Проект измерителя Гейгера-Мюллера

На этой странице мы покажем, как вы можете просто построить такой измеритель, который хорош, чтобы показать не только существование радиоактивных материалов, но и связанные с ними опасности. Счетчик Гейгера-Мюллера можно сравнить с фотометром. Фотометр измеряет видимое излучение. То есть свет, в то время как измеритель gm измеряет излучение, исходящее от частиц высокой энергии. Это излучение ионизирует окружающее его пространство и может оказывать разрушительное воздействие на различные организмы. Такие излучения имеют альфа, бета и гамма, а также излучение Рентгена. Тот факт, что радиоактивное излучение ионизирует пространство, приводит нас к другим принципам измерения, чем мы используем для света. Гм-метр - изобретение немецкого физика Х. Гейгера и В. Мюллера, откуда он получил свое имя. В заполненном металлом баллоне, заполненном газом, имеется шип (игла). Между роликом (катодом) и шипом (анодом) применяется высокое напряжение, размер которого невозможен.

Если в цилиндр вводятся электроны или ионы, то ион ионизируется и поэтому становится проводящим, поэтому между анодом и катодом (разрядом) возникает ток. Газ состоит из смеси благородных газов и газа, который истощает разряд, последний имеет целью прекратить ионизацию, когда причина ее прекратилась. Падение напряжения на резисторе, подключенном в серии, достаточно для остановки разряда. Каждая эвакуация является доказательством того, что заряженная частица вошла в цилиндр и приводит к генерации импульса тока, который наблюдается в амперметре или преобразуется в напряжение, проходя через резистор. Мерой интенсивности излучения является количество импульсов в единицу времени, например, в секундах или минутах. Некоторые цилиндры (трубки) имеют стеклянную оболочку, некоторые имеют металлический корпус (они называются счетчиками обсадных труб), а некоторые имеют слюдяную мембрану в отверстии цилиндра и называются оконными метрами. Подобно корпусу - чувствительность измерителя, чем тоньше корпус (катод), тем больше чувствительность и большее внимание, которое необходимо использовать. В оконных трубах материал слюды позволяет ему проходить практически без сопротивления всем частицам в трубе, и поэтому мы обладаем большой чувствительностью. Однако, поскольку мембрана очень тонкая, ее также нельзя трогать. Счетчики металлических счетчиков предназначены для измерений гамма-излучения и бета-излучения, а счетчики окон - для измерения альфа-излучения, бета-и гамма-излучения.

Счетчик состоит из трех частей: генератора высокого напряжения, трубки и устройства для измерения импульсов. Большая часть схемы используется для генерации высокого напряжения. Вход регулирующей цепи находится в ветви делителя напряжения, состоящего из резисторов A1, R2a-R2f и P1, с которым высокое напряжение установлено между 300 и 1000 В. Когда напряжение, регулируемое P1, меньше желаемого, тогда T1 не проводит, потому что напряжение на его основании составляет менее 0,7 В. В результате этого мы получаем напряжение в коллекторе T1 (логика 1), поэтому начинается колебание схемы, построенной с помощью NAN Schmitt-триггера N1. Сигнал осциллятора поступает в N2, используемый в качестве усилителя, а затем в Т2 и Т3, подающий трансформатор. Из-за низкой частоты генератора можно использовать простой трансформатор для 50 Гц 220 В. Его вторичный трансформатор отображает квадратный импульс около 250 В, который с усилителем напряжения, состоящим из диодов D4-D11 и конденсаторов C4-C11, будет преобразован в высокое непрерывное напряжение. Когда осциллятор работает, напряжение возрастает. Когда высокое напряжение достигает предела, который мы установили с P1, то в основании T1 имеем 0,7 В, а затем он проводит. Напряжение на его коллекторе составляет около 0 В, что приводит к остановке колебаний и увеличению высокого напряжения. Если теперь он снижается из-за разрядника конденсатора множителя, то T1 перестает течь, так что колебания начнутся снова. Таким образом, мы установили высокое напряжение с точностью + 2%. Эта точность достаточна для нашей цели. Диод D1, подключенный между IC1 и Earth, поднимает напряжение до 0,7 В, поэтому мы всегда уверены, что генератор будет работать в любом случае. Источник питания состоит из T8, R4 и D2 с напряжением 5,6 В. Поэтому, если заряженная частица входит в трубку, то из-за ионизации газ будет кратковременно течь. Это приводит к генерации импульса, который проходит через T4 и T5, а затем из громкоговорителя, и будет слышен характерный шум.Чтобы иметь визуальную индикацию, мы подключаем сборщик T5 к базе T6. T6 действует как шаг вождения. Из делителя напряжения коллектора мы можем получить импульсы для цифровых оборотов.Постоянный ток через R15 и D13 генерирует напряжение 0,7 В в базе T7, которое определяет рабочую точку транзистора. Конденсатор C13 завершает (сглаживает) импульсы, происходящие от T6. Диод D12 используется для предотвращения эвакуации C13 через R18, R13 и R14, так что постоянная времени зависит только от конденсатора и P2. P2 предназначен для регулировки чувствительности в соответствии с прибором.Приемопередатчик передатчика T7 используется для управления микроампертером после того, как сигнал был отфильтрован элементом R13, C14. Индикация прибора пропорциональна частоте импульсов и, следовательно, интенсивности излучения и регулируется P2. Потребление тока в цепи слишком мало около 10 мА. Для работы в течение десяти часов достаточно небольшой 9-вольтовой батареи. В течение более длительного времени мы можем использовать два 9V параллельно.

Выбор трубки датчика

Выбор трубы зависит от ее использования и стоимости. Простая мантийная трубка, такая как ZP1310, предназначена для гамма-излучения и сильного бета-излучения. ZP1430 - это тип окна и предназначен для измерения слабого альфа-излучения, бета-и гамма-излучения, но его стоимость в 3-4 раза выше, чем в предыдущем. ZP1400 является промежуточным типом двух предыдущих. В следующей таблице вы увидите основные технические данные этих трех типов.

Рабочее напряжение V _B : Напряжение, при котором должна подаваться труба.

Потенциал плато : это область напряжения питания, в которой частота пульса почти не зависит от напряжения питания.

Справочная информация . Это указание на инструмент, когда отсутствует излучение. Это указание обычно происходит от космического излучения или от излучения материала трубки.

Dead Time : Время, необходимое для возврата трубки в нормальное состояние после ионизации (время ионизации гаснет). В это время трубка не реагирует ни на какое другое излучение, входящее в нее.

Пределы значений. В любом случае эти значения не должны быть преодолены.

Конструкция схемы проста. Показана печатная плата печатной платы для конструкции. Из-за высокого напряжения в точке сварки требуется только внимание. Приклеивание должно быть немного, и никакие всплески не должны создаваться, потому что существует риск утечки.

Единственная трудность в поиске - это конденсатор C15 (1p / 1000V), который не очень распространен, однако вы не можете его разместить. Трансформатор составляет 1,6 ВА с напряжением 220 В / 9 В и 33 мм X 27 мм X37 мм. Более высокие силовые трансформаторы не должны использоваться из-за тока коллектора T3. Вместо 74LS13 можно использовать 7413, но тогда ток вместо 10 мА будет составлять около 20 мА. Сопротивление R19 и конденсатор C15 (если они имеются) не помещаются на печать, но как можно ближе к подъему трубы, чтобы предотвратить большую емкость между анодом и резистором. Соединение с анодом осуществляется с помощью специального разъема, который имеет каждая трубка. Соединение должно быть выполнено после того, как R19 приклеен к разъему. Подъем трубы нельзя нагревать или механически напрягать.

Прежде чем прибор будет включен в первый раз, трубу нельзя подключить. Курсор P1 должен находиться в состоянии минимального напряжения по направлению к стороне R1. После подключения конденсаторы начинают заряжаться, и через несколько секунд зарядный ток, который первоначально составлял около 120 мА, упал до 10 мА. С мультиметром (область 1 КВ) на выходе множителя и с помощью P1 мы поднимаем напряжение до V _B. Поскольку высокое напряжение опасно, во время работы требуется много внимания. Измерительные клеммы должны быть хорошо изолированы и никогда не должны касаться точек высокого напряжения даже при отключении (по крайней мере, в течение нескольких секунд до выключения конденсаторов).Для более быстрого разряда конденсаторов мы можем использовать сопротивление в несколько тысяч ампер, но мы не можем их коротко закоротить. Для настройки нам нужен генератор импульсов 5 В с частотой от 5 Гц до 20 Гц (например, неустойчивый множитель, созданный с помощью ИК 555 или тому подобное). Инструмент измерителя настолько установлен, что самая высокая чувствительность (курсор P2 на (+) C13) дает нам полное считывание (50 мкА) при 7 импульсах в секунду. Прибор 100 мкА дает полную индикацию при 15 ударах в секунду. Когда мы используем трубку ZP1310, мы имеем чувствительность около 4 мА в час (инструмент 50 мкА), для ZP1400 у нас всего 0,4 мР в час.

Устройство настроено следующим образом:

1) Из характеристической трубки мы находим скорость дозирования (например, для ZP1400 и для 20 импульсов в секунду (20 об / мин) мы находим мощность дозы 1 мР в час (или 10 ^-3 R / h).

2) Частота импульсов, которая нам нужна (для нашего примера) от генератора, должна быть подключена параллельно к R8 на 20 Гц.

3) С P2 установите вращающуюся катушку M1, чтобы показать полную индикацию.

Для управления частотой импульсов мы можем подключить частотомер к точке D. После этого система полностью готова к работе после того, как трубка была подключена к ее положению перед ее закрытием.

В нашей комнате начнет звучать измеритель гейгера - Мюллер, когда он начнет работать. Если мы хотим узнать больше, мы можем приблизиться только к асбесту, чтение будет около 50 ударов в секунду, потому что асбест содержит оксид тория. У нас также есть достаточно сильный признак, когда мы приближаемся к счетчику в солях калия, которые мы можем купить в аптеках (хлорат калия, карбонат калия и т. Д.).

Список материалов

Если потребляемая мощность больше, чем обычно, поднимите значение R6 на 3 кОм и снимите D3.