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Avez-vous déjà eu envie de vérifier vos niveaux de radioactivité ? Ou peut-être vouliez-vous vous préparer à l’Apocalypse nucléaire ? Alors cette master class sur la fabrication d'un compteur Geiger est faite pour vous. Je vais vous montrer comment fabriquer un compteur Geiger très simple et bon marché à partir de pièces usagées anciennes et indésirables. Voir la vidéo sur le montage et le fonctionnement du compteur à la fin de mon article. Commençons !
Comment fonctionne un compteur Geiger ?
Pour commencer, je vais vous expliquer les bases du fonctionnement de tout. Un compteur Geiger utilise un tube spécial rempli d'un gaz inerte à très basse pression pour détecter les rayonnements. À l’intérieur de ce tube se trouve une pièce cylindrique de métal qui fait office de cathode. À l’intérieur de ce cylindre se trouve un petit morceau de fil métallique qui fait office d’anode. Lorsqu'une haute tension est présente à l'anode du tube, rien ne se passe, mais lorsque des particules de rayons pénètrent dans le tube, le temps inerte s'ionise et il commence à conduire. courant électrique. Ce courant peut être mesuré avec des instruments spéciaux, mais dans ce circuit, il n'y aura que la détection d'un signal concernant la présence de rayonnement.
Circuit du compteur Geyer
Un compteur Geiger se compose de deux parties : une alimentation haute tension – un convertisseur et un détecteur. Dans le circuit ci-dessus, le circuit haute tension est constitué d'une minuterie 555 sur laquelle est construit le générateur. La minuterie 555 génère impulsions carrées, qui, à travers une résistance, ouvre et ferme périodiquement le transistor. Ce transistor pilote un petit transformateur élévateur. Depuis le transformateur de sortie, la tension est fournie au doubleur de tension, où elle augmente jusqu'à environ 500 Volts. La tension est ensuite stabilisée à l'aide de diodes Zener aux 400 volts nécessaires pour alimenter le tube compteur Geiger.
Le détecteur est constitué d'un élément piézoélectrique connecté directement à l'anode du tube sans aucun amplificateur.
Outils et pièces
Pour réaliser ce projet, vous aurez besoin de divers outils et matériaux.
Outils:
- Coupe-fils.
- Pince à dénuder pour dénuder les fils.
- Fer à souder.
- Pistolet à colle chaude.
- Transformateur 8:800 - c'était le transformateur de l'alimentation du réveil cassé.
- Tube Geiger - acheté - .
- Minuterie 555.
- Résistances 47K (x2).
- Condensateur 22nF.
- Condensateur 2,2 nF.
- Résistance 1K.
- N'importe quel MOSFET à canal N.
- Conseil de développement.
- Diode 1n4007 (x2).
- Condensateur 100 nf à 500 volts.
- Diodes Zener - 100 volts (x4)
- Élément piézoélectrique (issu d'un vieux four à micro-ondes).
- Fils.
- Souder.
Assemblage d'un générateur avec un transistor MOSFET
Une fois que vous avez récupéré vos outils et votre matériel, il est temps de passer à la soudure des composants. La première chose que vous devez souder est le générateur et le transistor. Pour ce faire, installez chaque composant sur la maquette de la manière la plus efficace. Par exemple, soudez le MOSFET à côté du transformateur. Cela vous aidera à utiliser moins de fils lors du soudage. Une fois toutes les pièces soudées ensemble, coupez l'excédent de fil.
Souder le transformateur et le doubleur de tension avec stabilisation
Après avoir assemblé le générateur, vous devez souder l'enroulement du transformateur avec une résistance inférieure entre le MOSFET et l'alimentation. Soudez ensuite la sortie du transformateur de l’enroulement haute tension au doubleur. Ensuite, soudez tous les condensateurs et diodes Zener. Après avoir soudé l'alimentation haute tension, vous devez la vérifier avec un voltmètre pour voir qu'elle est correctement assemblée et qu'elle produit des sorties. tension requise. Si vous possédez un tube Geiger autre que le mien, vérifiez-le spécifications techniques pour connaître sa tension d'alimentation, qui peut différer. Ajoutez ensuite les diodes Zener appropriées.
Ajout d'un tube Geiger et d'un détecteur
La dernière partie et tout ce que j'ai à faire est d'ajouter le tube lui-même - un compteur et un détecteur - au circuit. Nous commençons à souder des fils à chaque extrémité du tube. Ensuite, soudez l'anode à la sortie de la source d'alimentation régulée et la cathode à l'élément piézoélectrique. Enfin, nous soudons l'élément piézoélectrique au fil commun. Grâce à l'utilisation d'un détecteur composé de seulement deux composants, celui-ci est considéré comme le compteur Geiger le plus simple. La plupart des compteurs plus complexes contiennent des transistors dans le détecteur. Aucune résistance de limitation de courant n'est requise dans ce détecteur en raison des très faibles courants.
Essais
Enfin, il est temps de vérifier avec un compteur Geiger ! Pour ce faire, connectez d'abord le compteur à une source d'alimentation. Ensuite, prenez une source radioactive pour la tester. À l'aide de pinces, maintenez la source de rayonnement près du tube Geiger. Vous devriez entendre plusieurs clics perceptibles provenant de l'élément piézoélectrique. Cela signifie que le compteur fonctionne correctement. Pour entendre et voir cela, regardez la vidéo. Merci d'avoir lu!
Avertissement : ce projet est à haute tension, veuillez suivre les précautions de sécurité et travailler avec prudence.
UPD : Qui a déjà lu l'article ? N'hésitez pas à participer à l'enquête. Merci beaucoup!
Il y a environ un an et demi, à plusieurs ressources réseau, notamment sur Habré, a commencé à promouvoir le projet « Do-ra » - un accessoire iPhone qui permet de mesurer le rayonnement de fond et de faire beaucoup de choses savoureuses sur la base des informations reçues d'un compteur Geiger. Les articles dans l'actualité du projet mentionnent plusieurs subventions de plusieurs millions de dollars allouées au développement de l'appareil par la Fondation Skolkovo. Les mois ont passé, "Do-ra" n'a toujours pas fonctionné, les acheteurs ont attendu, les concurrents n'ont pas dormi. "Do-ra" est-il aussi complexe qu'il est peint et comment assembler un analogue dix fois plus sensible à partir de pièces de rebut en quelques heures, je le dirai à ceux qui cliquent dessus
Alors commençons. Tout récemment, j'ai découvert l'excellent programme (et également gratuit !) GeigerBot, qui traite les signaux entrants vers un microphone. Entrée iPhone ou iPad impulsions provenant de détecteurs de rayonnements ionisants et ayant fonctionnalité intéressante: Avec une certaine combinaison de paramètres, l'audio est lu via la sortie casque. onde sinusoïdale fréquence 20 kHz. La combinaison de paramètres requis pour cela est que dans ClickifyLab, tous les contrôles doivent être au maximum, le filtre d'écho doit être activé et la fonction de clic de Clickify elle-même doit être désactivée. Après avoir effectué les réglages appropriés, j'ai été convaincu à l'aide d'une fiche 3,5 mm et d'un oscilloscope que le signal apparaissait réellement et sa plage crête à crête à volume maximum est d'environ 1,3 volts. A ce moment, il n'y avait aucun doute que dans une heure ce signal serait utilisé après petit transformation pour alimenter le compteur Geiger, dont les impulsions seront envoyées à l'entrée du microphone.
Le compteur populaire a été pris - SBM-20. Il lui faut 400 volts pour l'alimenter. CC, ils peuvent être obtenus de manière classique à l'aide d'un transformateur à haut rapport de transformation et d'un redresseur. Taux de transformation très élevé pour les transformateurs alimentant lampes fluorescentes avec cathode froide dans le rétroéclairage du moniteur. Je suis tombé sur une carte de rétroéclairage de je ne me souviens plus quoi, contenant un transformateur SGE2687-1 (n'importe quel similaire fera l'affaire, il en existe des centaines de types) avec un rapport de transformation d'environ 150. Un peu trop faible, mais Je n'avais rien d'autre et le manque de tension était compensé par des doubleurs à diodes. Nous prenons une planche à pain et commençons à assembler le circuit.
Le circuit s'est avéré très simple : un transformateur, deux doubleurs de tension, une varistance de 390 volts comme diode Zener et un transistor pour augmenter la durée des impulsions provenant du compteur Geiger jusqu'à quelque chose qui convient à un CAN audio. Significations de l'iPhone. Avec les pièces correctes et installation correcte il commencera à fonctionner immédiatement, les valeurs nominales de la plupart des pièces peuvent être modifiées dans des limites très larges sans compromettre les performances de l'ensemble du circuit. Nous insérons le connecteur dans l'iPhone et lançons l'application GeigerBot. Utilisez avec précaution un voltmètre ou un testeur à haute résistance (au moins 100 MOhm) avec résistance supplémentaire on contrôle la tension sur la varistance, elle devrait être d'environ 400 volts. Nous nous assurons que le type de compteur SBM-20 est sélectionné dans les paramètres du GeigerBot et observons le nombre d'impulsions enregistrées. Avec un fond de rayonnement naturel (0,1-0,15 μSv/h), les impulsions suivront avec vitesse moyenne 20-30 par minute. À longue longueur câble du connecteur au circuit, l'influence mutuelle d'un signal de sortie relativement puissant avec une fréquence de 20 kHz sur l'entrée du microphone est possible ; cela peut se manifester sous la forme d'une énorme vitesse d'enregistrement d'impulsions - plusieurs milliers par seconde. Pour affaiblir cette influence, deux fils de terre séparés sont utilisés - pour l'alimentation et circuits de signaux. En cas de tels problèmes, dans les paramètres du GeigerBot, vous devez augmenter le seuil de déclenchement de l'amplitude d'impulsion (Paramètres - Compteur Geiger - Tube GM personnalisé - Paramètres d'E/S - Seuil de volume réglé à environ 10 000).
Ici courte vidéo, montrant le fonctionnement de l'appareil.
À la vingt-cinquième seconde, la réaction du compteur à une salière fabriquée aux États-Unis dans les années quarante du siècle dernier et recouverte d'un vernis à l'uranium est montrée, à la trente-cinquième - la forme des impulsions à l'entrée du microphone de l'iPhone.
C'est tout, c'est-à-dire presque tout. Pour donner un aspect fini à notre accessoire-détecteur, prenons un petit morceau de tube adapté, y mettons tout ce que nous avons soudé, sans oublier d'isoler les parties du circuit les unes des autres et de sceller les extrémités avec de la colle chaude. Voilà, vous pouvez vous rendre à Pripyat : prévenu signifie prévenu.
Merci de votre attention. Bonne chance à tous dans leur créativité technique et dans de bonnes conditions environnementales !
Dosimètre-radiomètre sans transformateur
Joyeuses fêtes, chers chats !!!
Je voudrais vous présenter un appareil dont tout chat curieux a besoin dans la maison - un dosimètre-radiomètre. Oui, il existe de nombreux projets de ce type, mais le mien a une particularité.
Le principal obstacle à la création de dosimètres-radiomètres faits maison est le problème de la recherche du détecteur de rayonnement lui-même - le compteur Geiger-Muller. Mais vous avez mis la main sur ce compteur quelque part et cherchez un circuit approprié à répéter, mais vous rencontrez une deuxième stupeur - la nécessité d'enrouler un transformateur élévateur, et vous devez toujours trouver un noyau et un fil appropriés pour cela.
Le schéma ci-dessus ne contient aucune pièce spécifique, faite maison ou rare (à l'exception du compteur Geiger lui-même).
Cet appareil se compose des blocs fonctionnels suivants : une alimentation basse tension, un générateur haute tension, un détecteur de rayonnement, un façonneur d'impulsions, des dispositifs d'entrée/sortie et un microcontrôleur qui contrôle le tout.
L'alimentation générant une tension stabilisée de +5 V est construite selon un circuit abaisseur typique sur le circuit intégré MC34063 et sert à alimenter tous les autres composants. Si vous le souhaitez, ce bloc peut être remplacé par un stabilisateur 78L05, mais cela réduira considérablement l'efficacité et augmentera la consommation d'énergie, ce qui peut être critique lors du fonctionnement sur batterie ou sur batteries.
La partie principale du convertisseur haute tension est un générateur d'impulsions basé sur une minuterie intégrée 555. Des pics avec des tensions supérieures à 150 V apparaissent sur l'inductance L3, qui sont augmentés par le multiplicateur VD2-VD4, C10-C12 jusqu'à 400 V - la tension d'alimentation de Compteurs SBM-20. Un diagramme similaire a été donné dans et.
Deux compteurs Geiger SBM-20 servent de détecteur de rayonnements ionisants. Les impulsions qui en sont extraites sont envoyées au one-shot DD1.1 - DD1.2, qui forme des rectangles clairs pour leur fixation par le microcontrôleur. Les deux éléments NAND restants font office de répéteur.
L'appareil est contrôlé par deux touches et le commutateur « Réseau ». Les informations sont affichées sur un écran synthétisant les signes de 8x2 caractères ; chaque quantum gamma ou particule bêta détecté peut être signalé par un signal audio.
Cet article montre une carte de circuit imprimé à montage en surface, mais tous les composants utilisés ont des analogues de broches.
La résistance R1 peut être remplacée par un cavalier. Les valeurs de L1 et L2 peuvent être augmentées. Tous les inducteurs sont fabriqués en usine, pas besoin d'enrouler quoi que ce soit, L3 évalué à 10 millihenry sur un noyau de ferrite, j'ai utilisé le RCH895NP-103K. Pour gagner de la place, les condensateurs C4, C5 et C6 sont au tantale, 6V, mais vous pouvez aussi utiliser des électrolytiques. Pour C19 endroit séparé Ce n'est pas sur la carte, c'est soudé aux broches extrêmes du trimmer R21, mais si vous installez C4 c'est suffisant grande capacité, alors C19 n'est pas nécessaire. Il vaut mieux prendre les résistances R2 et R3 3k6 et 1k2, respectivement. VT1 doit résister à au moins 300V. Les diodes multiplicateurs sont rapides et avec une tension inverse d'au moins 600V, et les condensateurs C10-C12 pour la même tension. Condensateurs C13-C14 d'une valeur nominale de 15-30pF. La résistance ajustable R8 est multitours, R21, qui modifie le contraste de l'écran, est également de préférence multitours, surtout si R2 et R3 sont évalués à 3k et 1k. C16, C17 d'une capacité de 12-22pF. La valeur de R15, qui limite le courant traversant le rétroéclairage de l'écran, peut être réduite ; certains écrans contiennent déjà une résistance dans leur conception. Transistors à effet de champ VT3 et VT4 - n'importe quelle porte isolée à canal N IRLML2502, IRLML2402, IRLML6244 ou même npn bipolaire. En cas d'utilisation transistors bipolaires les valeurs nominales de R14 et R16 doivent être augmentées à plusieurs kilo-ohms. L'écran peut être utilisé avec n'importe quels caractères 8x2, sur un contrôleur HD44780 ou similaire. La carte donnée est câblée pour l'écran WH0802A, mais attention, tous les écrans de cette série n'ont pas de contacts de rétroéclairage connectés à un connecteur commun. B1 - n'importe quelle enceinte avec un générateur 5V intégré (tweeter), par exemple HCM1205X ou HCM1206X. Les boutons S1 et S2 sont de préférence tactiques. Les petits boutons d'horloge sur le tableau ci-dessus peuvent être placés en les faisant pivoter de 45 degrés.
J'ai assemblé le dosimètre sur un circuit imprimé double face (dessin ci-joint), sur lequel sont installés tous les éléments, à l'exception de l'interrupteur SA1 et de l'alimentation. L'écran est connecté à l'aide de connecteurs PBD et PLD (broches). Le SBM-20 peut être fixé dans des douilles pour fusibles d'un diamètre approprié, mais je n'en ai pas trouvé et j'ai plié les supports en fil d'acier cuivré : 
Le tableau sous les compteurs est scellé avec du ruban adhésif double face épais et du ruban isolant afin que boîtier en métal Je n'ai rien court-circuité sur le compteur. La carte contient également un connecteur UART (pour le futur, non utilisé dans le firmware donné) et un connecteur ISP pour la programmation en circuit de la configuration suivante :
La carte est logée dans un boîtier Z-77 standard, dans la moitié profonde duquel un trou est découpé pour un écran, un interrupteur et deux boutons. 
La seconde moitié du boîtier est un filtre à particules bêta ; il peut être rapidement retiré en le fixant avec des aimants. 
Pour l'alimentation, j'ai utilisé une batterie LiPo à deux cellules 7,4V 500mAh.
Après le montage, nous vérifions la bonne installation ; il est conseillé de laver la carte avec de l'alcool et de vérifier l'absence de saleté et de soudures entre les pistes, notamment celles à haute tension. Ensuite, nous flashons le microcontrôleur via le connecteur ISP. Nous réglons les fusibles sur quartz externe : 
Ensuite, vous devez configurer le générateur haute tension. Pour ce faire, les compteurs Geiger sont retirés et au lieu de l'un d'eux, un voltmètre est connecté, mais comme le courant du générateur est extrêmement faible, une résistance d'environ 100 mégaohms doit être connectée en série avec le voltmètre - plusieurs résistances connectées en série. Par exemple, 6 résistances de 15M ainsi que la résistance R9 ou R10 (oui, cela doit également être pris en compte) donneront 105MOhm. Mettez sous tension, la tension sur le générateur est calculée par la formule : 
où Umeas est ce qu'indique le voltmètre, Rd est la résistance supplémentaire (qui est d'environ 100 MΩ), Rin est la résistance interne du voltmètre. Vous pouvez modifier la tension en utilisant la résistance d'ajustement R8 ; pour le SBM-20, elle devrait être de 400 V.
Il faut également régler le contraste de l'affichage avec la résistance R21. Si au lieu de symboles l'écran affiche des rectangles noirs sur la ligne supérieure, vérifiez l'installation et le micrologiciel corrects du microcontrôleur.
Nous éteignons l'appareil et installons les compteurs Geiger en place - la configuration est terminée, l'appareil est prêt à être utilisé.
Après la mise sous tension, la version du firmware s'affiche à l'écran, après environ une seconde l'écran principal apparaît. Ligne supérieure affiche la dose de rayonnement équivalente (absorbée) à partir du moment de l'inclusion en µR ou mR (dosimètre), la plus basse - le débit de dose équivalent en µR/h ou mR/h (radiomètre). Commutation unités sous-multiples la mesure s'effectue automatiquement, en fonction de la valeur actuelle de la valeur mesurée. Sur cette photo dose équivalente - 0,5 µR, débit de dose - 15 µR/heure :
L'appareil peut être contrôlé à l'aide de deux touches dont la fonction varie en fonction du mode actuel. Maintien de l'écran principal bouton droit allume le rétroéclairage, qui s'éteint 1 à 2 secondes après le relâchement. Touche gauche affiche le temps jusqu'à la fin de la mesure en secondes et la tension approximative de l'alimentation en volts (dépend de la chute de VD5 et peut ne pas s'afficher correctement si la tension est trop basse) :
Maintenir deux touches en même temps active le menu des paramètres, les compteurs s'éteignent et le rétroéclairage s'allume. DANS ce mode vous pouvez activer/désactiver le son Des sons et modifier le temps de mesure Temps(20s, 40s, 2min, 10min, 30min, 60min). Tous les paramètres sont stockés dans mémoire non volatile. Appuyer sur le bouton gauche permet d'accéder à un sous-menu ou enregistre la valeur sélectionnée, appuyer sur le bouton droit modifie les éléments de menu ou les valeurs des paramètres.
L'inconvénient de ce schéma par rapport aux dosimètres « à transformateur » peut être considéré comme une consommation d'énergie plus élevée pour moi, elle était d'environ 30 mA ;
L'archive contient un schéma, un firmware, des dessins de cartes au format PDF et LYT.
Bonne chance!
Sources d'informations :
1. Tom Napier « Biasing Geiger Tube », Nuts and Volts, janvier 2004 ;
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Que pensez-vous de cet article ? |
Vous ne pouvez ni voir ni sentir les radiations, mais vous pouvez reconnaître leur présence de diverses manières par exposition d'un film photographique, par des flashs lumineux sur l'écran, mais le plus pratique - en utilisant un compteur de particules qui crée une impulsion électrique lorsqu'une particule le frappe. Fondamentalement, tous les compteurs Geiger-Muller sont constitués d'un tube scellé, qui constitue la cathode, et d'un fil tendu à travers celui-ci le long de l'axe, l'anode. L'espace à l'intérieur est rempli de gaz à basse pression pour créer des conditions optimales en cas de panne électrique. La tension sur le compteur est d'environ 300 à 500 V et est ajustée de manière à ce qu'une panne indépendante ne se produise pas et que le courant ne circule pas dans le compteur. Mais lorsqu'une particule radioactive frappe, elle ionise le gaz dans le tube et toute une avalanche d'électrons et d'ions apparaît entre la cathode et l'anode - un courant commence à circuler. Mais après une fraction de milliseconde, le compteur revient à état initial et attend que la particule suivante passe.
La photo montre le compteur le plus courant, le SBM-20. Il est sensible aux rayonnements bêta et gamma (rayons X). Le nombre d'impulsions enregistrées par celui-ci en 40 secondes est égal à l'intensité du rayonnement en microroentgens par heure (µR/h). Le niveau normal est généralement de 12 à 16 microR/h. Mais en montagne, cela peut être plusieurs fois plus élevé.
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Schéma du dosimètre le plus simple de vos propres mains |
Le circuit dosimètre fait maison se compose de deux blocs assemblés dans de petits boîtiers en plastique : un redresseur de réseau et un indicateur.
Les blocs sont reliés entre eux par le connecteur X1. Lorsque l'alimentation est appliquée, le condensateur C3 commence à se charger jusqu'à une tension de 600 V et sert ensuite de source d'alimentation au compteur. Après avoir débranché l'alimentation de la prise et éteint l'indicateur, nous commençons à écouter les clics dans les téléphones à haute impédance.
Comme vous l'avez peut-être deviné, un clic sur le téléphone signifie qu'une particule radioactive a pénétré dans le compteur. La durée de fonctionnement de l'indicateur après une charge dépend du courant de fuite du condensateur, il doit donc être bonne qualité. En règle générale, l'appareil peut fonctionner pendant dix ou quarante minutes sans recharge, en fonction de l'intensité du rayonnement radioactif.
La fin de la charge du condensateur peut être jugée par l'arrêt des clics dans les téléphones à haute impédance. Les évaluations des pièces ne sont pas critiques. La résistance R1 doit être puissante de 1 à 2 W. Le compteur B1 peut être tout ce que vous pouvez trouver.
Dosimètre DIY SI-13G |
Un générateur conçu pour une fréquence de 1000 Hz est assemblé à l'aide des éléments DD1.1 et DD1.2 K176LA7. Des impulsions rectangulaires à travers une chaîne différenciatrice C2R3 ouvrent le transistor VT1 KT315, fonctionnant en mode clé. Les impulsions de sa jonction collecteur, traversant l'enroulement primaire du transformateur, induisent une tension d'impulsion élevée avec un potentiel d'environ 100 V dans son enroulement secondaire. La diode VD1 est conçue pour protéger le collecteur du transistor des surtensions pouvant survenir sur un inductif. charge - le transformateur.
Le redresseur multiplicateur sextuple produit une tension constante de 400 V, qui est fournie à la cathode du compteur via la résistance de limitation de courant R4. Les impulsions négatives de l'anode du compteur, provoquées par le passage de particules radioactives, l'élément de commutation DD1.3 et, s'étendant sur des fractions de seconde, tombent sur DD1.4, puisque des impulsions rectangulaires d'une fréquence de 1 kHz sont reçues à son autre entrée. La sortie de l'élément produit des signaux audio tonal et la LED HL1 s'allume également en même temps.
Avec un fond naturel de rayonnement, les « grincements » sont rares toutes les quelques secondes ; lorsque le niveau de rayonnement augmente, le son retentit plus souvent et à des valeurs dangereuses. bip sonne en continu et la LED est constamment allumée. Le circuit utilise un compteur SI13G, mais des compteurs similaires peuvent également être utilisés. Il est produit dans un flacon en verre et présente des dimensions plus petites que le compteur SBM-20, mais également une sensibilité plus faible.
Le transformateur est fait maison, enroulé sur un noyau de ferrite miniature en forme de W Ш4×8 dont l'enroulement primaire contient 100 tours de fil PEL 0,1, l'enroulement secondaire contient 1200 tours de fil PEL 0,06. Le bobinage doit être effectué en vrac ; 1 à 2 couches d'isolant sont posées entre les enroulements.
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Dosimètre à faire soi-même sur SBM-20 |
Dans cet article vous trouverez une description circuits simples dosimètre sur le compteur SBM-20, qui ont une sensibilité suffisante et enregistrent les plus petites valeurs de particules radioactives bêta et gamma. Le circuit dosimétrique est basé sur un capteur de rayonnement domestique de type SBM-20. Il ressemble à un cylindre métallique d'un diamètre de 12 mm et d'une longueur d'environ 113 mm. Si nécessaire, il peut être remplacé par ZP1400, ZP1320 ou ZP1310.
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Dosimètre DIY SBM-20 |
L'appareil est basé sur un compteur Geiger-Muller de type SBM-20. Il s'agit d'un cylindre métallique avec deux électrodes aux extrémités. Gaz à l'intérieur. Ces électrodes sont fournies tension constante environ 400V. Lorsqu'une particule ionisante traverse le compteur, une panne électrique se produit et la résistance de l'appareil diminue fortement d'infinie à très perceptible. Ainsi, à chaque particule ionisante traversant le compteur, celle-ci crée une courte impulsion.
Ce dosimètre domestique utilisant un microcontrôleur est capable d'enregistrer des niveaux de rayonnement excédentaires compris entre 0 mR et 144 mR. La conception se compose d'un convertisseur élévateur de tension et d'un microcontrôleur qui compte les impulsions générées et transmet les informations à un indicateur numérique.
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Dosimètre DIY sur ZP1300 |
Après la catastrophe au Japon, la demande de moyens individuels de surveillance de la radioactivité a fortement augmenté et non seulement les appareils prêts à l'emploi, mais également les compteurs Geiger-Muller nationaux sont devenus rares. Par conséquent, nous avons dû prêter attention à « l’expérience étrangère », ou plutôt à la base d’éléments étrangers. Voici un produit de la célèbre société Philips : le compteur ZP1300. Contrairement aux analogues domestiques, il nécessite une tension d'alimentation de 700 V. Sinon, tout est pareil. La figure montre le diagramme indicateur sonore radioactivité basée sur le compteur ZP1300.
Chaque fois qu'une particule ionisante traverse le compteur, l'appareil émet une courte tonalité. Plus le rayonnement est élevé, plus il retentit souvent. Le circuit générateur de tension 700V est réalisé sur la base d'un transformateur de puissance miniature de type HRE3005000 avec deux enroulements - un enroulement secondaire à 6V et un enroulement secteur à 230V. Le transformateur est de très petite taille et a une puissance inférieure à 1 W. Ce transformateur est ici utilisé pour produire de la haute tension. Il est activé à l'envers, c'est-à-dire que dans ce circuit, l'enroulement basse tension fait office de primaire. Il est inclus dans le circuit collecteur du transistor VT1, dont la base reçoit les impulsions du générateur sur la puce A1, une minuterie intégrée de type 555. Pour obtenir les spires 700V nécessaires de l'enroulement secondaire du transformateur ne suffisent pas, il y a donc aussi un multiplicateur de tension supplémentaire sur les diodes VD2-VD6.
Pour assurer la stabilisation de la tension de sortie, le circuit a retour, qui s'effectue à travers les résistances R3 et R4. Grâce à eux, une tension est fournie à la broche 2 de A1, dont la valeur est proportionnelle à la valeur de la tension de sortie. En conséquence, le rapport cyclique des impulsions générées par le microcircuit A1 change et la tension à la sortie du multiplicateur change. Ainsi, la tension à la sortie du multiplicateur est maintenue de manière stable et dépend peu de la tension d'alimentation. Installer tension de sortie résistance de réglage R1. Il convient de noter que pour mesure précise tension de sortie, un multimètre conventionnel ne convient pas en raison de la faible résistance d'entrée. Vous devez utiliser un voltmètre à haute résistance ou mesurer avec un multimètre à travers un diviseur de tension, par exemple composé de résistances d'une résistance de 10 mégaohms et 100 kiloohms.
Dans ce cas, la lecture du multimètre devra être multipliée par 100 (c'est-à-dire « 7 V » = 700 V). La diode VD1 protège le transistor VT1 des émissions d'auto-induction de l'enroulement du transformateur. Une tension de 700 V provenant de la sortie du multiplicateur via la résistance R9 est fournie au compteur Geiger-Muller F1. La charge du compteur est la résistance R7, sur laquelle une impulsion très courte apparaît au passage d'une particule ionisante. Cette impulsion est envoyée au multivibrateur en attente sur la puce A2. La diode VD7 protège l'entrée du microcircuit de la haute tension, limitant l'amplitude de l'impulsion à la valeur de la tension d'alimentation du circuit.
Lorsqu'une impulsion arrive sur la broche 2 de A2, le multivibrateur en attente démarre et produit un train d'impulsions qui va au haut-parleur B1. Un son court et aigu se fait entendre. Ce circuit peut également être utilisé dans le cadre d’un dosimètre numérique. Les impulsions vers son compteur devront être fournies par la broche 3 de A2. Détails. La partie principale - le compteur Geiger-Muller - peut être remplacée par une autre, par exemple domestique. Mais cela nécessitera une modification correspondante de la tension d'alimentation du compteur (généralement 400 V pour le nôtre). Autrement dit, il sera nécessaire de réduire le nombre d'étages multiplicateurs de tension. Le transformateur T1 peut être remplacé par presque n'importe quel transformateur de puissance de faible puissance doté d'un enroulement secondaire de 6 V. Ou enroulez-le vous-même. Le haut-parleur B1 est une capsule issue d'un casque de petite taille. Sa résistance devrait être comprise entre 16 et 50 Ogl. La mise en place consiste uniquement à régler la haute tension en réglant résistance d'ajustement R1.
L'appareil inventé par Hans Geiger, capable de détecter les rayonnements ionisants, est un cylindre scellé avec deux électrodes dans lequel est pompé un mélange gazeux composé de néon et d'argon, qui est ionisé. Une haute tension est appliquée aux électrodes, ce qui en soi ne provoque aucun phénomène de décharge jusqu'au moment même où commence le processus d'ionisation dans le milieu gazeux de l'appareil. L'apparition de particules arrivant de l'extérieur conduit au fait que des électrons primaires, accélérés dans le champ correspondant, commencent à ioniser d'autres molécules du milieu gazeux. En conséquence, sous l’influence champ électrique une création semblable à une avalanche de nouveaux électrons et ions se produit, ce qui augmente fortement la conductivité du nuage électron-ion. Une décharge se produit dans l'environnement gazeux du compteur Geiger. Le nombre d'impulsions se produisant au cours d'une certaine période de temps est directement proportionnel au nombre de particules détectées.
Il est capable de répondre aux rayonnements ionisants les plus différents types. Ce sont les rayons alpha, bêta, gamma, ainsi que les rayons X, les neutrons et rayonnement ultraviolet. Ainsi, la fenêtre d'entrée d'un compteur Geiger, capable de détecter les rayonnements alpha et bêta doux, est constituée de mica d'une épaisseur de 3 à 10 microns. Pour détecter les rayons X, il est constitué de béryllium et le rayonnement ultraviolet est constitué de quartz. Vous pouvez construire votre propre compteur Geiger simple, qui utilise un tube Geiger-Müller au lieu d'un tube coûteux et rare, en utilisant une photodiode comme détecteur de rayonnement. Il détecte les particules alpha et bêta. Malheureusement, il ne sera pas en mesure de détecter la gamme gamma du rayonnement, mais cela suffira pour commencer. Le circuit est soudé sur un petit circuit imprimé, et tout cela est logé dans un boîtier en aluminium. Des tubes de cuivre et un morceau de papier d'aluminium sont utilisés pour filtrer les interférences radio.
Circuit de compteur Geiger à photodiode
Liste des pièces nécessaires au circuit radio
- 1 photodiode BPW34
- 1 ampli opérationnel LM358
- 1 transistor 2N3904
- 1 transistor 2N7000
- 2 condensateurs 100 NF
- 1 condensateur 100µF
- 1 condensateur 10 nF
- 1 condensateur 20 nF
- 1 résistance de 10 MΩ
- 2 résistances de 1,5 Mohms
- 1 résistance de 56 kohms
- 1 résistance de 150 kohms
- 2 résistances de 1 kohm
- 1 potentiomètre de 250 kohms
- 1 haut-parleur piézo
- 1 interrupteur d'alimentation
Comme vous pouvez le voir sur le schéma, c'est si simple qu'il peut être assemblé en quelques heures. Après l'assemblage, assurez-vous que la polarité du haut-parleur et de la LED est correcte.
Mettez-le sur la photodiode tubes de cuivre et du ruban électrique. Il doit être bien ajusté.
Percez un trou dans la paroi latérale corps en aluminium pour l'interrupteur à bascule, et en haut pour le capteur photo, la LED et le régulateur de sensibilité. Il ne devrait plus y avoir de trous dans le boîtier, car le circuit est très sensible aux interférences électromagnétiques.
Une fois tous les composants électriques connectés, insérez les piles. Nous avons utilisé trois piles CR1620 empilées ensemble. Enroulez du ruban électrique autour des tubes pour les empêcher de bouger. Cela aidera également à empêcher la lumière d’atteindre la photodiode. Tout est désormais prêt pour commencer à détecter les particules radioactives.
Vous pouvez le vérifier en action sur n'importe quelle source de rayonnement test, que vous pouvez trouver dans des laboratoires spéciaux ou dans des salles de classe, après travaux pratiques sur ce sujet.
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L'un des principaux outils disponibles dans le laboratoire d'un radioamateur est, bien entendu, une alimentation électrique et, comme vous le savez, la base de la plupart des alimentations électriques est