Делаем простой счетчик Гейгера сами

В связи с последними трагичными событиями на Фукусиме хочу вам предложить схему счетчик гейгера. Думаю кому то помогу.

И так приступим к изготовлению счетчика гейгера или радиометра, кому как нравиться, своими руками.

Датчик Гейгера-Мюллера, достать не всем по силам. И хотя устройство счетчика известно из учебника физики, сделать его в домашних условиях практически невозможно — прибор достаточно сложен. Однако не стоит отчаиваться! Вместо счетчика изготовим неплохой заменитель, который вполне сможет регистрировать бета- и гамма- излучения.

Возьмите стартер от люминесцентной пампы и включите его в сеть последовательно с лампой накаливания 15 ватт см. рисунок. Вот и получился простейший счетчик Гейгера. Теперь главное — выйти на рабочий режим. Наш счетчик работает так: после включения в сеть через газовый разрядный промежуток в стартере между биметаллической пластиной 1 и столбиком 2 начинает идти слабый ток; его силы недостаточно для горения лампы 3. Некоторое время спустя изогнутая биметаллическая пластина 1 нагревается, немного разгибается, прикасается к столбику 2 и замыкает цепь.

В этот момент загорается лампа накаливания 3. Примерно через 0,25 секунды биметаллическая пластина 1 остывает, снова сгибается, отходит от столбика 2, ток в цепи ослабевает, и лампа накаливания 3 гаснет. Между биметаллической пластиной 1 и столбиком 2 снова возникает тлеющий разряд, пластина опять нагревается, и процесс повторяется.

Теоретически он должен идти с какой-то регулярной периодичности, то есть лампа накаливания 3 должна, например, каждые пять секунд загораться и гаснуть. V некоторых стартеров так и бывает. Однако стартеры для люминесцентных ламп значительно разнятся по своим параметрам. Многие предприятия во время ремонтов часто выбрасывают металлическую арматуру для люминесцентных ламп, и если подобрать сразу 15 — 20 стартеров на 220 вольт, то среди них наверняка найдется один подходящий.

У части стартеров тлеющий разряд в разрядном промежутке недостаточен, чтобы нагреть пластину и замкнуть цепь, и лампа накаливания 3 не горит вообще.

Рабочий режим счетчика базируется на том явлении, что слабый разряд не может нагреть пластину, но в момент пролета частицы ток усиливается, пластина нагревается и на мгновение прикасается к столбику. Тут-то лампа накаливания и вспыхивает. Затем стартёр снова переходит в режим ожидания. Нерегулярность вспышек как раз и свидетельствует о том, что мы попали в рабочий режим. Перерыв между вспышками может варьировать от 0,1 до 3-5 с при, повторяем, полном отсутствии регулярности.

В учебнике физики сказано, что стандартный фабричный счетчик Гейгера не регистрирует частицы в момент искры (щелчка или срабатывания индикатора). У нашего счетчика этот момент существенно больше. Пластине нужно нагреться, а лампе накаливания — вспыхнуть и погаснуть. Но так как естественный фон радиоактивности невысок, а время срабатывания раз в 20 — 30 меньше периода пролета частиц, то результаты работы счетчика удовлетворительны. В минуту должно быть примерно от 12 до 25 вспышек.

У фабричных счетчиков гейгера существует зависимость числа срабатываний N от напряжения U (рис. 2). Если батарея дает низкое напряжение, то регистрируются не все частицы. При подаче расчетного для данного счетчика напряжения на графике появляется плато Гейгера, то есть все частицы регистрируются. При дальнейшем повышении напряжения увеличивается количество ложных срабатываний, и затем происходит непрерывный пробой — кривая на графике уходит вверх.

Все это справедливо и для нашего счётчика гейгера. Таким образом, режим регистрации частиц относительный. Если стартер лежит на столе, счетчик срабатывает реже, а если поднести к стартеру пыльную тряпку, то количество вспышек в минуту увеличивается — ведь пыль всегда содержит радиоактивные изотопы.

Следует учитывать и колебания силы тока в цепи, но в течение 20-30 минут она, как правило, постоянна. Предпочтительно также проводить измерения поздним вечером. Если у вас есть подстроечный трансформатор-стабилизатор со встроенным вольтметром от старого телевизора — вообще прекрасно. Главное, наш счетчик позволяет проводить относительные измерения — определять степень радиоактивности, скажем, овощей или интересующих вас предметов. Можно, наконец, тарировать счетчик по стандартному фабричному, взяв его ненадолго у кого-то из друзей или знакомых.

Читайте так же:

Водоканал заставляет менять счетчик

☢️ ДОЗИМЕТР на Arduino своими руками! Измеряем радиацию счетчиком Гейгера DIY

В этом видео я покажу, как я сделал дозиметр на основе счетчика Гейгера Бета-1. Дозиметр создан на платформе Arduino OLED дисплея. Корпус распечатал на 3D принтере. Измерил самодельным и заводскими дозиметрами радиационный фон некоторых вещей для проверки точности.

0:00 Вступление
1:00 Разработка
6:20 Сборка
7:45 Функционал
10:07 Сравнение с заводскими дозиметрами
11:28 Заключение

Ссылка на архив с новой версией➢ drive.google.com/file/d/1ERIX.

Группа ВК: samodelki_ot_sergeya
Instagramm: sergo_samod.

Собрал прибор. Есть небольшие глюки: При нажатии кнопки максимальных показаний- сбивается индикация заряда батареи. (нет заполнения, один контур батареи остается). Ах да, дисплей у меня будет 128×64.

В обновлении все написано — снизу строится график

@Самоделки от Сергея будут отличия от 128х32? Или просто пол экрана пустой будет?

Да, есть поддержка

@Самоделки от Сергея 128х64?

Для дисплея вышло новое обновление!

Я живу в Украине, я сам под Киевом возле чорнобеля интиресно било проверить

Здравствуйте, вы сказали, что можно сразу поставить автогенератор на 400 вольт модулем и не морочиться с самодельным , как в видео вашего коллеги, но не показали как именно на схеме подключить его. Если вам не сложно, то мне хотелось бы услышать ваш совет по установке данного модуля в ваш проект.

@Самоделки от Сергея, ну ладно, все равно спасибо.

Спасибо, забыл указать. Нет, это отдельный модуль

@Самоделки от Сергея, большое спасибо за ответ. Ещё один маленький вопрос, модуль зарядки батареи я на схеме не увидел, он уже встроен в Ардуино?

Минус входа и минус выхода — на общую массу. Вход на модуль берем с 5в линии, выход 400в на счетчик через резистор, как по схеме

Я не одобряю дозиметры и радиометры на ардуино, так-как дорого и сложно, но если вы взялись за это дело, то доведите его до конца: 1. Думаю вы замечали, что современные дозиметры показывают погрешность измерений на экране, ваш же нет. 2. В вашем приборе стоит чувствительный датчик, а значит его нужно использовать на всю катушку, измерение бета излучения в част./см²*мин, измерение удельной активности продуктов питания. Для сравнения скажу что Припять у которой 2 СБМ-20, видит чёрный чай, какао. А с вашим датчиком и подавно. Главное чтобы измерение длилось не менее 10 минут. Собственный фон чёрного чая около 3мкР/ч гамма+бета условно. Это не много, но заметно при большом усреднении. Чтобы сделать измерения в Бк/кг вам понадобится контрольный источник в виде препарата из хлористого калия или калиевой селитры для калибровки дозиметра и дальнейших верных измерений. www.rusnauka.com/35_OINBG_2012/Ecologia/3_122272.doc.htm

Читайте так же:

Счетчики росконтроль какой магнит

@Самоделки от Сергея занялся летом плотно аналоговой электроникой. Я пока рассматриваю два направления для постройки собственного прибора, были и другие, в частности цифровые, но они не прошли отбор. Вариант первый — прецизионный стабилизатор на TL431 — делитель частоты CD4040BE — прецизионный одновибратор на NE555P с плёночным кондёром — RC цепочка — прецизионный усилитель на ОУ LM358P с выходом на микроамперметр. Система имеет следующие преимущества: 1. Простота и дешевизна конструкции 2. Относительно низкое энергопотребление (3-4 мА) от кроны 3. Высокая термостабильность и надёжность 4. Возможность работы в суровых климатических условиях (дисплея нет — нечему течь) Вариант второй Это Ардуино. Очевидно, что Ардуино выиграет по функционалу. Но. 1. Дорогое удовольствие 2. Сколько ест непонятно 3. Может ли работать в суровых климатических условиях тоже непонятно. Стоит ли на неё переходить и как у неё дружба с климатом и потреблением?

@Самоделки от Сергея тут надо учесть, что есть замеры методом толстой пробы, а есть замеры методом тонкой пробы. В первом случае вы измеряете весь объект как есть, например торт. Но вы понимаете, что своим слоем объект поглощает кванты и это совсем не на руку, точность низкая. Во втором случае вы отрезали тонкий срез, например не более 0.5 см и засунули под датчик. В данном случае общая активность конечно в разы упала, кусочек ведь маленький, но за то слой почти не тормозит кванты и точность повышается. Если делаете расчёты по формулам, то можете просто установить показания как импульсов/мин. Я кстати когда-то спрашивал у кандидата наук по физике, можно ли замер сделать путём умножения активности площади на высоту вещества, но внятного ответа я так и не получил.

Спасибо за подсказки. Новая версия тестится, измерение активности уже введено, для погрешности уже есть формулы

Как измерить уровень радиации в домашних условиях

Природная радиация не опасна для человека. Вред здоровью наносят радиоактивные источники и объекты, изобретенные людьми. С развитием технологий вопрос – чем измерить радиацию в домашних условиях, становится более актуальным и часто задаваемым. Техногенные катастрофы случаются на планете ежегодно. Человек хочет быть уверенным, что купленный в магазине салат, строительный материал, из которого сооружен дом, не привезены с зараженного участка.

«Цветные дожди» орошают сельхозугодия. Радиация имеет свойство скапливаться в грунте, растениях, воде. Как измерить радиацию дома – предлагаем полезную информацию по выявлению опасных источников в быту, а также рекомендации по выбору приборов для измерения радиации с доказанной эффективностью.

Бытовые приборы измерения радиации

В разных источниках дана не одинаковая информация о том, с помощью чего измеряют радиацию. Чаще – это два вида устройств со своим назначением, которые путают обычные граждане:

Радиометр – устройство для измерения радиационного фона – в квартире, доме, на улице, в цеху и т.д., например, Мера-Р1000

Дозиметр – аппарат для измерения дозы, полученной человеком после пребывания в зараженной местности или контактирования с радиоактивным предметом. Хороший пример из нашего каталога РАДЭКС РД1706.

Характерные особенности бытовых измерителей радиации:

Небольшой размер – практически все аппараты карманного типа;

Малый вес – несколько грамм;

Реагирование на малые и средние дозы излучения.

Как называется прибор, измеряющий радиацию – еще зависит от типа эксплуатации и назначения:

Стационарные радиометры: габаритное оборудование для профессиональной работы;

Портативные – демонстрируют высокую точность и удобства в использовании;

Дозиметр-часы: подходит для измерения радиации в продуктах питания;

Приставки для смартфонов – универсальные, для измерения фона с последующим построением карты загрязнения.

Читайте так же:

Сброс счетчика замены масла ниссан ноут

Единицы измерения

Для каждого вида доз используют свою единицу, поэтому корректнее было бы говорить, в чем измеряют радиацию в конкретном случае:

В чем измеряют

Экспозиционная (показывает уровень ионизации воздуха, получается при гамма-излучении, рентгеновском излучении)

В системе СИ – в кулонах на кг

Вне системно – рентген (100 рентген = 1 зиверт), бэр

Индивидуально для каждого органа

Рассчитывается по коэффициентам с учетом вида излучение

Как измерить радиацию специальным прибором – написано в инструкции.

Что мерить

Далее – рассмотрим, как измерить радиацию в домашних условиях, и к каким предметам стоит присмотреться. Отклонения от нормы радиации чаще встречаются у следующих групп товаров и веществ:

Предметов из гранита;

Как мерить: нормы радиации

Сначала изучите пошаговую инструкцию о том, как измерить радиацию (входит в комплект поставки). Перед началом работы не забудьте сбросить предыдущие показания и, если требуется, протереть прибор. Ориентироваться в цифрах помогут три нормативных показателя:

Дозы, негативно воздействующей на человека;

Радиационный фон на местности может поменяться несколько раз. Всегда придерживайтесь установленных нормативов:

Не более 50 микрорентген (или 0,5 микрозиверт) в час – допустимая доза;

20 микрорентген (0,2 микрозиверт) в час – абсолютно безопасная для человека доза;

100-700 мЗв – максимально допустимый порог радиации, накапливаемый в течение жизни.

Дозиметры различают по типу измеряемого излучения. Встречаются модели для определения уровня альфа-, бета-, гама излучения. Универсальные, с несколькими видами счетчиков, рассчитанные на измерения всех трех видов радиации, производятся редко. Каким прибором измеряют каждый вид радиации – информация следует.

Как мерить β и γ излучение

Универсальный дозиметр с двумя счетчиками Гейгера для измерения трех видов излучения – бета/гамма/рентгеновского – RADEX ONE.

Гамма лучи считаются самыми опасными, но обнаружить их проще. Поднесите прибор как можно ближе к предмету. Следите за тем, чтобы на аппарат не попала пыль: посторонние мелкодисперсные вещества повлияют на результат. Он не будет корректным.

Как мерить альфа-излучение

Дозиметр-радиометр для измерения всех трех видов излучения – RADEX RD1008. Возьмите обычный лист бумаги, покройте им проверяемую поверхность. Во втором цикле выполните замеры без бумаги. Если параметры сильно отличаются, значит источник «фонит» альфа лучами (на помощь приходит свойство бумаги удерживать α-излучение).

Радиация в продуктах питания

Опасные дозы излучения могут быть в любых продуктах. Чаще заражаются грибы, ягоды, дикорастущие растения, фрукты, мясо. Отправляясь в лес, на рынок, в магазин за покупками, желательно взять с собой карманный дозиметр. Как измерить уровень радиации? – Удостовериться в безопасности продуктов просто – поднесите аппарат близко к источнику, посмотрите на экран, сравните с допустимыми нормами радиации. Если параметр превышен более чем на половину, продукт брать не стоит.

Как проверить уровень радиации в квартире

Настоящим и будущим новоселам полезно знать, как измерить радиацию в квартире. Для этого пройдитесь с устройством в руках по всему объекту. Если аппарат укажет на увеличение дозы примерно на 0,3 мк3в/час, попробуйте приблизить дозиметр к подозрительному источнику, и вновь отодвинуться к середине. Если показания будут скакать, значит в стене имеется скрытый излучатель.]

Измеряем радиацию в походе

Чем измеряют уровень радиации в окружающей среде? – Таким же радиометром. Непременно возьмите прибор в поход, на экскурсию. Излучать радиацию может вода, земля, камни. Иногда причиной увеличения нормы становится ветер с промзоны или минералы в горах. Прежде чем ставить палатки, делать привал, раскладываться на пикник, выполните замеры. Обезопасьте себя и близких.

Гейгера счётчик

Счётчик Ге́йгера, счётчик Ге́йгера — Мю́ллера — газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц.

Принцип предложен в 1908 году Хансом Гейгером; в 1928 Вальтер Мюллер, работая под руководством Гейгера, реализовал на практике несколько версий прибора, конструктивно отличавшихся в зависимости от типа излучения, которое регистрировал счётчик.

Читайте так же:

По счетчику мы платим за водоснабжение или водоотведение

Представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа. Дополнительная электронная схема обеспечивает счётчик питанием (как правило, не менее 300 В ). При необходимости обеспечивает гашение разряда и подсчитывает количество разрядов через счётчик.

Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся (не требующие внешней схемы прекращения разряда).

В бытовых дозиметрах и радиометрах производства СССР и России обычно применяются счётчики с рабочим напряжением 390 В :

«СБМ-20» (по размерам — чуть толще карандаша), «СБМ-21» (как сигаретный фильтр, оба со стальным корпусом, пригодный для жёсткого β — и γ -излучений);
«СИ-8Б» (со слюдяным окном в корпусе, пригоден для измерения мягкого β -излучения).

Широкое применение счётчика Гейгера — Мюллера объясняется высокой чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения, сравнительной простотой и дешевизной установки.

Цилиндрический счётчик Гейгера — Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создаётся напряжение от сотен до тысяч вольт в зависимости от геометрических размеров, материала электродов и газовой среды внутри счётчика. В большинстве случаев широко распространённые отечественные счётчики Гейгера, требуют напряжения 400 В .

Работа счётчика основана на ударной ионизации. Гамма-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счётчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряжённости поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счётчик резко возрастает. Этим счётчик Гейгера отличается от пропорционального счётчика, где напряжённость поля недостаточна для возникновения вторичных лавин, и разряд прекращается после пролёта первичной лавины. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счётчик снова готов к работе. Для ускорения гашения могут использоваться специальные схемы, принудительно снижающие напряжение на счётчике, что позволяет также уменьшить анодное сопротивление и увеличить уровень сигнала. Однако чаще в газовую смесь в счётчике добавляют немного галогена (брома или иода) или органического соединения с относительно большой молекулярной массой (обычно какого-либо спирта) — эти молекулы взаимодействуют с положительными ионами, давая в результате ионы с большей массой и меньшей подвижностью. Кроме того, они интенсивно поглощают ультрафиолетовое излучение разряда — эти два фактора приводят к быстрому и самопроизвольному гашению разряда даже с небольшим анодным сопротивлением. Такие счётчики называются самогасящимися. В случае применения в качестве гасящей добавки спирта при каждом импульсе некоторое его количество разрушается, поэтому гасящая добавка расходуется и счётчик имеет определённый (хоть и достаточно большой) ресурс по количеству зарегистрированных частиц. При его исчерпании счётчик начинает «гореть» — начинает самопроизвольно возрастать скорость счёта даже в отсутствии облучения, а затем в счётчике возникает непрерывный разряд. В галогенных счётчиках распавшиеся молекулы галогена вновь соединяются, поэтому их ресурс значительно больше ( 10 10 импульсов и выше).

Счётная характеристика (зависимость скорости счёта от напряжения на счётчике) имеет хорошо выраженное плато, в пределах которого скорость счёта очень слабо зависит от напряжения на счётчике. Протяжённость такого плато достигает для низковольтных счётчиков 80—100 В , а для высоковольтных — нескольких сотен вольт.

Читайте так же:

Схема подключения реле для счетчика

Длительность сигнала со счётчика Гейгера сравнительно велика ( ≈10 −4 с ). Именно такое время требуется, чтобы медленные положительные ионы, заполнившие пространство вблизи нити-анода после пролёта частицы и прохождения электронной лавины, ушли к катоду и восстановилась чувствительность детектора.

Важной характеристикой счётчика является его эффективность. Не все γ -фотоны, попавшие на счётчик, дадут вторичные электроны и будут зарегистрированы, так как акты взаимодействия γ -лучей с веществом сравнительно редки, и часть вторичных электронов поглощается в стенках прибора, не достигнув газового объёма.

Эффективность регистрации частиц счётчиком Гейгера различна в зависимости от их природы. Заряженные частицы (например, альфа- и бета-лучи) вызывают разряд в счётчике почти всегда, однако часть их теряется в материале стенок счётчика. Особенно это актуально для альфа-частиц и мягкого бета-излучения. Для их регистрации в счётчике делают тонкое ( 2—7 мкм для регистрации альфа-излучения и 10—15 мкм для мягкого бета-излучения) окно из слюды, алюминиевой или бериллиевой фольги или полимерной плёнки. Эффективность счётчика для рентгеновского и гамма-излучения зависит от толщины стенок счётчика, их материала и энергии излучения. Так как γ -излучение слабо взаимодействует с веществом, то обычно эффективность γ -счётчиков мала и составляет всего 1—2 % . Наибольшей эффективностью обладают счётчики, стенки которых сделаны из материала с большим атомным номером Z , так как при этом увеличивается образование вторичных электронов. Кроме того, стенки счётчика должны быть достаточно толстыми. Толщина стенки счётчика выбирается из условия её равенства длине свободного пробега вторичных электронов в материале стенки. При большой толщине стенки вторичные электроны не пройдут в рабочий объём счётчика, и возникновения импульса тока не произойдёт. Это приводит к характерной зависимости скорости счёта от энергии гамма-кванта (так называемый «ход с жёсткостью») с явно выраженным максимумом, который у большинства счётчиков Гейгера расположен в области мягкого гамма-излучения. При использовании счётчиков Гейгера в дозиметрической аппаратуре «ход с жёсткостью» частично исправляют с помощью дополнительного экрана (например, стального или свинцового), который поглощает мягкое гамма-излучение вблизи максимума чувствительности и вместе с тем несколько повышает эффективность регистрации жёстких гамма-квантов из-за генерации вторичных электронов и комптоновского излучения в материале экрана. В результате этого зависимость скорости счёта от мощности дозы в значительной степени выравнивается. Этот экран часто делают съёмным для возможности раздельного определения бета- и гамма-излучения. Напротив, для регистрации рентгеновского излучения применяют счётчики с тонким окном, наподобие используемого в детекторах для альфа- и мягкого бета-излучения.

Нейтроны напрямую газоразрядными счётчиками не детектируются. Использование в качестве газовой среды гелия-3 или трифторида бора либо введение бора в состав материала стенок позволяет регистрировать нейтроны по заряженным продуктам ядерных реакций.

Помимо низкой и сильно зависящей от энергии эффективности, недостатком счётчика Гейгера — Мюллера является то, что он не даёт возможность идентифицировать частицы и определять их энергию. Эти недостатки отсутствуют в сцинтилляционных счётчиках.

При измерении слабых потоков ионизирующего излучения счётчиком Гейгера необходимо учитывать его собственный фон. Даже в толстой свинцовой защите скорость счёта никогда не становится равной нулю. Одной из причин этой спонтанной активности счётчика является жёсткая компонента космического излучения, проникающая без существенного ослабления даже через десятки сантиметров свинца и состоящая в основном из мюонов. Через каждый квадратный сантиметр у поверхности Земли пролетает в среднем около 1 мюона в минуту, при этом эффективность регистрации их счётчиком Гейгера практически равна 100 %. Другой источник фона — это радиоактивное «загрязнение» материалов самого счётчика. Кроме того, значительный вклад в собственный фон даёт спонтанная эмиссия электронов из катода счётчика.

Следует отметить, что по историческим причинам сложилось несоответствие между русским и английским вариантами этого и последующих терминов:

голоса

Рейтинг статьи

Делаем простой счетчик Гейгера сами