Как сделать счетчик Гейгера своими руками: схема сборки бытового дозиметра в домашних условиях

Как сделать счетчик Гейгера своими руками: схема сборки бытового дозиметра в домашних условиях

Привет всем! Как ваши дела? Сегодня я хочу показать вам, как сделать счетчик Гейгера своими руками. Я начал создавать этот прибор примерно в начале прошлого года. С тех пор он претерпел мою лень и три полных переосмысления.

Идея сделать бытовой дозиметр появилась в самом начале моего увлечения электроникой, идея радиации всегда интересовала меня.

Шаг 1: Теория

Итак, 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.

Шаг 2: Дизайн

Давайте перейдём к практике. В качестве мозгов я выбрал Ардуино нано, программа очень проста, она считает пульс в трубке за определенное время и отображает его на экране, также она показывает милый значок-предупреждение о радиационной опасности и уровень заряда батареи.

В качестве источника энергии я использую батарейку 18650, но Ардуино нужно 5V, поэтому я встроил повышающий преобразователь DC-DC и литий-ионный аккумулятор, чтобы сделать устройство полностью автономным.

Шаг 3: Высоковольтный DC-DC

Я хорошо потрудился над высоковольтным источником питания, сделав его вручную, намотав трансформатор примерно на 600 витков на вторичной катушке, упаковав его с МОП-транзистором и PWM на Ардуино. Всё работает, но мне хотелось, чтобы вещи оставались простыми.

Всегда лучше, когда ты можешь просто купить 5 модулей, припаять 10 проводов и получить рабочий девайс, чем наматывать катушки и прикручивать PWM, ведь я хочу, чтобы каждый мог повторить моё устройство. Так что я нашел высоковольтный повышающий конвертер DC-DC, очень странно, но его оказалось очень трудно найти и самые популярные модули имели всего по 100 продаж.

Я заказал его, сделал новый корпус, но когда начал тестирование, он выдавал максимум 300V, в то время как в описании говорилось, что он выдаёт до 620V. Я попытался починить его, но проблема, скорее всего, была в трансформаторе. В любом случае, я заказал другой модуль, и он был другого размера, хотя описание было одинаковым… Я вернул свои деньги за первый модуль, но сохранил его, потому что он давал 400V, которые нам нужны, может быть максимум 450V, вместо 1200 (в китайских измерительных приборах что-то работает совсем неправильно…) В общем, я просто заново открыл спор…

Шаг 4: Компоненты

Итак, в итоге дизайн счетчика Гейгера Мюллера почти полностью состоит из этих модулей:

• Высоковольтный повышающий конвертер DC-DC (Aliexpress или Amazon)
• 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: ссылка.

Также есть довольно дешевые наборы для создания счетчика Гейгера, которые могут вас заинтересовать: (Aliexpress или Amazon)

Шаг 5: Сборка

Давайте начнём сборку. 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. Я подсоединил дисплей к съемному кабелю, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю. Немного горячего клея. И сборка завершена!

Шаг 6: Финал

Помещаем всё в кейс, и мы готовы к тестам. Но у меня нет ничего для тестов в домашних условиях, но, кстати, фоновая радиация должна сработать. Что я могу сказать? Девайс работает. Да, всё верно. Но я вижу множество способов улучшить его, например больший дисплей, чтобы можно было отображать графические элементы, модуль Bluetooth, или использовать Зиверты вместо Рентгена.

Меня девайс устраивает, но если вы улучшите его, пожалуйста, поделитесь вашим устройством! Спасибо за просмотр, увидимся в следующий раз!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Счётчик Гейгера

Счётчик Гейгера (Счётчик) — бартерный предмет из группы электроника в Escape from Tarkov.

Содержание

Описание [ ]

Газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц.

Квесты [ ]

• 3 шт выдается за выполнение квеста Секта. Часть 2

Бартер [ ]

x2
Печатная плата
x1
Счётчик Гейгера

>>>
Миротворец LL3

>>> x1

>>>
Механик LL4

>>> x1

Крафт [ ]

x1
Батарейка типа АА
x1
Газоанализатор
x1
Пучок проводов
x1
Конденсаторы

>>>
Верстак УР 2 1 ч 31 мин

>>> x1

Принцип действия счетчика Гейгера и современные дозиметры

Изобретенный еще в 1908 г. немецким физиком Гансом Вильгельмом Гейгером прибор, способный определить ионизирующее излучение, широко используется и в наши дни. Причиной тому является высокая чувствительность устройства, его возможность регистрировать самые различные излучения. Простота эксплуатации и дешевизна позволяют купить счетчик Гейгера любому человеку, решившему самостоятельно измерить уровень радиации в любое время и в любом месте. Что же это за прибор и как он работает?

По своей конструкции счетчик Гейгера довольно прост. В герметизированный баллон с двумя электродами закачивается газовая смесь, состоящая из неона и аргона, которая легко ионизируется. На электроды подается высокое напряжение (порядка 400В), которое само по себе никаких разрядных явлений не вызывает до того самого момента, пока в газовой среде прибора не начнется процесс ионизации. Появление пришедших извне частиц приводит к тому, что первичные электроны, ускоренные в соответствующем поле, начинают ионизировать иные молекулы газовой среды. В результате под воздействием электрического поля происходит лавинообразное создание новых электронов и ионов, которые резко увеличивают проводимость электронно-ионного облака. В газовой среде счетчика Гейгера происходит разряд. Количество импульсов, возникающих в течение определенного промежутка времени, прямо пропорционально количеству фиксируемых частиц. Таков в общих чертах принцип работы счетчика Гейгера.

Несмотря на то что принцип действия счетчика Гейгера довольно прост, он способен реагировать на ионизирующие излучения самых различных видов. Это α-, β-, γ-, а также рентгеновское, нейтронное и ультрафиолетовое излучения. Все зависит от конструкции прибора. Так, входное окно счетчика Гейгера, способного регистрировать α- и мягкое β-излучения, выполняется из слюды толщиной от 3 до 10 микрон. Для обнаружения рентгеновского излучения его изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового – из кварца.

Где применяется счетчик Гейгера

Принцип действия счетчика Гейгера положен в основу работы большинства современных дозиметров. Эти небольшие приборы, имеющие относительно невысокую стоимость, отличаются довольно высокой чувствительностью и способны выводить результаты в удобных для восприятия единицах измерения. Простота их использования позволяет эксплуатировать эти приборы даже тем, кто имеет весьма отдаленные понятия о дозиметрии.

По своим возможностям и точности измерений дозиметры бывают профессиональные и бытовые. При помощи них можно своевременно и эффективно определить имеющийся источник ионизированного излучения как на открытой местности, так и внутри помещений.

Эти приборы, использующие в своей работе принцип действия счетчика Гейгера, могут своевременно подать сигнал опасности как при помощи визуальных, так и звуковых или вибросигналов. Так, можно всегда проконтролировать продукты питания, одежду, обследовать мебель, технику, стройматериалы и т. д. на предмет отсутствия вредных для организма человека излучений.

Изучение различных видов ионизирующих излучений и методов их регистрации (Лабораторная работа № 1) , страница 2

Каждая частица, вызвавшая разряд в счетчике, создает на нити импульс напряжения, который усиливается по величине и мощности усилителем и приводит в действие электронный счетчик. Таким образом, электронный счетчик при каждом своем отсчете отмечает прохождение одной частицы через счетчик Гейгера-Мюллера.

a- и b-частицы вызывают разряд в счетчике, непосредственно ионизируя молекулы газа. g-лучи, ввиду своей малой ионизационной способности (примерно в 100 раз меньше, чем у b-лучей, и в 10000 раз меньше чем у a-лучей) практически не ионизируют газ в счетчике. Ионизационный ток g-лучей можно обнаружить и измерить при помощи счетчика вследствие наличия вторичного излучения электронов. Это излучение образуется электронами, выбитыми g-квантами из стенок счетчика. Вторичное излучение электронов вызывает разряд в счетчике. Число вторичных электронов прямо пропорционально числу g-квантов, попадающих в счетчик. Поэтому для g-лучей число разрядов в данном счетчике полностью характеризует интенсивность излучения.

Рабочая характеристика счетчика

Оценка качества счетчика и определение его рабочего напряже­ния производятся по его счетной характеристике. Счетной характерис­тикой называется зависимость зарегистрированного числа импульсов в единицу времени от напряжения питания счетчика N = f(V) при постоянной интенсивности облучения (рис.1).

При облучении счетчика Гейгера-Мюллера радиоактивным излуче­нием определенной интенсивности число импульсов в нем в единицу вре­мени будет зависеть от напряжения V на счетчике (при прочих равных условиях). Кривая зависимости N = f(V) называется кривой чувствитель­ности или рабочей (счетной) характеристикой/счетчика.

На этом рисунке V_с — начальный потенциал работы счетчика — потенциал зажигания самостоятельного заряда. В интервале напряжений V_с — V_н чувствительность счетчика еще мала, т.е. не все попавшие на него частицы вызывают разряд. V_н — V_в участок — «насыщения» (плато кривой чувствительности). Здесь практически все частицы, попавшие в счетчик, вызовут в нем самостоятельный разряд, т.е. число отсчетов равно числу частиц, прошедших через счетчик. Поэтому при работе со счетчиками необходимо производить наблюдения в области насыщения (в интервалах V_н — V_в). При V>V_в возникают самопроизвольные разряды и да­лее — незатухающий разряд или непрерывно тлеющий разряд.

Фон счетчика

Одним из параметров счетчика является фон. Фон счетчика — это средняя скорость счета импульсов при рабочем напряжении и в от­сутствии радиоактивных источников.

Любой счетчик в отсутствии источника радиоактивного излуче­ния регистрирует некоторое количество импульсов n, создающих так на­зываемый фон счетчика. Его причинами являются: космические лучи, не­которая радиоактивность материалов, из которых сделан счетчик, излу­чение радиоактивных веществ, содержащихся в воздухе, почве, стенах лаборатории. Средняя величина фона — один разряд в минуту на квад­ратный сантиметр поверхности счетчика.

Если из общего числа частиц, прошедших через счетчик, вычесть фон n, то получают число частиц, излучаемых исследуемым источником