать раньше?

Перед тем, как начать проект своими руками, хотелось бы кое-что прокомментировать. о радиации, для тех из вас, кто не знает об этом. Те из вас, у кого уже есть предыдущие знания, вы можете пропустить этот раздел и сразу перейти к следующему .

Что такое радиация?

Это феномен энергетическое программирование в виде электромагнитных волн или субатомных частиц через среду. Следовательно, у нас могут быть разные виды излучения.

Какие виды излучения бывают?

Здесь очень много виды излучения, такие как тепловые, электромагнитные и т. д., но нас здесь интересуют две большие группы:

  • Неионизирующий: это волна или частица, которая не может удалить электроны из вещества, то есть не может ионизироваться. Примерами этого могут быть электромагнитные волны микроволн, радио, света и т. Д.
  • Ионизирующий: это волна или частица, которая может вырывать электроны из вещества, то есть может ионизироваться из-за своей высокой энергии. Поэтому он самый опасный из всех. В этой группе есть лазеры, рентгеновские лучи, альфа, бета, гамма, тормозное излучение или тормозное излучение) и т. Д.

Если мы посмотрим в электромагнитном спектре, волны с наибольшей длиной волны, такие как радио или микроволновые, являются наименее проникающими, а волны с наименьшей энергией (более низкая частота). Хотя, двигаясь вправо, мы видим, что каждый раз длина волны становится короче, а частота вибрации выше, поэтому они обладают большей энергией и более проникающими и разрушительными.

Виды ионизирующего излучения:

Если мы сосредоточимся на ионизирующего излучения, который способен измерять счетчик Гейгера, мы должны снова отфильтровать и сосредоточиться на трех основных принципах, связанных с ядерными явлениями:

  • Альфа: они имеют положительный заряд и состоят из двух протонов и двух нейтронов, то есть являются атомом гелия. Они наименее опасны и проницаемы, так как их можно остановить с помощью простой бумаги. Влияние на здоровье зависит от некоторых факторов, поскольку они не могут даже пройти через внешний слой кожи, но, если они попадают в организм, они могут быть вредными. Вдыхание, проглатывание или попадание в организм источников, выделяющих это излучение, может повредить живые ткани.
  • бета: это частицы отрицательного электрического заряда, электроны. Они более проницательны и энергичны, чем предыдущие, и чтобы остановить их, мы могли бы сделать это с помощью алюминиевой фольги для кухни. Несмотря на то, что они более проникающие, они не так опасны для живых тканей и ДНК, как предыдущие, поскольку вызываемые ими ионизации происходят более широко. Это может вызвать ожоги кожи, а если они попадут в тело, это может быть просто .
  • Гамма: гамма-лучи обладают наибольшей проникающей способностью и энергией, поэтому они наиболее опасны. Это фотоны, чистая энергия, которую нелегко остановить, разве что свинцовыми листами, бетоном и т. Д. Они легко проходят через наш организм и вызывают серьезные повреждения тканей, мутации ДНК и т. Д., Что влечет за собой такие последствия, как рак и даже внезапную смерть при высокой дозе.

Поэтому это не игра, и от hwlibre мы рекомендуем вам принять все меры предосторожности и хорошо знаете, что делаете. Мы не заботимся о возможных проблемах .

Трубки Гейгера-Мюллера:

Они — кровь каждого счетчика Гейгера, поскольку это устройство датчик который отвечает за прием излучения и преобразование этого количества ударов в электрический импульс, который может интерпретироваться остальной схемой. Она известна как трубка Гейгера-Мюллера или просто трубка Гейгера, и вы можете купить ее в различных интернет-магазинах, таких как Amazon, Aliexpress и т. Д. Другой вариант — удалить его из старого или неиспользуемого счетчика Гейгера.

Их много, разных моделей (SBT-9, LND-712, J408y,…) и разных производителей (GSTube, LND, North Optic,…). Самыми популярными являются американцы и русские, хотя есть еще и китайцы. Некоторые товары советского происхождения, как правило, имеют низкие цены, самым дорогим из которых является LND. Мы должны четко понимать значения напряжения, между которыми он движется, поскольку аналоговый сигнал, который он излучает, будет более или менее интенсивным в зависимости от захваченного излучения.

странаПродавецМодельЧастицы, которые он улавливаетнапряжениеМатериалыЦена
РоссияGSTubeSBM-20Бета / Гамма400VАлюминийНизкий
РоссияGSTubeSBM-21Бета / Гамма650VАлюминийНизкий
РоссияGSTubeДа-1гГамма440VАлюминийНизкий
РоссияGSTubeSBT-9Бета / Гамма389VАлюминийНизкий
РоссияGSTubeДа-3бгБета / Гамма400VАлюминийНизкий
СШАLNDLND-712Альфа / Бета / Гамма500VСлюдасредний
СШАLNDLND-7124Альфа / Бета / Гамма500VСлюдаВысокий
СШАLNDLND-7224Альфа / Бета / Гамма500VСлюдаВысокий
КитайСеверная ОптикаJ408yГамма420VCristalНизкий
КитайСеверная ОптикаJ305BБета / Гамма350VCristalНизкий
КитайСеверная ОптикаJ306BБета / Гамма420VCristalНизкий

Следовательно нам нужно будет откалибровать нашу схему чтобы преобразовать эти сигналы в единицы, в которых обычно измеряется излучение, такие как зиверт (Зв), рентген или Рем и другие . Как и в случае с датчиком температуры, мы должны преобразовать эти выходные напряжения в градусы Цельсия или в той шкале, которую мы измеряем.

Единица СИ для измерения излучения:

Международная система (СИ) имеет в качестве единицы Зиверт (Св), помните, что есть таблицы, в которых указывается опасность или влияние излучения, которое мы улавливаем для здоровья:

мЗвВлияние на здоровье
50-100Изменения химического состава крови
500Тошнота в считанные часы
700рвота
750Выпадение волос за 2-3 недели
900Понос
1000геморрагии
4000Возможная смерть через два месяца

Вы уже знаете, что это зависит не только от дозы, но и от экспозиция. То есть мы можем получить дозу 100 мЗв один раз, и ничего не произойдет, но если мы получаем 50 мЗв в течение нескольких месяцев, то долгосрочные эффекты могут быть очень негативными .

Источники излучения для испытаний:

Выполнять радиационные испытания, знайте, что есть несколько вариантов. Есть кристаллы урана, подобные тем, которые вы видите на этом изображении (слева), с которыми счетчики Гейгера тестируются в лабораториях. Но есть и другие источники, ближе к которым мы можем получить излучение или радиоактивный материал, например, датчики дыма в пожарных извещателях.

Внутри этих детекторов есть источник ионизирующего излучения америция и производить альфа-излучение. Вы даже должны знать, что во многих продуктах, богатых калием, есть изотоп под названием Калий-40, который излучает радиацию, хотя это совсем не проблема для нашего тела, это очень низкие дозы, как и радиация, которую мы получаем от самой природы (определенные гранитные скалы) или космос.

Мы сами радиоактивны, мы сделаны из углерода, и углерод-14. Но удивит Зная, что каждый день мы обращаемся со многими радиоактивными вещами, не подозревая об этом: пуговицы, керамика, мрамор, некоторые походные лампы, сигареты, мелованная бумага, фитили и т. Д. Все, что я мог использовать, чтобы проверить ваш счетчик Гейгера и посмотреть, работает он или нет .

Но повторяю, с некоторыми шрифтами нужно быть осторожным.

Необходимые материалы:

Как только все это станет известно, перейдем непосредственно к перечислите все компоненты, которые нам нужны чтобы построить самодельный счетчик Гейгера:

  1. Модуль преобразователя / регулятора постоянного тока в постоянный высокое напряжение (например: SODIAL). Это поможет нам отрегулировать высокое напряжение, с которым справляется Гейгер-Мюллер, и преобразовать это напряжение в небольшое напряжение, сравнимое с платами Arduino и другими компонентами. Помните, что он должен выдерживать входное напряжение выбранной вами лампы.
  2. Модуль зарядки, Например, это.
  3. Модуль бюста конвертерDC-DC 3-5 В.
  4. Ардуино Нано, хотя любой другой тоже работает, но чтобы не сильно увеличивать размер, предпочтительнее Nano.
  5. OLED-дисплей 128 × 64 или 128 × 32, которые мы будем использовать в качестве экрана для отображения результатов измерений.
  6. 2n3904 транзистор для нашей трубки.
  7. Резисторы 10М Ом и еще 10К.
  8. Конденсор 470пф.
  9. переключатель для выключения и включения.
  10. Зуммер или небольшой динамик.
  11. Батарея AAA.

Это с точки зрения компонентов, хотя вам также понадобится инструменты такие как паяльники, проводка для некоторых соединений, Arduino IDE для программирования платы, батареи или батарей, а также настраиваемый ящик, если вы хотите защитить свой счетчик. Если у вас есть 3D-принтер, вы можете изготовить пластиковую коробку на заказ.

Построение счетчика Гейгера пошагово:

Следующее, что нужно сделать, когда у вас есть все компоненты, — собрать все компоненты головоломки в соответствии с этой схемой, которую мы вам представляем. В монтаж это относительно просто и не требует дополнительных пояснений. Это просто соединение всех элементов вот так. Вы можете сделать это за один макет прежде, чем проверить, что все работает правильно, а затем приступить к пайке всех компонентов, чтобы сделать его постоянным.

серия шаги для выполнения Они заключаются в следующем:

  1. С помощью мультиметра можно откалиброватьнапряжение (изображение 1). Например, если вы выбрали лампу Гейгера-Мюллера 410 В, вам необходимо настроить потенциометр модуля DC-DC так, чтобы он работал при этом напряжении.
  2. Тогда ограничьте себя припаять или соединить все компоненты как они показаны на предыдущей диаграмме, как на изображении 2.
  3. Вы можете использовать коробка для защиты все компоненты или нет.
  4. Подключите плату Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля и Arduino IDE напишите следующую программу (Вы можете скачать это здесь) для запланировать это и что он может преобразовывать напряжения, с которыми мы работаем, в измерения в выбранной вами единице. Вы можете использовать другие единицы измерения, если хотите, или внести изменения, изменив исходный код эскиза .

Как вы можете проверить это очень просто (Хотя это кажется длинным из-за этих настроек дисплея), вам просто нужно сделать это преобразование из напряжения, которое получает плата Arduino, в серию данных, которые могут быть захвачены на экране или дисплее.

Если все прошло хорошо, ты должен увидеть информация на экране и шум на зуммер, когда ваш счетчик Гейгера сталкивается с каким-либо радиоактивным источником.

Фуэнтес:

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Полный путь к статье: Бесплатное оборудование » Arduino » Как сделать счетчик Гейгера

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector