Със сигурност сте виждали много пъти, особено във филми, сериали или документални филми, известните Гигеров брояч за измерване на йонизиращо лъчение. Е, трябва да знаете, че можете сами да създадете такъв с помощта на Arduino. Много интересен научен проект, с който ще научите за тези устройства и ще можете да правите измервания във вашия район.
И така, да отидем там...
Какво е брояч на Гайгер?
За тези, които все още не знаят, a Броячът на Гайгер, известен още като тръба на Гайгер-Мюлер, е инструмент, предназначен да открива и измерва йонизираща радиоактивност. Това е основен инструмент в области като ядрена физика, ядрена медицина и радиационна защита. Основната му функция е да брои йонизиращи частици, като алфа, бета частици и гама лъчи, които се излъчват от радиоактивни материали, откъдето идва и името му: „брояч“.
операция
Работата на брояча на Гайгер се основава на прост, но ефективен принцип: йонизация на газ. За да направите това, той се състои от следните основни части:
- Тръба на Гайгер-Мюлер: Сърцето на брояча е цилиндрична метална тръба с централен фин електрод. Пространството между цилиндъра и жицата се запълва с благороден газ, като аргон, при ниско налягане.
- Генератор за високо напрежение: Между цилиндъра и жицата се прилага високо напрежение, което създава силно електрическо поле. Когато йонизираща частица навлезе в тръбата, тя се сблъсква с газови молекули, отстранявайки електрони и създавайки положителни йони. Освободените електрони се ускоряват от електрическото поле и се сблъскват с други газови молекули, създавайки повече йони в процес, наречен лавина. Този прилив на електрони произвежда кратък импулс на електрически ток, който може да бъде открит и усилен от електронна верига.
- Брояч: Електронната схема брои тези импулси и показва резултата на дисплей, като показва броя на частиците, открити в даден интервал от време. Тоест всеки електрически импулс, генериран от лавина, представлява откриването на йонизираща частица. Електронната схема брои тези импулси и ги показва на дисплей, осигурявайки мярка за радиоактивната активност.
Важно е да подчертаете някои допълнителни подробности, имайте предвид, че радиоактивните частици имат достатъчно енергия, за да откъснат електрони от газови атоми, тоест да генерират положителни йони и, от друга страна, свободни електрони. Когато освободените електрони се ускоряват от електрическото поле към анода (централния проводник), по време на лавината се генерира реакция, която продължава, което би показало продължително измерване. За да се избегне това и да се правят прецизни измервания във всеки момент, се извършва процес на изчезване, предотвратяващ непрекъснатостта на електрическия заряд. Една от най-честите практики за това охлаждане е да се добави малко количество халогенен газ за абсорбиране на електрони и йони, като по този начин се възстановява състоянието на тръбата за следващото измерване.
Налични опции за създаване на брояч на Гайгер с Arduino
След като разберете какво е брояч на Гайгер и разберете как работи, следващото нещо е да разберете как можете изградете свое собствено устройство за измерване на йонизиращо лъчение на вашата среда лесно, евтино и точно.
En Amazon, вече имате създадена една от тези тръби в модул, съвместим с Arduino, което прави нещата много по-лесни. Освен това купуването на тези сензори или тръби поотделно не е лесно и те са скъпи. Можете да намерите някои от съветската епоха втора употреба онлайн, но най-добре е да закупите този:
También съществува интересни комплекти за сглобяване, с всичко необходимо, което може да бъде от голяма полза и за което можете да създадете свой собствен калъф чрез 3D принтиране и по този начин да имате по-компактен формат и подобен на търговските:
И, ако сте майстор „направи си сам“ и искате запояване на компонентите от нулата, можете да получите този друг:
По-късно ще анализираме и как да го настроим и програмираме...