Z pewnością widziałeś wiele razy, zwłaszcza w filmach, serialach lub dokumentach, słynne Licznik Gigera do pomiaru promieniowania jonizującego. Cóż, powinieneś wiedzieć, że możesz go stworzyć samodzielnie, używając Arduino. Bardzo ciekawy projekt naukowy, dzięki któremu poznasz te urządzenia, a także będziesz mógł dokonać pomiarów w swojej okolicy.
Więc chodźmy tam...
Co to jest licznik Geigera?
Dla tych, którzy jeszcze nie wiedzą, A Licznik Geigera, znany również jako rurka Geigera-Müllera, to przyrząd przeznaczony do wykrywania i pomiaru radioaktywności jonizującej. Jest to podstawowe narzędzie w takich dziedzinach jak fizyka nuklearna, medycyna nuklearna i ochrona radiologiczna. Jego główną funkcją jest zliczanie cząstek jonizujących, takich jak cząstki alfa, beta i promienie gamma, które emitowane są przez materiały radioaktywne, stąd jego nazwa: „licznik”.
operacja
Działanie licznika Geigera opiera się na prostej, ale skutecznej zasadzie: jonizacja gazu. Aby to zrobić, składa się z następujących podstawowych części:
- Rura Geigera-Müllera: Sercem licznika jest cylindryczna metalowa rurka z centralnie umieszczoną elektrodą cienkodrutową. Przestrzeń pomiędzy cylindrem a drutem wypełniona jest gazem szlachetnym, takim jak argon, pod niskim ciśnieniem.
- Generator wysokiego napięcia: Pomiędzy cylinder a drut przykładane jest wysokie napięcie, tworząc silne pole elektryczne. Kiedy cząstka jonizująca dostanie się do rurki, zderza się z cząsteczkami gazu, wytrącając elektrony i tworząc jony dodatnie. Uwolnione elektrony są przyspieszane przez pole elektryczne i zderzają się z innymi cząsteczkami gazu, tworząc więcej jonów w procesie zwanym lawiną. Ten pęd elektronów wytwarza krótki impuls prądu elektrycznego, który może zostać wykryty i wzmocniony przez obwód elektroniczny.
- Przeciwdziałać: Układ elektroniczny zlicza te impulsy i wyświetla wynik na wyświetlaczu, wskazując liczbę cząstek wykrytych w danym przedziale czasu. Oznacza to, że każdy impuls elektryczny generowany przez lawinę oznacza wykrycie cząstki jonizującej. Obwód elektroniczny zlicza te impulsy i wyświetla je na wyświetlaczu, co stanowi miarę aktywności radioaktywnej.
Warto podkreślić kilka dodatkowych szczegółów, pamiętać, że cząstki radioaktywne mają wystarczającą energię, aby oderwać elektrony od atomów gazu, czyli wygenerować jony dodatnie, a z drugiej strony wolne elektrony. Kiedy uwolnione elektrony są przyspieszane przez pole elektryczne w kierunku anody (przewodu centralnego), podczas lawiny generowana jest reakcja, która trwa, co wskazuje na trwały pomiar. Aby tego uniknąć i w każdym momencie dokonywać precyzyjnych pomiarów, przeprowadza się proces wygaszania, zapobiegający ustabilizowaniu się ładunku elektrycznego. Jedną z najczęstszych praktyk takiego hartowania jest dodanie niewielkiej ilości gazowego halogenu w celu absorpcji elektronów i jonów, przywracając w ten sposób stan rury do następnego pomiaru.
Dostępne opcje tworzenia licznika Geigera za pomocą Arduino
Kiedy już wiesz, czym jest licznik Geigera i rozumiesz, jak działa, następną rzeczą jest wiedzieć, jak to zrobić zbuduj własne urządzenie do pomiaru promieniowania jonizującego otoczenia łatwo, tanio i dokładnie.
En Amazon masz już stworzoną jedną z tych lamp, w module kompatybilnym z Arduino, co znacznie ułatwia sprawę. Co więcej, zakup tych czujników lub lamp osobno nie jest łatwy i są drogie. W Internecie można znaleźć używane czujniki z czasów radzieckich, ale najlepiej kupić ten:
tam również ciekawe zestawy do złożenia, ze wszystkim, czego potrzebujesz, co może być bardzo pomocne i do którego możesz stworzyć własne etui za pomocą druku 3D, a tym samym mieć bardziej kompaktowy format i podobny do komercyjnych:
A jeśli jesteś majsterkowiczem typu „zrób to sam” i chcesz lutować elementy od podstaw, możesz dostać ten drugi:
Później przeanalizujemy również, jak to skonfigurować i zaprogramować…