ガイガーカウンターの作り方

スリーミルズ島、チェルノブイリ、福島、さらにはマドリッドのコーラルI原子炉やカタルーニャのバンデリョスI原子炉などの国土の一部。 沢山あります 原子力事故 それは歴史を通して起こりました、そしてひどい結果にもかかわらず、このテーマは 放射線 それは特定の魅力を構築し続けます。 しかし、ほとんど知られていないのは、私たち全員が日常的に、宇宙からの放射線と地球の鉱物からの放射線の両方にさらされているということです...

さて、あなたがあなたの周りの放射線を測定したいのであれば、この新しいガイドでは、の手順を段階的に示します ガイガーカウンターをどのように構築できますかつまり、放射能を測定できる装置です。 基本的には電離放射線などセンサーに衝突する粒子を測定できる装置であり、衝突回数や物体や場所の放射線量を計測できることからカウンターと呼ばれています。

私は前に何を知っておくべきですか？

DIYプロジェクトを始める前に、何かコメントしたいのですが 放射線について、それについて知らないあなたのそれらのために。 すでに知識をお持ちの方は、このセクションをスキップして直接、次のセクションをご覧ください...

放射線とは何ですか？

の現象です エネルギープログラミング 媒体を通る電磁波または亜原子粒子の形で。 したがって、さまざまな種類の放射線を浴びることができます。

どんな種類の放射線がありますか？

沢山あります 放射線の種類、熱、電磁気などですが、ここで私たちが興味を持っているのは、XNUMXつの大きなグループです。

• 非電離：それは物質から電子を取り除くことができない、つまりイオン化することができない波または粒子です。 その例としては、マイクロ波、ラジオ、光などの電磁波があります。
• 電離：それは物質から電子を引き裂くことができる波または粒子です。つまり、その高エネルギーのためにイオン化することができます。 したがって、それはすべての中で最も危険です。 このグループには、レーザー、X線、アルファ、ベータ、ガンマ、制動放射、制動放射などがあります。

見れば 電磁スペクトルで、ラジオやマイクロ波など、波長が最も長い波は透過が最も少なく、エネルギーが最も少ない（周波数が低い）波です。 一方、右に移動すると、波長が短くなり、振動の周波数が高くなるたびに、エネルギーが増え、浸透と損傷が大きくなることがわかります。

電離放射線の種類：

焦点を合わせると 電離放射線、ガイガーカウンターを測定できるため、核現象によるXNUMXつの基本要素に再度フィルターをかけて焦点を当てる必要があります。

• アルファ：それらは正電荷を持ち、XNUMXつの陽子とXNUMXつの中性子で構成されています。つまり、それらはヘリウム原子です。 それらは単純な紙を使用して停止できるため、最も危険性が低く、浸透性が低くなります。 健康への影響は、皮膚の外層にも浸透できないため、いくつかの問題によって異なりますが、体内に入ると有害になる可能性があります。 この放射線を生成する線源の体内への吸入、摂取、または注射は、生体組織に損傷を与える可能性があります。
• ベータ：それらは負の電荷、電子の粒子です。 それらは以前のものよりも浸透性がありエネルギッシュであり、それらを止めるために私たちは台所のアルミホイルでそれを行うことができました。 それらはより浸透しているにもかかわらず、それらが引き起こすイオン化がより広く起こるので、それらは以前のものほど生きている組織とDNAに有害ではありません。 それは皮膚のやけどを引き起こす可能性があり、それらが体に入るとそれは可能性がありますが...
• ガンマガンマ線は、透過力とエネルギーが最も高いものであるため、すべての中で最も危険です。 これらは光子であり、鉛シートやコンクリートなどでしか止められない純粋なエネルギーです。 それらは私たちの体を簡単に通過し、深刻な組織損傷、DNA変異などを引き起こし、癌や、線量が高いと突然死することさえあります。

したがって、これはゲームではありません。hwlibreから、次のことをお勧めします。 すべての予防策を講じる そしてあなたが何をしているのかよく知っています。 起こりうる問題には対応していません...

ガイガーミュラー管：

それはデバイスであるため、それらはすべてのガイガーカウンターの生命線です。 センサー これは、放射線を受け取り、その数の衝撃を残りの回路で解釈できる電気インパルスに変換する役割を果たします。 ガイガーミュラー管または単にガイガー管として知られており、Amazon、Aliexpressなどのさまざまなオンラインストアで購入できます。 もうXNUMXつのオプションは、古いまたは使用されていないガイガーカウンターからそれを削除することです。

それらの多くは、さまざまなモデル（SBT-9、LND-712、J408yなど）およびさまざまなメーカー（GSTube、LND、North Opticなど）です。 最も人気があるのは アメリカ人とロシア人、中国語もありますが。 ソビエト起源のいくつかは安い価格を持っている傾向があります、最も高いのはLNDです。 私たちが明確にしなければならないのは、それが移動する電圧値です。なぜなら、それが放出するアナログ信号は、捕捉された放射線に応じて多かれ少なかれ強いからです。

だからこそ 回路を校正する必要があります これらの信号を、シーベルト（Sv）、レントゲン、レムなど、放射線が通常測定される単位に変換するには...温度センサーの場合と同様に、これらの出力電圧を摂氏に変換する必要があります。または私たちが測定しているスケールで。

放射線を測定するためのSI単位：

国際単位系（SI）は、その単位として シーベルト（Sv）、私たちが健康のために捕らえている放射線の危険性または影響を示す表があることを忘れないでください：

あなたはそれが用量だけでなく、 exposición。 つまり、100 mSvの線量を一度受けることができ、何も起こりませんが、50 mSvを数か月間受けている場合、長期的な影響は非常にマイナスになる可能性があります...

テスト用の放射線源：

実行するには 放射線検査、いくつかのオプションがあることを知っておく必要があります。 この画像（左）に見られるようなウラン結晶があり、ガイガーカウンターが実験室でテストされています。 しかし、火災探知器の煙センサーなど、放射線や放射性物質をより近くで入手できる他の発生源があります。

それらの検出器の中には 電離放射線源 アメリシウムのアルファ線を生成します。 カリウムが豊富な食品の多くは、放射線を放出するカリウム40と呼ばれる同位体を持っていることを知っておく必要がありますが、それは私たちの体にはまったく問題ありませんが、自然自体から受ける放射線と同じように、非常に低線量です（特定の花崗岩）または宇宙。

私たち自身は放射性であり、炭素でできており、炭素14は放射性です。 だが 驚きます ボタン、セラミック、大理石、特定のキャンプランプ、タバコ、コート紙、芯など、私たちが毎日多くの放射性物質を知らずに扱っていることを知っています。 ガイガーカウンターをテストして、それが機能するかどうかを確認するために使用できるすべてのもの...

必要な材料：

これがすべてわかったら、直接 必要なすべてのコンポーネントを一覧表示します 自家製ガイガーカウンターを構築するには：

1. DC-DCコンバータ/レギュレータモジュール 高電圧（例： SODIAL）。 ガイガーミュラーによって処理される高電圧を調整し、その電圧をArduinoボードや他のコンポーネントに匹敵する小さな電圧に変換するのに役立ちます。 選択したチューブの入力電圧に耐える必要があることを忘れないでください。
2. 充電モジュール。 例えば それはあります.
3. バストモジュール コンバータ DC-DC 3-5v.
4. アルドゥイーノナノ、他の方法でも機能しますが、サイズを大きくしすぎないようにするために、Nanoが推奨されます。
5. OLEDディスプレイ 測定結果を表示する画面として使用する128×64または128×32。
6. 2n3904トランジスタ 私たちのチューブのために。
7. 抵抗器 10Mオームと別の10K。
8. コンデンサー 470pfの。
9. スイッチ オフとオンのために。
10. ブザー または小さなスピーカー。
11. AAAバッテリー.

これはコンポーネントの観点からですが、必要になります ツール はんだごて、一部のジョイントの配線、ボード、バッテリーをプログラムするためのArduino IDE、メーターを保護したい場合はカスタムボックスなど。 3Dプリンターをお持ちの場合は、カスタムプラスチックボックスを作成できます。

ステップバイステップのガイガーカウンター建設：

次に、すべてのコンポーネントを入手したら、提示するこの図に従って、パズルのすべてのコンポーネントを組み立てます。 ザ・ montaje 比較的単純で、これ以上の説明は必要ありません。 このようにすべての要素を接続しているだけです。 あなたはXNUMXつでそれを行うことができます ブレッドボード すべてが正しく機能することをテストする前に、すべてのコンポーネントをはんだ付けして永続的にします。

ステップ：

たくさん 従うべき手順 これらは次のとおりです。

1. マルチメータを使用すると、次のことができます 校正する 電圧 （画像1）。 たとえば、410Vガイガーミュラー管を選択した場合、その電圧で動作するようにDC-DCモジュールのポテンショメータを調整する必要があります。
2. 次に、自分を制限します すべてのコンポーネントをはんだ付けまたは結合します 前の図の画像2のように表示されます。
3. あなたは使用することができます 保護するボックス すべてのコンポーネントかどうか。
4. USBケーブルを使用してArduinoボードをPCに接続します。 Arduino IDE 次のプログラムを書く（こちらからダウンロードできます）の それをスケジュールする また、選択した単位で測定に使用する電圧を変換できること。 必要に応じて他の単位を使用したり、スケッチのソースコードを変更して調整したりできます...

/*
*
* SCL - A5
* SDA - A4
*
*
* Voltmeter - A3
*
* PWM - D9
* Input - D2
*
* buzzer - D7
*
*/

#include <Bounce2.h>

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#define NUMFLAKES 10
#define XPOS 0
#define YPOS 1
#define DELTAY 2

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned long previousMillis = 0;
unsigned long previousMillis1 = 0;
const long interval = 40000;
const long interval1 = 500;

static const unsigned char PROGMEM lcd_bmp[] =
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xE0, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x1C, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x0E, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0F, 0x80, 0x1F, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x80, 0x1F, 0x80,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x80, 0x1F, 0xC0,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xC0, 0x3F, 0xE0,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xC0, 0x3F, 0xF0,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xE0, 0x7F, 0xF8,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xFF, 0xE0, 0x7F, 0xF8,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x0F, 0x00, 0x08,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x1F, 0x80, 0x18,
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static const unsigned char PROGMEM logo[] =
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xE0, 0x00,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x80, 0x1F, 0xC0,
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0x07, 0x9E, 0x3E, 0x73, 0x9C, 0x00, 0x78, 0x3E, 0x3E, 0xF0, 0xF0, 0x01, 0xFF, 0xE0, 0x7F, 0xF8,
0x07, 0x9E, 0x7F, 0x33, 0x98, 0x00, 0x78, 0x7F, 0x3E, 0xF1, 0xF8, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xF8,
0x07, 0x9E, 0x7F, 0x33, 0xB8, 0x00, 0x78, 0x7F, 0x3E, 0xF3, 0xFC, 0x01, 0xFF, 0xF0, 0x7F, 0xF8,
0x07, 0xFE, 0xE7, 0x33, 0xB8, 0x00, 0x78, 0x73, 0xBE, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0xFF, 0xE0, 0x7F, 0xF8,
0x07, 0xFE, 0xE7, 0x3F, 0xF9, 0xF0, 0x78, 0x73, 0xBE, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0xFF, 0xC0, 0x3F, 0xF8,
0x07, 0xFE, 0xE7, 0x3F, 0xF9, 0xF0, 0x78, 0x73, 0xBE, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0xF8, 0x00, 0x03, 0xF8,
0x07, 0xFE, 0xE7, 0x3F, 0xF8, 0x00, 0x78, 0x73, 0xBE, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0x00, 0x20, 0x40, 0x38,
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0x07, 0x9E, 0xE7, 0x1F, 0xF0, 0x00, 0x78, 0x73, 0xBE, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0x00, 0x09, 0x00, 0x08,
0x07, 0x9E, 0xE7, 0x1E, 0xF0, 0x00, 0x78, 0x73, 0xBF, 0xF3, 0x9C, 0x01, 0x00, 0x0F, 0x00, 0x08,
0x07, 0x9E, 0xE7, 0x1E, 0xF0, 0x00, 0x78, 0x73, 0xBF, 0xF3, 0x9C, 0x00, 0x80, 0x1F, 0x80, 0x18,
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0x07, 0x9E, 0x1C, 0x1C, 0xE0, 0x00, 0x78, 0x1C, 0x3F, 0x00, 0xF0, 0x00, 0x40, 0xFF, 0xE0, 0x20,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x20, 0xFF, 0xF0, 0x40,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x11, 0xFF, 0xF8, 0xC0,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xFF, 0xF9, 0x80,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xE0, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

static const unsigned char PROGMEM fl[] =
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1E,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F,
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static const unsigned char PROGMEM bt1[] =
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
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#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 32)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif

const int buttonPin = 2;
const int ledPin = 13;

int buttonState = 0;
int bt = 0;
int pbt = 0;
int s1 = 0;
unsigned long j;
unsigned long CR = 0;

unsigned long cs;
int sec;
/////////////////////////////////

float input_voltage = 0.0;
float temp=0.0;

///////////////////////////////////

Bounce bouncer = Bounce();

void setup() {

Serial.begin(9600);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)

display.display();

display.clearDisplay();

display.drawBitmap(0, 0, logo, 128, 32, WHITE);
display.display();
delay(2000);
display.clearDisplay();

TCCR1A = TCCR1A & 0xe0 | 2;
TCCR1B = TCCR1B & 0xe0 | 0x09;
analogWrite(9,22 ); // на выводе 9 ШИМ=10%

pinMode(ledPin, OUTPUT); //

pinMode (7, OUTPUT); // buzzer

pinMode(2 ,INPUT); // кнопка на пине 2
digitalWrite(2 ,HIGH); // подключаем встроенный подтягивающий резистор
bouncer .attach(2); // устанавливаем кнопку
bouncer .interval(5); // устанавливаем параметр stable interval = 5 мс

}

void loop() {

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned long currentMillis = millis();
unsigned long currentMillis1 = millis();

if (bouncer.update())
{ //если произошло событие
if (bouncer.read()==0)
{ bt++;
}
}

if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
previousMillis = currentMillis;
CR = bt;
bt = 0;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if (bt != pbt) {
pbt = bt;
s1 = 1;
}
////////////////////////////////////////////VOLTMETER PIN A3////////////////////////////////////////////////////////////////////

int analog_value = analogRead(A3);
input_voltage = (analog_value * 5.0) / 1024.0;

if (input_voltage < 0.1)
{
input_voltage=0.0;
}

///////////////////////////////////////////////TEXT ON DISPLAY//////////////////////////////////////////////////////////////////
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(10,0);
display.clearDisplay();
display.println(CR);
display.setCursor(10,18);
display.println(bt);
display.setCursor(40,18);
display.println();
display.setTextSize(1);
display.setCursor(40,0);
display.println("mR/hr");

/////////////////////////////////////////////////BATTERY INDICATION////////////////////////////////////////////
display.drawBitmap(0, 0, fl, 128, 32, WHITE);

if (input_voltage > 3.3) {
display.drawBitmap(0, 0, bt1, 128, 32, WHITE);
if (input_voltage > 3.4) {
display.drawBitmap(0, -5, bt1, 128, 32, WHITE);
if (input_voltage > 3.5) {
display.drawBitmap(0, -10, bt1, 128, 32, WHITE);
if (input_voltage > 3.6) {
display.drawBitmap(0, -15, bt1, 128, 32, WHITE);
if (input_voltage > 3.8) {
display.drawBitmap(0, -20, bt1, 128, 32, WHITE);
}
}
}
}
}

////////////////////////////////////////////////////RADIATION ICON AND BUZZER/////////////////////////////////////////////////////////////
if (s1 == 1){
display.drawBitmap(-10, 0, lcd_bmp, 128, 32, WHITE);
digitalWrite (7, HIGH); // buzzer ON
}
else
{
digitalWrite (7, LOW); // buzzer OFF
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if (currentMillis1 - previousMillis1 >= interval1) {
previousMillis1 = currentMillis1;
if (s1 == 1){
s1=0;
}
}
display.display();
}
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どのように確認できますか とてもシンプル （ディスプレイの設定のために長いように見えますが）、Arduinoボードが受信する電圧から画面またはディスプレイにキャプチャできる一連のデータに変換する必要があります。

すべてがうまくいけば、あなたは見るべきです 画面上の情報とノイズ ガイガーカウンターを放射線源と対峙させるときのブザー。

フエンテス：

Instructables- DIYArduinoガイガーカウンター

料理-ハック- ガイガーカウンター：ArduinoおよびRaspberryPi用の放射線センサーボード